Czym jest informatyka teoretyczna?

13

Czym dokładnie jest informatyka teoretyczna? Czy uczy się kodować w różnych językach i tworzy aplikacje na platformach? A może myślisz o coraz szybszych algorytmach, aby komputery mogły efektywniej wykonywać zadania? A może programowanie i myślenie o nowych sytuacjach życiowych, które można symulować na komputerze? Co dokładnie staramy się tutaj zrobić?

Na przykład fizyka próbuje znaleźć wszystkie prawa natury, które nią rządzą; matematyka jest tautologią opartą na modelowaniu rzeczywistości i używaną jako bardzo precyzyjny język przez inne przedmioty.

Czym dokładnie jest informatyka teoretyczna? Kiedy komputery zostały zaprojektowane przez nas, ludzi, do celów aplikacyjnych, dlatego ostatecznie wszystko musi sprowadzać się do matematyki i fizyki? Gdzie zatem jest „teoria” w samej informatyce.

Przepraszam, że jestem zbyt naiwny, ale chcę wiedzieć, co robi teoretyczny informatyk?

big-picture Kod
źródło
5
en.wikipedia.org/wiki/Theoretical_computer_science ... Dziedzina informatyki teoretycznej jest interpretowana szeroko, tak aby obejmowała algorytmy, struktury danych, teorię złożoności obliczeniowej, obliczenia rozproszone, obliczenia równoległe, VLSI, uczenie maszynowe, biologia obliczeniowa, geometria obliczeniowa , teoria informacji, kryptografii, obliczeń kwantowych, obliczeniowa teoria liczb i algebry, semantyka programów i weryfikacji, teoria automatów, a badanie przypadkowości ...
Marzio De Biasi
1
Zobacz centrum pomocy .
Kaveh
6
P: „Co dokładnie próbujemy tutaj zrobić?” Odp .: „Podążaj za pasją” :-D :-D
Marzio De Biasi
8
badamy obliczenia, a nie komputery. to jest matematyka, ale dopiero matematykę zaczęliśmy studiować. matematyczna teoria obliczeń niekoniecznie jest związana z konkretną rzeczywistością; nie ogranicza się do fizyki, ponieważ jest niezależny od „prawdziwego świata”. ma jednak potencjał bycia językiem
Sasho Nikolov
1
Powszechnie przyjmuje się, że „informatyka” jest myląca. Parafrazując Dijkstrę: „Odwoływanie się do tej dziedziny, ponieważ informatyka jest jak odniesienie do chirurgii jako do nauki o nożach” lub, czasami dodam, odnosząc się do astronomii jako nauki o teleskopach. --- „Informatyka obliczeniowa” może być bliższa prawdy, ale to wciąż nie obejmuje całej dziedziny. W Holandii nazywamy to „informatica”, tj. „Informatyka”. --- Oczywiście matematyka częściowo się pokrywa. Szczególnie dyskretna matematyka.
mhelvens,

Odpowiedzi:

20

Twoje pytanie nie jest naiwne, ale typ odpowiedzi, o którą pytasz, brzmi: Rzadko zdarza się, aby jakakolwiek linia pracy lub intelektualnego dochodzenia miała wyjaśnienie wysokości windy. Nie wszyscy zgodziliby się z twoją charakterystyką matematyki i fizyki, ponieważ ignorują głębię i niuanse tych dziedzin.

Informatycy teoretyczni zajmują się badaniem i stosowaniem obliczeń . Perspektywa obliczeniowa jest głęboka i obejmująca wszystkie, więc badanie obliczeń jest również głębokie i ma wpływ na wiele innych obszarów badań. Każdy proces, niezależnie od tego, czy powstaje w naturze, czy jest syntetyczny, manipuluje informacją. Oni obliczyć . Podobnie jak w matematyce, w obliczeniach są różne języki i typy struktur, podobnie jak w fizyce istnieją podstawowe prawa dotyczące obliczeń, które staramy się odkryć, podobnie jak w chemii, podstawowe elementy obliczeń można sklasyfikować. Informatyka teoretyczna jest na tyle szeroka i solidna, że ​​można ją zastosować w każdej perspektywie, którą na nią spojrzysz. Niektóre z badanych pytań to:

  • Co to jest obliczenie i jak można je scharakteryzować? (Maszyny Turinga, systemy lambda, systemy kafelkowe, maszyny rejestrujące, komputery DNA itp.)
  • Jaki jest model obliczeniowy leżący u podstaw procesu? (Procesy biologiczne, chemiczne, ekonomiczne, socjologiczne itp.)
  • Co to jest wydajne obliczenia? (złożoność w czasie, przestrzeni, komunikacji, amortyzowana, wygładzana itp.)
  • Jakie są cechy wydajnego obliczenia? (Maszyny Turinga, pojęcia algebraiczne, logika, systemy typów itp.)
  • Jaki jest najskuteczniejszy sposób obliczenia rozwiązania problemu? (algorytmy)
  • Jak wydajne są istniejące procesy algorytmiczne (analiza algorytmów, zjawiska statystyczne, równowaga rynkowa itp.)

Jest to niewielka i niereprezentatywna próbka pytań, które można zadać. Jak w każdej dziedzinie, odpowiedzi na niektóre pytania generują nowe pytania i kierują zapytania dotyczące innych pytań. Możesz znaleźć raczej przestarzały widok pola, przeglądając artykuły w Handbook of Theoretical Computer Science.

  1. Handbook of Theoretical Computer Science, Tom A: Algorytmy i złożoność, 1990
  2. Handbook of Theoretical Computer Science, Tom B: Formal Model and Sematics, 1990
Vijay D.
źródło
12

Z grubsza odpowiedź, jeśli dopiero zaczynasz pracę z TCS, prawdopodobnie możesz myśleć o tym jako o podobszarze matematyki: Informatyka teoretyczna polega głównie na dowodzeniu twierdzeń .

Jeśli chcesz kontrastować ze standardową „matematyką”, TCS jest (jak sądzę) przede wszystkim algorytmiczny : koncentruje się na projektowaniu, analizie i teoretycznych możliwościach / ograniczeniach algorytmów.

Informatyka może być również eksperymentalne, tj naturalny nauki jak fizyka czy biologia, ale ten wydaje się coraz częściej wykraczają poza sferę „teorii”.

usul
źródło