Ciencias de la computación

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Las ciencias de la computación abarcan el estudio de las bases teóricas de la información y la computación y su aplicación en sistemas computacionales.^[1][2][3] Existen diversos campos dentro de la disciplina de las ciencias de la computación; algunos enfatizan los resultados específicos del cómputo (como los gráficos por computadora), mientras que otros (como la teoría de la complejidad computacional) se relacionan con propiedades de los algoritmos usados al realizar cómputos. Otros por su parte se enfocan en los problemas que requieren la implementación de cómputos. Por ejemplo, los estudios de la teoría de lenguajes de programación describen un cómputo, mientras que la programación de computadoras aplica lenguajes de programación específicos para desarrollar una solución a un problema computacional concreto.

[editar] Historia

La historia de la ciencia de la computación se remonta a la invención del computador digital moderno. Antes de la década de 1920, el término computador se refería a un ser humano que realizaba cálculos. Los primeros investigadores en lo que después se convertiría las ciencias de la computación, como Kurt Gödel, Alonzo Church y Alan Turing, estaban interesados en la cuestión de la computabilidad: qué cosas pueden ser computadas por un ser humano que simplemente siga una lista de instrucciones con lápiz y papel, durante el tiempo que sea necesario, y sin ingenuidad ni conocimiento previo del problema. Parte de la motivación para este trabajo era el desarrollar máquinas que computaran, y que pudieran automatizar el tedioso y lleno de errores trabajo de la computación humana.

Durante la década de 1940, conforme se desarrollaban nuevas y más poderosas máquinas para computar, el término computador se comenzó a utilizar para referirse a las máquinas en vez de a sus antecesores humanos. Conforme iba quedando claro que las computadoras podían usarse para más cosas que solamente cálculos matemáticos, el campo de la ciencia de la computación se fue ampliando para estudiar a la computación (informática) en general. La ciencia de la computación comenzó entonces a establecerse como una disciplina académica en la década de 1960, con la creación de los primeros departamentos de ciencia de la computación y los primeros programas de licenciatura (Denning 2000).

[editar] Mayores logros

Aún con su relativamente corta historia como disciplina académica formal, las ciencias de la computación han logrado una buena cantidad de contribuciones fundamentales a la ciencia y la sociedad. Por ejemplo:

• Una definición formal de computación y de computabilidad (Constable 2000).
• Una demostración de que existen problemas a los que no hay una solución computacional (problema de la parada, o halting problem en inglés) y problemas intratables. (Constable 2000).
• El concepto de lenguaje de programación, una herramienta para la expresión precisa de información metodológica a varios niveles de abstracción (Abelson y Sussman 1996).
• Tecnologías revolucionarias, como las computadoras de uso general, el Internet, las firmas digitales, el comercio electrónico y los motores de búsqueda (Constable 1997, Constable 2000).
• Ha habilitado nuevos tipos de investigación científica, como la física computacional y la química computacional (Constable 1997).

[editar] Relación con otros campos

A pesar de su nombre, las ciencias de la computación raramente involucran el estudio mismo de las máquinas conocidas como computadoras. De hecho, el renombrado científico Edsger Dijkstra es muy citado por la frase "Las ciencias de la computación están tan poco relacionadas con las computadoras como la astronomía con los telescopios." El diseño y desarrollo de computadoras y sistemas computacionales está generalmente considerado como un campo ajeno a las ciencias de la computación. Por ejemplo, el estudio del hardware está usualmente considerado como parte de la ingeniería informática, mientras que el estudio de sistemas computacionales comerciales y su desarrollo es usualmente llamado tecnologías de la información (TI) o sistemas de información. Sin embargo, hay una estrecha comunicación de ideas entre las distintas disciplinas relacionadas con las computadoras. La investigación en ciencias de la computación usualmente también se relaciona con otras disciplinas, como la inteligencia artificial, la ciencia cognitiva, la física (por ejemplo el cómputo cuántico), la teoría de lenguajes formales, etc.

Para muchos, las ciencias de la computación guardan una muy estrecha relación con las matemáticas en comparación con otras disciplinas científicas (Denning 2000). La ciencia computacional temprana estuvo fuertemente influenciada por el trabajo de matemáticos de la talla de Kurt Gödel y Alan Turing, y a la fecha sigue habiendo un intercambio de ideas útil entre ambos campos en áreas como la lógica matemática, la teoría de categorías, la teoría de dominios y el álgebra.

La relación entre las ciencias de la computación y la ingeniería de software es un tema muy discutido, por disputas sobre lo que realmente significa el término "ingeniería de software" y sobre cómo se define a las ciencias de la computación. Algunas personas creen que la ingeniería de software sería un subconjunto de las ciencias de la computación. Otras por su parte, tomando en cuenta la relación entre otras disciplinas científicas y de la ingeniería, creen que el principal objetivo de las ciencias de la computación sería estudiar las propiedades del cómputo en general, mientras que el objetivo de la ingeniería de software sería diseñar cómputos específicos para lograr objetivos prácticos, con lo que se convertirían en disciplinas diferentes. Este punto de vista es mantenido, entre otros por (Parnas 1998). Incluso hay otros que sostienen que no podría existir una ingeniería de software.

[editar] Campos de las Ciencias de la Computación

[editar] Fundamentos matemáticos

Criptografía

algoritmos para proteger datos privados, incluyendo la encriptación

Teoría de grafos

son elementales para las estructuras de almacenamiento de datos y para los algoritmos de búsqueda.

Lógica matemática

Teoría de tipos

análisis formal de los tipos de los datos, y el uso de estos para entender las propiedades de los programas, en particular la seguridad de los mismos.

[editar] Teoría de la computación

Teoría de la computación

Teoría de autómatas

Teoría de la computabilidad

Teoría de la complejidad computacional

límites fundamentales (en especial de espacio en memoria y tiempo) de los cómputos.

[editar] Algoritmos y estructuras de datos

Análisis de algoritmos

Algoritmos

procesos formales usados para los cómputos, y eficiencia de estos procesos.

Estructuras de datos

organización y manipulación de los datos

[editar] Lenguajes de programación y compiladores

Compiladores

formas de traducir programas computacionales, usualmente a partir de lenguajes de alto nivel a lenguajes de bajo nivel.

Lenguajes de programación

lenguajes formales para expresar algoritmos y las propiedades de estos lenguajes.

[editar] Bases de datos

Minería de datos

estudio de algoritmos para buscar y procesar información en documentos y bases de datos; muy relacionada con la adquisición de información.

[editar] Sistemas concurrentes, paralelos y distribuidos

Programación concurrente

teoría y práctica de cómputos simultáneos y computación interactiva.

Redes de computadoras

algoritmos y protocolos para comunicar eficientemente datos a través de largas distancias, incluye también la corrección de errores.

Cómputo paralelo

computación usando múltiples computadoras y múltiples procesadores en paralelo.

[editar] Inteligencia artificial

Inteligencia artificial

la implementación y estudio de sistemas que exhiben (ya sea por su comportamiento o aparentemente) una inteligencia autónoma o comportamiento propio, a veces inspirado por las características de los seres vivos. Las ciencias de la computación están relacionadas con la IA, ya que el software y las computadoras son herramientas básicas para el desarrollo y progreso de la inteligencia artificial.

Razonamiento automatizado

Robótica

algoritmos para controlar el comportamiento de los robots.

Visión por computador

algoritmos para extraer objetos tridimensionales de una imagen bidimensional.

Aprendizaje Automático

[editar] Gráficos por computador

Gráficos por computador

algoritmos tanto para generar sintéticamente imágenes visuales como para integrar o alterar la información visual y espacial tomada del mundo real.

Procesamiento digital de imágenes

por ejemplo para sensores remotos.

[editar] Computación científica

Bioinformática

[editar] Véase también

• Informática

[editar] Referencias

1. ↑ "Computer science is the study of information" Department of Computer and Information Science, Guttenberg Information Technologies
2. ↑ "Computer science is the study of computation." Computer Science Department, College of Saint Benedict, Saint John's University
3. ↑ "Computer Science is the study of all aspects of computer systems, from the theoretical foundations to the very practical aspects of managing large software projects." Massey University

• Abelson, H. y Sussman, G.J. con Sussman, J. ((1996)), Structure and Interpretation of Computer Programs, 2nd Ed., EUA: MIT Press. ISBN 0-262-01153-0.
• Denning, P.J. ((2000)), Encyclopedia of Computer Science "Computer science:the discipline".
• Constable, R.L. ((1997)), "Nature of the Information Sciences".
• Constable, R.L. ((2000), Marzo), "Computer Science : Achievements and Challenges circa 2000".
• Parnas, D.L. ((1998)), Software Engineering Programmes are not Computer Science Programmes.