מדעי המחשב

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

מדעי המחשב הוא ענף מדעי העוסק בלימוד הבסיס התאורטי למידע ולחישוביות, והחלתם של אלה על מערכות מחשב^[1][2][3]. למדעי המחשב מספר רב של ענפי-משנה; חלקם מדגישים את היבטי החישוביות של תוצאות פרטניות (לדוגמה, גרפיקה ממוחשבת), אחרים עוסקים בחקר התכונות של בעיות חישוביות כלליות (לדוגמה, סיבוכיות), וענפי-משנה אחרים מתמקדים בפתרון הבעיות הכרוכות ביישום מעשי של חישובים ואלגוריתמים. ענף משמעותי במדעי המחשב הוא חקר ויישום שפות פורמליות לפתרון בעיות חישוביות מסוימות (לדוגמה, באמצעות שפת תכנות).

להדגשת ההיבט התאורטי של תחום זה, אמר אחד מהעוסקים הבולטים בו:

	מדעי המחשב אינם עוסקים במחשב יותר משאסטרונומיה עוסקת בטלסקופ
-- אדסחר דייקסטרה

תוכן עניינים 1 נושאים עיקריים במדעי המחשב 2 אבני דרך והתפתחות המדע 3 מדעי המחשב בישראל 4 קישורים חיצוניים 5 לקריאה נוספת 6 הערות שוליים

[עריכה] נושאים עיקריים במדעי המחשב

נושאים עיקריים הנחקרים ונלמדים במסגרת מדעי המחשב כוללים:

• יסודות מתמטיים: מתמטיקה בדידה, אלגברה בוליאנית, לוגיקה, תורת הגרפים, שפות פורמליות, חישוביות, סיבוכיות.
• יעילות של תוכניות: אלגוריתמים, יעילות אלגוריתמית, מיטוב מבני נתונים.
• כלים לפיתוח תוכנה: שפות תכנות, הנדסת תוכנה, הידור, אימות תוכנה, מסדי נתונים.
• תשתיות מחשוב: מערכות הפעלה, רשתות מחשבים.
• ישומים: דחיסת נתונים, הצפנה, למידה ממוחשבת, ראייה ממוחשבת, גרפיקה ממוחשבת, בלשנות חישובית, בינה מלאכותית, קריפטוגרפיה.

חוג למדעי המחשב הוקם לראשונה בשנת 1962 באוניברסיטת פורדיו שבארצות הברית.

כענף מדע צעיר, לא נכללים מדעי המחשב בתחומים שבגינם מוענק פרס נובל, אך יש להם פרס יוקרתי משל עצמם, פרס טיורינג, שבקהילת מדעני מחשב הינו שווה ערך לו. מדעי המחשב מסייעים גם במידה רבה לתחום הביואינפורמטיקה, וליישום פענוח הגנום האנושי במידה רבה.

[עריכה] אבני דרך והתפתחות המדע

תחום מדעי המחשב התהווה כענף מדע עצמאי רק באמצע המאה ה-20, אך הוא התחיל להתפתח הרבה קודם. מכונות חישוב ראשונות הופיעו כבר בעת העתיקה.

בתקופות קרובות יותר לזמננו, תחום מדעי המחשב התחיל לתפוס תאוצה כשמדענים כמו קפלר, לייבניץ, פסקל ואחרים היו צריכים לבצע חישובים מורכבים, והמציאו לשם כך מכונות חישוב מכניות מבוססות גלגלי שיניים (שפת התכנות פסקל נקראה על שמו של פסקל).

באמצע המאה ה-19 תיכנן צ'ארלס בבג' מחשב מכני ראשון מסוגו (שמעולם לא מומש). המכונה של בבג' היא למעשה המכונה הראשונה שנבנתה מבלי שהתכנון שלה יקבע מראש את יכולותיה, וניתן היה לתכנת אותה לביצוע פעולות שונות. זוהי המכונה הראשונה מסוגה, ובשל כך, נחשב בבג' לממציא רעיון המחשב.

עדה לאבלייס, בתו של המשורר לורד ביירון, הייתה שותפה לבבג', וכתבה תוכנה למכונה שלו. בעקבות זאת היא נחשבת למתכנתת הראשונה. על שמה נקראת שפת התכנות Ada.

מאז תחום המחשבים התחיל להתפתח בצורה מואצת, כשהתרומה העיקרית באה מכיוון צבאות העולם. הגרמנים והאמריקאים השתמשו במלחמת העולם הראשונה במכונות חישוב לשם חישובים הנדרשים לירי ארטילרי, וכן בהצפנה.

בשנות השלושים של המאה העשרים התפתח תחום החישוביות, ברעיונות כדוגמת תזת צ'רץ'-טיורינג ומכונת טיורינג, פרי עבודתם של אלן טיורינג ואלונזו צ'רץ'.

לקראת מלחמת העולם השנייה פיתחו גרמנים מכונת הצפנה משוכללת, אניגמה, שבעזרתה הצפינו את התשדורת הצבאית שלהם. פיצוח המכונה על ידי בעלות הברית ארך כעשור, תוך שימוש בכלים מתמטיים (למשל תורת החבורות) על ידי שירותי הביון של פולין, צרפת והממלכה המאוחדת. פיצוח צופן האניגמה על ידי הצוות הבריטי, שדמות מרכזית בו היה טיורינג, נחשבת לאחד הגורמים הבולטים לשימוש מעשי בנושאים שעד אז נחשבו לתאורטיים, והייתה זרז לפיתוח תחום מדעי המחשב. טיורינג נחשב לאבי מדעי המחשב המודרניים, ועל שמו נקרא פרס טיורינג המחולק על ידי ארגון ACM, האגודה האמריקאית למחשבים.

אדסחר דייקסטרה ההולנדי, אחד מהמדענים הבולטים ביותר בתחום מדעי המחשב, היה גם מהתורמים הבולטים בתחום פיתוח שפות תכנות. דייסקטרה מפורסם בזכות האלגוריתם הקרוי על שמו בתורת הגרפים, וגם בגלל המאמר המפורסם בתחום הנדסת תוכנה, השולל את נחיצותה של פקודת GOTO בשפות התכנות^[4]. דייקסטרה גם פיתח את שפת התכנות ALGOL.

[עריכה] מדעי המחשב בישראל

מדעי המחשב נלמדים ונחקרים בכל האוניברסיטאות בישראל. הפעילות בתחום זה החלה באמצע שנות השישים, תחילה במסגרת החוגים למתמטיקה ולאחר מכן כחוגים עצמאיים, הזוכים לביקוש רב בקרב הסטודנטים. מסלול לימודים ראשון לתואר במדעי המחשב בישראל נוסד במכון ויצמן למדע בשנת 1969, ביוזמתו של פרופ' שמעון אבן.

שלושה מדעני מחשב ישראליים קיבלו את פרסי טיורינג:

• מיכאל רבין מהאוניברסיטה העברית עבור תרומתו לתחום האלגוריתמים, ופיתוח אלגוריתמים שונים (כמו למשל אלגוריתם רבין קארפ שפותח עם זוכה פרס טיורינג ריצ'רד קארפ).
• עדי שמיר ממכון ויצמן, עבור תרומתו לתחום ההצפנה, ופיתוח אלגוריתמים שונים כמו פיאט-שמיר, RSA (שפותח עם זוכי פרס טיורינג רונלד ריבסט ולאונרד אדלמן), ואחרים.
• אמיר פנואלי ממכון ויצמן, עבור תרומתו לתחום אימות תוכנה וחומרה, ופיתוח לוגיקה טמפורלית.

ישראלים רבים קיבלו גם פרסים אחרים בתחום, וישראל נחשבת למעצמה בתחום מדעי המחשב.

[עריכה] קישורים חיצוניים

• אבני דרך, עשרת החידושים הבולטים של מדעי המחשב, באתר ifeel

[עריכה] לקריאה נוספת

• דוד הראל, פרקי יסוד במדעי המחשב, סדרת אוניברסיטה משודרת, בהוצאת משרד הביטחון - ההוצאה לאור, 1985.
• דוד הראל, אלגוריתמיקה - יסודות מדעי המחשב. האוניברסיטה הפתוחה, 1991.
• דוד הראל, המחשב אינו כל-יכול, הוצאת משכל, 2004

[עריכה] הערות שוליים

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
4. ^ "Letters to the editor: go to statement considered harmful'" ACM