คำจำกัดความของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์คืออะไรและวิทยาศาสตร์ในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์คืออะไร?

ฉันกำลังศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ แต่ฉันอยู่ในช่วงเริ่มต้นและฉันค่อนข้างมั่นใจว่าฉันจะมีความสุขกับตัวเลือกของฉันเนื่องจากดูเหมือนว่าจะเป็นการศึกษาเชิงวิชาการและอาชีพที่ยืดหยุ่น

ต้องบอกว่าดูเหมือนจะมีคำจำกัดความที่หลากหลายเกี่ยวกับสิ่งที่วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เป็นจริงในแง่ของสถาบันการศึกษาภาคเอกชนและ "วิทยาศาสตร์" ที่เกิดขึ้นจริงใน "วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์" ฉันชอบที่จะมีคำตอบ (หรือแบ่งปันความคิด) สำหรับความกว้างของสิ่งต่าง ๆ ที่การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สามารถนำไปใช้ได้และในที่สุดความหลากหลายของเส้นทางที่อยู่ภายในวิทยาการคอมพิวเตอร์ได้ดำเนินการ

วิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นคนเรียกชื่อผิด - จริงๆแล้วไม่มี "วิทยาศาสตร์" ในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เนื่องจากวิทยาการคอมพิวเตอร์ไม่ได้เกี่ยวกับการสังเกตธรรมชาติ แต่ชิ้นส่วนของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์วิศวกรรมและชิ้นส่วนคณิตศาสตร์

ยิ่งส่วนทางทฤษฎีของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เป็นคณิตศาสตร์ล้วนๆ ตัวอย่างเช่นอัลกอริทึมที่ดีสำหรับการเรียงลำดับคืออะไร เราจะกำหนดความหมายของภาษาโปรแกรมได้อย่างไร เราจะมั่นใจได้อย่างไรว่าระบบการเข้ารหัสปลอดภัย

เมื่อวิทยาการคอมพิวเตอร์ได้รับการประยุกต์มันจะกลายเป็นเหมือนวิศวกรรม ตัวอย่างเช่นวิธีที่ดีที่สุดในการใช้ขั้นตอนวิธีการคูณเมทริกซ์คืออะไร? เราควรออกแบบภาษาคอมพิวเตอร์เพื่ออำนวยความสะดวกในการเขียนโปรแกรมขนาดใหญ่ได้อย่างไร เราจะออกแบบระบบการเข้ารหัสเพื่อปกป้องธนาคารออนไลน์ได้อย่างไร

ในทางตรงกันข้ามวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องเกี่ยวกับกฎของธรรมชาติและอื่น ๆ โดยทั่วไปเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น บางแง่มุมของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สามารถมองได้ว่าเป็นการทดลองในแง่นี้เช่นการศึกษาเชิงประจักษ์ของเครือข่ายสังคม, การศึกษาเชิงประจักษ์ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์, การศึกษาเชิงประจักษ์ของไวรัสและการแพร่กระจายและการศึกษาคอมพิวเตอร์ (ทั้งการสอนวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และการใช้คอมพิวเตอร์ เพื่อสอนวิชาอื่น) ตัวอย่างเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ชายแดนและเป็นสหสาขาวิชาชีพที่เหมาะสมยิ่งขึ้น สิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดกับวิธีทางวิทยาศาสตร์ในวิทยาการคอมพิวเตอร์อาจเป็นการศึกษาเครือข่ายและอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์อื่น ๆ ซึ่งเป็นกระแสหลักในพื้นที่ย่อยที่รู้จักกันอย่างไม่เป็นทางการว่า "ระบบ"

ตัวอย่างเหล่านี้อย่างไรก็ตามแกนกลางของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ไม่ได้เป็นวิทยาศาสตร์เลย วิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นเพียงชื่อ - มันไม่จำเป็นต้องมีเหตุผล

สำหรับขอบเขตของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์คำจำกัดความที่ดีที่สุดคือบางทีสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ทำ วิทยาการคอมพิวเตอร์เช่นเดียวกับสาขาวิชาอื่น ๆ นั้นเป็นสาขาวิชาที่กว้างและยากที่จะทำแผนภูมิให้สมบูรณ์ หากคุณต้องการตัวอย่างของสิ่งที่ผู้คนพิจารณาวิทยาการคอมพิวเตอร์คุณสามารถดูสาขาการวิจัยของคณะของคุณ

ให้เราเริ่มต้นด้วยคำพูดจากหนึ่งในบรรพบุรุษของวิทยาการคอมพิวเตอร์สมัยใหม่: "วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ไม่ได้เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์มากกว่าดาราศาสตร์เป็นเรื่องเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์" - Edsger Wybe DIJKSTRA

ดังนั้นในความเป็นจริงหากสิ่งที่คุณสนใจคือคอมพิวเตอร์และการเขียนโปรแกรมแล้วคุณไม่สนใจวิทยาการคอมพิวเตอร์ :-)

ฉันคิดว่า Wikipedia มีหนึ่งในคำอธิบายที่ดีที่สุด: "วิทยาการคอมพิวเตอร์ (ย่อ CS หรือ CompSci) เป็นวิธีการทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติเพื่อการคำนวณและการประยุกต์ใช้มันเป็นการศึกษาอย่างเป็นระบบของความเป็นไปได้โครงสร้างการแสดงออกและกลไกของกระบวนการเชิงระเบียบ (หรืออัลกอริทึม) ที่รองรับการเป็นตัวแทนการประมวลผลการจัดเก็บการสื่อสารและการเข้าถึงข้อมูลไม่ว่าข้อมูลดังกล่าวจะถูกเข้ารหัสเป็นบิตและไบต์ในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์หรือเอ็นจิ้นการคัดลอกและโครงสร้างโปรตีนในเซลล์มนุษย์ มีความเชี่ยวชาญในทฤษฎีการคำนวณและการออกแบบระบบคำนวณ "

แต่ในความเป็นจริงตามที่ Yuval ได้กล่าวไว้มหาวิทยาลัย / วิทยาลัยส่วนใหญ่ได้ย้ายออกไปจากทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ / วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ตอนนี้เป็นส่วนผสมของวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์วิศวกรรม การสอนเราไม่เพียง แต่วิทยาการคอมพิวเตอร์ที่บริสุทธิ์ แต่ยังรวมถึงทักษะการปฏิบัติเพื่อแก้ปัญหาเหล่านั้นและปัญหาอื่น ๆ โดยใช้คอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยภาษาการเขียนโปรแกรมระบบปฏิบัติการและการใช้งานซอฟต์แวร์

มันอาจจะมีมูลค่าการกล่าวขวัญว่าคำภาษาเยอรมัน "วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์" เป็นInformatikซึ่งละลายข้อมูลและMathematik ฉันคิดว่านั่นเป็นคำอธิบายสั้น ๆ ที่น่าสนใจเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ (คำภาษาอิตาลีคือinformaticaและฉันแน่ใจว่ามีอีกไม่กี่ภาษาที่ตามมาในบรรทัดเดียวกัน)

คุณอาจสนใจในการสนทนาที่เรามีในเมตาดาต้า โดยเฉพาะฉันตอบโดยทำซ้ำที่นี่:

วิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นศาสตร์แห่งการคำนวณ ที่ดูเหมือนชัดเจนมาก ชัดเจนน้อยคือวิธีการกำหนดวิทยาศาสตร์และการคำนวณด้วยวิธีที่มีประโยชน์และมีความหมาย

โดยทั่วไปเราอาจแบ่งวิทยาศาสตร์ตามการจำแนกสองประเภท: เป็นทางการเปรียบเทียบกับเชิงประจักษ์และบริสุทธิ์กับการนำไปใช้ ในขณะที่วิทยาศาสตร์อย่างเป็นทางการ (เช่นคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์) อาศัยการใช้เหตุผลเชิงอนุมานจากความจริงที่สันนิษฐาน scienc เชิงประจักษ์ (เช่นฟิสิกส์และเคมี) อาศัยเหตุผลเชิงอุปนัยจากปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ ในขณะที่เป้าหมายของวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์คือการพัฒนาสถานะของความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เป้าหมายของวิทยาศาสตร์ประยุกต์คือการใช้ความเข้าใจดังกล่าวเพื่อควบคุมพลังแห่งธรรมชาติ (ในแง่ที่เป็นไปได้มากที่สุดของคำ) เพื่อบรรลุเป้าหมายอื่น ๆ

เราอาจนิยามการคำนวณเป็นการแปลงที่นำไปใช้กับชิ้นส่วนของข้อมูล ในความหมายที่กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้การคำนวณก็คือกระบวนการใด ๆ ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในจักรวาล ไม่จำเป็นต้องให้คำจำกัดความโดยละเอียดมากกว่านี้

วิทยาการคอมพิวเตอร์นั้นประกอบด้วยส่วนหนึ่งของความพยายามของมนุษย์ซึ่งเป็นไปตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

• มันเป็นวิทยาศาสตร์นั่นคือ:

  • มันเป็นทั้ง (1) เป็นทางการหรือ (2) เชิงประจักษ์:

    1. ใช้การอนุมานแบบอนุมานจากความจริงที่สันนิษฐาน
    2. ใช้การให้เหตุผลเชิงอุปนัยจากปรากฏการณ์ที่สังเกตได้

  • มันใช้อย่างใดอย่างหนึ่ง (1) บริสุทธิ์หรือ (2)

    1. พยายามที่จะพัฒนาสถานะของความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์
    2. พยายามใช้ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เพื่อควบคุมพลังธรรมชาติ

• มันศึกษาการคำนวณนั่นคือ:

  • มันศึกษาทั้งการแปลง (1) หรือข้อมูล (2)
    1. ประมวลผลข้อมูลแผนที่จากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่ง
    2. หน่วยงานอาจมีการเปลี่ยนแปลง

ฉันต้องการเพิ่มมุมมองเกี่ยวกับคำว่า "วิทยาศาสตร์" ที่ยาวเกินไปสำหรับความคิดเห็น

ผู้คนบอกว่าวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ไม่ใช่วิทยาศาสตร์แบบดั้งเดิมตั้งแต่ (ทำให้ที่นี่ง่ายขึ้น) เราทำทั้งคณิตศาสตร์หรือวิศวกรรม นั่นไม่จริงเลยทีเดียว เราสามารถใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ - เนื้อหาหินมุมของวิทยาศาสตร์ - นั่นคือ

การสังเกตการวัดและการทดสอบอย่างเป็นระบบและการกำหนดการทดสอบและการปรับเปลี่ยนสมมติฐาน
_{(Oxford English Dictionary ผ่านทาง Wikipedia )}

อันที่จริงงานแรก ๆ ในอัลกอริทึมปฏิบัติตามหลักการนี้ วิธีการบางอย่าง "หายไป" ด้วยเหตุผลหลายประการ แต่เรายังสามารถใช้งานได้

กระบวนการพื้นฐาน look มีลักษณะเช่นนี้:

• บันทึกปัญหาที่เราต้องการแก้ไขด้วยคอมพิวเตอร์
• คิดหาอัลกอริทึม
• วิเคราะห์ (แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ) อัลกอริทึม
• จากการวิเคราะห์ของคุณคาดการณ์รันไทม์ของอัลกอริทึม (คาดว่า) (ตามชุดอินพุตและเครื่องที่กำหนด
• ยืนยันหรือบิดเบือนการทำนายของคุณโดยการทดสอบ

โดยทั่วไปแล้วเราสามารถประเมินว่าแบบจำลองอัลกอริทึมที่มีประโยชน์และเทคนิคการวิเคราะห์เป็นอย่างไร และที่นี่เรามาถึงปัญหาของเรา:ทั้งหมด แต่ไร้ประโยชน์ในเรื่องนี้ เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ไม่มากเราไม่สามารถทำวิทยาศาสตร์ได้มากมีประสิทธิภาพและน่าเศร้า ไม่เป็นไรหรอกว่าหลักสูตรส่วนใหญ่จะไม่รวมการศึกษาสถิติใด ๆ (อย่างเข้มงวด) แม้แต่ในสาขาย่อยที่เน้นการทดลอง$O$

อย่าเอาคำพูดของฉันไปตามทาง โรเบิร์ตเซดจ์วิคและฟิลิปป์ฟลาโคเล็ตกำลังทำงานเพื่อนำวิทยาศาสตร์กลับคืนสู่วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่โดยการพัฒนากรอบทางการของcombinatorics เชิงวิเคราะห์ที่อนุญาตให้มีการทดสอบสมมติฐาน คุณสามารถค้นหาวิดีโอและ MOOCs โดย Sedgewick ที่จะบอกคุณได้มาก

ความหวังทั้งหมดจะไม่สูญหายไป

1. แน่นอนว่านี่เป็นสูตรเฉพาะของอัลกอริธึม wrt นอกจากนี้คุณยังสามารถศึกษาว่าแบบจำลองกราฟเหมาะสมกับความเป็นจริง (ทำเช่นในการทำงานกับเครือข่ายทางสังคมแม้ว่าจะมีสังเกตุมากกว่าทางวิทยาศาสตร์) หรือทรูพุตของเครือข่ายปรากฏออกมาตามที่คาดการณ์ไว้หรือสิ่งอื่น ๆ

นี่เป็นคำถามที่ถกเถียงกันมานานแล้วว่าจะกลับไปสู่จุดกำเนิดของวิทยาการคอมพิวเตอร์ วิธีธรรมชาติในการศึกษา / ตอบนี้ผ่านทางวรรณกรรมที่ตีพิมพ์ใน subj สงสัยว่ามีการอ้างอิงที่ดีมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ฝังอยู่ในวรรณกรรมซึ่งยังไม่ได้อ้างถึง นอกจากนี้คำตอบ / POV เกี่ยวกับเรื่องนี้อาจมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปหรือที่รู้จักกันว่าการเปลี่ยนแปลงของ Kuhnianเป็นเรื่องธรรมดาในสนามซึ่งอาจมากกว่าสนามวิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมุมหนึ่งในการศึกษาสิ่งนี้คือวิธีการสอนวิชาในแวดวงวิชาการและความสอดคล้องกับโครงสร้างแผนกที่มีอยู่ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

นี่คือเอกสาร / บทความที่ดีโดย Denning ผู้มีอำนาจในสาขาที่ตอบคำถามนี้โดยตรงและเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับผู้อ้างอิงเพิ่มเติม ทั้งตีพิมพ์ในวารสารของสังคมหลักวิชาการของสนามที่CACM

• การคำนวณเป็นวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ Denning, 2007

กระบวนการข้อมูลและการคำนวณยังคงมีอยู่อย่างมากมายในโครงสร้างที่ลึกล้ำของหลายสาขา การคำนวณไม่ได้เป็นความจริงไม่เคยเป็นวิทยาศาสตร์เพียงอย่างเดียวของสิ่งประดิษฐ์

• วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เป็นอย่างไร เดนนิ่ง, 2005

วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ทุกประการสำหรับการเป็นวิทยาศาสตร์ แต่มันมีปัญหาความน่าเชื่อถือด้วยตัวเอง

ทำงานจากคำจำกัดความของวิทยาศาสตร์

1. สาขาของความรู้หรือการศึกษาเกี่ยวกับร่างกายของข้อเท็จจริงหรือความจริงจัดอย่างเป็นระบบและแสดงการทำงานของกฎหมายทั่วไป: วิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์
2. ความรู้อย่างเป็นระบบของโลกทางกายภาพหรือวัสดุที่ได้จากการสังเกตและการทดลอง
3. สาขาใดก็ได้ของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติหรือวิทยาศาสตร์กายภาพ
4. จัดระบบความรู้ทั่วไป
5. ความรู้ตามข้อเท็จจริงหรือหลักการ; ความรู้ที่ได้จากการศึกษาอย่างเป็นระบบ

1. วิทยาการคอมพิวเตอร์เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับคณิตศาสตร์และเกี่ยวข้องกับการวิจัยที่สำคัญ (เช่นการศึกษา)

2. วิทยาการคอมพิวเตอร์มีการเชื่อมโยงอย่างกว้างขวางและใกล้ชิดกับฟิสิกส์ในหลาย ๆ ด้าน เช่นฟิสิกส์ / อุณหพลศาสตร์ของการคำนวณ, คอมพิวเตอร์ควอนตัม , P = NP เป็นกฎหมายทางกายภาพ , ขั้นตอนการเปลี่ยนฯลฯ

3. มันเป็นระบบความรู้

4. มันผ่านการศึกษาอย่างเป็นระบบเช่นการวิจัย

คำศัพท์ "วิทยาการคอมพิวเตอร์" เน้นฟิลด์ไม่เพียงเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้หลักการที่รู้จักเช่นในงานวิศวกรรม มีค่อนข้างบิตของการสำรวจดินแดนรอบวิทยาการคอมพิวเตอร์คำถามพื้นฐานจำนวนมากในเขตที่มีการเปิด / ยังไม่ได้ตอบ จำนวนนักวิจัยทั่วโลกนั้นประเมินได้ยาก แต่มีจำนวนเกินกว่าพันหรือหมื่นคน

อย่างไรก็ตามโปรดทราบว่าในแง่มุมทางวิทยาศาสตร์ของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์นั้นไม่ได้มีการสอน / เปิดเผยมากนักในระดับปริญญาตรีซึ่งอาจนำไปสู่ความงุนงง ดูเหมือนว่าจะไม่ได้เป็นศูนย์รวม / การเฉลิมฉลอง / ผู้เสนอ / ผู้สนับสนุนสูงในฐานะนักวิทยาศาสตร์ในทางตรงกันข้ามกับสาขาอื่นเช่น LHC & การค้นพบของฮิกส์โบซอน ฯลฯ [แม้ CS จะมีบทบาทสำคัญในเรื่องนี้ การค้นพบ!] หรือรูปที่มีชื่อเสียงของคาร์ลเซแกนหรือฮอว์คิงที่มีชื่อเสียง อย่างไรก็ตามเช่นดูหนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมที่เป็นแรงบันดาลใจให้ CS