วิทยาการคอมพิวเตอร์

Question: ทฤษฎีความซับซ้อนในการคำนวณ มีความเกี่ยวข้องกับคณิตศาสตตร์ใช่หรือไม่?


วิทยาการคอมพิวเตอร์ หรือ วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ (English: computer science) เป็นศาสตร์เกี่ยวกับการศึกษาค้นคว้าทฤษฎีการคำนวณสำหรับคอมพิวเตอร์ และทฤษฎีการประมวลผลสารสนเทศ ทั้งด้านซอฟต์แวร์ ฮาร์ดแวร์ และ เครือข่าย ซึ่งวิทยาการคอมพิวเตอร์นั้นประกอบด้วยหลายหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ ตั้งแต่ระดับนามธรรม หรือความคิดเชิงทฤษฎี เช่น การวิเคราะห์และสังเคราะห์ขั้นตอนวิธี ไปจนถึงระดับรูปธรรม เช่น ทฤษฎีภาษาโปรแกรม ทฤษฎีการพัฒนาซอฟต์แวร์ ทฤษฎีฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ และ ทฤษฎีเครือข่าย
ในแง่ของศาสตร์เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์นั้น วิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นหนึ่งในห้าสาขาวิชาคอมพิวเตอร์ ซึ่งประกอบด้วย สาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ หรือวิทยาศาสตรคอมพิวเตอร์ สาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ สาขาวิศวกรรมซอฟต์แวร์ สาขาเทคโนโลยีสารสนเทศ หรือเทคโนโลยีสารสนเทศและการสือสาร และ สาขาคอมพิวเตอร์ธุรกิจ หรือ ระบบสารสนเทศทางธุรกิจ
ประวัติของชื่อ
คำว่า วิทยาการคอมพิวเตอร์ มีความหมายเทียบเท่ากับคำในภาษาอังกฤษ คือ computer science (หรือในสหราชอาณาจักร นิยมใช้คำว่า computing science โดยมีความหมายต่างกันเล็กน้อย)
คำที่ใช้ในภาษาฝรั่งเศสคือ Informatique จาก "information" (สารสนเทศ) และ "automatique" (อัตโนมัติ) บัญญัติโดย Philippe Dreyfus ในปี พ.ศ. 2505 (ค.ศ. 1962) ซึ่งคำในภาษาอิตาลี Informatica และภาษาสเปน Informática ก็มีที่มาจากคำในภาษาฝรั่งเศสคำนี้ ส่วนคำที่ใช้ในภาษาเยอรมันคือ Informatik ซึ่งก็ดูคล้ายกัน และมีรากจากคำทั้งสองเหมือนกัน แต่ได้ถูกบัญญัติใช้ในเยอรมันมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2500 (ค.ศ. 1957) และเมื่อไม่นานมานี้ ในภาษาอังกฤษเอง ก็ได้มีการใช้คำว่า informatics ซึ่งก็มาจากรากเดียวกัน แต่มักใช้หมายความถึง information science (สารสนเทศศาสตร์) หรือในบางครั้งใช้แทนคำว่า computer science (หรือ computing science) แต่กินความหมายที่กว้างไปกว่าคอมพิวเตอร์หรือเครื่องจักร โดยรวมถึงการคำนวณและสารสนเทศในธรรมชาติด้วย
ชื่อในภาษาไทย
คำว่า "computer science" แต่เดิมในภาษาไทยเรียกทับศัพท์ว่า "คอมพิวเตอร์ไซแอนส์" [1] โดยเป็นชื่อของหน่วยงานหนึ่งของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งเป็นหน่วยงานแรกในประเทศไทยที่สอนวิชาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ต่อมาได้ย้ายมาเป็นภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ สังกัดคณะวิศวกรรมศาสตร์ และยังคงหลักสูตรวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มหาบัณฑิตไว้ ซึ่งเป็นหลักสูตรเดียวในประเทศที่ใช้คำว่า "วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์" ส่วนหน่วยงานที่เปิดสอนวิชานี้ในระดับปริญญาตรีแห่งแรกในประเทศไทยคือ สาขาศาสตร์คอมพิวเตอร์ (ชื่อเดิม) คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ซึ่งสาเหตุที่เดิมเรียกว่า "ศาสตร์คอมพิวเตอร์" เนื่องจากคำว่า "ไซน์" ในความหมายนี้คือ "ศาสตร์" เช่นเดียวกับใน
สังคมศาสตร์ หรือ โซเชียลไซน์ (social science)
ผู้บุกเบิก
ชาร์ลส แบบเบจ ผู้ออกแบบและสร้างเครื่องลบเลข
จอห์น แบกคัส ผู้คิดค้น ภาษาฟอร์แทรน
อลอนโซ เชิร์ช ผู้พัฒนาพื้นฐานของวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
เจมส์ ดับเบิลยู คูลีย์ (James W. Cooley) และ จอหน์ ดับเบิลยู ทูคีย์ (John W. Tukey คิดค้น) ขั้นตอนวิธีการแปลงฟูเรียร์แบบเร็ว  ซึ่งมีบทบาทอย่างสูงในการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์
โอเล-โจฮาน ดาห์ล (Ole-Johan Dahl) และ เคียสเทน ไนก์อาร์ด (Kristen Nygaard) คิดค้นภาษา SIMILA  ซึ่งเป็นโปรแกรมเชิง (กึ่ง) วัตถุ
เอดส์เกอร์ ไดจ์สตรา (Edsger Dijkstra) พัฒนาขั้นตอนวิธีพื้นฐาน, rigor, การโปรแกรมโดยใช้ semaphore, บทความ "คำสั่ง โกทู (Goto) นั้นพิจารณาดูแล้วไม่ปลอดภัย" ซึ่งพูดถึงอันตรายจากการใช้คำสั่งโกทู (Goto), และกลวิธีในการสอน
ซี.เอ.อาร์. ฮอร์ (C.A.R Hoare) พัฒนาภาษาทางการซีเอสพี (CSP) (Communicating Sequential Processes) และ ขั้นตอนวิธี Quicksort
พลเรือเอกเกรซ มัวเรย์ ฮอปเปอร์ (Admiral Grace Murray Hopper) บุกเบิกพื้นฐานของโปรแกรมภาษาระดับสูง ที่เธอเรียกว่า "การโปรแกรมอัตโนมัติ", พัฒนาตัวแปลภาษา (A-O compiler), และมีอิทธิพลอย่างสูงกับภาษาโคบอล (COBOL)
เคนเนท ไอเวอร์สัน (Kenneth Iverson) คิดค้นภาษา APL  และมีส่วนร่วมพัฒนาการคำนวณแบบปฏิสัมพันธ์
โดนัลด์ คนูธ (Donald Knuth) เขียนชุดหนังสือ The Art of Computer Programming  และระบบสร้างเอกสาร TeX
เอดา ไบรอน หรือ เอดา เลิฟเลซ ริเริ่มการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์เชิงคำนวณ โดยเฉพาะบทความ "Sketch of the Analytical Engine" ที่เป็นการวิเคราะห์งานของ แบบเบจ, ชื่อของเธอยังเป็นชื่อของภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ Ada อีกด้วย
จอห์น ฟอน นอยมันน์ (John von Neuman) ออกแบบสถาปัตยกรรมฟอนนอยมันน์  ที่เป็นพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน
คลอด อี. แชนนอน (Claude E. Shannon) ริเริ่มทฤษฎีสารสนเทศ (information theory)
แอลัน ทัวริง (Alan Turing) บุกเบิกพื้นฐานด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ สำหรับการวางรูปแบบของเครื่องจักรทัวริง (Turing machine) และออกแบบไพลอท เอซีอี (Pilot ACE)
มัวริส วิลค์ส (Maurice Wilkes) สร้างคอมพิวเตอร์แบบเก็บโปรแกรมได้ (stored program computer) ได้สำเร็จ และมีส่วนในโครงสร้างพื้นฐานของภาษาโปรแกรมระดับสูง
คอนราด ซูส (Konrad Zuse) สร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ไบนารีที่เขาได้ออกแบบทฤษฎีสำหรับภาษาโปรแกรมชั้นสูง ชื่อว่า Plankalkül
รางวัลทางด้านคอมพิวเตอร์
รางวัลทัวริง (Turing Award) รางวัลที่ได้รับการยกย่องสูงสุดในวงการวิทยาการคอมพิวเตอร์
รางวัลด้านการศึกษาเทย์เลอร์ แอล บูธ (Taylor L. Booth Education Award) เพื่อยกย่องผู้ทำคุณประโยชน์ให้กับวงการการศึกษาด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์
สาขาหลัก
วิทยาการคอมพิวเตอร์คือการศึกษาแนวคิด และทำการพิสูจน์อย่างมีแบบแผนเพื่ออธิบายระบบและกระบวนการขั้นตอนในการทำงานของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ดิจิตัลอื่น ๆ
วัตถุประสงค์ของวิทยาการคอมพิวเตอร์นั้นไม่ต่างจากวิทยาศาสตร์สาขาอื่น คือ เพื่อให้ทฤษฎีที่เกิดขึ้นในสาขาวิชาถูกนำมาใช้ในการสร้างอุปกรณ์และนวัตกรรมที่ใช้ได้ในสถานการณ์จริง ซึ่งอาจนำมาสู่ระบบใหม่ ๆ ที่รองรับการศึกษาและวิเคราะห์เพื่อต่อยอดในสาขาวิชาต่อไป
พื้นฐานคณิตศาสตร์
คณิตตรรกศาสตร์
วิยุตคณิต หรือ ภินทนคณิตศาสตร์ (Discrete mathematics)
ทฤษฎีกราฟ
ทฤษฎีสารสนเทศ
ตรรกศาสตร์สัญลักษณ์
ทฤษฎีความน่าจะเป็น และ สถิติศาสตร์
วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
ทฤษฎีสารสนเทศเชิงขั้นตอนวิธี (Algorithmic information theory)
ทฤษฎีการคำนวณได้
วิทยาการเข้ารหัสลับ (Cryptography)
อรรถศาสตร์รูปนัย (Formal semantics)
ทฤษฎีการคำนวณ 
การวิเคราะห์ขั้นตอนวิธี และ ความซับซ้อนของปัญหา
ตรรกศาสตร์และความหมายของโปรแกรม
คณิตตรรกศาสตร์ (Mathematical logic) และภาษารูปนัย (Formal languages)
ทฤษฎีแบบชนิด (Type theory)
ฮาร์ดแวร์
หน่วยประมวลผลกลาง
หน่วยความจำ
วงจรรวม
วงจรรวมขนาดใหญ่ (VLSI)
อินพุต/เอาต์พุต และ การสื่อสารข้อมูล
การ์ดแสดงผล
การ์ดเสียง
อุปกรณ์คอมพิวเตอร์
ซอฟต์แวร์
โปรแกรมคอมพิวเตอร์ และ การเขียนโปรแกรม
วิศวกรรมซอฟต์แวร์
ภาษาโปรแกรม
ระบบปฏิบัติการ
ตัวแปลภาษา (คอมไพเลอร์)
ระบบข้อมูลและสารสนเทศ
โครงสร้างข้อมูล (Data structures)
การบีบอัดข้อมูล (Data compression)
ฐานข้อมูล (Database)
การวิเคราะห์และออกแบบระบบ (System Analysis and Design)
ตัวแปลภาษา (Compiler)
คลังข้อมูล (Data Warehouse)
ระเบียบวิธีคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์
ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial intelligence)
วิชาเรขภาพคอมพิวเตอร์ (คอมพิวเตอร์กราฟิกส์) (Computer graphics)
การประมวลผลภาพ (Image processing) และ คอมพิวเตอร์วิทัศน์ (Computer vision)
การรู้จำแบบ (Pattern recognition)
การรู้จำคำพูด (Speech recognition)
การรู้จำภาพ (Image recognition)
การประมวลผลเอกสารและข้อความ (Document processing, Text processing)
การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (Digital signal processing)
การค้นคืนสารสนเทศ (Information retrieval)
การทำเหมืองข้อมูล (Data Mining)
การทำเหมืองข้อความ (Text Mining)
ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์และสารสนเทศ
ฮาร์ดแวร์สำหรับเครือข่าย (Network hardware)
ข่ายงานบริเวณเฉพาะที่ (Local Area Networks)
เครือข่ายครอบคลุมบริเวณเมืองใหญ่ (Metropolitan Area Networks)
ข่ายงานบริเวณกว้าง (Wide Area Networks)
เครือข่ายไร้สาย (Wireless Networks)
เครือข่ายเชื่อมโยง (Internetworks)
ซอฟต์แวร์สำหรับเครือข่าย (Network software)
ลำดับชั้นโปรโตโคล (Protocol Hierarchies)
การออกแบบส่วนพัฒนาชั้นความคิด (Design issue for layers)
การเชื่อมต่อและการให้บริการ (Interface and services)
การให้บริการแบบเน้นการเชื่อมต่อและแบบไร้การเชื่อมต่อ (Connection-Oriented and Connectionless services)
แบบโครงสร้างเครือข่าย (Reference Model)
โครงสร้างแบบ โอเอสไอ (OSI Model)
โครงสร้างแบบ ทีซีพี/ไอพี (TCP/IP Model)
โลกไซเบอร์ (Cyberworlds)
วิทยาการคำนวณ
วิทยาการคำนวณ (Computational Science) เป็นศาสตร์ด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ผสมผสานกับการนำคณิตศาสตร์ไปใช้จำลองและแก้ปัญหาอย่างมีประสิทธิภาพ การคำนวณที่แม่นยำและรวดเร็วทำให้สามารถนำผลลัพธ์ไปใช้ประโยชน์ได้ทันการในการพัฒนาเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อมที่ต้องการเทคโนโลยีขั้นสูง
สาขาที่เกี่ยวข้อง
วิทยาการคอมพิวเตอร์ หรือศาสตร์คอมพิวเตอร์มีความสัมพันธ์กับสาขาอื่น ๆ อีกหลายศาสตร์ ถึงแม้ว่าในแต่ละศาสตร์ จะครอบคลุมเนื้อหาที่เหมือนกันอยู่อย่างเห็นได้ชัด แต่ว่าแต่ละศาสตร์ หรือสาขาก็จะมีลักษณะสำคัญ และระดับของการศึกษ การวิจัย และการประยุกต์ใช้แตกต่างกันไปจากสาขาอื่น ๆ
วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ เป็นการศึกษาเกี่ยวกับ การใช้หลักการวิศวกรรม ซึ่งเริ่มตั้งแต่การเก็บความต้องการ การออกแบบ การสร้าง การทดสอบ วิเคราะห์ จนถึงการบำรุงรักษาอย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับระบบคอมพิวเตอร์ หรือ ระบบอุปกรณ์ ซึ่งต้องใช้ความรู้ทั้งซอฟต์แวร์ ฮาร์ดแวร์ การสื่อสาร ควบคู่กับความรู้ทางด้านวิศวกรรม
วิศวกรรมซอฟต์แวร์ (วิศวกรรมส่วนชุดคำสั่ง) เน้นที่กระบวนการวิศวกรรมสำหรับระบบซอฟต์แวร์ขนาดใหญ่ โดยเริ่มด้วยการวิเคราะห์ความต้องการ, การออกแบบ, การพัฒนา, การทดสอบ ตลอดจนถึงการบำรุงรักษาระบบซอฟต์แวร์
วิทยาการสารสนเทศ (สารสนเทศศาสตร์) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับภาคทฤษฎีสารสนเทศ เริ่มตั้งแต่การรับรู้, การทำความเข้าใจ, การวิเคราะห์, การจัดเก็บ, การค้นคืน, การสร้าง, การโต้ตอบ, การสื่อสาร, และ การจัดการข้อมูลและสารสนเทศ
เทคโนโลยีสารสนเทศ เน้นการประยุกต์ใช้สารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดกับสังคม ธุรกิจ องค์กร หรืออุตสาหกรรม
ระบบสารสนเทศ เป็นการศึกษาการใช้งานคอมพิวเตอร์ สำหรับระบบการทำงานที่อาศัยข้อมูลสารสนเทศ เพื่อจุดประสงค์ในการช่วยเหลือสนับสนุน การดำเนินงานต่าง ๆ ภายในองค์กร โดยคำประยุกต์ใช้งานนั้น จะมีความหมายครอบคลุมถึง การออกแบบ, ใช้งาน, การติดตั้ง, และการบำรุงรักษา ไม่ว่าจะเป็นคอมพิวเตอร์, ซอฟต์แวร์, เครือข่าย, บุคลากร หรือข้อมูล
ระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ เป็นสาขาย่อยของระบบสารสนเทศ โดยจะเน้นที่ระบบสารสนเทศ ที่จัดการเกี่ยวกับการบริหารจัดการการเงิน และบุคลากร
อ้างอิง

ดูเพิ่ม

คณิตศาสตร์
วิทยาการสารสนเทศ
แหล่งข้อมูลอื่น

 ข้อมูลจากเว็บไซต์ สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
หมวดหมู่:ปัญญาประดิษฐ์