Esquema de la informática

La informática (también llamada ciencia de la computación) es el estudio de los fundamentos teóricos de la información y la computación , así como su implementación y aplicación en sistemas informáticos . Un sistema de clasificación de materias muy conocido para la informática es el Sistema de Clasificación Informática ACM, ideado por la Association for Computing Machinery .

La informática se puede describir como todo lo siguiente:

Subcampos

Fundamentos matemáticos

Teoría de codificación : útil en redes, programación, desarrollo de sistemas y otras áreas donde las computadoras se comunican entre sí.
Teoría de juegos : útil en inteligencia artificial y cibernética .
Matemáticas discretas : estudio de estructuras discretas. Se utilizan en sistemas informáticos digitales.
Teoría de grafos : fundamentos de estructuras de datos y algoritmos de búsqueda.
Lógica matemática – Lógica booleana y otras formas de modelar consultas lógicas; usos y limitaciones de los métodos de prueba formales.
Teoría de números : teoría de los números enteros . Se utiliza en criptografía y también como campo de prueba en inteligencia artificial .

Algoritmos y estructuras de datos

Algoritmos : Procedimientos computacionales secuenciales y paralelos para resolver una amplia gama de problemas.
Estructuras de datos : la organización y manipulación de datos.

Inteligencia artificial

Esquema de la inteligencia artificial

Inteligencia artificial : La implementación y el estudio de sistemas que exhiben una inteligencia autónoma o un comportamiento propio.
Razonamiento automatizado : motores de resolución, como los utilizados en Prolog , que producen pasos para llegar a un resultado dada una consulta en una base de datos de hechos y reglas, y demostradores de teoremas automatizados que tienen como objetivo demostrar teoremas matemáticos con alguna ayuda de un programador.
Visión por computadora : Algoritmos para identificar objetos tridimensionales a partir de una imagen bidimensional.
Computación blanda , el uso de soluciones inexactas para problemas que de otro modo serían extremadamente difíciles:
- Aprendizaje automático : desarrollo de modelos capaces de aprender y adaptarse sin seguir instrucciones explícitas, mediante el uso de algoritmos y modelos estadísticos para analizar y extraer inferencias de patrones en datos.
- Computación evolutiva : algoritmos inspirados biológicamente.
Procesamiento del lenguaje natural : construcción de sistemas y algoritmos que analicen, comprendan y generen lenguajes naturales (humanos).
Robótica – Algoritmos para controlar el comportamiento de los robots.

Comunicación y seguridad

Redes : algoritmos y protocolos para comunicar datos de manera confiable a través de diferentes medios compartidos o dedicados, que a menudo incluyen corrección de errores .
Seguridad informática – Aspectos prácticos de la seguridad de sistemas informáticos y redes informáticas.
Criptografía – Aplica resultados de complejidad, probabilidad, álgebra y teoría de números para inventar y descifrar códigos , y analizar la seguridad de los protocolos criptográficos .

Arquitectura de computadoras

Arquitectura de computadoras : El diseño, la organización, la optimización y la verificación de un sistema informático, principalmente sobre CPU y subsistemas de memoria (y el bus que los conecta).
Sistemas operativos : Sistemas para gestionar programas informáticos y proporcionar la base de un sistema utilizable.

Gráficos de computadora

Gráficos por computadora : Algoritmos tanto para generar imágenes visuales de forma sintética como para integrar o alterar información visual y espacial extraída del mundo real.
Procesamiento de imágenes : determinación de información de una imagen mediante cálculo.
Visualización de información : métodos para representar y mostrar datos abstractos para facilitar la interacción humana para la exploración y la comprensión.

Sistemas concurrentes, paralelos y distribuidos

Computación paralela : teoría y práctica de la computación simultánea; seguridad de datos en cualquier entorno multitarea o multiproceso.
Concurrencia (ciencia informática) : computación que utiliza múltiples subprocesos de ejecución simultáneos, ideando algoritmos para resolver problemas en varios procesadores para lograr una aceleración máxima en comparación con la ejecución secuencial.
Computación distribuida : computación que utiliza múltiples dispositivos informáticos a través de una red para lograr un objetivo o una tarea común, reduciendo así la latencia involucrada en las contribuciones de un solo procesador para cualquier tarea.

Bases de datos

Esquema de bases de datos

Bases de datos relacionales : la base teórica y algorítmica de las bases de datos.
Almacenamiento estructurado : bases de datos no relacionales, como las bases de datos NoSQL .
Minería de datos – Estudio de algoritmos para buscar y procesar información en documentos y bases de datos; estrechamente relacionado con la recuperación de información .

Lenguajes de programación y compiladores

Teoría del compilador – Teoría del diseño del compilador , basada en la teoría de autómatas .
Pragmática de los lenguajes de programación – Taxonomía de los lenguajes de programación, sus fortalezas y debilidades. Diversos paradigmas de programación , como la programación orientada a objetos .
Teoría de lenguajes de programación - Teoría del diseño de lenguajes de programación
Semántica formal : estudio matemático riguroso del significado de los programas.
Teoría de tipos : análisis formal de los tipos de datos y el uso de estos tipos para comprender las propiedades de los programas, especialmente la seguridad del programa.

Computación científica

Ciencia computacional : construcción de modelos matemáticos y técnicas de análisis cuantitativo y uso de computadoras para analizar y resolver problemas científicos .
Análisis numérico – Solución numérica aproximada de problemas matemáticos como la búsqueda de raíces , la integración , la solución de ecuaciones diferenciales ordinarias ; la aproximación de funciones especiales .
Computación simbólica – Manipulación y solución de expresiones en forma simbólica, también conocida como Álgebra computacional .
Física computacional : simulaciones numéricas de grandes sistemas no analíticos
Química computacional – Modelado computacional de la química teórica para determinar estructuras y propiedades químicas.
Bioinformática y biología computacional : el uso de la informática para mantener, analizar y almacenar datos biológicos y ayudar a resolver problemas biológicos como el plegamiento de proteínas , la predicción de funciones y la filogenia .
Neurociencia computacional – Modelado computacional de neurofisiología .
Lingüística computacional
Lógica computacional
Ingeniería computacional

Ingeniería de software

Esquema de ingeniería de software

Métodos formales : enfoques matemáticos para describir y razonar sobre el diseño de software.
Ingeniería de software : los principios y la práctica de diseñar, desarrollar y probar programas, así como las prácticas de ingeniería adecuadas.
Diseño de algoritmos : uso de ideas de la teoría de algoritmos para diseñar creativamente soluciones a tareas reales.
Programación de computadoras : La práctica de utilizar un lenguaje de programación para implementar algoritmos.
Interacción hombre-computadora : el estudio y diseño de interfaces informáticas que utilizan las personas.
Ingeniería inversa : La aplicación del método científico a la comprensión de cualquier software existente.

Teoría de la computación

Teoría de autómatas – Diferentes estructuras lógicas para la resolución de problemas.
Teoría de la computabilidad : qué es calculable con los modelos actuales de computadoras. Las pruebas desarrolladas por Alan Turing y otros brindan información sobre las posibilidades de lo que se puede calcular y lo que no.
- Lista de problemas no resueltos en informática
Teoría de la complejidad computacional : Límites fundamentales (especialmente tiempo y espacio de almacenamiento) en clases de cálculos.
Teoría de la computación cuántica : explora modelos computacionales que implican la superposición cuántica de bits.