15 Datalogiske Felter

15 Datalogiske Felter

Hvis du kan lide at arbejde med teknologi eller finde praktiske anvendelser til kompleks matematik, kan du være interesseret i at studere datalogi. Som et studieområde omfatter datalogi mange discipliner, fra at studere hardware til teorier om kunstig intelligens og beregningsmæssige begrænsninger. For at finde ud af, hvilken type datalogi du vil studere, kan du lære mere om de forskellige discipliner inden for feltet. I denne artikel diskuterer vi, hvad datalogi er samt 15 specifikke discipliner.

Relateret: Computer Science vs Computer Engineering: Hvad er forskellen?

Hvad er datalogi?

Datalogi er studiet af computere, inklusive deres hardware og software. Det er et bredt felt, der omfatter alle aspekter af computing, herunder at finde ud af nye måder at løse problemer på ved hjælp af computere og forbedre, hvordan computere fungerer. Computere bruger datastrukturer og algoritmer til at udføre kompleks databehandling. Studiet af datalogi fremmer disse evner, mens de forbedrer og opfinder nye computermaskiner, der kan forbedre liv.

Teoretisk vs. praktisk datalogi

Teoretisk datalogi er en disciplin inden for datalogi, der fokuserer på matematik. Mens andre discipliner fokuserer på den praktiske anvendelse af datalogi til skabelse af bedre computere eller software, fokuserer teoretisk datalogi på mere abstrakte ideer som at perfektionere algoritmer eller studere egenskaberne ved koder og deres fordele til specifikke applikationer. Begge er nødvendige for at fremme datalogi som et felt, fordi for at have fremskridt inden for praktisk datalogi er feltet afhængig af udviklingen af ​​muligheder for beregningsevne gennem teoretisk datalogi.

Relateret: De 10 bedste skoler med datalogi-programmer

Studieretninger i datalogi

Her er 15 computervidenskabelige discipliner, du kan udforske:

1. Kunstig intelligens

Kunstig intelligens, eller AI, er studiet og design af systemer, der kan fungere selvstændigt fra menneskelig input. Eksempler på kunstig intelligens er programmer, der tilbyder musikanbefalinger baseret på dine tidligere lyttevaner eller programmer, der kan spille komplekse spil som skak mod en menneskelig konkurrent. Nogle AI-studier fokuserer på at skabe maskiner, der kan udføre menneskelige opgaver som visuel perception eller talegenkendelse. Machine learning er en delmængde af AI, der fokuserer specifikt på muligheden for at skabe en maskine, der kan bruge algoritmer og programmering til at spejle processerne i det menneskelige sind.

Relateret: Din guide til at få et job i datalogi

2. Programmeringssprog og logik

Programmeringssprog er en integreret del af datalogi, fordi de fleste andre discipliner bruger programmeringssprog til at fungere. For at bruge en computer oversætter programmøren kommandoer til et bestemt programmeringssprog, som computeren kan læse. Studiet af programmeringssprog og logik fokuserer på at designe disse sprog samt at analysere dem og karakterisere og klassificere deres individuelle funktioner. Praktisk anvendelse af denne undersøgelse omfatter optimering af disse sprog, så de kan skrive komplekse programmer ved hjælp af den mindste mængde kode, som computeren kan forstå.

Relateret: Job Outlook for karrierer i datalogi

3. Videnskabelige databehandlingsapplikationer

Videnskabelige computerapplikationer er en undersøgelse af datalogi, der bruger computeralgoritmer og modelleringsevner til at forudsige resultatet af videnskabelige eksperimenter, som videnskabsmænd ikke kan udføre fysisk. Nogle situationer, hvor videnskabelige eksperimenter skal udføres gennem modeller, er:

  • Stort i skala: Nogle videnskabelige eksperimenter eller forskning er simpelthen for store til at udføre et eksperiment nøjagtigt uden for en digital model, såsom at forudsige klimaændringernes fremskridt og dens virkninger.
  • Farlige: Nogle materialer eller kemiske reaktioner kan være for farlige eller uetiske til at udføre personligt, som at eksperimentere med giftige eller radioaktive kemikalier.
  • Dyrt: Nogle eksperimenter eller forskning er for dyre eller tidskrævende. Brug af videnskabelig databehandling kan hjælpe med at fremskynde disse processer for en brøkdel af omkostningerne, såsom gentagne crashtest af fly for sikkerhedsoptimering.

Videnskabelig databehandling er multidisciplinær, fordi den omfatter folk, der er eksperter på området, der kræver modellen, såvel som datalogen til at bygge algoritmerne.

Relateret: Er en datalogigrad noget for dig? Top hovedfag og job

4. Beregningsteori

Teori om beregning er en disciplin, der fokuserer på at bestemme, hvilke problemer beregningsalgoritmer løser, og om de kan løse dem helt eller delvist. Det ultimative formål med dette emne er at bestemme, hvad de grundlæggende muligheder og begrænsninger ved computere er. Der er tre hovedgrene af dette emne:

  • Automatateori og formelle sprog: Automatateori er studiet af abstrakte maskiner kaldet automater, som dataloger bruger til at beskrive og analysere computersystemers adfærd.
  • Beregnelighedsteori: Beregnelighedsteori eller rekursionsteori er studiet af, hvilke beslutningsproblemer et computerprogram kan og ikke kan løse. Et beslutningsproblem er et ja eller nej spørgsmål, der kan have uendeligt mange faktorer. For eksempel, hvis en computer kan bestemme, om tal i et sæt er lige eller ulige, uanset hvad tallene er, ville det være et beslutningsproblem, som computeren kan løse.
  • Beregningsmæssig kompleksitet: Beregningskompleksitet fokuserer på, hvor meget tid og hukommelse forskellige algoritmer kræver. Jo flere ressourcer algoritmen kræver, jo mere kompleks er den.

5. Datastrukturer og algoritmer

Denne disciplin fokuserer på den måde, datastrukturer og algoritmer kan interagere på, og hvordan dataloger kan forbedre dem for at skabe bedre computerprogrammer. En datastruktur er et sted, hvor du kan organisere og gemme data. En algoritme er et sæt opgaver, du kan kommandere fra en computer. Du kan bruge en algoritme til at hente og udføre beregninger på dataene, hvilket skaber et computerprogram. Fokus for denne disciplin er at studere overlapningen af ​​disse to funktioner og optimere dem.

Relateret: 20 bedst betalte datalogijob

6. Computerarkitektur og organisation

Denne disciplin fokuserer på undersøgelse, design, implementering og drift af et computersystem. Arkitektur fokuserer på, hvordan design af hardware som computere, lagerenheder og netværksforbindelseskomponenter gemmer programmer, transmitterer data og letter forbindelser med andre enheder. Organisation er, hvordan disse komponenter forbindes, og hvordan man optimerer disse forbindelser.

Relateret: 11 tips til datalogi-kandidater, der starter deres karriere

7. Computernetværk

Studiet af computernetværk fokuserer på analyse, design og implementering af netværk, der forbinder computere sammen. For eksempel er internettet en type netværk, der forbinder computere. Dataloger studerer, hvordan man udvikler disse forbindelser ved hjælp af forskellige forbindelser, såsom lyssignaler eller radiobølger. De arbejder også på at udvikle protokoller, der etablerer begrænsninger og beskyttelser for disse netværk.

8. Computersikkerhed i kryptografi

Denne disciplin inden for datalogi fokuserer på, hvordan man beskytter information, der er gemt på computere. Dette kan omfatte oprettelse af hardware, der er sværere at manipulere med, men som for det meste omfatter oprettelse af software, der er usårbar over for tyveri, ødelæggelse, bedrageri eller adgang fra en uautoriseret bruger. Kryptografi er en del af computersikkerhed udviklet til at beskytte data. Det er praksis at bruge algoritmer til at kryptere information ved at oversætte den fra dens naturlige tilstand til et svært at dechifrere mønster ved hjælp af et sæt regelbaserede beregninger, samt at bruge algoritmer til at dekryptere data.

9. Databaser og datamining

Studiet af databaser og datamining fokuserer på, hvordan dataloger organiserer og opbevarer data. Big data er en betegnelse for store datasæt, som er indsamlet fra en bestemt kilde. Et eksempel på big data ville være placeringsdata, browservaner og app-brug, som mobiltelefoner indsamler for at hjælpe deres brugere. Data mining søger gennem disse data for at identificere mønstre. En vigtig vægt på denne disciplin er at skabe databasestrukturer, der muliggør effektiv organisering og genkaldelse af data fra et stort datasæt, samt faciliterer nem og hurtig datamining.

10. Computergrafik og visualisering

Denne disciplin inden for datalogi fokuserer på visning af computersystemer og kontrol af billeder på computerskærmen. Dette inkluderer at studere og forbedre en computers hardwarefunktioner. Den håndterer også:

  • Gengivelse: Generering af et realistisk billede fra en todimensionel model ved hjælp af et computerprogram.

  • Modellering: Generering af sandsynlige resultater baseret på et sæt kriterier.

  • Animation: Skaber effekten af ​​bevægelse gennem en sekvens af stillbilleder på en skærm.

  • Visualisering: Fortolkning af data til en grafisk form og interaktion med dataene for at manipulere grafikken.

11. Billed- og lydbehandling

Billed- og lydbehandling fokuserer på at studere de former, som information kan antage, og hvordan man fortolker og behandler denne information. Billedbehandling er, når du bruger en digital computer til at fortolke et billede som et sæt data, du kan manipulere. Manipulering af datasættet kan skabe mere nøjagtige ændringer af billedet end at ændre det manuelt. En digital computer kan manipulere lyd og andre former for information med samme proces. At studere, hvordan man oversætter billeder og lyd til datasæt nøjagtigt og derefter manipulere disse sæt er det primære formål med denne disciplin.

12. Samtidig, parallel og distribueret databehandling

Denne disciplin er studiet af computere og netværk, der har flere beregninger, der sker på én gang. Det centrale spørgsmål i dette emne er, hvordan man designer maskiner eller strategier, der kan forbedre den hastighed og korrekthed, hvormed disse samtidige opgaver udføres. Samtidig beregning er, når flere beregninger sker én gang. Dataloger kan forbedre samtidig databehandling gennem et distribueret system, som er, når flere computere opretter forbindelse til et netværk og behandler individuelle beregninger på én gang.

13. Menneske-computer interaktion

Dette emne inden for datalogi fokuserer på, hvordan brugere interagerer med computere og den brugergrænseflade, der letter denne interaktion. Det centrale formål med denne disciplin er at konstruere hardware og software, der gør brugen af ​​computeren nem og overskuelig for dens bruger, uden at insistere på deres kendskab til datalogi. Denne disciplin inkorporerer brugerpsykologi, antropologi og teknik, fordi den fokuserer på at fortolke brugernes instinkter og forventninger. Derefter konstruerer dataloger hardware og software, der lever op til disse forventninger.

14. Software engineering

Software engineering fokuserer på at bruge tekniske tilgange til teori og praksis for at bygge softwaresystemer. Omkostningerne og tiden involveret i at udvikle kompleks software omfatter teams af dataloger. Processen med software engineering består af:

  • Udvikling af krav
  • Analyse af muligheder
  • Design
  • Konstruktion
  • Validering eller kontrol for at sikre, at den opfylder kravene
  • Udrulning af softwaren
  • Operation
  • Vedligeholdelse

15. Informations- og kodningsteori

Informationsteori studerer transmission og behandling af information. Kodningsteori studerer, hvordan man oversætter information til koder, der kan transmittere information, samt hvordan man reducerer fejlraten ved overførsel af data, og hvor hurtigt en computer kan behandle et digitalt signal. I denne disciplin bruger dataloger koder til at bestemme grænserne for, hvor meget de kan komprimere, gemme eller overføre data.

Egon Johnsen
Egon Johnsen Hvis du kan lide at arbejde med teknologi eller finde praktiske anvendelser til kompleks matematik, kan du være interesseret i at studere datalogi. Som et studieområde omfatter datalogi mange discipliner, fra at studere hardware til teorier om kunstig intelligens og beregningsmæssige begrænsninger. For at finde ud af, hvilken type datalogi du vil studere, kan du lære mere om de forskellige discipliner inden for feltet. I denne artikel diskuterer vi, hvad datalogi er samt 15 specifikke discipliner.