فروع المعلوماتية

بينما إستعرضنا في الجزء السابق تطبيقات المعلوماتية، ففي هذا الجزء نهتم بإستعراض أهم فروعها. يمثل كل فرع مجموعة من المبادئ و المناهج و أساليب التفكير و الإستنتاج. نقدم فيما يلي عشرة فروع، ثم نناقش العلاقات بين الفروع و التطبيقات.

التصميم المنطقي و معمارية الحاسوب. يهتم هذا الفرع بأهم المواضيع المتعلقة بتصميم و صنع و صيانة •
المدارات الإلكترونية التي تمثل مكونات الحاسوب، و بتركيبها لصنع الحاسوب.

الخوارزميات و هياكل البيانات. إن الحاسوب في حد ذاته مجرد مدارات إلكترونية لا حياة لها. ما يجعله مفيدا •
هو البرامج التي ننفذها بواسطته. تتكون البرامج أساسا من عنصرين إثنين: هياكل البيانات، التي تمثل البيانات التي نريد تحويلها أو تحليلها أو معالجتها؛ و الخوارزميات، التي تضبط أسليب التحويل و التحليل و المعالجة. غالبا ما نهتم بهذين الموضوعين مع بعضهما بعضا، لأن كلاهما يؤثر على الآخر.

هندسة البرمجيات. يهتم هذا الفرع بتصميم و تطوير و صيانة البرمجيات، و هي أنظمة برمجية ذات حجم كبير.•
و الجدير بالذكر أن هندسة البرمجيات، بما فيها التصميم و الصيانة و التطوير، إلخ، تختلف عن تصميم البرامج و الخوارزميات و هياكل البيانات لا من حيث الحجم فقط، بل أيضا من حيث النوعية. إذ أن التصرف في أنظمة برمجية كبيرة (يتراوح حجمها بين مئات الآلاف سطر و ملايين السطور) يثير مشاكل تنظيمية و تصرفية لا تبرز في نطاق البرامج الصغيرة الحجم.

الذكاء الإصطناعي. بالرغم من أن المعلوماتية تطورت في مراحلها الأولى حول التطبيقات الحسابية أساسا •
(التي تعالج الأعداد)، فشهد فرع الذكاء الإصطناعي (الذي يعالج الرموز) إهتماما خاصا من طرف الباحثين و الممارسين. نخص بالذكر ميادين مثل الترجمة الآلية و معالجة اللغات الطبيعية و التعليم الآلي و الأنظمة الخبيرة و تمثيل المعرفة و غير ذلك من الوظائف التي ننسبها عادة لمقدرة الذكاء.

قواعد البيانات. جل تطبيقات الحاسوب، خاصة منها التطبيقات التصرفية، ترتكز على قاعدة بيانات. تقوم قاعدة •
البيانات بخزن البيانات المعنية و صيانتها و وضعها تحت تصرف المستخدم. يشمل هذا الفرع الهام مسائل مثل تمثيل البيانات؛ و تنظيم هياكل الخزن؛ و تصميم خوارزميات التفتيش و تحليلها؛ و التصرف في القواعد المركزية و القواعد الموزعة؛ و الحرص على صيانة البيانات من الكشف و التغيير و الإباحة.

أنظمة الإستخدام. كما ذكرنا سابقا، فإن الحاسوب مجرة مدارات إلترونية لا تتعاما إلا بالبيانات الثنائية (الصفر و •
الواحد) و لا تقوم إلا بعمليات بدائية. ما يجعل الحاسوب مرنا و قابلا للإستعمال هو البرمجيات التي تتنفذ عليه. يمكن أن نتصور أن هذه البرمجيات منظمة في شكل طبقات متتالية، أولها (أي الطبقة التي تتعامل مع الحاسوب مباشرة) هي نظام الإستخدام. تتمثل وظيفة هذا النظام في التصرف في موارد الحاسوب و تقديم الخدمات للمستعمل و حماية الحاسوب من المستخدمين و حماية المستخدمين من بعضهم و حماية المستخدمين من نفسهم.

لغات البرمجة. تمثل لغات البرمجة أهم وسيلة نبلغ بها تعليماتنا للحاسوب لكي يقدم لنا الخدمات المطلوبة؛ بالتالي،•
فإن لغات البرمجة إكتست مقاما هاما في نطاق تطور المعلوماتية. يهتم هذا الفرع بتصميم و إنجاز و تحليل لغات البرمجة، كما يهتم بإنجاز الأنظمة الآلية التي تسمح لنا أن نستعمل هذه اللغات، مثل المصرفين و المؤولين و محيطات البرمجة، و محيطات الإختبار، إلخ.

التحليل العددي. كان أول دافع لصنع آلات الحساب، تاريخيا، هو التطبيقات العددية. فنشأ فرع في الرياضيات •
نلقي عليه إسم التحليل العددي أو الأساليب العددية أو الرياضيات التطبيقية. يهتم هذا الفرع بحل مشاكل عددية؛ و تصميم و تحليل خوارزميات تنطبق على بيانات عددية؛ و تصميم و تحليل آلات الحساب المختصة في العمليات العددية.

واجهات التعامل بين الحاسوب و المستخدم. يمكن الإتصال بالحاسوب عن طريق عدد طبير من الوسائل. يبلغ•
المستخدم بيانات للحاسوب عن طريق لوحة المفاتيح، أو عن طريق الشاشات الحسّاسة، أو عن طريق الكرة المتجولة، أو عن طريق وحدات ذاكرة خارجية، أو عن طريق آلات الحس، إلخ. من ناحية أخرى، يبلغ الحاسوب نتائج للمستخدم عن طريق الشاشة، أو عن طريق آلة الطبع، أو عن طريق آلات الصوت، أو عن طريق وحدات ذاكرة خارجية، أو عن طريق آلات التحكم، إلخ. يهتم هذا الفرع بتصميم و تحليل وسائل التعامل بين الحاسوب و المستخدم، بما في ذلك الوسائل العتادية (التي ذكرناها أعلاه)؛ كما يشمل هذا الفرع أيضا الوسائل البرمجية، كتقديم البيانات على الشاشة و تصميم لوحات البيانات الواردة‘ إلخ.

يبين الجدول التالي العلاقات بين تطبيقات المعلوماتية و فروعها، فنضع علامة في خلية من الجدول كلما يتدخل الفرع المذكور أفقيا في تقديم التطبيق المذكور عموديا.