Ciencias de la computación para niños

Las ciencias de la computación o ciencias de la informática son un campo de estudio que explora las bases teóricas de la información y la computación. También se enfoca en cómo aplicar estos conocimientos para crear y mejorar sistemas informáticos.

En pocas palabras, las ciencias de la computación estudian cómo los procesos paso a paso (llamados algoritmos) describen y transforman la información. Esto incluye su teoría, cómo se analizan, diseñan, cuán eficientes son, cómo se implementan y cómo se aplican. Se trata de entender qué tan posible es, cómo se organiza, se expresa y se automatiza la forma en que se obtiene, representa, procesa, guarda, comunica y se accede a la información. Esta información puede ser desde los bits en la memoria de una computadora hasta los genes en una célula.

Existen muchas áreas dentro de las ciencias de la computación. Algunas se centran en los resultados que se obtienen al computar (como los gráficos por computadora), mientras que otras (como la teoría de la complejidad computacional) se fijan en las características de los algoritmos que se usan. Otras áreas se dedican a resolver problemas que necesitan sistemas informáticos. Por ejemplo, la teoría de lenguajes de programación describe cómo funciona un cálculo, y la programación de computadoras usa lenguajes de programación específicos para resolver un problema. Un experto en computación se especializa en la teoría de la computación y en el diseño de sistemas.

Según Peter J. Denning, la pregunta principal de las ciencias de la computación es: «¿Qué se puede automatizar de manera eficiente?».

Un poco de historia

Charles Babbage diseñó una de las primeras computadoras programables, aunque pasaría mucho tiempo antes de que se entendiera su importancia.

Ada Lovelace es reconocida por escribir el primer algoritmo para una computadora.

La historia de las ciencias de la computación es más antigua que la invención de las computadoras digitales modernas. Antes de los años 1920, la palabra "computador" se refería a una persona que hacía cálculos.

Los primeros pasos

Los primeros fundamentos de lo que hoy conocemos como ciencias de la computación surgieron mucho antes de las computadoras electrónicas. Máquinas para hacer cálculos fijos, como el ábaco, existen desde la antigüedad. También los algoritmos, que son secuencias de pasos para resolver un problema, se usaban antes de que existieran computadoras sofisticadas. Por ejemplo, los antiguos textos sánscritos "Shulba Sutras" (alrededor del 800 a.C.) describían algoritmos para construir figuras geométricas.

Blaise Pascal creó la primera calculadora mecánica, la Pascalina, en 1642. En 1673, Gottfried Leibniz inventó otra calculadora mecánica digital. Él fue uno de los primeros en documentar el sistema numérico binario, que es la base de las computadoras actuales.

En 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar lanzó el aritmómetro, la primera calculadora mecánica lo suficientemente robusta para el uso diario. Charles Babbage comenzó a diseñar su máquina diferencial en 1822, y luego su máquina analítica en 1834. Esta última máquina, que usaba tarjetas perforadas como las del telar de Jacquard, fue la primera calculadora mecánica programable.

En 1843, Ada Lovelace escribió un algoritmo para la máquina analítica de Babbage, considerado el primer programa de computadora. Más tarde, en 1885, Herman Hollerith inventó la máquina tabuladora que usaba tarjetas perforadas para procesar información. Su compañía se convirtió en parte de IBM. En 1937, Howard Aiken y IBM desarrollaron el ASCC/Harvard Mark I, una calculadora programable basada en las ideas de Babbage.

La llegada de las computadoras modernas

Durante los años 1940, a medida que se creaban máquinas más potentes para calcular, el término "computador" empezó a usarse para referirse a las máquinas, no a las personas. Cuando se vio que las computadoras podían hacer más que solo cálculos matemáticos, el campo de las ciencias de la computación se expandió.

Las ciencias de la computación comenzaron a establecerse como una disciplina académica en los años 1950 y principios de los 1960. El primer programa universitario en ciencias de la computación del mundo se creó en la Universidad de Cambridge en 1953. En Estados Unidos, la universidad de Purdue ofreció el primer programa en 1962.

Aunque al principio muchos dudaban que las computadoras pudieran ser un campo de estudio científico, a finales de los años cincuenta esta idea fue aceptada. La disciplina de las ciencias de la computación nació a principios de los 1940, combinando la teoría de algoritmos, la lógica matemática y la invención de la computadora electrónica con programas guardados. Trabajos de Alan Turing, Alonzo Church y Kurt Gödel en los años 1930 fueron clave.

En los años 1960, ya había suficiente conocimiento para crear departamentos universitarios. IBM fue muy importante en esta revolución, con sus computadoras IBM 704 y 709. Al principio, trabajar con estas máquinas era complicado, pero con el tiempo, la tecnología mejoró mucho. Las computadoras pasaron de ser usadas solo por expertos a ser algo común para casi todos.

Grandes avances y su impacto

La máquina Enigma fue usada por el ejército alemán en la Segunda Guerra Mundial. Su código fue descifrado por Alan Turing, lo que ayudó a los Aliados a ganar la guerra.

A pesar de ser una disciplina científica relativamente joven, las ciencias de la computación han hecho grandes contribuciones a la ciencia y a la sociedad. Junto con la electrónica, son fundamentales en la Era de la información y la Revolución de la Información, que es vista como un gran salto en el progreso humano.

Algunas de estas contribuciones incluyen:

• El inicio de la «Revolución digital», que incluye la Era de la información y el Internet.
• Una definición clara de qué es la computación y qué se puede calcular, demostrando que hay problemas que las computadoras no pueden resolver o que tardarían demasiado.
• El concepto de lenguaje de programación, que permite expresar ideas de forma precisa a las máquinas.
• En criptología, el descifrado de la máquina Enigma fue crucial para la victoria Aliada en la Segunda Guerra Mundial.
• La computación científica permite evaluar procesos complejos y hacer experimentos con software. Esto ha ayudado en la investigación de la mente humana y en proyectos como el Proyecto Genoma Humano.
• Los gráficos por computadora y las imágenes generadas por computadora son muy comunes en el entretenimiento, como en la televisión, el cine, la publicidad, la animación y los videojuegos.
• La Simulación de muchos procesos, como la dinámica de fluidos, sistemas físicos y sociales. Las computadoras modernas permiten optimizar diseños, como los de aviones.
• La Inteligencia artificial (IA) es cada vez más importante. Sus aplicaciones se ven en aspiradoras robóticas, videojuegos y sistemas avanzados.

¿Cómo se estudia la Computación?

Las ciencias de la computación abarcan muchos temas, desde el estudio teórico de los algoritmos hasta la implementación práctica de sistemas en hardware y software. La Junta de Acreditación en Ciencias de la Computación (CSAB) identifica cuatro áreas clave: teoría de la computación, algoritmos y estructuras de datos, metodología y lenguajes de programación, y arquitectura de computadoras. Además, hay otras áreas importantes como la ingeniería de software, inteligencia artificial, redes de computadoras, sistemas de bases de datos, computación paralela, computación distribuida, la interacción persona-computador, gráficos por ordenador, sistemas operativos, y cálculo numérico.

La parte teórica: Entendiendo los fundamentos

Las ciencias de la computación teóricas se basan en varias ramas de las matemáticas, como la matemática discreta, la teoría de grafos y el álgebra. El objetivo es entender la naturaleza de la computación y mejorar sus procesos.

Teoría de la Computación: ¿Qué se puede automatizar?

La teoría de la computación busca responder preguntas sobre qué se puede calcular y cuántos recursos se necesitan. La teoría de la computabilidad examina qué problemas se pueden resolver con diferentes modelos de computación. La teoría de la complejidad computacional estudia el tiempo y el espacio que se necesitan para resolver problemas. Un problema famoso en este campo es «¿P=NP?».

		P = NP ?	GNITIRW-TERCES
Teoría de autómatas	Teoría de la computabilidad	Teoría de la complejidad computacional	Criptografía	Computación cuántica

Teoría de la Información y Códigos: Secretos y mensajes

La teoría de la información mide la cantidad de información. Fue creada por Claude E. Shannon para establecer los límites del procesamiento de señales, como la compresión de datos, el almacenamiento y la comunicación confiable. La teoría de códigos es un área de las matemáticas que busca detectar y corregir errores al transmitir información. Los códigos se usan para comprimir datos, en criptografía y en redes.

Algoritmos y Estructuras de Datos: Recetas y organización

Los algoritmos y las estructuras de datos estudian los métodos de cálculo más comunes y su eficiencia.

Análisis de algoritmos	Algoritmos	Estructuras de datos	Optimización combinatoria	Geometría computacional

Teoría de Lenguajes de Programación: Hablando con las máquinas

La teoría de lenguajes de programación es una rama que se ocupa del diseño, funcionamiento, análisis y clasificación de los lenguajes de programación. Es un área de investigación activa que combina las matemáticas y la lingüística.

Teoría de tipos	Compiladores	Lenguajes de programación

Métodos Formales: Diseños seguros y confiables

Los métodos formales son técnicas basadas en las matemáticas para especificar, desarrollar y verificar sistemas de software y hardware. Se usan para asegurar que un diseño sea confiable y robusto, especialmente en sistemas donde la seguridad es muy importante. Son un complemento útil para las pruebas de software, ayudando a evitar errores.

La parte aplicada: Creando soluciones reales

Las ciencias de la computación aplicadas buscan diseñar, desarrollar y mejorar algoritmos y sistemas informáticos para resolver problemas del mundo real. Esto incluye crear contenido multimedia, optimizar redes, automatizar procesos y ayudar en descubrimientos científicos. Dependen de los avances de la parte teórica.

Gráficos por Computadora: El arte digital

La computación gráfica es el campo que se encarga de crear y manipular contenido visual, especialmente imágenes digitales que pueden representar objetos tridimensionales. Se relaciona con la geometría computacional, el procesamiento digital de imágenes y la visión artificial.

Computación gráfica 2D	Animación por ordenador	Renderización	Realidad mixta	Realidad virtual	Modelado de sólidos

Procesamiento de Audio e Imágenes: Sonidos y fotos digitales

Esta área, parte del procesamiento de datos y el procesamiento digital de señales, estudia cómo las imágenes y audios (que son tipos de información y señales) se usan en la teoría de la información, la computación gráfica, la inteligencia artificial, los sistemas de telecomunicación y la ingeniería de software. Se aplica en la síntesis de habla, análisis de imágenes médicas y robótica.

Algoritmos FFT	Procesamiento de imágenes	Reconocimiento del habla	Compresión de datos	Síntesis de habla

Inteligencia Artificial: Máquinas que aprenden

La Inteligencia artificial (IA) busca crear procesos que imiten la resolución de problemas, la toma de decisiones, la adaptación, el aprendizaje y la comunicación que vemos en humanos y animales. Es un campo multidisciplinario que usa ideas de las matemáticas, la lógica, la filosofía y la neurofisiología. Aunque a veces se asocia con robots, la IA se aplica más en programas que necesitan entender y modelar información, como en finanzas, análisis de datos y ciencias físicas. El término fue creado por John McCarthy en 1955.

Aprendizaje automático	Visión artificial	Procesamiento de imágenes	Reconocimiento de patrones
Ciencia cognitiva	Minería de datos	Computación evolutiva	Búsqueda y recuperación de información
Representación del conocimiento	Procesamiento de lenguaje natural	Robótica	Cómputo de imágenes médicas

Interacción Persona-Computadora: Cómo nos comunicamos con ellas

La Interacción persona-computadora estudia cómo las personas usan los sistemas informáticos y cómo se diseñan las interfaces para que esta interacción sea fácil y efectiva. Explora la relación entre las emociones, el comportamiento social y la actividad cerebral con las computadoras.

Computación afectiva	Computación física	Computación social	Diseño centrado en el usuario	Interfaz cerebro-computadora

Ingeniería de Software: Construyendo programas de calidad

La Ingeniería de software se dedica al diseño, creación y modificación de software para asegurar que sea de alta calidad, asequible, fácil de mantener y rápido de construir. Es un enfoque organizado para el diseño de software, aplicando prácticas de ingeniería. Los ingenieros de software se encargan de organizar y analizar el software, no solo de crearlo, sino también de mantenerlo.

Arquitectura de Computadoras: El diseño interno de las máquinas

La Arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura fundamental de un sistema de cómputo. Se enfoca en cómo la unidad central de procesamiento (CPU) funciona internamente y accede a la memoria. Este campo combina la ingeniería en computación y la ingeniería eléctrica para seleccionar y conectar los componentes físicos que forman una computadora.

Lógica digital	Microarquitecturas	Multiprocesamiento
Sistemas operativos	Redes de computadoras	Sistemas de gestión de bases de datos	Seguridad Informática
Computación ubicua	Arquitectura de software	Diseño de compiladores	Lenguajes de programación

Análisis de Rendimiento: Haciendo las computadoras más rápidas

El análisis de rendimiento de computadoras estudia cómo fluye el trabajo a través de las máquinas para mejorar su velocidad, controlar el tiempo de respuesta, usar los recursos de manera eficiente, eliminar problemas y predecir cómo funcionarán bajo mucha carga.

Computación Científica: Ayudando a la ciencia

La Computación científica es el campo que se dedica a construir modelos matemáticos y técnicas de análisis usando computadoras para resolver problemas científicos. En la práctica, es la aplicación de simulaciones por computadora y otros cálculos a problemas en diversas áreas de la ciencia.

Análisis numérico	Física computacional	Química computacional	Bioinformática

Redes de Computadoras: Conectando el mundo

Esta rama de las ciencias de la computación se encarga de gestionar la conexión entre redes de computadoras a nivel local (LAN) y mundial (WAN).

Sistemas Concurrentes, Paralelos y Distribuidos: Trabajando juntos

La concurrencia es una característica de los sistemas donde varios cálculos se ejecutan al mismo tiempo y pueden interactuar entre sí. Se han desarrollado modelos matemáticos para esto. Un sistema distribuido extiende esta idea a varias computadoras conectadas en red, donde cada una tiene su propia memoria y comparten información para lograr un objetivo común.

Bases de Datos: Organizando la información

Una base de datos sirve para organizar, guardar y recuperar grandes cantidades de datos de forma sencilla. Las bases de datos digitales se manejan con sistemas de gestión de bases de datos que permiten almacenar, crear, mantener y consultar la información usando modelos y lenguajes específicos. Una base de datos es un conjunto de datos relacionados entre sí.

Informática en Salud: Tecnología para la medicina

Esta sección es un extracto de Informática en salud.

Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Busca fuentes: «Ciencias de la computación» – noticias · libros · académico · imágenes Este aviso fue puesto el 18 de mayo de 2016.

La informática en salud o informática médica es la aplicación de la informática y las comunicaciones al área de la salud mediante el uso del software médico, y forma parte de las tecnologías sanitarias. Su objetivo principal es prestar servicio a los profesionales de la salud para mejorar la calidad de la atención sanitaria.

Ciencia de la Información: Entendiendo los datos

La ciencia de la información estudia cómo se estructuran, procesan, acceden y comunican los datos en sistemas naturales y artificiales. También desarrolla sus propias bases teóricas. Una aplicación moderna es el Big Data, que consiste en procesar grandes cantidades de datos (de transacciones, formularios web, imágenes, videos, redes sociales, etc.) con herramientas informáticas para extraer información valiosa y predecir comportamientos futuros.

Búsqueda y recuperación de información	Representación del conocimiento	Procesamiento de lenguaje natural

¿Cómo se relaciona con otras áreas?

Las ciencias de la computación son una disciplina relativamente nueva, por lo que hay varias formas de definirlas. Se pueden ver como una forma de ciencia, de matemáticas o como una disciplina completamente nueva.

A menudo, las ciencias de la computación se cruzan con otras áreas como la física y la lingüística. Pero es con las matemáticas con las que tienen una relación más fuerte. Esto se ve en los primeros trabajos, que fueron muy influenciados por matemáticos como Kurt Gödel y Alan Turing. Hoy en día, sigue habiendo un intercambio de ideas entre ambos campos en áreas como la lógica matemática y el álgebra.

Es importante destacar que, a pesar de su nombre, las ciencias de la computación rara vez estudian las computadoras en sí mismas. Como dijo el famoso científico Edsger Dijkstra: «Las ciencias de la computación están tan poco relacionadas con los ordenadores como la astronomía con los telescopios». La investigación en este campo también se relaciona con la ciencia cognitiva y la computación cuántica.

La relación entre las ciencias de la computación y la ingeniería de software es un tema muy debatido. Algunas personas creen que la ingeniería de software es una parte de las ciencias de la computación. Otros piensan que las ciencias de la computación estudian el cómputo en general, mientras que la ingeniería de software diseña cómputos específicos para fines prácticos, lo que las haría disciplinas diferentes.

El público en general a veces confunde las ciencias de la computación con actividades cotidianas que usan computadoras, como jugar videojuegos, navegar por internet o usar procesadores de texto. Sin embargo, el objetivo principal de las ciencias de la computación es entender cómo funcionan los programas que usamos para estas aplicaciones y usar ese conocimiento para crear nuevos programas o mejorar los existentes.

Galería de imágenes

• 

  Teoría de lenguajes de programación

• 

  Teoría de la complejidad computacional

• 

  Computación gráfica

• 

  Interacción persona-computador

Véase también

• Computólogo
• Matemáticas
• Ciencias de la información
• Ingeniería en computación
• Programación
• Teoría de la computación
• Teoría de la complejidad computacional
• Problema de la cena de los filósofos
• Problemas no resueltos de las Ciencias de la Computación
• Mujeres en informática
• Premio Turing
• Ciencia web