В каком веке информатика начала развиваться как наука о компьютерах
Обновлено: 02.07.2024
Роль IBM в рождении информатики началась с неловкой встречи двух совершенно разных людей. Один из них, генеральный директор IBM Томас Дж. Уотсон-старший, сын фермера и торговца пиломатериалами, вырос недалеко от отдаленного Пэйнтед-Пост, штат Нью-Йорк, и только что окончил среднюю школу. Другой, Бенджамин Вуд, был профессором Колумбийского университета и главой Университетского бюро исследований в области образования.
Тем не менее, когда однажды в 1928 году Уотсон предложил Вуду встречу в полдень в нью-йоркском клубе Century Club, Вуд быстро понял, что Ватсон уважает стремление к знаниям и может благосклонно ответить на его просьбу о счетных машинах, которые могли бы заменить трудоемкий метод ручного подсчета очков. для оценки крупномасштабных программ тестирования. Вуд объяснил Уотсону, что машины IBM можно использовать для измерения всего, что представлено математикой, включая не только деловую активность, но и физику, биологию, астрономию или любую другую научную дисциплину. Для Уотсон это стало ошеломляющим открытием.
История предоставления клиентам науки
Сотрудничество с университетами было не единственным направлением деятельности IBM в области компьютерных наук. В середине 1930-х General Electric предложила IBM проводить курсы обучения руководителей для клиентов, чтобы объяснить, что продукты IBM могут сделать для клиентов. В ответ на это IBM создала программу обмена знаниями с таблицами.
Курсы информатики 1951 года
Курсы Лаборатории Уотсона перечислены в этом каталоге курсов Колумбийского университета 1951 года. В 1947 году IBM начала преподавать трехнедельный курс вычислительной техники в лаборатории Уотсона, который считается первым практическим компьютерным курсом. Оно охватило более 1600 человек. Курс был распространен в образовательных центрах IBM по всему миру в 1957 году. К 1973 году у IBM было около 100 образовательных центров, а в 1984 году было проведено 1,5 миллиона учебных дней.
Увеличивается число учащихся программ по информатике
После краха доткомов в 2001 году число студентов, обучающихся по программам компьютерных наук, в 2007 году сократилось. Однако согласно новым данным ежегодного опроса Taulbee, проведенного Ассоциацией компьютерных исследований (CRA), эта тенденция изменилась. В 2010 году общий набор студентов бакалавриата компьютерных наук в США увеличился на 10%, что свидетельствует о росте третий год подряд, что свидетельствует о том, что спад закончился. Опрос документирует тенденции набора студентов, трудоустройства выпускников и других аспектов компьютерных наук в США и Канаде.
Осторожно распоряжаясь своим временем, Уотсон заранее договорился с помощником, чтобы тот прервал встречу через час. Вместо этого он прогнал помощника, и двое мужчин проговорили до 17:30. Уотсон попался на крючок. В конце концов, он не только пожертвовал машины, о которых просил Вуд, но и стал попечителем Колумбии. В конечном счете, тесные отношения между IBM и университетом сыграли важную роль в появлении новой научной дисциплины: в 1946 году Колумбийский университет предложил один из первых академических кредитных курсов по вычислительной технике. «Они помогли ускорить преподавание компьютерных наук», — говорит Генри. Чесбро, исполнительный директор Программы открытых инноваций Школы бизнеса Хааса Калифорнийского университета в Беркли.
Другие университеты также были на переднем крае компьютерных наук. IBM работала с Говардом Эйкеном, профессором Гарвардского университета, над проектированием и созданием первого работающего программируемого компьютера, Harvard Mark I, который был установлен в университете в 1944 году. Айкен создал вычислительную лабораторию в Гарварде, а в 1947 году основал дипломная программа там. Морис Уилкс, директор компьютерной лаборатории Кембриджского университета в Великобритании, также учредил программу обучения компьютерным наукам в 1953 году.
Сегодня информатика – это хорошо зарекомендовавшая себя область обучения в университетах по всему миру. Только в Соединенных Штатах почти каждый колледж бакалавриата предлагает специальность по этой дисциплине, а более 190 университетов предлагают программы докторантуры. Усилия IBM во многом способствовали этому.
«Затем у нас есть информатика. Это правда, что программное обеспечение не может проявлять свою силу легкости, кроме как через вес аппаратного обеспечения. Но именно программное обеспечение отдает приказы.
«Легкость», Six Memos for the Next Millennium (1988), английский перевод: Патрик Криг (1996)
«Хакеры, я не сомневаюсь, вызывают большие сомнения на факультете компьютерных наук. Хотя, несомненно, верно, что в реальной жизни ни один хакер не смог бы сделать то, что делают персонажи этого фильма, также верно и то, что из того, что могут сделать хакеры, не получился бы очень развлекательный фильм».
15 сентября 1995 г.
Отношения между IBM и Columbia развивались постепенно. В 1933 году Уотсон помог создать лабораторию в Колумбии, посвященную использованию табулирующих машин в астрономии. Позже IBM создала собственную лабораторию фундаментальных научных исследований на окраине кампуса, чтобы ее ученые могли легко взаимодействовать с учеными Колумбийского и других университетов. В то время немногие ученые любой дисциплины понимали, как пользоваться компьютерами. Поэтому в 1947 году IBM создала «Трехнедельный курс по вычислительной технике в лаборатории Уотсона», и со временем этот курс прошли тысячи академиков и учителей старших классов естественных наук и математики. Исследователи IBM разработали и проводят регулярные курсы в Колумбийском университете, обучая аспирантов применению вычислений в различных научных дисциплинах, включая астрономию, инженерное дело и физику.
Информатика стала не только академической дисциплиной, но и профессией. Каждая профессия требует ассоциации, и Восточная ассоциация вычислительной техники была основана в 1947 году во время встречи в Колумбии 60 компьютерных энтузиастов, включая Уоллеса Эккерта — первого директора лаборатории IBM в Колумбии, — который организовал использование пространства и горстка исследователей IBM.
Поскольку университетских курсов по информатике было очень мало, в 1960 году IBM создала Манхэттенский институт системных исследований для обучения своих сотрудников. Это была первая программа такого рода в компьютерной индустрии. Трехмесячная программа включала курсы компьютерной инженерии, программирования и проектирования систем для решения конкретных проблем клиентов.
Первые факультеты информатики в американских колледжах появились в начале 1960-х годов, начиная с Университета Пердью. Фредерик П. Брукс-младший, руководитель IBM, любивший преподавать, был одним из пионеров в этой области. Брукс, руководивший разработкой мейнфрейма и операционной системы System/360, был учителем-добровольцем в Колумбийском институте системных исследований и IBM, а в 1963 году он согласился организовать факультет компьютерных наук в Университете Северной Каролины в Университете Северной Каролины. Чапел-Хилл.
Популярность компьютерных наук как учебного предмета с годами росла и падала. Набор в США значительно сократился в 2004 и 2005 годах после того, как аналитики предсказали, что многие рабочие места по программированию в области компьютерных наук переместятся в Индию. Но после финансового кризиса 2008 года информатика вновь обрела популярность. В наши дни все больше внимания уделяется междисциплинарным программам, объединяющим информатику с биологией, медициной и бизнесом. «Эта дисциплина все еще достаточно молода, чтобы не погрязнуть в традициях. Изменения происходят», — говорит Брукс, который остается профессором UNC.
IBM по-прежнему находится на стыке вычислительной техники и научных кругов. С 2004 года он пропагандирует новую область междисциплинарных исследований, которая сочетает в себе вычислительную технику, бизнес и социальные науки, называемую сервисной наукой. Подробнее читайте в Изобретение науки о сервисе , иконе прогресса. Сотрудники IBM, разработавшие эту концепцию, были более образованны, чем Уотсон-старший, но их побуждение было тем же: помочь создать академическую основу для отрасли и для будущего.
Команда
Опыт, технические навыки, готовность идти на риск и общая самоотверженность сотрудников IBM привели к бесчисленному количеству революционных инноваций на протяжении многих лет. Познакомьтесь с членами команды, которые внесли свой вклад в эту икону прогресса.
Очень краткая история информатики
Эта маленькая веб-страница была наспех собрана за несколько дней. Возможно, в конце концов я начну делать действительно хорошую работу. Предложения всегда приветствуются.
До 1900 года
Люди использовали механические устройства для вычислений на протяжении тысячелетий. Например, счеты, вероятно, существовали в Вавилонии (современный Ирак) около 3000 г. до н. э. Древние греки разработали очень сложные аналоговые компьютеры. В 1901 году у острова Антикитера были обнаружены остатки древнегреческого корабля. Внутри находилось инкрустированное солью устройство (теперь называемое антикитерским механизмом), состоящее из ржавых металлических шестерен и указателей. Когда это с. 80 г. до н. э. устройство было реконструировано, на нем был создан механизм для предсказания движения звезд и планет.
Джон Нейпир (1550–1617), шотландский изобретатель логарифмов, изобрел стержни Непера (иногда называемые «костями Непера») c. 1610, чтобы упростить задачу умножения.
В 1641 году французский математик и философ Блез Паскаль (1623-1662) построил механическую счетную машину. Аналогичную работу проделал Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716).Лейбниц также выступал за использование двоичной системы для вычислений.
Недавно было обнаружено, что Вильгельм Шикард (1592–1635), выпускник Тюбингенского университета (Германия), сконструировал такое устройство в 1623–1624 годах, раньше Паскаля и Лейбница. Краткое описание устройства содержится в двух письмах к Иоганну Кеплеру. К сожалению, по крайней мере один экземпляр машины сгорел в огне, а сам Шикард умер от бубонной чумы в 1635 году, во время Тридцатилетней войны.
Жозеф-Мари Жаккард (1752–1834) изобрел ткацкий станок, на котором можно было ткать сложные узоры, описанные отверстиями в перфокартах. Чарльз Бэббидж (1791–1871) работал над двумя механическими устройствами: разностной машиной и гораздо более амбициозной аналитической машиной (предшественником современного цифрового компьютера), но ни одно из них не работало удовлетворительно. (Бэббидж был немного эксцентричным — один биограф называет его «вспыльчивым гением» — и, вероятно, был прототипом Дэниела Дойса в романе Чарльза Диккенса «Крошка Доррит». Малоизвестный факт. О Бэббидже заключается в том, что он изобрел науку дендрохронологию — датировку годичных колец — но так и не продолжил свое изобретение.В более поздние годы Бэббидж посвятил большую часть своего времени преследованию уличных музыкантов (шарманщиков).) Разница В настоящее время двигатель можно увидеть в Музее науки в Лондоне, Англия.
Одну из подруг Бэббиджа, Аду Августу Байрон, графиню Лавлейс (1815–1852), иногда называют «первым программистом» из-за отчета, который она написала на машине Бэббиджа. (Язык программирования Ада был назван в ее честь.)
Уильям Стэнли Джевонс (1835–1882), британский экономист и логик, в 1869 году построил машину для решения логических задач. Это была «первая такая машина с достаточной мощностью, чтобы решить сложную проблему быстрее, чем проблема могла быть решена без помощи машины». (Гарднер) Сейчас он находится в Оксфордском музее истории науки.
Герман Холлерит (1860–1929) изобрел современную перфокарту для использования в машине, которую он разработал для подсчета переписи населения 1890 года.
1900–1939 годы: расцвет математики
Работа над вычислительными машинами продолжалась. Было построено несколько счетных машин специального назначения. Например, в 1919 г. Э. О. Кариссан (1880–1925), лейтенант французской пехоты, спроектировал и построил замечательное механическое устройство для разложения целых чисел на множители и проверки их на простоту. Испанец Леонардо Торрес-и-Кеведо (1852–1936) построил несколько электромеханических вычислительных устройств, в том числе устройство для игры в простые шахматные эндшпили.
В 1928 году немецкий математик Давид Гильберт (1862-1943) выступил на Международном конгрессе математиков. Он поставил три вопроса: (1) Полна ли математика; т. е. может ли каждое математическое утверждение быть доказано или опровергнуто? (2) Последовательна ли математика, то есть верно ли, что такие утверждения, как «0 = 1», не могут быть доказаны достоверными методами? (3) Разрешима ли математика, то есть существует ли механический метод, который можно применить к любому математическому утверждению и (по крайней мере, в принципе) в конечном итоге определить, истинно это утверждение или нет? Этот последний вопрос назывался Entscheidungsproblem.
В 1931 году Курт Гёдель (1906–1978) ответил на два вопроса Гильберта. Он показал, что всякая достаточно мощная формальная система либо противоречива, либо неполна. Кроме того, если система аксиом непротиворечива, эта непротиворечивость не может быть доказана внутри самой себя. Третий вопрос остался открытым с заменой на «верный» на «доказуемый».
В 1936 году Алан Тьюринг (1912–1954) предложил решение проблемы Entscheidungsproblem Гильберта, построив формальную модель компьютера — машину Тьюринга — и показав, что существуют проблемы, которые такая машина решить не может. Одной из таких проблем является так называемая «проблема остановки»: останавливается ли программа на Паскале при всех входных данных?
1940-е: военное время приносит рождение электронного цифрового компьютера
Вычисления, необходимые для баллистики во время Второй мировой войны, стимулировали разработку электронного цифрового компьютера общего назначения. В Гарварде Говард Х. Айкен (1900–1973) построил электромеханический компьютер Mark I в 1944 году при содействии IBM.
Военная расшифровка кода также привела к вычислительным проектам. Алан Тьюринг участвовал во взломе кода немецкой машины Enigma в Блетчли-парке в Англии. Британцы построили вычислительное устройство Colossus для помощи в расшифровке кодов.
В 1939 году в Университете штата Айова Джон Винсент Атанасов (1904–1995) и Клиффорд Берри спроектировали и построили электронный компьютер для решения систем линейных уравнений, но он никогда не работал должным образом.
Атанасов обсуждал свое изобретение с Джоном Уильямом Мочли (1907–1980), который позже вместе с Дж. Преспером Экертом-младшим (1919–1995) спроектировал и построил ENIAC, электронный компьютер общего назначения, первоначально предназначенный для артиллерии. расчеты.Не совсем ясно, какие именно идеи Мокли получил от Атанасова, и заслуживают ли признания Атанасов или Мокли и Эккерт, поскольку создатели электронного цифрового компьютера были предметом юридических баталий и продолжающихся исторических дебатов. ENIAC был построен в школе Мура Пенсильванского университета и закончен в 1946 году.
В 1944 году Мокли, Эккерт и Джон фон Нейман (1903–1957) уже работали над созданием электронного компьютера с хранимой в памяти программой EDVAC. Отчет фон Неймана «Первый проект отчета о EDVAC» оказал большое влияние и содержит многие идеи, которые до сих пор используются в большинстве современных цифровых компьютеров, включая процедуру сортировки слиянием. Эккерт и Мочли построили UNIVAC.
Тем временем в Германии Конрад Цузе (1910–1995) в 1941 году построил первый действующий калькулятор общего назначения с программным управлением Z3. Дополнительную информацию о Цузе можно найти здесь.
В 1945 году Ванневар Буш опубликовал в Atlantic Monthly удивительно прозорливую статью о том, как обработка информации повлияет на общество будущего. (Еще одна копия статьи Буша находится здесь.)
Морис Уилкс (1913 г.р.), работавший в Кембридже, Англия, построил EDSAC, компьютер на основе EDVAC. Ф. К. Уильямс (р. 1911) и другие сотрудники Манчестерского университета построили Manchester Mark I, одна из версий которого работала уже в июне 1948 года. Эту машину иногда называют первым цифровым компьютером с хранимой в памяти программой.
Джей Форрестер (р. 1918) изобрел память на магнитных сердечниках c. 1949. Подробнее о Forrester здесь.
1950-е
Грейс Мюррей Хоппер (1906–1992) изобрела понятие компилятора в Remington Rand в 1951 году. Ранее, в 1947 году, Хоппер обнаружила первую компьютерную "ошибку" -- настоящую -- мотылька, который завелся. в Гарвард Марк II. (На самом деле использование слова «ошибка» для обозначения дефекта восходит как минимум к 1889 году.)
Джон Бэкус и другие разработали первый компилятор FORTRAN в апреле 1957 года. LISP, язык обработки списков для программирования искусственного интеллекта, был изобретен Джоном Маккарти примерно в 1958 году. Алан Перлис, Джон Бэкус, Питер Наур и другие разработали Algol.< /p>
Что касается аппаратного обеспечения, Джек Килби (Texas Instruments) и Роберт Нойс (Fairchild Semiconductor) изобрели интегральную схему в 1959 году.
Эдсгер Дейкстра изобрел эффективный алгоритм поиска кратчайших путей в графах в качестве демонстрации компьютера ARMAC в 1956 году. Он также изобрел эффективный алгоритм минимального остовного дерева, чтобы свести к минимуму количество соединений, необходимых для компьютера X1. (Дейкстра известен своими едкими и самоуверенными заметками. Например, см. его мнение о некоторых языках программирования).
В известной статье, опубликованной в журнале Mind в 1950 году, Алан Тьюринг представил тест Тьюринга, одну из первых попыток в области искусственного интеллекта. Он предложил определение «мышления» или «сознания» с помощью игры: тестировщик должен был решить на основе письменного разговора, является ли существо в соседней комнате, отвечающее на запросы тестировщика, человеком или компьютером. Если бы это различие нельзя было провести, то можно было бы справедливо сказать, что компьютер «думает».
В 1952 году Алан Тьюринг был арестован за "грубую непристойность" после того, как в результате кражи со взломом была раскрыта его связь с Арнольдом Мюрреем. Открытый гомосексуальность был табу в Англии 1950-х годов, и Тьюринг был вынужден принимать эстрогеновые «лечения», которые сделали его импотентом и заставили его грудь расти. 7 июня 1954 года, подавленный своим положением, Тьюринг покончил жизнь самоубийством, съев яблоко с добавлением цианида.
1960-е
В 1960-х годах информатика стала самостоятельной дисциплиной. На самом деле этот термин был придуман Джорджем Форсайтом, численным аналитиком. Первый факультет компьютерных наук был создан в Университете Пердью в 1962 году. Первым человеком, получившим докторскую степень на факультете компьютерных наук, был Ричард Вексельблат из Пенсильванского университета в декабре 1965 года.
Операционные системы претерпели значительные изменения. Фред Брукс из IBM разработал System/360, линейку различных компьютеров с одинаковой архитектурой и набором команд, от небольших машин до первоклассных. Эдсгер Дейкстра из Эйндховена разработал систему мультипрограммирования THE.
В конце десятилетия началось создание ARPAnet, предшественника современного Интернета.
Было изобретено много новых языков программирования, таких как BASIC (разработанный в 1964 году Джоном Кемени (1926–1992) и Томасом Курцем (род. 1928)).
В 1960-е годы также зародилась теория автоматов и теория формальных языков. Среди знаменитостей здесь Ноам Хомский и Майкл Рабин. Позже Хомский стал известен своей теорией о том, что язык «зашит» в человеческий мозг, а также своей критикой американской внешней политики.
Доказательство правильности программ с использованием формальных методов также стало более важным в этом десятилетии. Важную роль сыграла работа Тони Хоара.Хоар также изобрел быструю сортировку.
Дуглас К. Энгельбарт изобретает компьютерную мышь c. 1968 г., НИИ.
Тед Хофф (1937 г.р.) и Федерико Фаггин из Intel разработали первый микропроцессор (компьютер на кристалле) в 1969–1971 годах.
Строгая математическая основа для анализа алгоритмов началась с работы Дональда Кнута (род. в 1938 г.), автора трехтомного трактата под названием Искусство компьютерного программирования.
1970-е
Теория баз данных значительно продвинулась вперед благодаря работе Эдгара Ф. Кодда над реляционными базами данных. Кодд получил премию Тьюринга в 1981 году.
Unix, очень влиятельная операционная система, была разработана в Bell Laboratories Кеном Томпсоном (р. 1943) и Деннисом Ритчи (р. 1941). Брайан Керниган и Ритчи вместе разработали влиятельный язык программирования C.
Появились другие новые языки программирования, такие как Pascal (изобретенный Никлаусом Виртом) и Ada (разработанный группой под руководством Жана Ишбиа).
Первая архитектура RISC была разработана Джоном Коуком в 1975 году в лаборатории Томаса Дж. Уотсона IBM. Примерно в это же время аналогичные проекты начались в Беркли и Стэнфорде.
В 1970-е годы также появились суперкомпьютеры. Сеймур Крей (р. 1925) разработал CRAY-1, который был впервые поставлен в марте 1976 года. Он мог выполнять 160 миллионов операций в секунду. Cray XMP появился в 1982 году. Компания Silicon Graphics поглотила Cray Research.
Были также значительные улучшения в алгоритмах и вычислительной сложности. В 1971 году Стив Кук опубликовал свою основополагающую статью о NP-полноте, а вскоре после этого Ричард Карп показал, что многие естественные комбинаторные задачи NP-полны. Уит Диффи и Мартин Хеллман опубликовали статью, в которой представили теорию криптографии с открытым ключом, а криптосистема с открытым ключом, известная как RSA, была изобретена Рональдом Ривестом, Ади Шамиром и Леонардом Адлеманом.
В 1979 году трое аспирантов из Северной Каролины разработали распределенный сервер новостей, который впоследствии стал Usenet.
1980-е
В этом десятилетии также произошел подъем персональных компьютеров благодаря Стиву Возняку и Стиву Джобсу, основателям Apple Computer.
Первые компьютерные вирусы разработаны c. 1981 г. Термин был введен Леонардом Адлеманом, ныне работающим в Университете Южной Калифорнии.
В 1981 году был выпущен первый по-настоящему успешный портативный компьютер – Osborne I. В 1984 году Apple впервые выпустила на рынок компьютер Macintosh.
В 1987 году Национальный научный фонд США запустил NSFnet, предшественницу современного Интернета.
1990-е и позже
Биологические вычисления, в том числе недавняя работа Лена Адлемана о выполнении вычислений с помощью ДНК, имеют большие перспективы. Проект «Геном человека» пытается секвенировать всю ДНК одного человека.
Квантовые вычисления получили импульс благодаря открытию Питера Шора, что целочисленная факторизация может быть эффективно выполнена на (теоретическом) квантовом компьютере.
Мы изучаем историю компьютерных наук и ту роль, которую они играют в нашей жизни сегодня.
Женевьева Карлтон имеет докторскую степень. по истории из Северо-Западного университета. Получив докторскую степень по истории Европы раннего Нового времени, Карлтон работала доцентом истории.
Сегодня информатика продолжает расширять границы. Носимые электронные устройства, беспилотные автомобили и видеосвязь ежедневно формируют нашу жизнь.
История компьютерных наук дает важный контекст для сегодняшних инноваций. Благодаря информатике мы высадили человека на Луну, соединили мир с Интернетом и отдали портативное вычислительное устройство в руки шести миллиардов человек.
В 1961 году Джордж Форсайт придумал термин "информатика". Форсайт определил эту область как теорию программирования, обработку данных, численный анализ и проектирование компьютерных систем. Лишь через год был создан первый университетский факультет информатики. А Форсайт основал факультет компьютерных наук в Стэнфорде.
Оглядываясь назад на развитие компьютеров и информатики, можно получить ценную информацию для современных специалистов в области компьютерных наук.
Вехи в истории информатики
В 1840-х годах Ада Лавлейс стала известна как первый программист, когда описала последовательность действий для машинного решения задач. С тех пор компьютерные технологии взлетели. Оглядываясь назад на историю компьютерных наук, можно увидеть множество важных достижений в этой области, от изобретения перфокарт до транзистора, компьютерного чипа и персонального компьютера.
1890: Герман Холлерит разрабатывает систему перфокарт для подсчета данных переписи населения США
Переписи населения США пришлось собрать данные о миллионах американцев. Чтобы управлять всеми этими данными, Герман Холлерит разработал новую систему обработки чисел. Его система перфокарт стала ранним предшественником того же метода, который используют компьютеры. Холлерит использовал электричество для подведения итогов переписи. Вместо того, чтобы считать вручную десять лет, Бюро переписи населения смогло провести инвентаризацию Америки за один год.
1936: Алан Тьюринг разрабатывает машину Тьюринга
В 1936 году философ-вычислитель Алан Тьюринг изобрел новое устройство: машину Тьюринга. Вычислительное устройство, которое Тьюринг назвал «автоматом», вычисляло числа. При этом Тьюринг помог основать вычислительную науку и область теоретической информатики.
1939: основана компания Hewlett-Packard
У Hewlett-Packard было скромное начало в 1939 году, когда друзья Дэвид Паккард и Уильям Хьюлетт определили порядок своих имен в бренде компании путем подбрасывания монеты. Первоначально компания создала осциллятор для диснеевской Fantasia. Позже она превратилась в центр печати и вычислительной техники.
1941: Конрад Цузе собирает электронный компьютер Z3
Вторая мировая война стала крупным скачком в развитии компьютерных технологий. Страны всего мира вкладывали деньги в разработку вычислительных машин. В Германии Конрад Цузе создал электронный компьютер Z3. Это была первая когда-либо созданная программируемая вычислительная машина. Z3 может хранить в памяти 64 числа.
1943: Джон Мочли и Дж. Преспер Эккерт создают электронный числовой интегратор и калькулятор (ENIAC)
Компьютер ENIAC был размером с большую комнату, и для выполнения вычислений программисты должны были вручную соединять провода. ENIAC имел 18 000 электронных ламп и 6 000 переключателей. США надеялись использовать эту машину для определения траекторий ракет во время войны, но 30-тонная машина была настолько огромной, что ее запустили только в 1945 году.
1947: Bell Telephone Laboratories изобретает транзисторы
Транзисторы увеличивают мощность электроники. И они вышли из лабораторий Bell Telephone в 1947 году. Новую технологию разработали три врача: Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн. Мужчины получили Нобелевскую премию за свое изобретение, изменившее ход развития электронной промышленности.
1948: Компьютерная программа Тома Килберна стала первой программой, запущенной на компьютере
В течение многих лет программистам приходилось вручную программировать машины, перемещая провода между электронными лампами, пока Том Килберн не создал компьютерную программу, хранящуюся внутри компьютера. Благодаря его компьютерной программе вычислительная машина 1948 года могла хранить 2048 бит информации в течение нескольких часов.
1953: Грейс Хоппер разрабатывает первый компьютерный язык, COBOL
Компьютерное оборудование появилось раньше программного обеспечения. Но программное обеспечение сделало большой шаг вперед, когда Грейс Хоппер разработала COBOL, первый компьютерный язык. Сокращенно от «общий бизнес-ориентированный язык», COBOL научил компьютеры говорить на стандартном языке. Хоппер, контр-адмирал ВМФ, совершил гигантский скачок в развитии компьютеров.
1958: Джек Килби и Роберт Нойс изобретают компьютерный чип
Работая независимо друг от друга, Джек Килби и Роберт Нойс пришли к идее: создать интегральную схему, которая могла бы хранить информацию. Микрочип, как стало известно, использовал транзистор в качестве отправной точки для создания целого компьютерного чипа из силикона. Компьютерный чип открыл двери для многих важных достижений.
1962: в Университете Пердью создан первый факультет информатики
Информатика как академическая дисциплина считается относительно новой. В 1962 году Университет Пердью открыл самый первый факультет компьютерных наук. Первые специалисты по информатике использовали колоды перфокарт, блок-схемы программирования и «учебники», созданные преподавателями, поскольку их не существовало.
1964: Дуглас Энгельбарт разрабатывает прототип современного компьютера
Изобретатель Дуглас Энгельбарт придумал инструмент, который изменит современные вычисления: мышь. Инструмент поможет сделать компьютеры доступными для миллионов пользователей. И это был не единственный вклад Энгельбарта — он также создал графический пользовательский интерфейс (GUI), который сформировал современный компьютер.
1971: IBM изобретает гибкий диск, а Xerox изобретает лазерный принтер
В 21 веке дискеты могли стать пережитком прошлого, но в 1971 году, когда IBM разработала эту технологию, произошел значительный скачок вперед. Дискеты, способные хранить гораздо больше данных и делать их переносимыми, открыли новые горизонты. В том же году Xerox представила лазерный принтер, изобретение, которое до сих пор используется в офисах по всему миру.
1974: на рынке появились первые персональные компьютеры
К 1970-м годам изобретатели преследовали идею создания персональных компьютеров. Благодаря микрочипам и новым технологиям компьютеры уменьшились в размерах и в цене. В 1974 году на рынок вышел Altair. Набор для сборки Altair стоил 400 долларов и был продан тысячами копий. В следующем году Пол Дж. Аллен и Билл Гейтс создали язык программирования для Altair и на заработанные деньги основали Microsoft.
1976: Стив Джобс и Стив Возняк основали Apple Computer
Работая в гараже в Силиконовой долине, Стив Джобс и Стив Возняк основали Apple Computer в 1976 году. Новая компания должна была производить персональные компьютеры и быстро занять лидирующие позиции в технологической отрасли. Спустя десятилетия Apple продолжает внедрять инновации в области персональных компьютеров.
1980 – настоящее время: изобретения в области быстрых вычислений и бум доткомов
Как выглядела история информатики в 1980 году? В немногих домах были персональные компьютеры, которые все еще были довольно дорогими. Сравните ситуацию с сегодняшним днем: в 2020 году в среднем американском доме было более десяти вычислительных устройств.
Что изменилось? Во-первых, компьютерные технологии сделали несколько больших скачков вперед благодаря новым технологическим компаниям, спросу на устройства и развитию мобильных технологий. В 1990-х бум доткомов мгновенно превратил инвесторов в миллионеров. Смартфоны, искусственный интеллект, Bluetooth, беспилотные автомобили и многое другое представляют недавнее прошлое и будущее информатики.
Семь факторов, влияющих на развитие информатики
Трудно полностью осознать влияние развития информатики. Благодаря информатике люди во всем мире могут мгновенно подключаться, жить дольше и делиться своим мнением. Занимаясь разнообразными профессиями в области компьютерных наук, технические специалисты во многом вносят свой вклад в общество.
В этом разделе рассказывается о том, как история информатики повлияла на наше настоящее и будущее. От борьбы с изменением климата до прогнозирования стихийных бедствий — компьютерные науки меняют ситуацию.
<р>1. Объединяет людей независимо от их местонахожденияВо время пандемии COVID-19 миллионы американцев внезапно начали пользоваться услугами видеочата, чтобы общаться со своими близкими. Дисциплины информатики, ориентированные на коммуникации, связывают людей по всему миру. Эти технологии, от виртуального общения до потоковой передачи, позволяют людям оставаться на связи.
<р>2. Влияет на все аспекты повседневной жизниМиллионы американцев просыпаются каждое утро благодаря будильнику смартфона, используют цифровые карты для поиска местных ресторанов, проверяют свои профили в социальных сетях, чтобы связаться со старыми друзьями, и ищут уникальные товары в интернет-магазинах. От поиска новых рецептов до проверки того, кто звонил в дверь, информатика определяет многие решения в нашей повседневной жизни.
<р>3. Предоставляет решения для обеспечения безопасностиКибербезопасность выходит далеко за рамки защиты данных. Информационная безопасность также обеспечивает безопасность аэропортов, общественных мест и правительств. Решения для компьютерной безопасности сохраняют конфиденциальность наших онлайн-данных, очищая их после утечек данных. Этичные хакеры продолжают искать слабые места для защиты информации.
<р>4. Спасает жизниАлгоритмы компьютерных наук упрощают прогнозирование катастрофической погоды и стихийных бедствий. Благодаря системам раннего предупреждения люди могут эвакуироваться до того, как ураган коснется земли, или укрыться, когда может обрушиться цунами. Эти достижения в области информатики имеют большое значение, спасая жизни.
<р>5. Облегчает социальные проблемыГлобальные проблемы, такие как изменение климата, бедность и санитария, требуют передовых решений. Информатика дает нам новые инструменты для решения этих серьезных проблем, а также ресурсы, помогающие людям выступать за перемены. Например, онлайн-платформы упрощают сбор средств для благотворительных организаций.
<р>6. Дает голос любому, у кого есть доступ к компьютеруДоступ к компьютеру открывает совершенно новый мир. Благодаря компьютерам люди могут больше узнать об общественных движениях, узнать о важных проблемах и создать сообщества, выступающие за перемены. Они также могут развивать эмпатию к другим. Конечно, та же самая сила может быть использована для отчуждения и вреда, добавляя важный уровень ответственности для ученых-компьютерщиков, разрабатывающих новые инструменты.
<р>7. Улучшает здравоохранениеЭлектронные медицинские карты, образовательные ресурсы по вопросам здоровья и передовые достижения в области геномики и персонализированной медицины произвели революцию в здравоохранении, и эти сдвиги будут продолжать формировать эту область в будущем. Информатика имеет множество медицинских применений, что делает ее важной областью для укрепления здоровья.
В заключение
Профессионалы в области компьютерных наук участвуют в долгом процессе изменения мира к лучшему. Студенты, планирующие получить степень в области компьютерных наук, должны знать историю развития компьютерных наук, в том числе потенциальный вред, который могут нанести технологии. Изучая ресурсы компьютерных наук, технические специалисты могут понять ответственность, которую несет их область.
Этически практикуя информатику, профессионалы могут быть уверены, что будущее технологий принесет пользу обществу, а также защитит безопасность, конфиденциальность и равенство людей.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
< /p>
Информатика — это изучение компьютеров и вычислений, а также их теоретических и практических приложений. Информатика применяет принципы математики, инженерии и логики во множестве функций, включая формулирование алгоритмов, разработку программного и аппаратного обеспечения и искусственный интеллект.
Самые влиятельные ученые-компьютерщики – Алан Тьюринг, взломщик кодов времен Второй мировой войны, которого обычно называют "отцом современных вычислений"; Тим Бернерс-Ли, изобретатель Всемирной паутины; Джон Маккарти, изобретатель языка программирования LISP и пионер искусственного интеллекта; и Грейс Хоппер, офицер ВМС США и ключевая фигура в разработке первых компьютеров, таких как UNIVAC I, а также в разработке компилятора языка программирования.
Информатика применяется в широком спектре дисциплин, включая моделирование последствий изменения климата и вируса Эбола, создание произведений искусства и визуализацию с помощью графического рендеринга, а также моделирование человеческого интерфейса с помощью искусственного интеллекта и машинного обучения.< /p>
Разработка видеоигр основана на принципах информатики и программирования. Современный рендеринг графики в видеоиграх часто использует передовые методы, такие как трассировка лучей, для обеспечения реалистичных эффектов. Развитие дополненной реальности и виртуальной реальности также расширило спектр возможностей разработки видеоигр.
Многие университеты по всему миру предлагают программы обучения основам теории информатики и применениям компьютерного программирования. Кроме того, распространенность онлайн-ресурсов и курсов позволяет многим людям самостоятельно изучать более практические аспекты информатики (такие как программирование, разработка видеоигр и дизайн приложений).
информатика, изучение компьютеров и вычислений, включая их теоретические и алгоритмические основы, аппаратное и программное обеспечение, а также их использование для обработки информации. Дисциплина информатики включает изучение алгоритмов и структур данных, проектирование компьютеров и сетей, моделирование данных и информационных процессов, а также искусственный интеллект. Информатика черпает некоторые из своих основ из математики и инженерии и поэтому включает в себя методы из таких областей, как теория массового обслуживания, вероятность и статистика, а также проектирование электронных схем. Информатика также широко использует проверку гипотез и экспериментирование при концептуализации, проектировании, измерении и уточнении новых алгоритмов, информационных структур и компьютерных архитектур.
Информатика считается частью семейства пяти отдельных, но взаимосвязанных дисциплин: компьютерная инженерия, информатика, информационные системы, информационные технологии и разработка программного обеспечения. Это семейство стало известно под общим названием вычислительной дисциплины. Эти пять дисциплин взаимосвязаны в том смысле, что компьютеры являются объектом их изучения, но они разделены, поскольку каждая из них имеет свою собственную исследовательскую перспективу и учебную направленность. (С 1991 года Ассоциация вычислительной техники [ACM], Компьютерное общество IEEE [IEEE-CS] и Ассоциация информационных систем [AIS] сотрудничают в разработке и обновлении таксономии этих пяти взаимосвязанных дисциплин и руководств, которые образовательные учреждения использовать во всем мире для своих программ бакалавриата, магистратуры и исследовательских программ.)
Основные разделы информатики включают традиционное изучение компьютерной архитектуры, языков программирования и разработки программного обеспечения. Однако они также включают вычислительную науку (использование алгоритмических методов для моделирования научных данных), графику и визуализацию, взаимодействие человека и компьютера, базы данных и информационные системы, сети, а также социальные и профессиональные проблемы, которые являются уникальными для практики информатики. . Как может быть очевидно, некоторые из этих подполей пересекаются по своей деятельности с другими современными областями, такими как биоинформатика и вычислительная химия. Эти совпадения являются следствием склонности ученых-компьютерщиков признавать многочисленные междисциплинарные связи в своей области и действовать в соответствии с ними.
Развитие информатики
Информатика возникла как самостоятельная дисциплина в начале 1960-х годов, хотя электронный цифровой компьютер, являющийся объектом ее изучения, был изобретен на два десятилетия раньше. Корни компьютерных наук лежат главным образом в смежных областях математики, электротехники, физики и информационных систем управления.
Математика является источником двух ключевых концепций разработки компьютеров — идеи о том, что вся информация может быть представлена в виде последовательности нулей и единиц, и абстрактного понятия «хранимой программы». В двоичной системе счисления числа представляются последовательностью двоичных цифр 0 и 1 точно так же, как числа в знакомой нам десятичной системе представляются цифрами от 0 до 9. Относительная легкость, с которой два состояния (например, высокое и низкое напряжение) могут быть реализованы в электрических и электронных устройствах, что естественным образом привело к тому, что двоичная цифра или бит стала основной единицей хранения и передачи данных в компьютерной системе.
Электротехника обеспечивает основы проектирования цепей, а именно идею о том, что электрические импульсы, поступающие в цепь, можно комбинировать с помощью булевой алгебры для получения произвольных выходных сигналов. (Булева алгебра, разработанная в 19 веке, предоставила формализм для проектирования схемы с двоичными входными значениями нулей и единиц [ложь или истина, соответственно, в терминологии логики], чтобы получить любую желаемую комбинацию нулей и единиц на выходе.) Изобретение транзистора и миниатюризация схем, а также изобретение электронных, магнитных и оптических носителей для хранения и передачи информации стали результатом достижений в электротехнике и физике.
Информационные системы управления, первоначально называвшиеся системами обработки данных, предоставили ранние идеи, на основе которых развились различные концепции информатики, такие как сортировка, поиск, базы данных, поиск информации и графические пользовательские интерфейсы. В крупных корпорациях размещались компьютеры, на которых хранилась информация, необходимая для ведения бизнеса — расчет заработной платы, бухгалтерский учет, управление запасами, контроль производства, отгрузка и получение.
Теоретическая работа над вычислительностью, начавшаяся в 1930-х годах, обеспечила необходимое распространение этих достижений на проектирование целых машин; важной вехой стала спецификация машины Тьюринга (теоретическая вычислительная модель, которая выполняет инструкции, представленные в виде последовательности нулей и единиц) в 1936 году британским математиком Аланом Тьюрингом и его доказательство вычислительной мощности модели. Еще одним прорывом стала концепция компьютера с хранимой в памяти программой, которую обычно приписывают американскому математику венгерского происхождения Джону фон Нейману. Это истоки области информатики, которая позже стала известна как архитектура и организация.
В 1950-х годах большинство пользователей компьютеров работали либо в научно-исследовательских лабораториях, либо в крупных корпорациях. Первая группа использовала компьютеры для выполнения сложных математических расчетов (например, траектории ракет), в то время как вторая группа использовала компьютеры для управления большими объемами корпоративных данных (например, платежных ведомостей и запасов). Обе группы быстро поняли, что писать программы на машинном языке нулей и единиц непрактично и ненадежно. Это открытие привело к разработке языка ассемблера в начале 1950-х годов, который позволяет программистам использовать символы для инструкций (например, ADD для сложения) и переменных (например, X). Другая программа, известная как ассемблер, переводила эти символические программы в эквивалентную двоичную программу, шаги которой компьютер мог выполнять или «выполнять».
Другие элементы системного программного обеспечения, известные как связывающие загрузчики, были разработаны для объединения фрагментов собранного кода и загрузки их в память компьютера, где они могли выполняться. Концепция связывания отдельных частей кода была важна, поскольку позволяла повторно использовать «библиотеки» программ для выполнения общих задач. Это был первый шаг в развитии области компьютерных наук, называемой разработкой программного обеспечения.
Позже, в 1950-х годах, язык ассемблера оказался настолько громоздким, что разработка языков высокого уровня (более близких к естественным языкам) стала поддерживать более простое и быстрое программирование. FORTRAN стал основным языком высокого уровня для научного программирования, а COBOL стал основным языком для бизнес-программирования. Эти языки несли с собой потребность в другом программном обеспечении, называемом компилятором, которое переводит программы на языке высокого уровня в машинный код. По мере того, как языки программирования становились все более мощными и абстрактными, создание компиляторов, создающих высококачественный машинный код и эффективных с точки зрения скорости выполнения и использования памяти, стало сложной задачей в области информатики. Разработка и реализация языков высокого уровня лежит в основе области компьютерных наук, называемой языками программирования.
Расширение использования компьютеров в начале 1960-х послужило толчком к разработке первых операционных систем, которые состояли из системно-резидентного программного обеспечения, которое автоматически обрабатывало ввод и вывод, а также выполняло программы, называемые «заданиями». Потребность в более совершенных вычислительных методах привела к возрождению интереса к численным методам и их анализу, и эта деятельность распространилась настолько широко, что стала известна как вычислительная наука.
В 1970-х и 80-х годах появились мощные компьютерные графические устройства, как для научного моделирования, так и для других видов визуальной деятельности. (Компьютерные графические устройства были представлены в начале 1950-х годов с отображением грубых изображений на бумажных графиках и экранах электронно-лучевых трубок [ЭЛТ].) Дорогое оборудование и ограниченная доступность программного обеспечения не позволяли этой области расти до начала 1980-х годов, когда компьютерная память, необходимая для растровой графики (в которой изображение состоит из маленьких прямоугольных пикселей), стала более доступной. Технология растровых изображений вместе с экранами с высоким разрешением и разработкой графических стандартов, которые делают программное обеспечение менее зависимым от машин, привели к взрывному росту этой области. Поддержка всех этих видов деятельности превратилась в область информатики, известную как графика и визуальные вычисления.
С этой областью тесно связано проектирование и анализ систем, которые напрямую взаимодействуют с пользователями, выполняющими различные вычислительные задачи. Эти системы получили широкое распространение в 1980-х и 90-х годах, когда линейное взаимодействие с пользователями было заменено графическими пользовательскими интерфейсами (GUI). Дизайн графического пользовательского интерфейса, который впервые был разработан Xerox, а затем был подхвачен Apple (Macintosh) и, наконец, Microsoft (Windows), важен, поскольку он представляет собой то, что люди видят и делают, взаимодействуя с вычислительным устройством. Разработка подходящих пользовательских интерфейсов для всех типов пользователей превратилась в область компьютерных наук, известную как взаимодействие человека с компьютером (HCI).
Xerox Alto был первым компьютером, в котором для управления системой использовались графические значки и мышь — первый графический интерфейс пользователя (GUI).
Область компьютерной архитектуры и организации также претерпела значительные изменения с тех пор, как в 1950-х годах были разработаны первые компьютеры с хранимой в памяти программой. В 1960-х годах появились так называемые системы с разделением времени, позволяющие нескольким пользователям запускать программы одновременно с разных терминалов, жестко подключенных к компьютеру. В 1970-е годы были разработаны первые глобальные компьютерные сети (WAN) и протоколы для передачи информации на высоких скоростях между компьютерами, разделенными большими расстояниями. По мере развития этих видов деятельности они объединились в области информатики, называемой сетями и коммуникациями. Крупным достижением в этой области стало развитие Интернета.
Идея о том, что инструкции и данные могут храниться в памяти компьютера, имела решающее значение для фундаментальных открытий, касающихся теоретического поведения алгоритмов. То есть такие вопросы, как «Что можно/нельзя вычислить?» были официально рассмотрены с использованием этих абстрактных идей. Эти открытия положили начало области информатики, известной как алгоритмы и сложность. Ключевой частью этой области является изучение и применение структур данных, подходящих для различных приложений. Структуры данных, наряду с разработкой оптимальных алгоритмов для вставки, удаления и поиска данных в таких структурах, являются серьезной проблемой для ученых-компьютерщиков, поскольку они так интенсивно используются в компьютерном программном обеспечении, особенно в компиляторах, операционных системах, файловых системах и т. д. и поисковые системы.
В 1960-х годах изобретение накопителей на магнитных дисках обеспечило быстрый доступ к данным, расположенным в произвольном месте на диске. Это изобретение привело не только к более продуманным файловым системам, но и к развитию баз данных и систем поиска информации, которые позже стали необходимы для хранения, поиска и передачи больших объемов и разнообразных данных через Интернет. Эта область информатики известна как управление информацией.
Еще одной долгосрочной целью исследований в области компьютерных наук является создание вычислительных машин и роботизированных устройств, способных выполнять задачи, которые обычно считаются требующими человеческого интеллекта. К таким задачам относятся движение, зрение, слух, речь, понимание естественного языка, мышление и даже проявление человеческих эмоций. Область информатики интеллектуальных систем, первоначально известная как искусственный интеллект (ИИ), на самом деле возникла еще до появления первых электронных компьютеров в 1940-х годах, хотя термин искусственный интеллект появился только в 1956 году.
Три достижения в области вычислительной техники в начале 21 века — мобильные вычисления, клиент-серверные вычисления и взлом компьютеров – способствовали появлению трех новых областей компьютерных наук: разработка на основе платформ, параллельные и распределенные вычисления, и обеспечение безопасности и информации. Платформенная разработка — это изучение особых потребностей мобильных устройств, их операционных систем и их приложений. Параллельные и распределенные вычисления касаются разработки архитектур и языков программирования, которые поддерживают разработку алгоритмов, компоненты которых могут работать одновременно и асинхронно (а не последовательно), чтобы лучше использовать время и пространство. Безопасность и обеспечение информации связаны с проектированием вычислительных систем и программного обеспечения, которые защищают целостность и безопасность данных, а также конфиденциальность лиц, для которых эти данные характерны.
Наконец, на протяжении всей истории компьютерных наук особое беспокойство вызывает уникальное общественное влияние, которое сопровождает исследования в области компьютерных наук и технологические достижения. Например, с появлением Интернета в 1980-х разработчикам программного обеспечения необходимо было решить важные вопросы, связанные с информационной безопасностью, личной конфиденциальностью и надежностью системы. Кроме того, вопрос о том, является ли программное обеспечение интеллектуальной собственностью, и связанный с ним вопрос «Кому оно принадлежит?» породила совершенно новую правовую область лицензирования и стандартов лицензирования, которые применялись к программному обеспечению и связанным с ним артефактам.Эти и другие проблемы составляют основу социальных и профессиональных проблем информатики, и они появляются почти во всех других областях, указанных выше.
Подводя итог, можно сказать, что дисциплина компьютерных наук превратилась в следующие 15 отдельных областей:
Читайте также: