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Für das wissenschaftliche Journal siehe Informatik (Magazin).

Die Informatik beschäftigt sich mit den theoretischen Grundlagen von Informationen, ihrer mechanischen (automatischen) Erfassung und Verarbeitung sowie den daraus resultierenden praktischen Anwendungen.

Informatik, ebenfalls Computerwissenschaften erwähnt,^[1] ist das studium und die Wissenschaft der theoretischen Grundlagen von Information, digitale Informationsverarbeitung und rechnerisch Berechnungen und Prozesse. Im akademischen Kontext wird oft unterschieden zwischen Theoretische Informatik, der die mathematischen und logischen Grundlagen studiert, und Angewandte Informatik, die sich auf die Implementierung und Anwendung in Computersystemen.^[2][3][4]

Die Informatik lässt sich in viele verschiedene Disziplinen und Forschungsfelder einteilen. Die Theorie von Berechenbarkeit und mathematische Logik bilden die Grundlage für die Lösung von Computerproblemen. Algorithmen und Datenstrukturen gelten als Kern der Informatik.^[5]Rechnerarchitektur konzentriert sich auf die elektronische Ausrüstung, Computerprogrammierung zum Entwerfen Software. Das künstliche Intelligenz ist bestrebt, intelligente, zielorientierte Prozesse zu entwickeln, die auf menschlichem Denken und Lernen basieren. Aufgrund der weitgehenden Überschneidungen mit anderen wissenschaftlich und gesellschaftlich bedeutsamen Aktivitäten, die alle Computer zur Verarbeitung ihrer Daten nutzen, ist eine strikte Definition von Informatik nicht möglich.^[6]

Zu den Bereichen, die sich auf Anwendungen in der Informatik konzentrieren, gehören Politikinformatik, medizinische Informatik und digitale Sicherheit. Kenntnisse in diesen Bereichen können beispielsweise genutzt werden, um Geschäftsprozesse zu optimieren, klinische Daten zu analysieren und einen sicheren Informationsaustausch zu gewährleisten.

Überblick

Informatik ist ein multidisziplinär Wissenschaft, entstanden (unter anderem) aus der Mathematik und der Elektrotechnik. Einige Modelle in der Informatik sind auch inspiriert von den Biologie, wie Neuronale Netze und genetische Algorythmen.

Informatik vs. Technische Informatik

Der Begriff Informatik ist ein weit verbreitetes Synonym für Informatik, aber dieser Begriff deckt es nur teilweise ab. Informatiker beschäftigen sich nicht (nur) mit dem Bau digitaler Geräte, sondern nutzen diese hauptsächlich zur Erforschung der Speicherung, Verarbeitung und Verbreitung von Informationen. Informationstechnologie (ICT) ist der Zweig von Technik die sich mit dem beschäftigt Computerprogrammierung von Computern und Kommunikationssystemen.

Im Englischen sind die Begriffe . abwechselnd Informatik und Informatik benutzt; der erste betont das Gerät, der zweite die Berechnung/Informationsverarbeitung wer es ausführt Informatik wird nicht für die Informatik insgesamt verwendet, sondern für Anwendungen in der groß angelegten Informationsverarbeitung in anderen wissenschaftlichen Bereichen, wie z Medizin wenn es Genomforschung.Beispielsweise heißt das letzte Feld Bioinformatik, das auf Niederländisch als . bekannt ist Bioinformatik. Ein Bioinformatiker ist nicht immer Informatiker, sondern Experte für die Informationsverarbeitung in der Genomforschung.

Abgrenzung

Dies betrifft die Grenzen der Informatik, sowohl der Wissenschaft als auch der breiteren Auslegung des Gebiets der Informatik. Wenn man von Informatik als Wissenschaft spricht, ist es auf jeden Fall sinnvoll, das Wort . zu verwenden Wissenschaft Kommunikationsprobleme zu vermeiden.

Ein Problem gibt es auch bei der Klassifizierung von IT-Berufen. IT-Spezialisten (Computing Professionals) sind in der Nomenklatur "International Classification of Occupational Typology" (ISCO) unter der Kategorie ISCO88 213 aufgeführt, die zu den "geistigen und wissenschaftlichen Berufen" gehört, die hochqualifizierte Berufe umfasst. Die IT-Techniker gehören daher nicht dazu.

Geschichte

Das Unterschied Motor, erbaut im 20. Jahrhundert nach dem Design des 19. Jahrhunderts von Charles Babbage

sehen Geschichte des Computers für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Die moderne Informatik basiert auf Erkenntnissen, die zum Teil lange vor Beginn unserer Zeitrechnung datieren. In Indien und Mesopotamien war um 1500 v. Chr. die Arithmetik, das Wissen, wie man mit Addition und Multiplikation systematisch rechnen kann, bereits auf einem hohen Niveau: viele Einsichten meist Antike Griechen zuzuschreiben waren bereits bekannt, wie z Satz des Pythagoras und systematisch lösen quadratische Gleichungen. Die Griechen betrachteten das Denken selbst als eine Art Spiel, das bestimmten Regeln folgt, wie zum Beispiel: Syllogismus oder der Recht des ausgeschlossenen Dritten. Ein wesentlicher Einfluss war Aristoteles, die sich auch Gedanken darüber gemacht haben, wie man die Realität systematisch beschreibt und mit welchen Konzepten wir sie beschreiben.

Dieser Ansatz und viele der gewonnenen Erkenntnisse gerieten in Europa in Vergessenheit, erlebten aber ab dem 10. Jahrhundert im arabischen Reich eine Renaissance; Die wahrscheinlich aus in der Nähe des Aralsees Ursprung Al-Chwarizmi, deren arithmetische Lehrbücher auch Europa durchzogen und so die Arithmetik mit 0 und die Idee der Arithmetik (Algebra) sowie die Durchführung systematischer Verfahren (Algorithmen) eingeführt. Das Renaissance und Beleuchtung in Europa setzte dies fort und brachte Mathematik und Logik sehr viel weiter. Darüber hinaus drängte sich die Frage auf, inwieweit sich arithmetisches und mathematisches Denken mechanisieren und automatisieren lassen. Um 1840 Mathematiker beschrieben als George Boolea die Grundlage des logischen Denkens als mathematische Operationen (boolsche Algebra). Es gab auch Maschinen, deren Bedienung mechanisch konfiguriert werden konnte, wie zum Beispiel die Jacquard-Webstuhl (ab 1790), die mechanischen Rechenmaschinen von Charles Babbage (zwischen 1834-1870) und die Maschinen für die maschinelle Verarbeitung von Volkszählungen Herman Hollerith (1880).

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die Mathematik so formalisiert, dass Fragen nach Wesen und Bedeutung mathematischen Denkens mathematisch formuliert und beantwortet werden konnten. Kurt Gödel entdeckte (1930), dass man logisches Denken über Rechenprobleme zwar als eine Form mechanisch durchführbarer Berechnungen verstehen kann, die Konsequenz aber ist, dass unentscheidbar Eigenschaften existieren: Eigenschaften von Zahlen oder anderen mathematisch definierten Objekten, für die eindeutig definiert ist, ob sie auf ein bestimmtes Objekt zutreffen oder nicht, für die es jedoch keine mechanische Methode gibt, um bei einem Objekt zu bestimmen, ob die Eigenschaft auf es zutrifft oder nicht. Alan Turing stellte die . vor Turing Maschine (1936), ein möglichst einfaches mathematisches Modell einer Datenverarbeitungsmaschine, um dies noch deutlicher zu machen und auch zu zeigen, dass es im Wesentlichen egal ist, ob die Maschine mit Zahlen oder anderen Datenarten arbeitet.

Diese beiden Entwicklungen zusammen, die praktische Entwicklung programmierbarer Maschinen und die theoretischen Einblicke in die Möglichkeiten einer solchen mechanischen Programmierung, führten schließlich zu den ersten großen programmierbaren elektronischen Rechnern (Digitalcomputern), mit Menschen als Konrad Zuse, Alan Turing und John von Neumann als Pioniere. Auf diese Weise wurde die Mechanisierung des Rechnens und Denkens allmählich zur praktischen Realität.

Ursprünglich war Computer der englische Name für a Person die für ihren Beruf Berechnungen anstellte, eine Aufgabe, die oft von Frauen ausgeführt wird.^[7] Zum Beispiel wurden menschliche Computer verwendet, um Tabellen für die Versand und Astronomie einzurichten. Dabei war die Korrektheit von größter Bedeutung: Ein Fehler in einer Tabelle ist einfach nicht sofort sichtbar und kann für den Benutzer der Tabelle schwerwiegende Folgen haben.

In den 1950er Jahren wurde der mechanische Computer zu einem kommerziellen Produkt: Mehrere Unternehmen bauten und verkauften Computer, darunter IBM (begonnen als Hersteller der Hollerith-Maschinen) als Marktführer. Statt menschlicher Computer brauchte man Programmierer und andere Experten im Umgang mit den neuen mechanischen Computern; sie gründeten eine Gewerkschaft, die ACM, und setzte sich für eine Allgemeinbildung auf hohem akademischem Niveau ein, um Menschen auszubilden, die den neuen Maschinen mit großer Sachkenntnis und Selbstständigkeit begegnen konnten. Für diese neu eingerichteten Kurse wurden Namen vorgeschlagen als Informatik (Louis Fein, in Mitteilungen des ACM, 1959) und (in Europa) Informatik. Diese Kurse sollten sich nicht so sehr auf den Computer als Gerät und dessen Konstruktion konzentrieren, sondern auf seine Programmierung und seinen Einsatz in der mathematischen Modellierung und Problemanalyse. Dies ist immer noch der Fall.

Theoretisch besteht die Informatik hauptsächlich aus Mathematik: teils die Anwendung bereits vorhandener Mathematik, teils speziell für die Informatik entwickelte Fachmathematik, die Theoretische Informatik. Wichtige Teile davon sind Algorithmen, Datenmodellierung, formale Sprachtheorie, und vieles mehr. Praktisches Arbeiten in Informatik und Theorie gehen Hand in Hand.

Fachgebiete

Die Informatik besteht wie jede andere Wissenschaft aus einer Vielzahl von Teildisziplinen, deren Grenzen meist sehr schwer zu unterscheiden sind. Jede strikte Klassifizierung ist daher ziemlich künstlich.

Die wichtigsten sind:

• Grundlageninformatik: beinhaltet u.a. Datenstrukturen, Algorithmen, formale Sprachen, Berechenbarkeit-, Komplexität und Graphentheorie.
• Informations- und Datenmanagement: rund Datenbanken und Data-Mining.
• Technisch-wissenschaftliche Arithmetik: betrifft Themen wie Computergrafik, Bioinformatik, wissenschaftliche Programmierung und Computerarithmetik.
• Künstliche Intelligenz: behandelt Themen wie angewandte Logik, Optimierungstechniken, Neuronale Netze und Wissensrepräsentation.
• Softwareentwicklung: in Bezug auf Softwareentwicklung und Themen wie Softwaremetriken, ICT-Projektmanagement, formale Spezifikationstechniken, Software-Reengineering und Überprüfung der Programmkorrektheit.
• Computernetzwerke und Kommunikationssysteme
• Menschliche interaktion mit dem Computer
• Computersicherheit und Kryptographie

Software-Konstruktion oder Software-Engineering wird zunehmend als eigenständiges Ingenieurdisziplin die nicht mehr zur Informatik gehört, aber natürlich eng mit ihr verbunden ist. Das ist ähnlich wie Elektrotechnik die sich einst von der getrennt haben Physik. Je länger desto mehr Universitäten Software Engineering wird daher als separater Studiengang neben dem bestehenden Informatik-Studiengang eingerichtet.

Anwendung

In den meisten Fällen erfordert seine Anwendung neben den eigentlichen Informatikkenntnissen auch Kenntnisse im Bereich der Mathematik, Betriebswirtschaftslehre und Software-Engineering.

Seine Anwendung in einem breiteren technisch-industrieller Kontext erfordert darüber hinaus oft recht umfangreiche Kenntnisse in den Bereichen Elektrotechnik (sowohl Elektronik als auch Kommunikation), numerische Techniken, Wirtschaftsingenieurwesen und manchmal sogar Physik, Chemie und Maschinenbau. Diese Anwendung wird oft von Ingenieuren und/oder in Zusammenarbeit mit Ingenieuren durchgeführt.

Als Beispiele für letzteres denken wir beispielsweise an die technische Automatisierung in Fabriken, Telekommunikation, Kybernetik, Simulation chemischer Prozesse, automatisch Raketensteuerung, Spracherkennung, Biometrie, Optimierung von Geschäftsabläufe usw.

Viele Informatiker finden aber auch Arbeit in Industriezweigen, in denen Informationen aus einem großen Datenberg gewonnen werden müssen (siehe Data Mining).

Wichtige Informatiker

Eine umfassendere Liste finden Sie unter Liste der Informatiker

• Edsger Dijkstraße, wichtige Beiträge zu verteilten Systemen und zu Algorithmen, siehe zum Beispiel die Dijkstra-Algorithmus
• Alan Turing, bekannt unter anderem für die Turing Maschine und der Turing-Test
• Bill Gates, der Mitbegründer von Microsoft
• Ken Iverson, ein Programmierer, der dafür bekannt ist, die Verwendung mathematischer Notationen in Programmiersprachen und -methoden zu erforschen
• Tony Hoare, der Schöpfer des Sortieralgorithmus schnelle Sorte und Hoarelogica
• Ken Thompson und Dennis Ritchie, die Gründer von Unix (ursprünglich in Monteur)
• Brian Kernighan und Dennis Ritchie entwickelt C das ermöglichte die Weiterentwicklung von Unix
• Dave Cutler und Gordon Bello entwickelt VMS und Mehrwertsteuer (es Betriebssystem und der Hardware- wurden zusammen entworfen)
• Niklaus Wirth die Programmiersprachen entwickelt Pascal und Modula-2
• Donald Knuth entwickelt TeX und schrieb Die Kunst der Computerprogrammierung
• Andrew S. Tanenbaum, Entwickler von minix
• Linus Torvalds, bekannt für seine Arbeit an der Linux Kernel
• Tim Berners-Lee und Robert Cailliau, Schöpfer und Gründer der weltweites Netz

Siehe auch

Portal Informatik

• Methoden und Techniken der Informatik
• Liste der Programmiersprachen

Verweise

Siehe die Kategorie Informatik von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.

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