Khoa học máy tính:

Khoa học máy tính (tiếng Anh: computer science hay computing science) là ngành nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về thông tin và tính toán cùng sự thực hiện và ứng dụng của chúng trong các hệ thống máy tính. Khoa học máy tính có nhiều chi nhánh; một số chi nhánh nhấn mạnh vào việc tính toán các kết quả cụ thể (chẳng hạn đồ họa máy tính), trong khi các chi nhánh khác lại liên hệ đến tính chất của những vấn đề có thể giải quyết được dùng phương pháp máy tính, (ví dụ như Lý thuyết độ phức tạp tính toán). Còn lại những chi nhánh khác thì tập trung vào những khó khăn trong việc thực thi những phương pháp dùng để tính toán, lấy ví dụ, ngành Lý thuyết ngôn ngữ lập trình chẳng hạn. Đây là chi nhánh nghiên cứu những phương thức khác nhau tiếp cận việc mô tả cách tính toán, trong khi ngành Lập trình ứng dụng những Ngôn ngữ lập trình cụ thể để giải các bài toán.

Lịch sử

Lịch sử của khoa học máy tính đã bắt đầu từ nhiều năm trước phát minh ra máy tính hiện đại. Các máy móc dành cho việc tính toán các bài toán số học cố định đã tồn tại từ thời cổ đại, chẳng hạn máy abacus (bàn tính). Wilhelm Schickard đã xây dựng chiếc máy tính cơ học đầu tiên năm 1632.^[1] Charles Babbage đã thiết kế một máy tính theo hiệu (difference engine) vào thời Victoria^[2], và vào khoảng năm 1900, tập đoàn IBM đã bán những chiếc máy tính dùng thẻ đục lỗ.^[3]. Tuy nhiên, tất cả những chiếc máy này đều chỉ thực hiện một nhiệm vụ đơn, hoặc cùng lắm là một tập nhỏ các nhiệm vụ.

Trước năm 1920, công việc tính toán được thực hiện chủ yếu bởi những nhân viên chuyên nghiệp. Những nhà nghiên cứu đầu tiên về ngành mà sau này được gọi là khoa học máy tính, chẳng hạn Kurt Gödel, Alonzo Church và Alan Turing, đã quan tâm đến câu hỏi về khả năng tính toán: những gì có thể được tính toán bởi một người thủ quỹ - người chỉ đơn giản dùng giấy và bút chì để làm một danh sách các bước tính toán, cho đến khi nào xong việc mà không cần đến trí thông minh hay hiểu biết? Một phần của động cơ này là ước muốn phát triển các máy tính có khả năng tự động hóa các công việc tính toán thường là buồn tẻ và dễ sai của một người tính toán. Vấn đề then chốt là xây dựng các hệ thống tính toán phổ dụng có khả năng (về lý thuyết) thực hiện mọi nhiệm vụ tính toán có thể cần đến, và nhờ đó tổng quát hóa tất cả các máy tính chuyên biệt trước kia thành một khái niệm đơn nhất về chiếc máy tính phổ dụng.

Trong những năm 1940, khi các máy tính mới hơn và mạnh hơn được phát triển, người ta thấy rõ ràng hơn rằng máy tính có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác ngoài các tính toán toán học, lĩnh vực khoa học máy tính được mở rộng thành ngành nghiên cứu tính toán nói chung. Từ thập kỷ 1960, khoa học máy tính bắt đầu được thiết lập như là một ngành học riêng biệt, với sự ra đời của các khoa Khoa học máy tính đầu tiên và các chương trình đào tạo đại học chuyên ngành Khoa học máy tính.^[4] Từ khi các máy tính được sử dụng trong thực tiễn, nhiều ứng dụng của tính toán đã trở thành các lĩnh vực nghiên cứu riêng biệt một cách xứng đáng.

Những thành tựu đáng kể

Tuy được trở thành một bộ môn giáo dục chính thức với một quãng thời gian lịch sử ngắn ngủi, khoa học máy tính đã có một số cống hiến quan trọng đối với khoa học và xã hội. Những cống hiến này bao gồm:

Quan hệ với các lĩnh vực khác

Mặc dù có tên là "khoa học máy tính", nhưng ngành này không bao gồm nghiên cứu về chính những chiếc máy tính. Thực tế, người ta thường dẫn lời nhà khoa học máy tính nổi tiếng Edsger Dijkstra rằng, "Khoa học máy tính đối với máy tính không hơn thiên văn học đối với kính thiên văn." (Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes.) Việc thiết kế và triển khai máy tính và các hệ thống máy tính thường được xem là thuộc lĩnh vực của các ngành khác. Ví dụ, nghiên cứu về phần cứng máy tính thường được coi là một phần của ngành kỹ thuật máy tính (computer engineering), trong khi nghiên cứu về các hệ thống máy tính thương mại và việc triển khai chúng thường được thuộc về ngành công nghệ thông tin hoặc ngành các hệ thống thông tin. Khoa học máy tính đôi khi bị chỉ trích là không khoa học lắm, quan điểm này được thể hiện trong phát biểu "Khoa học so với khoa học máy tính cũng giống như ngành khí động học so với việc lắp đường ống" của Stan Kelly-Bootle^[10] và một số người khác. Tuy nhiên, đã có nhiều sự phát triển tương giao của các ý tưởng giữa các ngành khác nhau có liên quan đến máy tính. Nghiên cứu khoa học máy tính cũng thường nối sang các ngành khác, chẳng hạn như trí tuệ nhân tạo, khoa học nhận thức, vật lý học (xem tính toán lượng tử), và ngôn ngữ học.

Một số người lại coi khoa học máy tính là ngành có quan hệ gần gũi hơn cả với toán học.^[4]. Khoa học máy tính thời kỳ đầu đã chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các công trình của các nhà toán học như Kurt Gödel và Alan Turing, và vẫn tiếp tục có những trao đổi tư tưởng hữu ích giữa hai ngành trong các lĩnh vực chẳng hạn như lôgic toán, lý thuyết phạm trù, lý thuyết miền xác định (domain theory), và đại số.

Quan hệ giữa khoa học máy tính và kỹ nghệ phần mềm là một vấn đề gây tranh cãi, vấn đề này bị làm cho rắc rối thêm bởi các cuộc tranh luận về ý nghĩa của từ "kỹ nghệ phần mềm", và khoa học máy tính được định nghĩa như thế nào. Một số người tin rằng kỹ nghệ phần mềm là một tập con của khoa học máy tính. Dựa theo quan hệ giữa các ngành khoa học (science) và kỹ thuật hay kỹ nghệ (engineering) khác, một số khác lại cho rằng trọng tâm chính của khoa học máy tính là nghiên cứu các tính chất của việc tính toán nói chung, trong khi trọng tâm chính của kỹ nghệ phần mềm là việc thiết kế các tính toán cụ thể để đạt được các mục tiêu thực tiễn, nghĩa là đây là hai ngành khác nhau. Một trong những người phổ biến quan niệm này là David Parnas^[11].

Các lĩnh vực của khoa học máy tính

Cơ sở toán học

Lý thuyết tính toán

Cấu trúc dữ liệu và giải thuật

Ngôn ngữ lập trình và trình biên dịch

Hệ thống phân tán, song song, tương tranh

Kỹ nghệ phần mềm

Kiến trúc máy tính

Truyền thông

Cơ sở dữ liệu

Trí tuệ nhân tạo

Tính toán mềm

Một thuật ngữ tổng hợp dành cho các kỹ thuật được sử dụng để giải các bài toán cụ thể, xem bài chính.

Đồ họa máy tính

Tương tác người-máy

Tính toán khoa học

Đào tạo về khoa học máy tính

Các trường cao đẳng và đại học khác, cũng như các trường trung học và những chương trình dạy nghề có giảng dạy về khoa học máy tính, lại nhấn mạnh thực hành lập trình cao cấp thay vì lý thuyết đối với các thuật toán và tính toán trong chương trình giáo dục của họ. Những chương trình này thường có xu hướng tập trung vào những kỹ năng quan trọng cho những người đi làm trong ngành công nghiệp phần mềm. Phương diện thực hành của việc lập trình thường được gọi là kỹ nghệ phần mềm. Tuy nhiên, có rất nhiều bất đồng xung quanh ý nghĩa thật của từ "kỹ nghệ phần mềm" (software engineering) và về việc nó với lập trình (programming) có phải là một hay không.

Xem thêm

Tham khảo

^ Nigel Tout (2006). "Calculator Timeline". Vintage Calculator Web Museum. truy cập 2006-09-18.
^ "Science Museum - Introduction to Babbage". truy cập 2006-09-24.
^ "IBM Punch Cards in the U.S. Army". truy cập 2006-09-24.
^ ^a ^b Denning, P.J. (2000). “Computer science:the discipline”. Encyclopedia of Computer Science.
^ ^a ^b David Kahn, The Codebreakers, 1967, ISBN 0-684-83130-9.
^ Constable, R.L. (March 2000). "Computer Science: Achievements and Challenges circa 2000".
^ Abelson, H.; G.J. Sussman with J.Sussman (1996). Structure and Interpretation of Computer Programs, 2nd Ed., MIT Press. ISBN 0-262-01153-0. “Cách mạng khoa học tính toán được gọi là một cuộc cách mạng vì nó thay đổi cách suy nghĩ của chúng ta, và thay đổi cách chúng ta biểu đạt những suy nghĩ của mình. Khái niệm căn bản trong sự thay đổi này là sự xuất hiện của cái mà chúng ta có thể đặt tên cho là "Quan niệm tri thức trình tự" (procedural epistemology) - tức sự nghiên cứu cấu trúc của ngôn ngữ từ góc độ "mệnh lệnh" (imperative), thay vì góc độc "tường thuật" (declarative) mà những bộ môn toán học cổ truyền khác vẫn sử dụng”
^ ^a ^b [1]
^ Black box traders are on the march The Telegraph, August 26, 2006
^ Computer Language, Oct 1990
^ Parnas, David L. (1998). “Software Engineering Programmes are not Computer Science Programmes”. Annals of Software Engineering 6: 19–37., p. 19: "Rather than treat software engineering as a subfield of computer science, I treat it as an element of the set, {Civil Engineering, Mechanical Engineering, Chemical Engineering, Electrical Engineering,....}."

Association for Computing Machinery. 1998 ACM Computing Classification System. 1998.
IEEE Computer Society and the Association for Computing Machinery. Computing Curricula 2001: Computer Science. December 15, 2001.
Peter J. Denning. Is computer science science?, Communications of the ACM, April 2005.

Khoa học máy tính

Mục lục