Ciéncia de la cumputaçon

La ciéncia de la cumputaçon lida cun fundamientos teóricos de l'anformaçon, cumputaçon, i técnicas práticas para sues amplementaçones i aplicaçones.Ciéncia de la cumputaçon ye l studo de ls algoritmos, sues aplicaçones i de sue amplementaçon, na forma de software, para eisecuçon an cumputadores eiletrónicos.

Zampenha un papel amportante, na ária de ciéncia de la cumputaçon, la formalizaçon matemática d'algoritmos, cumo forma de repersentar porblemas decidibles, i.i., ls que son suscetibles de reduçon l'ouparaçones eilementares básicas, capazes de séren reproduzidas atrabeç dun qualquiera çpositibo macánico/eiletrónico capaç d'armazenar i manipular dados. Un destes çpositibos ye l cumputador digital, d'uso generalizado, ne ls dies d'hoije. Tamien de fundamental amportança pa la ária de ciéncia de la cumputaçon son las metodologies i técnicas ligadas a l'amplementaçon de software qu'abordan la specificaçon, modelaige, codificaçon, teste i abaluaçon de sistemas de software.

Ls studos ouriundos de la ciéncia de la cumputaçon puoden ser aplicados an qualquiera ária de l coincimiento houmano an que seia possible defenir métodos de resoluçon de porblemas baseados an repetiçones prebiamente ouserbadas. Abanços recentes na ciéncia de la cumputaçon ten ampatado fuortemente la sociadade cuntemporánea, an particular las aplicaçones relacionadas a las árias de redes de cumputadores, Anterneta, Web i cumputaçon moble que ténen sido outelizadas por bilhones de pessonas al redror de l globo.

 Stória de la cumputaçon

La purmeira ferramienta coincida pa la cumputaçon fui l ábaco, cuja ambençon ye atribuída a habitantes de la Mesopotámia, an torno de 2700–2300 a.C.. Sou uso ouriginal era zenhar linhas na arena cun peinhas. Bersones mais modernas de l ábaco inda son ousadas cumo strumiento de cálclo.

Ne l seclo VII a.C., na antiga Índia, l gramático Pāneni formulou la gramática de Sánscrito usando 3959 regras coincidas cumo Ashtadhyāyi, de forma bastante sistemática i técnica. Pāneni usou trasformaçones i recursebidade cun tamanha sofisticaçon que sue gramática possuía l poder cumputacional teórico tal qual la Máquina de Turing.

Antre 200 a.C. i 400, ls andianos tamien ambentórun l logaritmo, i cobrar de l seclo XIII tabelas logarítmicas éran porduzidas por matemáticos eislámicos. Quando John Napier çcubriu ls logaritmos para uso cumputacional ne l seclo XVI, seguiu-se un período de cunsidrable progresso na custruçon de ferramientas de cálclo.



 Algoritmos 
Ne l seclo VII, l matemático andiano Brahmaguta splicou pula purmeira beç l sistema de numeraçon hindu-arábico i l'uso de l 0. Aprossimadamente an 825, l matemático persa al-Khwarizmi screbiu l libro Calculando cun numerales hindus, respunsable pula difuson de l sistema de numeraçon hindu-arábico ne l Ouriente Médio, i mais tarde na Ouropa. Por buolta de l seclo XII houbo ua traduçon de l mesmo libro pa l latin: Algoritmi de numero Andorun. Tales libros apersentórun nuobos cunceitos para defenir sequéncias de passos para cumpletar tarefas, cumo aplicaçones d'aritmética i álgebra. Por deribaçon de l nome de l matemático, atualmente usa-se l termo algoritmo.

 Lógica binária 
Por buolta de l seclo III a.C., l matemático andiano Pingala ambentou l sistema de numeraçon binairo. Inda ousado atualmente ne l processamiento de todos cumputadores modernos, l sistema stablece que sequéncias specíficas duns i zeros puoden repersentar qualquiera anformaçon.

An 1703 Gottfried Leibniç zambolbiu la lógica nun sentido formal i matemático, outelizando l sistema binairo. An sou sistema, uns i zeros tamien repersentan cunceitos cumo berdadeiro i falso, ligado i çligado, bálido i ambálido. Mais dun seclo depuis, George Vole publicou la álgebra boleana (an 1854), cun un sistema cumpleto que permitie la custruçon de modelos matemáticos pa l processamiento cumputacional. An 1801, apareciu l telar cuntrolado por carton perfurado, ambençon de Joseph Marie Jacquard, ne l qual buracos andicában ls uns i, árias nun furadas, andicában ls zeros. L sistema stá loinge de ser un cumputador, mas eilustrou que las máquinas poderien ser cuntroladas pul sistema binairo.

 Angeinho analítico 
Fui cun Charles Babbage que l cumputador moderno ampeçou a ganhar forma, atrabeç de sou trabalho ne l angeinho analítico. L'eiquipamiento çcrito ouriginalmente an 1837, mais dun seclo antes de sou sucessor, nunca fui custruído cun sucesso, mas possuía todas las funçones dun cumputador moderno. L çpositibo de Vabbage se defrenciaba por ser porgramable, algo amprescindible para qualquiera cumputador moderno.

Durante sue colaboraçon, la matemática Ada Lobelace publicou ls purmeiros porgramas de cumputador nua série de notas pa l'angeinho analítico. Por esso, Lobelace ye popularmente cunsidrada cumo la purmeira porgramadorla.

 Nacimiento de la ciéncia de la cumputaçon 
Antes de la década de 1920, cumputador era un termo associado la pessonas que rializában cálclos, giralmente liderados por físicos. Miles de cumputadores éran ampregados an porjetos ne l comércio, gobierno i sítios de pesquisa. Passado la década de 1920, la spresson máquina cumputacional ampeçou a ser ousada para referir-se la qualquiera máquina que rialize l trabalho dun profissional, specialmente aqueilhas d'acuordo culs métodos de la Tese de Church-Turing.

L termo máquina cumputacional acabou perdendo spácio pa l termo reduzido cumputador ne l final de la década de 1940, culas máquinas digitales cada beç mais difundidas. Alan Turing, coincido cumo pai de la ciéncia de la cumputaçon, ambentou la Máquina de Turing, que mais tarde eiboluiu pa l cumputador moderno.

 Trabalho teórico 
Ls fundamientos matemáticos de la ciéncia de la cumputaçon moderna ampeçórun a ser defenidos por Kurt Gödel cun sou teorema de l'ancumpletude (1931). Essa teorie mostra qu'eisisten lemites ne l que puode ser probado ó zaprobado nun sistema formal; esso lebou a trabalhos posteriores por Gödel i outros teóricos para defenir i çcrebir tales sistemas formales, ancluindo cunceitos cumo recursebidade i cálclo lambda.

An 1936 Alan Turing i Alonzo Church andependientemente, i tamien juntos, antroduziran la formalizaçon dun algoritmo, defenindo ls lemites de l que puode ser cumputador i un modelo puramente macánico pa la cumputaçon. Tales tópicos son abordados ne l qu'atualmente chama-se Tese de Church-Turing, ua heipótese subre la natureza de çpositibos macánicos de cálclo. Essa tese define que qualquiera cálclo possible puode ser rializado por un algoritmo sendo eisecutado nun cumputador, zde qu'haba tiempo i armazenamiento suficiente para tal.

Turing tamien ancluiu na tese ua çcriçon de la Máquina de Turing, que ten ua fita de tamanho anfenito i un cabeçote para leitura i scrita que mobe-se pula fita. Debido al sou caráter anfenito, tal máquina nun puode ser custruída, mas tal modelo puode simular la cumputaçon de qualquiera algoritmo eisecutado nun cumputador moderno. Turing ye bastante amportante pa la ciéncia de la cumputaçon, tanto que sou nome ye ousado pa l Prémio Turing i l teste de Turing. El cuntribuiu pa las quebras de código de la Grana-Bretanha na Segunda Guerra Mundial, i cuntinou a porjetar cumputadores i porgramas de cumputador pula década de 1940; cometiu suicídio an 1954..

 Shannon i la teorie de l'anformaçon 
Até la década de 1930, angenheiros eiletricistas podien custruir circuitos eiletrónicos para resulber porblemas lógicos i matemáticos, mas la maiorie l fazie sin qualquiera porcesso, de forma particular, sin rigor teórico para tal. Esso mudou cula tese de mestrado de Claude Shannon de 1937, La Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits. Anquanto tomaba aulas de Filosofie, Shannon fui sposto al trabalho de George Bole, i percebiu que poderie aplicar esse daprendizado an cunjuntos eiletro-macánicos para resulber porblemas. Shannon zambolbiu la teorie de l'anformaçon ne l'artigo de 1948: La Mathematical Theory of Communication, cujo cuntenido sirbe cumo fundamiento para árias de studo cumo cumpresson de dados i critografie.

 Rializaçones pa la sociadade 
Anque sue pequeinha stória anquanto ua deciplina académica, la ciéncia de la cumputaçon dou ourige la dibersas cuntribuiçones fundamentales pa la ciéncia i pa la sociadade. Esta ciéncia fui respunsable pula defeniçon formal de cumputaçon i cumputabelidade, i pula proba de l'eisisténcia de porblemas ansolúbeis ó antratables cumputacionalmente. Tamien fui possible la custruçon i formalizaçon de l cunceito de lenguaige de cumputador, subretodo lenguaige de porgramaçon, ua ferramienta pa la spresson percisa d'anformaçon metodológica flexible l suficiente para ser repersentada an dibersos nibles d'abstraçon.

Para outros campos científicos i pa la sociadade de forma giral, la ciéncia de la cumputaçon forneciu suporte pa la Reboluçon Digital, dando ourige la Era de la Anformaçon. La cumputaçon científica ye ua ária de la cumputaçon que permite l'abanço de studos cumo l mapeamiento de l genoma houmano (ber Porjeto Genoma Houmano).

 Pessonas notables 
Alguas de las pessonas mais amportantes de la cumputaçon fúrun agraciadas cul Prémio Turing.

 Precursores 
 Blaise Pascal, zambolbiu la calculadora macánica i ten sou nome an ua lenguaige de porgramaçon;
 Charles Babbage, porjetou un cumputador macánico, la máquina analítica;
 Ada Lobelace, cunsidrada la purmeira pessona (i mulhier) porgramadora, dou nome a la  ua lenguaige de porgramaçon;

 Pioneiros 

 Alan Turing, participou de l porjeto Colossus i fui un de ls cérebros que decifra la Enigma. Tamien ambentou un tipo teórico de máquina super-simples capaç de rializar qualquiera cálclo dun cumputador digital, la Máquina de Turing
 John bon Neumann, çcrebiu l cumputador qu'outeliza un porgrama armazenado an mimória, la Arquitetura de bon Neumann, que ye la base de l'arquitetura de ls cumputadores atuales
 John Backus, líder de l'eiquipe que criou l Fortran i criou la notaçon BNF
 Maurice B. Wilkes, ambentor de l somador binairo
 Howard Aiken, ambentor de l Mark I
 Walter H. Brattain, ambentor de l trasístor
 William Shockley, ambentor de l trasístor
 John Barden, ambentor de l trasístor
 Fred Williams, ambentor de la mimória RAM
 Ton Kilburn, ambentor de la mimória RAM
 Konrad Zuse, ambentor andependiente de l cumputador digital i de lenguaiges de porgramaçon na Almanha nazista
 John Bincent Atanasoff, possiblemente l'ambentor de l purmeiro cumputador digital, l cumputador de Atanasoff-Berry, ABC
 Clifford I. Berry, assistente de Atanasoff
 Almirante Grace Hopper, porgramadora de l Mark I, zambolbiu l purmeiro cumpilador; purmeira mulhier a recebir un Ph.D. an matemática
 Edsger Dijkstra, líder de l ALGOL 60, publicou l'artigo ouriginal subre porgramaçon struturada
 J. Presper Eckert, criador de l ENIAC
 John William Mauchly, criador de l ENIAC

 Personalidades anfluentes 
 Andrew Stuart Tanenbaun, pesquisador na ária de sistemas ouperacionales, ambentor de l MINIX; sous libros-testo son de ls mais referenciados na ária
 Edgar Frank Codd, ambentor de Banco de dados relacionales
 Brian Kernighan, ambentor de l C
 Dennis Ritchie, ambentor de l C i de l Unix
 Bjarne Stroustrup, ambentor de l C++
 Ken Thompson, ambentor de l Unix i de la codificaçon de carateres UTF-8
 Peter Chen, ambentor de l Modelo d'antidades i relacionamientos
 Donald Erbin Knuth, criador de l TeX, de la porgramaçon literária i de l'anfluente série (inacabada an 2011) subre algoritmos The Art of Cumputer Porgramming
 Richard Stallman, fundador de l porjeto GNU
 Linus Torbalds, criador de l núcleo Linux
 Alan Kay, un de ls ambentores de la ourientaçon a oubjeto, tamien cuncebiu l latop i la anterface gráfica de l'outelizador
 Stebe Wozniak i Stebe Jobs, Criadores de la Apple Anc., i de l purmeiro cumputador pessonal, l Apple I
 Bill Gates i Paul Allen, Criadores de la Microsoft, l'ampresa que criou l Windows

 Árias de pesquisa 

 Fundamientos matemáticos 
 Álgebra linear
 Análeze Eiquenómica de Sistemas de Anformaçones - cunsiste an defenir l lucro, receita i custo, i relacionar todos ls fatores eiquenomicos la porduçon i zambolbimiento de l software
 Cálclo defrencial i antegral
 Cálclo numérico
 Analise cumbinatória
 Geometrie analítica — l studo d'algoritmos pa la resoluçon de porblemas de geometrie, ó que dependen de la geometrie
 Lógica matemática — lógica boleana i outras formas pa la modelaige lógica de porblemas
 Matemática çcreta
 Porbabelidade i statística
 Teorie de l'anformaçon
 Teorie de las catadories
 Teorie de ls grafos — fundaçones para struturas de dados i algoritmos de busca
 Teorie de ls númaros — teorie pa la defeniçon de probas a cunjunto de ls númaros anteiros, ousada an critografie i ne l teste d'anteligéncia artificial
 Teorie de ls tipos — análeze formal de tipos de dados i sou uso para antender la propiadade de porgramas d'algoritmos

 Fundamientos de cumputaçon 
 Paradigma de porgramaçon
 Circuitos digitales
 Cumplexidade cumputacional — defeniçon de lemites cumputacionales (subretodo relatibo la spácio i tiempo) fundamentales an classes de cumputaçon
 Critografie — aplicaçon de la cumplexidade cumputacional, de la porbabelidade i de la teorie de númaros pa la criaçon ó quebra de códigos
 Strutura de dados — l'ourganizaçon i las regras pa la manipulaçon d'anformaçon
 Lenguaiges formales — studo de modelos para specificar i recoincer lenguaiges de forma giral
 Métodos formales — l'uso d'abordaiges matemáticas para çcrebir i formalizar padrones de zambolbimiento de software
 Pesquisa i ourdenaçon
 Porjeto i análeze d'algoritmos — cumplexidade cumputacional aplicada als algoritmos
 Robótica — l cuntrole de l cumportamiento de robós
 Semántica formal — studo de l'especificaçon de l seneficado (ó cumportamiento) de porgramas de cumputador i partes d'hardware
 Teorie de la Cumputabelidade — defeniçon de l que ye cumputable outelizando-se ls modelos atuales, defenindo las possibelidades teóricas de la cumputaçon
 Teorie de la cumputaçon
 Teorie de ls algoritmos d'anformaçon
 Teorie de ls outómatos

 Física 
 Eiletromagnetismo
 Macánica quántica

 Tecnologie de la cumputaçon 
 Banco de dados
 Cumpiladores — traduçon d'algoritmos antre defrentes lenguaiges de cumputador, giralmente dua lenguaige d'alto nible, mais abstrata i legible para seres houmanos, para ua lenguaige de baixo nible, mais cuncreta i buoltada pa l cumputador digital
 Cumputaçon gráfica — geraçon sintética d'eimaiges, i l'antegraçon ó altaraçon bisual d'anformaçones bisuales de l mundo rial
 Angenharie de software
 Anteligéncia artificial — l studo i l'amplementaçon de sistemas qu'eisiben un cumportamiento outónomo anteligente
 Processamiento d'eimaiges — l'oubtençon d'anformaçon a partir d'eimaiges
 Rede de cumputadores — algoritmos i protocolos pa la quemunicaçon de dados cunfiable antre defrentes sistemas, ancluindo macanismos pa l'eidantificaçon i correçon d'erros

 Ciéncia de la cumputaçon aplicada 
 Álgebra cumputacional
 Specificaçon de porgramas
 Strutura de dados
 Anformática eiducatiba
 Anteraçon home-cumputador — studo subre l'outelidade i usabelidade de cumputadores, tornando-los acessibles a las pessonas
 Outimizaçon cumbinatória
 Pesquisa ouperacional
 Planeijamiento outomatizadoGhallab, M., Nau, D. S., and Traberso, P. (2004). Outomated Planning: Theory and Pratice. ISBN 1-55860-856-7 — studa l porcesso de deliberaçon por meio de la cumputaçon
 Porgramaçon de cumputadores — l'uso de lenguaiges de porgramaçon pa l'amplementaçon d'algoritmos
 Reconhecimiento de padrones
 Recuperaçon d'anformaçones
 Redes de Petri
 Redes neurales
 Redes semánticas
 Sigurança de cumputadores
 Sistemas multiagentes
 Toleráncia la falhas
 Bida artificial — l studo d'ourganismos digitales

 Organizaçon de ls sistemas cumputacionales 
 Arquitetura de cumputadores — l zambolbimiento, l'ourganizaçon, l'outimizaçon i la berificaçon de sistemas cumputacionales
 Cumputaçon çtribuída — cumputaçon sendo eisecutada an dibersos çpositibos anterligados por ua rede, todos cul mesmo oubjetibo quemun
 Cumputaçon paralela — cumputaçon sendo eisecutada an defrentes tarefas; giralmente cuncorrentes antre si na outelizaçon de recursos
 Cumputaçon quántica — repersentaçon i manipulaçon de dados usando las propiadades quánticas de las partículas i la macánica quántica
 Sistemas ouperacionales — sistemas pa l gerenciamiento de porgramas de cumputador i pa l'abstraçon de la máquina, fornecendo base para un sistema outelizable
|}

 Relacionamiento cun outros campos 
Por ser ua deciplina recente, eisisten bárias defeniçones altarnatibas pa la ciéncia de la cumputaçon. Eilha puode ser bista cumo ua forma de ciéncia, ua forma de matemática ó ua nuoba deciplina que nun puode ser categorizada seguindo ls modelos atuales. Bárias pessonas que studan la ciéncia de la cumputaçon l fázen para tornáren-se porgramadores, liebando alguns l'acraditáren que sou studo ye subre l software i la porgramaçon. Anque desso, la maiorie de ls cientistas de la cumputaçao son antressados na inobaçon ó an aspetos teóricos que ban mui para alhá de solamente la porgramaçon, mais relacionados cula cumputabelidade.

Anque de l nome, mui de la ciéncia de la cumputaçon nun ambolbe l studo de ls cumputadores por si própios. De fato, l coincido cientista de la cumputaçon Edsger Dijkstra ye cunsidrado outor de la frase "ciéncia de la cumputaçon ten tanto a ber cul cumputador cumo l'astronomie cul telescópio […]". L porjeto i zambolbimiento de cumputadores i sistemas cumputacionales son giralmente cunsidrados deciplinas fura de l cuntesto de la ciéncia de la cumputaçon. Por eisemplo, l studo de l hardware ye giralmente cunsidrado parte de la angenharie de la cumputaçon, anquanto l studo de sistemas cumputacionales comerciales son giralmente parte de la tecnologie de l'anformaçon ó sistemas d'anformaçon.

Por bezes la ciéncia de la cumputaçon tamien ye criticada por nun ser suficientemente científica, cumo sposto na frase "Ciéncia ye pa la ciéncia de la cumputaçon assi cumo l'heidrodinámica ye pa la custruçon d'ancanamientos", credita la Stan Kelly-Botle.Cumputer Language, outubre de 1990 Anque desso, sou studo frequentemente cruza outros campos de pesquisa, tales cumo la anteligéncia artifical, física i lenguística.

Eilha ye cunsidrada por alguns por tener un grande relacionamiento cula matemática, maior qu'an outras deciplinas. Esso ye eibidenciado pul fato que ls purmeiros trabalhos na ária éran fuortemente anfluenciados por matemáticos cumo Kurt Gödel i Alan Turing; l campo cuntina sendo útele pa l'antercámbio d'anformaçon cun árias cumo lógica matemática, teorie de las catadories i álgebra. Anque desso, defrente de la matemática, la ciéncia de la cumputaçon ye cunsidrada ua deciplina mais spurmental que teórica.

Bárias altarnatibas pa l nome de la deciplina yá fúrun cogitadas. An francés eilha ye chamada anformatique, an alman Anformatik, an espanhol anformática, an houlandés, eitaliano i romeno anformatica, an polaco anformatyka, an russo информатика i an griego Πληροφορική. Anque desso, tanto an anglés quanto an pertués anformática nun ye diretamente un sinónimo pa la ciéncia de la cumputaçon; l termo ye ousado para defenir l studo de sistemas artificiales i naturales qu'armazenan porcessos i quemunican anformaçon, i refire-se a un cunjunto de ciéncias de l'anformaçon qu'angloba la ciéncia de la cumputaçon. An Pertual, inda assi, anque la palabra star dicionarizada cun esse sentido amplo, l termo ye ousado cumo sinónimo de ciéncia de la cumputaçon.

 Profisson 
De forma giral, cientistas de la cumputaçon studan ls fundamientos teóricos de la cumputaçon, d'adonde outros campos deriban, cumo las árias de pesquisa supracitadas. Cumo l nome amplica, la ciéncia de la cumputaçon ye ua ciéncia pura, nun aplicada. Antretanto, l profissional dessa ária puode seguir aplicaçones mais práticas de sou coincimiento, atuando an árias cumo zambolbimiento de software ó cunsultoria an tecnologie de l'anformaçon.

 Ber tamien 

 Análeze de sistemas i tecnologie de l'anformaçon
 Aneixo:Lista de cursos de pós-graduaçon strito sensu na ária de cumputaçon ne l Brasil
 Aneixo:Lista d'eitimologies de tenermos ousados an cumputaçon
 Angenharie de la cumputaçon
 Sistema d'anformaçon
 Anformática
 Porblemas an abierto de la ciéncia de la cumputaçon
 Cumputaçon afetiba