Информатиката се занимава с теоретичните основи на информацията, изчисленията и с практическите техники за тяхното приложение. Информатиката е наука за събирането, преобразуването, преноса и съхранението на информация с всякакви, включително автоматични, средства. Тя изучава информацията от гледна точка на структурираност, количествени характеристики, форми и начини на представяне; информационните процеси като композиция на основните информационни дейности, както и методите и средствата за автоматизирането им.
Терминология В англоезичните страни информатиката се нарича computer science (компютърни науки) – официално термин informatics няма, въпреки че се използва, например в името на Международната олимпиада по информатика – International Olympiad in Informatics. Думи със сходен корен се ползват в повечето европейски езици. Например Informatik на немски, informatique на френски, informatica на други романски езици.
В практиката по света има разлика в учебните програми по информатика и компютърни науки. В университетите в САЩ, където има специалност „Информатика“ (informatics), тя обхваща и човешката страна в ползването на компютри. Във Факултета по математика и информатика на Софийския университет „Свети Климент Охридски“ съществува специалност „Компютърни науки“, фокусирана върху изчислителните възможности на компютърните системи.
История Най-ранните основи на днешните компютърни науки значително предхождат изобретяването на съвременния цифров компютър. Машини за изчисляване на статични числени задачи като сметалото са съществували още от древността, помагайки в изчисления като например умножение и деление. Освен това още от древността съществуват алгоритми за изчисления, преди да се появи по-сложно изчислително оборудване.
Блез Паскал проектира и изработва първия работещ механичен калкулатор наречен калкулатор на Паскал през 1642 г„Blaise Pascal“. School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Scotland.. През 1673 г. Готфрид Лайбниц демонстрира цифров механичен калкулатор, наречен „стъпаловидният изчислител“„A Brief History of Computing“ .. Той може да бъде считан за първия компютърен учен и теоретик в полето на информатиката, поради факта, че документира двоичната бройна система. През 1820 Томас де Колмар стартира индустрията на механичните калкулатори когато пуска опростения аритмометър, която е първата сметачна машина, достатъчно силна и достатъчно надеждна, за да бъде използвана ежедневно и в офис среда. Чарлз Бабидж започва проектирането на първата автоматична механича сметачна машина през 1822, а впоследствие той му дава идеята за първата машина, контролирана от програма, така наречената Аналитична машинаScience Museum—Introduction to Babbage". Той започва да я разработва през 1834 г. и „за по-малко от две години вече бил очертал много от характерните черти на съвременния компютърAnthony Hyman (1982). Charles Babbage, pioneer of the computer.“. Решителна стъпка било възприемането на системата за въвеждане на инструкции с перфокарта заимствана от жакардовия стан, правейки го програмируем. През 1843 г. по време на превода на статия за Аналитичната машина Ада Лъвлейс написва в една от многото нейни съпроводителни бележки алгоритъм за изчисляване на числата на Бернули, който се счита за първата компютърна програма. Около 1885 г. Херман Холерит изобретил табулатор, който използвал перфокарти за обработка на статистическа информация. Впоследствие компанията му става част от IBM. През 1937 г., 100 години след неосъществената мечта на Бабидж, Хауърд Айкен убеждава IBM, които по това време произвеждат разнообразно офис оборудване с перфокарти, да финансират създаването на програмируема електромеханична сметачна машина, Harvard Mark I, базирана на Аналитичната машина, която използва подобни карти и централен изчислителен възел. Някои я наричат „сбъднатата мечта на Бабидж“Brian Randell, p. 187, 1975.
С напредъка в разработването на нови и по-мощни изчислителни устройства през 1940-те години терминът „компютър“, който дотогава означавал „човек-изчислител“ започнал да се използва за машините, а не за операторитеАсоциацията на изчислителната техника (Association for Computing Machinery, ACM) е основана през 1947. Става ясно, че компютрите могат изпълняват много повече задачи от чисто математически изчисления и обхватът на компютърните науки се разширява. Те започват да се обособяват като отделна академична дисциплина през 1950-те и началото на 1960-те години. Първата в света учебна програма по компютърни науки е на Кеймбриджкия университет и започва през 1953. Първата програма в САЩ стартира в Университета „Пърдю“ през 1962 г.„Computer science pioneer Samuel D. Conte dies at 85“. Purdue Computer Science. 1 юли 2002. Посетен на 12 декември 2014..
Въпреки че първоначално мнозина не смятат информатиката за самостоятелна наука, тя постепенно се утвърждава в края на 1950-те годиниTedre, Matti (2014). The Science of Computing: Shaping a Discipline. Taylor and Francis / CRC Press.Levy, Steven (1984). Hackers: Heroes of the Computer Revolution. Doubleday. ISBN 0-385-19195-2|0-385-19195-2]].. Известната компания IBM е една от движещите сили в компютърната революция по това време. Тя произвежда модела IBM 704„IBM 704 Electronic Data Processing System—CHM Revolution“. Computerhistory.org. Посетен на 7 юли 2013. и по-късно IBM 709„IBM 709: a powerful new data processing system“ (PDF). Computer History Museum. Посетен на 12 декември 2014., които са широко използвани в началния период на възприемането на подобна техника.
Въпреки това, работата с новите устройства е сложна. Ако потребителят обърка дори една буква в подадената на входа команда, цялата програма се сривала и трябвало целият процес да започне отначало. Към края на 1950 г., компютърните науки са в стадий на развитие и подобни проблеми са често срещано явление.
Постепенно компютърните технологии значително се подобряват по отношение на ползваемостта и ефективността. Съвременното общество наблюдава значителна промяна в разпространението на компютърните технологии, от ползване само от експерти и професионалисти до почти повсеместна потребителска база. Първоначално компютрите са доста скъпи, и има нужда от човешка помощ за ефективното им използване. Днес дори и малки деца могат да боравят с по-простите компютърни устройства.
Принос Въпреки кратката си история като официална академична дисциплина, компютърната наука е направила редица фундаментални приноси към науката и обществото. В действителност, заедно с електрониката тя е една от основните науки на сегашната епоха от човешката история, наречена Информационна ера и е водач на информационната революция, разглеждана като третия голям скок в човешкия технологичен напредък след индустриалната революция (1750 – 1850) и селскостопанската революция (8000 – 5000 пр.н.е.).
Тези приноси включват: Старта на „цифровата революция“ която включва текущата Информационна епоха и интернет. Формалното определение за изчисление и изчислимост, и доказателството, че има нерешими изчисления и проблеми.Constable, R. L. (March 2000). „Computer Science: Achievements and Challenges circa 2000“ (PDF). Концепцията за език за програмиране, инструмент за точното изразяване на методологична информация на различни нива на абстракцияAbelson, H.; G.J. Sussman with J. Sussman (1996). Structure_and_Interpretation_of_Computer_Programs|Structure and Interpretation of Computer Programs (2nd ed.). MIT Press. ISBN 0-262-01153-0. The computer revolution is a revolution in the way we think and in the way we express what we think. The essence of this change is the emergence of what might best be called procedural epistemology – the study of the structure of knowledge from an imperative point of view, as opposed to the more declarative point of view taken by classical mathematical subjects. При криптографията, разбиването на шифъра на Енигма машината е важен фактор, който допринася за победата на съюзниците през Втората световна войнаDavid Kahn, The Codebreakers, 1967, ISBN 0-684-83130-9.. Научните изчисления разрешават практическа оценка на процеси и ситуации с голяма сложност, както и експериментиране изцяло от софтуер. Те дават възможност и за разширено изучаване на ума, и картиране на човешкия геном става възможно с Проекта за човешкия геном. Други проекти като Folding@Home проучват сгъването на протеините. Алгоритмичната търговия увеличава ефективността и ликвидността на финансовите пазари чрез използване на изкуствен интелект, машинно обучение, както и други статистически и числени методи от голям мащаб„Black box traders are on the march“. The Telegraph. 26 август 2006. Архивирано от оригинала на 8 октомври 2014.. Алгоритмична търговия с висока честота можела също така да изостри нестабилността„The Impact of High Frequency Trading on an Electronic Market“. Papers.ssrn.com.doi:10.2139/ssrn.1686004. Посетен на 14 май 2012.. Компютърната графика и компютърно генерираните изображения са станали повсеместни в съвременното забавление, особено в телевизия, кино, реклама, анимация и видео игри. Дори филми, които изрично не включват CGI обикновено са „заснети“ на цифрови камери или редактирани впоследствие с помощта на цифров видео редактор. Симулацията на различни процеси, включително изчислителна динамика на флуиди, физически електрически и електронни системи и схеми, както и общества и социални ситуации (а именно военни игри) заедно с техните местообитания. Съвременните компютри позволяват оптимизация на проекти като завършено въздухоплавателно средство. Известни в електрическия и електронният дизайн на схеми са SPICE, както и за софтуер за физическа реализация на нови дизайни. Последното включва и забележителен софтуер за интегрални схеми. Изкуственият интелект става все по-важен, тъй като става все по-ефективен и сложен. Има много приложения на изкуствения интелект, някои от които могат да се видят в домакинството, като роботизирани прахосмукачки. Той присъства и във видео игри и на модерното бойно поле в дроните, противоракетни системи, както и за роботи за подпомагане на отряди.
Области Теоретична информатика Областта на теоретичната информатика обхваща както класическата теория на изчисление, така и широк спектър от други теми, които се фокусират върху по-абстрактни, логически и математически аспекти.
Теория на изчисленията
Според Питър Денинг (Peter Denning), фундаменталният въпрос в основната на компютърна наука е: „Какво може да бъде (ефективно) автоматизирано?“ Denning, Peter J. (2000). „Computer Science: The Discipline“ (PDF).Encyclopedia of Computer Science. Теорията на изчисление е фокусирана върху отговаряне на основните въпроси за това, какво може да се изчисли и какво количество от ресурси са необходими за извършване на тези, изчисления. В опит да се отговори на първия въпрос, теорията за изчисляемост изследва кои изчислителни проблеми са решими за различни теоретични модели на изчисление.
Вторият въпрос се решава чрез сложността на изчислителната теория, която изучава разхода на време и пространство, свързани с различни подходи при решаването на множество изчислителни проблеми. Известният P = NP? Проблем е един от проблемите от наградите на хилядолетиетоClay Mathematics Institute P = NP Архивирано на 14 октомври 2013.. Той е отворен проблем в теорията на изчисление. P = NP?GNITIRW-TERCESTеория на автоматизацияТеория на изчислениятаТеория на изчислителната сложностКриптографияКвантовататеория
Информация и теорията на кодирането