حوسبة

الْحَوْسَبَةُ  هي تطوير واستخدام تقنية الحاسوب، وتشمل عتاد الحاسوب وهو الجزء الخاص بتقنية المعلومات. علوم الحاسوب هو علم دراسة الأسس النظرية في الحوسبة وتطبيق النظريات فيها.

التعريف 
بالإنجليزية المصطلح «Computing» كان يستخدم في الأصل ليفيد العد والحساب، أي العلم الذي يتعلم مع إجراء الحسابات الرياضية. لكنها لاحقا أصبحت تشير إلى عملية الحساب واستخدام آلات حاسبة، والعمليات الالكترونية التي تجري ضمن عتاد الحاسب نفسه. إضافة إلى الأسس النظرية التي تؤسس لعلوم الحاسوب

قامت ACM بتعريف الحوسبة كتخصص ضمن المعلوماتية كما يلي :

تخصص الحوسبة هو الدراسة المنهجية للخوارزميات التي تصف وتحول المعلومات : النظرية، التحليل، التصميم، الفعالية، التطبيق. ويبقى السؤال الأساسي في الحوسبة : ما هو الشيء الذي يمكن أتمته (بفعالية).

العلم والنظريات 

 معلوماتية
 نظرية التحسيب
 نماذج تحسيبية
 حوسبة علمية

العتاد الصلب 

 معالج المعلومات information processor.
 عتاد الحاسوب
 تصميم عتاد الحاسوب Hardware design
 شبكات الحاسوب Computer network
 نظام حاسوبي Computer system
 تاريخ عتاد الحواسيب

تصنيف على مستوى التعليمات 

ذاكرة الوصول العشوائي :
 تصميم instruction set architectures : مجموعة تعليمات بنية الحاسب مقابل CISC
 وحدة سلمية فائقة
 VLIW

برمجيات الحاسوب 

 هندسة البرمجيات Software engineering
 برمجة الحاسوب Computer programming
 براءة برمجيات Software patent

تاريخ الحوسبة 
يعد تاريخ الحوسبة أطول من تاريخ عتاد الحوسبة وتكنولوجيا الحوسبة الحديثة (الحاسوب)، ويتضمن تاريخ الطرق المخصصة للقلم والورق أو الطباشير واللوح الصخري، مع أو دون مساعدة الجداول.

ترتبط الحوسبة بشكل وثيق بتمثيل الأرقام. لكن قبل فترة طويلة من ظهور التجريدات  كالعدد، كانت هناك مفاهيم رياضية تخدم أغراض الحضارة. تشمل هذه المفاهيم التقابل (أساس العد)، والمقارنة بمعيار (يُستخدم للقياس)، والمثلث القائم على أساس 3-4-5 (جهاز لضمان زاوية قائمة).

كان المعداد أول أداة معروفة استُخدمت في الحساب، وكان يُعتقد أنه اختُرع في بابل نحو عام 2400 قبل الميلاد. تَمثل نمط استخدامه الأصلي في رسم خطوط على الرمال مع الحصى. يُستخدم المعداد ذو التصميم الأكثر حداثة، كأدوات حسابية اليوم. كان هذا أول أداة مساعدة حسابية معروفة، إذ سبقت الأساليب اليونانية بنحو ألفي عام.

كانت أول فكرة مسجلة لاستخدام الإلكترونيات الرقمية للحوسبة؛ أطروحة عام 1931 بعنوان «استخدام الثيراترون في العد التلقائي عالي السرعة للظواهر الفيزيائية» من قبل واين ويليامز. ثم قدمت أطروحة كلود شانون لعام 1938 بعنوان «تحليل رمزي لدارتي الترحيل والتحويل» فكرة استخدام الإلكترونيات للعمليات الجبرية المنطقية.

طرح جوليوس إدغر ليلينفيلد مفهوم ترانزستور تأثير المجال في عام 1925. صنع كل من جون باردين ووالتر براتين في عام 1947، خلال عملها تحت إشراف ويليام شوكلي في مختبرات بل، أول ترانزستور يعمل؛ ترانزستور التلامس النقطي (نقطة الاتصال). في عام 1953، صممت جامعة مانشستر أول حاسوب مزود بترانزستور، يسمى حاسوب الترانزستور. غير أن الترانزستورات ثنائية القطب كانت أجهزة ضخمة نسبيًا يصعب تصنيعها على أساس الإنتاج بالجملة، ما قيدها إلى عدد من التطبيقات المتخصصة. اختُرع ترانزستور الأثر الحقلي للأكاسيد المعدنية لأشباه الموصلات (موسفت) على يدي محمد عطا الله وداون كانغ في مختبرات بل عام 1959. كان أول ترانزستور صغير الحجم بالفعل يمكن تصغيره وإنتاجه بالجملة لمجموعة واسعة من الاستخدامات. مكن موسفت من بناء رقائق دارة متكاملة عالية الكثافة، ما أدى إلى ما يُعرف بالثورة الرقمية أو ثورة الحواسيب الشخصية.

البحوث والتكنولوجيات الناشئة 
يشكل كل من حوسبة الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين والحساب الكمومي مجالان من مجالات البحث النشط في كل من العتاد الصلب والبرامج (مثل تطوير خوارزميات الكم). تشمل البنية التحتية المحتملة للتكنولوجيات المستقبلية؛ أوريغامي الحمض النووي على الطباعة الضوئية والهوائيات الكمية لنقل المعلومات بين المصائد الأيونية. بحلول عام 2011، عمل الباحثون على تشابك 14 بت كمومي. أصبحت الإلكترونيات الرقمية السريعة (بما في ذلك تلك القائمة على تقاطع جوزيفسن وتقنية الفيض الكمي المفرد السريع) أكثر قابلية للتحقق مع اكتشاف الموصلات الفائقة النانوية.

بدأت مراكز البيانات باستخدام أجهزة الألياف البصرية والضوئية، التي سبق استخدامها لنقل البيانات عبر مسافات طويلة، إلى جانب مكونات ذاكرة وحدة المعالجة المركزية وأشباه الموصلات. أتاح ذلك فصل ذاكرة الوصول العشوائي عن وحدة المعالجة المركزية عن طريق توصيلات بينية بصرية. أنشأت شركة آي بي إم دارة متكاملة مع معالجة المعلومات الإلكترونية والبصرية في شريحة إلكترونية واحدة. يُشار إلى ذلك بـ«بصريات النانو المتكاملة بتقنية سيموس». تتمثل أحد مزايا التوصيلات البينية البصرية في أن اللوحات الأم التي كانت تتطلب في السابق نوع منظومة معين على رقاقة ما؛ يمكنها الآن نقل الذاكرة المخصصة سابقًا ومتحكمات الشبكة خارج اللوحات الأم، ما يؤدي إلى نشر المتحكمات على الحامل. يسمح هذا بتوحيد التوصيلات البينية للسطح الخلفي واللوحات الأم لأنواع متعددة من وحدات المنظومة على الرقاقة، ما يسمح بتحديث وحدات المعالجة المركزية في الوقت المناسب.

يوجد مجال آخر للبحث هو الإلكترونيات الدورانية. يمكن أن توفر الإلكترونيات الدروانية طاقة الحوسبة والتخزين، دون تراكم الحرارة. يجري عمل بعض البحوث حول الرقاقات الهجينة، التي تجمع بين الضوئيات والإلكترونيات الدورانية. هناك أيضًا أبحاث جارية حول الجمع بين البلازمونيات والضوئيات والإلكترونيات. Integrating all-optical switching with spintronics Putting electronics in a spin

الحوسبة السحابية 
تعد الحوسبة السحابية نموذجًا يسمح باستخدام موارد الحوسبة، مثل الخوادم أو التطبيقات، دون الحاجة إلى تفاعل كبير بين مالك هذه الموارد والمستخدم الذي يستخدمها. عادةً، يقدَم هذا النموذج كخدمة ما يجعله مثالًا آخرًا على البرمجيات كخدمة، والمنصة الخدمية، والبنية التحتية كخدمة حسب الأداء الوظيفي المتوفر. تشمل الخصائص الرئيسية الوصول عند الطلب، والوصول الواسع إلى الشبكة، والقدرة على التحجيم السريع. يجري أيضًا الحديث عن الحوسبة السحابية فيما يتعلق بحفظ الطاقة. يمكن أن يكون السماح بآلاف مثيلات الحوسبة على جهاز واحد بدلًا من آلاف الأجهزة الفردية طريقة لتوفير الطاقة. تسهّل أيضًا العملية الانتقالية إلى مزيد من الطاقة المتجددة لأنك ستحتاج فقط إلى مصف خوادم واحد بمجموعة من اللوحات الضوئية الجهدية أو عنفات الرياح بدلًا من ملايين المنازل السكنية. مع ذلك، فإن الحوسبة التي تُجرى من موقع مركزي لها تحدياتها الخاصة. تتضمن أهم هذه التحديات؛ الأمن. مع الحوسبة السحابية، فإن الشركات غير ملزمة بإعلامك عن البيانات التي لديها عنك، أو أين يُحتفظ بها، أو كيف يستخدمونها. لم تُهيأ بعد القوانين في العصر الحديث  للتعامل مع هذه الحالات. في المستقبل، سيضطر المشرعون في العديد من البلدان إلى الضغط لتنظيم الحوسبة السحابية وحماية خصوصية المستخدمين. تعتبر الحوسبة السحابية أيضًا طريقة تتيح للمستخدمين الفرديين أو الشركات الصغيرة للاستفادة من وفورات الحجم. في حين أن البنية التحتية للحوسبة السحابية غير متطورة حاليًا إلى حد لا يمكنها إفادة المجتمع العلمي، لكنها في غضون سنوات قليلة من التطوير يمكن استخدامها أيضًا لمساعدة مجموعات البحث الأصغر على الحصول على قوة الحوسبة التي تحتاج إليها للإجابة عن الكثير من أسئلة العالم.

الحساب الكمومي 
يعد الحساب الكمومي (أو الحوسبة الكمية) مجالًا من مجالات البحث التي تجمع بين تخصصات علوم الحاسوب، ونظرية المعلومات، وفيزياء الكم. تعتبر فكرة كون المعلومات جزءًا أساسيًا من الفيزياء جديدة نسبيًا، ولكن يبدو أن هناك صلة قوية بين نظرية المعلومات وميكانيكا الكم. بينما تعمل الحوسبة التقليدية على نظام ثنائي من الواحدات والأصفار، فإن الحوسبة الكمية تستخدم البت الكمي. تمتلك البتات الكمية القدرة على أن تكون في وضع التراكب الكمي، ما يعني أنها تكون في كلتي الحالتين، الواحد والصفر، في آن واحد. يعني هذا أن البت الكمي لا يكون في موقع ما بين 1 و0، ولكن في الواقع سوف تتغير قيمة البت الكمي حسب وقت قياسه. تسمى هذه الخاصية للبت الكمي بالتشابك الكمي، وتعد الفكرة الأساسية للحوسبة الكمية، وما يسمح للحواسيب الكمية بالقيام بالمعادلات كبيرة الحجم التي لأجلها تُستخدم تلك الحواسيب. غالبًا ما تُستخدم الحوسبة الكمية للبحث العلمي حيث لا يملك الحاسوب العادي القدرة الحسابية الكافية للقيام بالعمليات الحسابية الضرورية. تتضمن الأمثلة الجيدة على ذلك النمذجة الجزيئية. تعتبر الجزيئات الكبيرة أكثر تعقيدًا من أن تحسب الحواسيب الحديثة ما يحدث لها خلال التفاعل، ولكن قدرة الحواسيب الكمية يمكن أن تفتح الأبواب لمزيد من فهم هذه الجزيئات.

حوسبة الأعمال 

 برمجيات المحاسبة Accounting software
 تصميم بواسطة الحاسوب Computer-aided design
 تصنيع بواسطة الحاسوب
 Computer-assisted dispatch
 إدارة علاقات الزبائن
 مستودع البيانات
 نظام دعم القرار Decision support system
 معالجة البيانات الالكترونية Electronic data processing
 تخطيط موارد المشاريع Enterprise resource planning
 نظام المعلومات الجغرافي Geographic information system
 نظام المعلومات الإداري Management information system
 تخطيط متطلبات المواد Material requirements planning
 إدارة المشاريع الاستراتيجية Strategic enterprise management
 إدارة سلسلة التزويد Supply chain management
 إدارة دورة حياة المنتج Product Lifecycle Management
 حوسبة أداتية Utility Computing

عوامل إنسانية 

 تفاعل إنساني-حاسوبي Human-computer interaction
 إتاحة Accessible computing
 صلاحيه Usability
 التصميم الشامل Universal Design

أمن الحاسوب 

 علم التعمية Cryptology - تعمية cryptography - نظرية المعلومات information theory
 كسر حمايات البرمجيات Software cracking - اتصال شيطاني demon dialing - اختراق (معلوماتية) Hacking
 هندسة اجتماعية (أمن الحواسب) - Dumpster diving
 الأمن المادي - Black bag job
 لاأمان الحاسوب Computer insecurity
 جاسوسية رقمية
 برمجة دفاعية defensive programming
 برمجيات خبيثة برمجيات خبيثة
 هندسة أمنية security engineering

بيانات

بيانات عددية 

 نمط بيانات صحيحة integral data types - البت، البايت, الخ.
 نمط بيانات حقيقي:
 فاصلة عائمة (دقة أحادية، دقة مضاعفة, الخ.)
 فاصلة ثابتة
 عدد منطق
 عشري Decimal
 عشري ثنائي-التشفير Binary-coded decimal أو (BCD)
 إكسيس-3 أو Excess-3 أو BCD (XS-3)
 نظام عد ثنائي خماسي
 أنظمة عد: ثنائي - ثماني - عشري - ستة عشري
 رياضيات الحاسوب - صيغ العد الحاسوبية -

بيانات حرفية 

 التخزين: حرف - String - نص Text - نص مجرد Plain text
 تمثيل: أسكي ASCII - يونيكود Unicode - ملتيبايت Multibyte

- كود التبادل الموسع للترميز العشري الثنائي (Widecharacter، Multicharacter) - Fieldata - Baudot

أنماط أخرى من البيانات 

 ضغط البيانات Data compression
 معالجة الإشارات الرقمية Digital signal processing
 معالجة الصور Image processing
 Indexed
 إدارة البيانات Data management

هندسة ميكاترونيكس 

 بطاقة مثقبة
 خرامة
 جهاز سجل الوحدات

أصناف الحواسب 

 حاسوب تمائلي Analog computer
 آلة حاسبة Calculator
 حاوب مكتبي Desktop computer
 مفكرة مكتبية Desknote
 حاسوب رقمي Digital computer
 نظام مضمن
 حاسوب منزلي Home computer
 حاسوب محمول Laptop
 حاسوب كبير
 حاسوب صغري Minicomputer
 حاسوب ميكروي Microcomputer
 حاسوب شخصي Personal computer
 مساعد رقمي شخصي Personal digital assistant (مثل : بي دي إي، أو حاسوب كفي Handheld computer)
 مخدم Server
 حاسوب فائق Supercomputer
 حاسوب لوحي
 نظام لعبة فيديو
 محطة عمل Workstation

الشركات الحالية 

 حاسوب آبل Apple Computer
 آفايا أفايا
 ديل Dell, Inc
 فوجيتسو
 Gateway Computers
 غروب بول
 هيوليت باكرد Hewlett-Packard
 هيتاشي
 آي بي إم
 ميكروسوفت
 إن إي سي NEC Corporation
 NetCB
 نوفيل Novell
 ريد هات Red Hat
 سيليكون غرافيكس Silicon Graphics
 سن ميكروسيستمز Sun Microsystems
 يونيسيس Unisys
 سيمنس

منظمات 

 رابطة مكائن الحوسبة (ACM)
 جمعية الحاسبات البريطانية (BCS)
 Association for Survey Computing (ASC)
 جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE), in particular the جمعية الحاسوب IEEE
 مؤسسة المهندسين الكهربائيين
 اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)

Standards organizations and consortia (see also توحيد معياري)
 اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)
 المنظمة الدولية للمعايير (ISO)
 جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)
 قوة مهمات هندسة الإنترنت (IETF)
 رابطة الشبكة العالمية (W3C)

مواضيع متنوعة 

 قائمة أصول مصطلحات الحاسوب List of computer term etymologies
 تحميل (حوسبة) Load (computing
 حوسبة اللغة الهندية Indian Language Computing
 وحدة المنطق الحسابية
 حوسبة أوراكل السحابية
 الحوسبة الاجتماعية

مراجع 

 
تقنيات
برمجة