أساسيات علم الحاسوب تعد مجال للبحث والمعرفة لمن يهتم بالتكنولوجيا خاصةً الحاسبات، حيث إنه من العلوم الحديثة والتي نشأت مع ظهور وتطور عالم التكنولوجيا ومر بعدة مراحل وتغيرات، ونعمل على توضيح الأساس الذي يقوم عليه من خلال موقعنا صناع المال.
أساسيات علم الحاسوب
علم الحاسوب أولًا علم هام جدًا يحظى بالعديد من الأسماء حيث يقال عنه علم الكومبيوتر أو علم الحاسبات، وتكمن أهميته في كونه يُمثل روح العصر الحديث ومجال التقنية، والذي أصبح يدخل في جميع تفاصيل حياتنا من كل النواحي بشكل لا يمكن الاستغناء عنه في القيام بأي إجراء.
سواء التواصل الاجتماعي أو حركة المصانع والآلات المستخدمة في كل مجال من مجالات الحياة تقريبًا، لذا يجب الحصول على فكرة عامة وشاملة حول هذا العلم، ونتعرف في المقام الأول على أساسياته فيما يلي:
1- أساسيات الهندسة وهندسة البرمجيات
من أولى الأساسيات التي يتلقاها المهتم بعلم الحاسوب، والتي يحصل من خلالها على العديد من الإجابات فيما يتعلق بالهندسة التي يقوم عليها الحاسوب، وكذلك ما يخص عمليات الإدخال والإخراج، ويتم التعرف من خلاله أيضًا على الخطوات العملية لتصميم نظام ما وهندسته.
تلعب تلك المادة حجر الأساس في اطّلاع الطالب على معنى الهندسة وبالتالي إدراك عملية إنشاء الأنظمة، كما أنه يحصل على إكسابه عدد من التقنيات والأدوات التي من الشائع التعامل معها خلال تلك الأنظمة.
اقرأ ايضًا: مشروع محل بيع مستلزمات الكمبيوتر واللاب توب بربح مرتفع
2- الرياضيات الخطية
علم الجبر الخطي ويعمل على حل المعادلات الرياضية، مثل معادلات الدرجة الأولى، الثانية والثالثة، وكذلك الحصول على الأساليب والقوانين التي تسمح من خلالها حل مسائلها، كما أنه يتم تعلم الأمور التي تتعلق بالمصفوفات، وإتمام مختلف عدد من الحسابات، وكيفية الاستفادة منها في العلوم التطبيقية للحاسوب.
3- الرياضيات الأساسية
من أساسيات علم الحاسوب تلقُن علوم الرياضيات الأساسية، وذلك نظرًا إلى أهمية إدراك الطالب كيفية القيام بالعمليات الحسابية، والتي منها التفاضل، التكامل والجبر وما إلى ذلك من علوم الرياضيات، وتضم بدورها على العمليات الحسابية البسيطة.
4- التفاضل والتكامل
في هذا الباب يتم التطرق إلى مزيد من التفصيل في العلوم الرياضية بشكل أكثر تخصصية، والهدف من تلك المادة هو التعرف على العلم بشكل تطبيقي أكثر من النظري، أي حتى يتم إسقاط العلم على الواقع في مختلف المجالات التي يهدف إلى العمل على حلها في الحياة الواقعية.
5- تصميم المنطق الرقمي
يستهدف هذا العلم أركان التفكير المنطقي، وهو أحد أهم أساسيات علم الحاسوب، والتي تمثلها الحجج والنقاشات والمعضلات الواقعة في الحياة، وذلك من خلال معادلات رياضية ومنطقية.
كما أنها تهدف إلى تعليم الطالب تصميم البوابات المنطقية “and – or – nor – xor – not “، والتي يفهم من خلالها الطريقة العامة لآلية عمل المعالجات بداخل الحاسوب والأجهزة الإلكترونية بشكل عام.
تعد من أهم مواد الحاسوب نظرًا إلى تأثيرها الفعلي الواضع على سلوك الطالب نفسه وتفكيره والذي يخلصه من العشوائية، ليصبح شخص أكثر تنظيمًا ومنطقية في التفكير فهي تنظم العقل، والذي بدوره ينعكس على كافة التصرفات في الحياة.
كذلك يعمد إكساب الطالب المهارات التي تمكنه من إكمال تصاميم الحاسوب، إجراء العمليات المطلوبة لذلك كاملة، وانتهاج الوسيلة والنظام الصحيح لذلك.
6- علم البرمجة
بطبيعة الحال يلزم تناول مادة تختص بالبرمجة فيما يتعلق بأساسيات علم الحاسوب، وذلك نظرًا إلى دورها الجوهري حيث إنها جوهر علم الحاسوب، وذلك لأن جميع الأجهزة والتقنيات من حولنا لا تعمل إلا من خلال البرمجة والخوارزميات.
فقبل فترة كانت لغة جافا هي الصيغة الأبرز فيما يتعلق بعلم البرمجيات، والتي كان يتمكن تعليمها في جميع الجامعات، أما الآن فقد ظهرت لغات أخرى أصبحت ذات ثقل أكبر، والتي يسعى العديد من الطلاب إلى الحصول عليها الآن لمواكبة العصر وهي بايثون وجافاسكربت.
تعد بايثون الأكثر شيوعًا وتداولًا، والتي يتم اعتمادها من قبل الجامعات خاصةً فيما يتعلق بالتطبيقات اللاحقة بها، وبشكل عام يتعلم الطالب من خلالها الخوارزميات التي يقوم على أساسها التقنيات الحديثة، ويتم التطرق بعض الشيء إلى استخدام ما يعرف ببيئة ماتلاب، وهي بيئة برمجية ولغة برمجة في ذات الوقت.
7- علم الاحتمالات
تعد آخر المواد الرياضية التي يتم تعلمها وهي ما تعرف “بنظرية الاحتمالات”، وتهدف إلى تعليم الشخص أهم المبادئ المتعلقة بعلم الحاسوب بالإضافة إلى فرض التوقعات والاحتمالات الممكنة وفق عدد من الأحداث، وكيفية ارتباطهم ببعض حتى يتم الاستفادة منها في الحياة التطبيقية والواقعية.
سواء فيما يتعلق باتخاذ القرارات المؤسسية أو ما هو أقل من ذلك سيان الأفراد أو الأجهزة الرقمية، ويعد هذا الجانب من أساسيات علم الحاسوب عميق جدًا نظرًا إلى الاعتماد الكلي عليه فيما يتعلق بالرياضيات الحديثة، وكذلك علم التعمية وهو المستخدم في تشفير وتأمين الاتصالات والشبكات.
8- الخوارزميات وهياكل البيانات
تلك المادة تمثل حجر زاوية في أساسيات علم الحاسوب، وذلك نظرًا إلى أنها عبارة عن سلسلة من الإجراءات المنطقية التي تعمل على حل إحدى المشكلات، ومن خلال تلك المادة يتم تعلم الكيفية لذلك بالإضافة إلى إنشاء التصميم التي تخدم ما تهدف له.
أما فيما يتعلق بهياكل البيانات والتي تمثل الشق الثاني من المادة، فهي العلم الذي يهدف إلى تعلم تخزين واستخدام البيانات بغرض تحقيق عدد من الأهداف المختلفة، وفقًا لما يريده المُطور، والتي تتعدد في أنواعها من حيث “هياكل أسرع في الأداء – هياكل أقل استهلاك في المساحة بينما أقل في السرعة – هياكل أسهل وأوضح في الفهم – إلخ..”.
9- مبادئ أنظمة التشغيل
تعد البرمجيات الأساسية التي تعمل على تشغيل الأجهزة الحاسوبية والهواتف وما غيرها، والتي تعمل على توزيع الموارد وتنظيمها وإدارة تشغيلها وكيفية عملها، ومن أشهرها “ويندوز Windows – ماك Mac – لينكس Linux”، وبالنسبة إلى أنظمة تشغيل الهواتف فتتمثل في: “أندرويد Android – iOS الخاصة بهواتف Apple”.
كما أنها تهدف إلى تعلم أهم المبادئ الخاصة بأجهزة التشغيل الحالية، منها عمليات الإدخال والإخراج Input / Output، وكيفية إدارة الذاكرة والوصول إلى المعالج والتحكم في الصلاحيات.
10- مبادئ الشبكات
شكل من أشكال أساسيات علم الحاسوب في العصر الحديث حيث إنها من أبرز سمات العصر الحالي، كما ساهمت في تحقيق العديد من الفوائد التي لا تعد ولا تُحصى.
فيتم الاطلاع على البروتكولات الخاصة بالتواصل، وكذلك بعض المفاهيم الهامة “الموجه Router – الخوادم Servers – أجهزة العملاء Clients – النظير للنظير “Peer to Peer
11- معمارية الحاسوب
تعرف تلك المادة ببنية الحاسوب، والتي تركز على دراسة التفاصيل غاية الدقة التي تتعلق بالمكونات الفيزيائية للحاسوب، والطريقة التي تتصل ببعضها البعض من خلالها، وتعد تلك المادة هي المعنية بالتعرف على البنية الداخلية.
تخصصات علم الحاسوب
بصدد التعرف إلى أساسيات علم الحاسوب يتم تناول التخصصات التي من الممكن الحصول عليها من خلال دراسة الأساسيات السابق ذكرها، والتي تتمثل في:
1- البرمجة وهندسة البرمجيات
يعد ذلك التخصص معنيّ أكثر بتطوير تطبيقات سطح المكتب والهواتف المحمولة وهي الاستخدامات الأكثر شيوعًا، ولكن هناك أيضًا عدد من العمليات الأخرى التي يهتم بها ومنها:
- برمجة الأنظمة المالية والاقتصادية التي يقوم عليها العالم فيما يتعلق باقتصاد الدول والبنوك.
- تعنى برعاية الشركات العملاقة التي تعتمد على الأنظمة البرمجية القديمة، والتي لم تطور تقنياتها نظرًا إلى عدة عوامل.
- تعمل على إدارة الخوادم، وما إلى ذلك من أدوات إدارة العمليات.
2- الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة
ينصب هذا العصر إلى تقنيات الذكاء الاصطناعي والتي تحتاج إلى علم يعنى بها نظرًا إلى زيادة وشدة الحاجة لها، ويمكن التفرقة بينهما بأن الذكاء الاصطناعي معني بكل ما يتعلق بالذكاء بينما تعلم الآلة هو مجال فرعي يختص بالآلات وهياكلها والبيانات المتعلقة بها، وباتخاذ القرارات المطلوبة منها.
3- هندسة الشبكات
قد يظن البعض أن هذا التخصص معني بالشبكات الشائعة، وإنما هو مسؤول أيضًا عن الشبكات الأكثر تعقيدًا، كما أنها تختص بالبنية التحتية وطريقة ربط الدول من خلالها، والتعرف على أنماط الشبكة البديلة، والتي منها النظير للنظير.
تهدف إلى معرفة كيفية عمل التطبيقات المفيدة من خلالها، والتي تنصب على الحياة الواقعية وأيضًا تتطرق إلى الشبكات المركبية، وترتبط بالسيارات ومختلف المركبات.
4- الرسوميات
مجال مختص بالتطوير العريض، والذي يشمل الكثير من المجالات المتفرعة عنه وهي كما يلي:
- محركات الرسومات
- أنظمة التشغيل
- البرامج المعنية بالرسوم الثنائي والثلاثي الأبعاد
- برامج التحرير والمونتاج وهي مجال فرعي.
اقرأ ايضًا: طريقة عمل قناة على اليوتيوب من الكمبيوتر
5- أنظمة التشغيل والأنظمة المدمجة
بشكل عام تحتاج كل الآلات التي تندرج تحت هذا العلم إلى ما يعرف بنظام التشغيل، وهو المسؤول عن عمل تلك الأجهزة وحركة البيانات بداخلها وكيفية الحصول على المعلومات.
أما بالنسبة إلى الأنظمة المدمجة فهي العامل المساعد مع موارد الهارد وير للعمل على تنفيذ المهام المحدودة والصغيرة، والتي من أمثلتها “الاستشعار – القفل – الإشارات” وهو مجال تفرع عنه علم هام والذي يعرف بـ IOT.
6- تحليل البيانات وإدارة قواعد البيانات
من أكثر التخصصات طلبًا في الوقت الحالي، والذي يعمل على الاستفادة من البيانات والمعطيات الحاصل عليها الحاسوب، والقيام بتحليلها بهدف اتخاذ القرارات المهمة، والتي لا غنى عنها من قبل كافة المصانع والشركات.
7- الحوسبة البيولوجية الطبية
هذا الاختصاص يهتم بتعلم أهم المتطلبات البرمجية سواء في المجال الطبي أو البيولوجي، والعمل على تطوير البرمجيات المعنية بها لحل أكبر قدر ممكن والاستفادة منها والحصول على مواد حقيقية يمكنها تحقيق النفع في تلك المجالات.
8- الأمان الرقمي
هو مجال يندرج تحته الكثير مما يتعلق بأنظمة التشغيل والبرمجيات والتعمية، والتي ترتبط بالأمان الناتج عن العمليات الرقمية، وكذلك به عدد من المجالات الخاصة بإدارة الخوادم.
9- الحوسبة العلمية
يقوم على أساسها الكثير من الصناعات الحديثة، وذلك من خلال خوارزميات ضخمة بها العديد من العمليات الحسابية والمعادلات الرياضية.
10- الحوسبة السحابية
التخصص الذي يتم من خلاله التعرف على الكيفية التي يمكنها أن تلغي العمل على نظام التشغيل على سطح المكتب، واستبدالها بخدمات أخرى بعيدة تتوفر على حواسيب مركزية عملاقة.
11 – تخصصات أخرى
هناك بعض التخصصات الأخرى لعلم الحاسوب، ولكنها تعنى بدراسة الجانب النظر أكثر من التطبيقي وهي البحث في المبادئ النظرية التي تخدم مجالات الحياة المختلفة:
- نظرية الإشارات Signal Theory: تعنى بدراسة الإشارات التي تصدر عن الكائنات الحية والعلاقات بينها وبين بعضها، والعمل على نمذجتها في الأنظمة الرقمية بهدف الدراسة والتحليل.
- نظرية المعلومات Information Theory: تتناول المبادئ النظرية للعمل على نقل المعلومات الرقمية وضغطها بأي سرعة.
- علم التعمية Cryptography: من أكثر العلوم أهمية لأن على أساسه تقوم عمليات التشفير وهو علم شديد الدقة والتعقيد.
- نظرية الفوضى Chaos Theory: لا تعد معنية مباشرة بعلم الحاسوب، ولكن على الرغم من ذلك إلا إنها تعبر عن العديد من التطبيقات فيما يتعلق بالطقس والمناخ وما نحوهما.
اقرأ ايضًا: تشغيل اليوتيوب على التلفزيون عبر الهاتف والكمبيوتر ومتصفح جوجل
كيفية البدء في دراسة علوم الحاسوب
نتناول فيما يلي بعض النصائح التي تساعدك على البدء في دراسة علوم الحاسوب، وهي كما يلي:
- إذا كنت طالب حديث في هذا المجال فيفضل البدء في البحث عن الدورات التعليمية للمبتدئين، والتي تسمح لك بالحصول على خلفية شاملة حول العلم وأساسياته ومنها التصاعد في المراحل الدراسية إلى حين التخصص في المجال الذي ترغب به.
- قم بالبحث عن إحدى الأكاديميات الموثوقة التي تقدم حيثيات العلم كاملة، والتي تضمن لك الانتقال عبر المراحل التدريجية إلى الوصول للتمكن التام من العلم.
- تجنب الحصول على الدروس المتفرقة أو العشوائية؛ لأنها لن تساعدك على بناء علم دقيق وكامل، وبالتالي لن تستطيع تحقيق الغاية منه.
- تجنب قراءة الكتب في هذا المجال دون وجود خلفية واسعة تسمح لك بفهم مصطلحات العلم وبنيته الأساسية، فيكاد يكون من الصعب بل والمستحيل الاستفادة منها، إلى حين فهم واستيعاب أساسيات علم الحاسوب ثم الانطلاق بالطريقة التي تحبها، بعقلية ممنهجة ومنظمة.
أساسيات علم الحاسوب هي اللبنة الأساسية التي يقوم عليها كافة التكنولوجيا والتقنيات المعاصرة من حولنا، وهو الباب الذي من خلاله يمكن تطوير واختراع المزيد من الآليات والهياكل الحديثة التي تنهض بالعصر نهوضَا سريعًا.