Datalogi
Datalogi er læren om at manipulere, styre, omdanne og kode information.
Der er mange forskellige områder inden for datalogi. Nogle områder behandler problemer på en abstrakt måde, mens andre kræver særlige maskiner, kaldet computere.
En person, der arbejder med computere, har ofte brug for matematik, naturvidenskab og logik for at kunne designe og arbejde med computere.
Almindelige opgaver for en datamatiker
At stille spørgsmål
Det er for at de kan finde nye og nemmere måder at gøre tingene på, og hvordan de kan gribe problemerne an med disse oplysninger.
Computere kan gøre nogle ting nemt (f.eks. simpel matematik eller sortering af en liste med navne fra A til Z). Men computere kan ikke besvare spørgsmål, når der ikke er nok oplysninger, eller når der ikke findes noget rigtigt svar. Computere kan også tage for lang tid om at udføre lange opgaver. Det kan f.eks. tage for lang tid at finde den korteste vej gennem alle byerne i USA - så i stedet vil en computer forsøge at gætte sig frem til et nærliggende gæt. En computer vil besvare disse enklere spørgsmål meget hurtigere.
Besvarelse af spørgsmålet
Algoritmer er et specifikt sæt af instruktioner eller trin for, hvordan en opgave skal udføres. En datalog ønsker f.eks. at sortere spillekort. Der er mange måder at sortere dem på - efter farver (ruder, klør, hjerter og spar) eller efter tal (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 10, knægt, dronning, konge og es). Ved at beslutte sig for et sæt trin til at sortere kortene har forskeren skabt en algoritme. Forskeren skal derefter afprøve, om denne algoritme fungerer. Dette viser, hvor godt og hvor hurtigt algoritmen sorterer kortene.
En simpel, men langsom algoritme er: smid kortene, saml dem op, og tjek, om de er sorteret. Hvis de ikke er det, skal du gøre det igen. Denne metode vil virke, men den vil tage meget lang tid.
En bedre algoritme er: Find det første kort med den mindste farve og det mindste tal (ruder 2) og placer det i starten. Herefter skal du finde det andet kort osv. Denne algoritme er meget hurtigere, og den kræver ikke meget plads. Denne sorteringsalgoritme kaldes selektionssortering.
Ada Lovelace skrev den første computeralgoritme i 1843 til en computer, som aldrig blev færdiggjort. Computere blev udviklet under Anden Verdenskrig. Datalogien adskilte sig fra de andre videnskaber i 1960'erne og 1970'erne. Nu har datalogien sine egne metoder og har sine egne fagudtryk. Den er beslægtet med elektroteknik, matematik og sprogvidenskab.
Datalogi beskæftiger sig med de teoretiske dele af computere. Datateknik ser på de fysiske dele af computere (hardware). Softwareteknik beskæftiger sig med brugen af computerprogrammer, og hvordan man laver dem.
Dele af datalogi
Central matematik
- Boolsk algebra (når noget kun kan være sandt eller falsk)
- Computernummereringsformater (hvordan computere tæller)
- Diskret matematik (matematik med tal, som en person kan tælle)
- Symbolsk logik (klare måder at tale om matematik på)
- rækkefølge af operationer (hvilke matematiske operationer udføres først)
Sådan fungerer en ideel computer
- Algoritmisk informationsteori (hvor let kan en computer besvare et spørgsmål?)
- Kompleksitetsteori (hvor meget tid og hukommelse skal en computer bruge for at besvare et spørgsmål?)
- Teori om beregnelighed (kan en computer gøre noget?)
- Informationsteori (matematik, der ser på data og hvordan man behandler data)
- Teori om beregning (hvordan man besvarer spørgsmål på en computer ved hjælp af algoritmer)
- Grafteori (matematik, der undersøger retninger fra et punkt til et andet)
- Typeteori (hvilke typer data skal computere arbejde med?)
- Denotationel semantik (matematik for computersprog)
- Algoritmer (ser på, hvordan et spørgsmål skal besvares)
- Compilere (omdannelse af ord til computerprogrammer)
- leksikalsk analyse (hvordan man omdanner ord til data)
- Mikroprogrammering (hvordan man styrer den vigtigste del af en computer)
- Operativsystemer (store computerprogrammer, f.eks. Linux, Microsoft Windows, Mac OS) til at styre computerens hardware og software.
- Kryptografi (skjul af data)
Datalogi på arbejdspladsen
- Kunstig intelligens (at gøre computere lærende og talende, ligesom mennesker)
- Computeralgebra (anvendelse af computere til matematiske problemer)
- Computerarkitektur (opbygning af en computer)
- Computergrafik (fremstilling af billeder med computere)
- Computernetværk (sammenkobling af computere med andre computere)
- Computerprogram (hvordan man beder en computer om at gøre noget)
- Computerprogrammering (skrivning eller fremstilling af computerprogrammer)
- Computersikkerhed (sikring af computere og deres data)
- Databaser (en måde at sortere og opbevare data på)
- Datastruktur (hvordan man opbygger eller grupperer data)
- Distribueret databehandling (brug af mere end én computer til at løse et vanskeligt problem)
- Informationssøgning (at få data tilbage fra en computer)
- Programmeringssprog (sprog, som en programmør bruger til at lave computerprogrammer)
- Programspecifikation (hvad det er meningen, at et program skal gøre)
- Programverifikation (at sikre sig, at et computerprogram gør, hvad det skal gøre, se fejlfinding)
- Robotter (anvendelse af computere til at styre maskiner)
- Software engineering (hvordan programmører skriver programmer)
Hvad datalogi gør
- Benchmark (test af en computers effekt eller hastighed)
- Computer vision (hvordan computere kan se og forstå billeder)
- Kollisionsdetektion (hvordan computere hjælper robotter med at bevæge sig uden at ramme noget)
- Datakomprimering (gør data mindre)
- Datastrukturer (hvordan computere grupperer og sorterer data)
- Dataindsamling (indlæsning af data i computere)
- Designmønstre (løsninger på almindelige softwareudviklingsproblemer)
- Digital signalbehandling (rensning og "kig" på data)
- Filformater (hvordan en fil er indrettet)
- Interaktion mellem menneske og computer (hvordan mennesker bruger computere)
- Informationssikkerhed (at holde data sikre mod andre personer)
- Internet (et stort netværk, der forbinder næsten alle computere)
- Webapplikationer (computerprogrammer på internettet)
- Optimering (få computerprogrammer til at arbejde hurtigere)
- Softwaremetrikker (måder at måle computerprogrammer på, f.eks. ved at tælle kodelinjer eller antal operationer)
- VLSI-design (fremstilling af et meget stort og komplekst computersystem)
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er datalogi?
A: Datalogi er studiet af, hvordan man manipulerer, håndterer, transformerer og koder information.
Q: Hvad er nogle af datalogiens områder?
A: Der er mange forskellige områder inden for datalogi, bl.a. kunstig intelligens, algoritmer, computerarkitektur, databaser, netværk, programmeringssprog og software engineering.
Q: Hvorfor er matematik vigtigt inden for datalogi?
A: Matematik er vigtigt i datalogi, fordi det giver de beregningsfærdigheder, der er nødvendige for at løse komplekse problemer og udvikle algoritmer.
Q: Hvilke færdigheder er nødvendige for at arbejde med computere?
A: For at kunne arbejde med computere har man ofte brug for færdigheder inden for matematik, naturvidenskab og logik for at kunne designe, programmere og vedligeholde computersystemer.
Q: Hvilken rolle spiller logik i datalogi?
A: Logik er vigtigt i datalogi, fordi det er med til at sikre, at computerprogrammer og -systemer fungerer korrekt og effektivt.
Q: Hvad er nogle eksempler på specielle maskiner, der bruges af dataloger?
A: Nogle områder inden for datalogi kræver særlige maskiner, f.eks. supercomputere, kvantecomputere og robotteknologi.
Q: Hvordan transformeres information i datalogi?
A: I datalogi kan information manipuleres, administreres, transformeres og kodes ved hjælp af forskellige teknikker og processer, såsom algoritmer, datastrukturer og programmeringssprog.
