Khoa học máy tính lý thuyết là gì?

Chính xác thì khoa học máy tính là gì? Có phải nó đang học cách viết mã bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau và tạo các ứng dụng trong các nền tảng? Hay đó chỉ là suy nghĩ về các thuật toán nhanh hơn và nhanh hơn để bạn có thể đạt được một nhiệm vụ hiệu quả hơn bằng máy tính? Hay là lập trình và suy nghĩ về các tình huống cuộc sống mới có thể được mô phỏng trên máy tính? Chính xác thì chúng ta đang cố gắng làm gì ở đây?

Chẳng hạn, vật lý đang cố gắng tìm ra tất cả các định luật tự nhiên chi phối nó; toán học là một tautology dựa trên mô hình thực tế và được sử dụng như một ngôn ngữ rất chính xác bởi các môn học khác.

Chính xác thì khoa học máy tính là gì? Khi máy tính được con người chúng ta thiết kế cho mục đích ứng dụng, cuối cùng tất cả phải rơi xuống toán học và vật lý? Vậy thì "lý thuyết" trong khoa học máy tính ở đâu.

Xin lỗi vì quá ngây thơ nhưng tôi muốn biết một nhà khoa học máy tính lý thuyết làm gì?

Câu hỏi của bạn không phải là ngây thơ nhưng loại câu trả lời bạn yêu cầu là. Rất hiếm khi có bất kỳ dòng công việc hoặc yêu cầu trí tuệ nào có một lời giải thích về thang máy. Không phải tất cả sẽ đồng ý với các đặc tính toán học và vật lý của bạn bởi vì chúng bỏ qua chiều sâu và sắc thái của các lĩnh vực đó.

Các nhà khoa học máy tính lý thuyết quan tâm đến việc nghiên cứu và áp dụng tính toán . Quan điểm tính toán là một quan điểm sâu sắc và bao gồm tất cả, vì vậy nghiên cứu về tính toán cũng sâu sắc và có liên quan đến nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác. Mỗi quá trình, dù phát sinh trong tự nhiên hay tổng hợp, đều thao túng thông tin. Họ tính toán . Như trong toán học, có các ngôn ngữ và loại cấu trúc khác nhau liên quan đến tính toán, như trong vật lý, có những định luật cơ bản về tính toán mà chúng ta đang cố gắng khám phá, như trong hóa học, các yếu tố cơ bản của tính toán có thể được phân loại. Khoa học máy tính lý thuyết là rộng và đủ mạnh để có thể tuân theo bất kỳ quan điểm nào bạn mang đến cho nó. Một số câu hỏi được nghiên cứu là:

• Tính toán là gì và làm thế nào nó có thể được đặc trưng? (Máy Turing, máy tính lambda, hệ thống ốp lát, máy đăng ký, máy tính DNA, v.v.)
• Mô hình tính toán nằm dưới một quy trình là gì? (Các quá trình sinh học, hóa học, kinh tế, xã hội học, v.v.)
• Tính toán hiệu quả là gì? (độ phức tạp qua thời gian, không gian, giao tiếp, khấu hao, làm mịn, v.v.)
• Đặc điểm của tính toán hiệu quả là gì? (Máy Turing, khái niệm đại số, logic, hệ thống loại, v.v.)
• Cách hiệu quả nhất để tính toán một giải pháp cho một vấn đề là gì? (thuật toán)
• Làm thế nào hiệu quả là các quy trình thuật toán hiện có (phân tích các thuật toán, hiện tượng thống kê, cân bằng thị trường, v.v.)

Đây là một mẫu nhỏ và không đại diện cho các câu hỏi mà người ta có thể hỏi. Như trong bất kỳ lĩnh vực nào, câu trả lời cho một số câu hỏi tạo ra các câu hỏi mới và thúc đẩy yêu cầu về các câu hỏi khác. Bạn có thể tìm thấy một cái nhìn khá cũ về lĩnh vực này bằng cách duyệt qua các bài viết trong Sổ tay Khoa học Máy tính Lý thuyết.

1. Sổ tay khoa học máy tính lý thuyết, Tập A: Thuật toán và độ phức tạp, 1990
2. Sổ tay khoa học máy tính lý thuyết, tập B: Các mô hình và sơ đồ chính thức, 1990

Đối với một câu trả lời sơ bộ, nếu bạn chưa quen với TCS, có lẽ bạn có thể nghĩ về nó như là một lĩnh vực phụ của toán học: Khoa học máy tính lý thuyết bao gồm chủ yếu là các định lý chứng minh .

Nếu bạn muốn một sự tương phản với "toán học" tiêu chuẩn, TCS (tôi nghĩ) chủ yếu là thuật toán : Tập trung vào thiết kế, phân tích và khả năng / giới hạn lý thuyết của các thuật toán.

Khoa học máy tính cũng có thể là thử nghiệm, tức là một khoa học tự nhiên như vật lý hoặc sinh học, nhưng điều này có xu hướng thường xuyên nằm ngoài phạm vi của "lý thuyết".