สาขาพื้นฐานของวิทยาการคอมพิวเตอร์

ทฤษฎีภาษาโปรแกรม

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์

ปัญญาประดิษฐ์

ทฤษฎีความซับซ้อนในการคำนวณ

วิทยาการคอมพิวเตอร์คือการศึกษาเกี่ยวกับการคำนวณข้อมูลและระบบอัตโนมัติ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}วิทยาการคอมพิวเตอร์ซึ่งรวมอยู่ในสาขาวิทยาศาสตร์ อย่างกว้างขวาง ครอบคลุมตั้งแต่ สาขาทฤษฎี (เช่นอัลกอริทึมทฤษฎีการคำนวณและทฤษฎีสารสนเทศ ) ไปจนถึงสาขาประยุกต์ (รวมถึงการออกแบบและการใช้งานฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ) ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}ผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้เรียกว่า นัก วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์

อัลกอริทึมและโครงสร้างข้อมูลเป็นหัวใจสำคัญของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์^{[ 7 ]}ทฤษฎีการคำนวณเกี่ยวข้องกับแบบจำลองนามธรรมของการคำนวณและคลาสทั่วไปของปัญหา ที่สามารถแก้ไขได้โดยใช้แบบจำลอง เหล่านั้น สาขาการเข้ารหัสและการรักษาความปลอดภัยคอมพิวเตอร์เกี่ยวข้องกับการศึกษาถึงวิธีการสื่อสารที่ปลอดภัยและการป้องกันช่องโหว่ด้านความปลอดภัยกราฟิกคอมพิวเตอร์และเรขาคณิตเชิงคำนวณเกี่ยวข้องกับการสร้างภาพทฤษฎีภาษาโปรแกรมพิจารณาวิธีต่างๆ ในการอธิบายกระบวนการคำนวณ และ ทฤษฎี ฐานข้อมูลเกี่ยวข้องกับการจัดการคลังข้อมูลปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ตรวจสอบอินเทอร์เฟซที่มนุษย์และคอมพิวเตอร์มีปฏิสัมพันธ์กัน และวิศวกรรมซอฟต์แวร์มุ่งเน้นไปที่การออกแบบและหลักการเบื้องหลังการพัฒนาซอฟต์แวร์ สาขาต่างๆ เช่นระบบปฏิบัติการเครือข่ายและระบบฝังตัวตรวจสอบหลักการและการออกแบบเบื้องหลังระบบที่ซับซ้อนสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์อธิบายถึงการสร้างส่วนประกอบคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยคอมพิวเตอร์ปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ของเครื่องมีเป้าหมายเพื่อสังเคราะห์กระบวนการที่มุ่งเน้นเป้าหมาย เช่น การแก้ปัญหา การตัดสินใจ การปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมการวางแผนและการเรียนรู้ที่พบในมนุษย์และสัตว์ ในสาขาปัญญาประดิษฐ์การประมวลผลภาพด้วยคอมพิวเตอร์มีเป้าหมายเพื่อทำความเข้าใจและประมวลผลข้อมูลภาพและวิดีโอ ในขณะที่การประมวลผลภาษาธรรมชาติมีเป้าหมายเพื่อทำความเข้าใจและประมวลผลข้อมูลข้อความและภาษา

ความกังวลพื้นฐานของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์คือการพิจารณาว่าสิ่งใดสามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้และสิ่งใดไม่สามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้^{[ 2 ] [ 8 ] [ 3 ] [ 9 ] [ 10 ]}รางวัลทัวริงได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าเป็นรางวัลสูงสุดในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์^{[ 11 ] [ 12 ]}

รากฐานแรกเริ่มของสิ่งที่จะกลายเป็นวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์นั้นมีมาก่อนการประดิษฐ์คอมพิวเตอร์ดิจิทัล สมัยใหม่ เครื่องจักรสำหรับการคำนวณงานตัวเลขคงที่ เช่นลูกคิดมีมาตั้งแต่สมัยโบราณ ช่วยในการคำนวณ เช่น การคูณและการหารอัลกอริทึมสำหรับการคำนวณมีมาตั้งแต่สมัยโบราณ แม้กระทั่งก่อนการพัฒนาอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน^{[ 16 ]}

วิลเฮล์ม ชิคการ์ด ออกแบบและสร้าง เครื่องคิดเลขเชิงกลเครื่องแรกที่ใช้งานได้จริงในปี 1623 ^{[ 17 ]}ในปี 1673 ก็อต ฟรีด ไลบ์นิซ ได้สาธิตเครื่องคิดเลขเชิงกลแบบดิจิทัลที่เรียกว่าStepped Reckoner [ ^{18 ] [ 19 ] ไล}บ์นิซ อาจถือได้ว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์และนักทฤษฎีสารสนเทศคนแรก ด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงข้อเท็จจริงที่ว่าเขาได้บันทึกระบบเลขฐานสองไว้ แม้ว่าโทมัส แฮร์ริออตจะได้ทำเช่นนั้นมาแล้วหลายทศวรรษก่อนหน้า^{[ 13 ]}ในปี 1820 โทมัส เดอ โคลมา ร์ ได้ริเริ่มอุตสาหกรรมเครื่องคิดเลขเชิงกล^{[หมายเหตุ 1 ]}เมื่อเขาประดิษฐ์ เครื่องคำนวณ เลขคณิต แบบง่าย ซึ่งเป็นเครื่องคำนวณเครื่องแรกที่มีความแข็งแรงและน่าเชื่อถือเพียงพอที่จะใช้ในสภาพแวดล้อมสำนักงานได้ทุกวันชาร์ลส์ แบ็บเบจเริ่มออกแบบเครื่องคิดเลขเชิงกลอัตโนมัติ เครื่องแรก คือ Difference Engineของเขา ในปี 1822 ซึ่งในที่สุดก็ทำให้ เขามีแนวคิดเกี่ยวกับเครื่องคิดเลขเชิงกลแบบตั้งโปรแกรมได้เครื่อง แรก คือ Analytical Engineของเขา^{[ 20 ]}เขาเริ่มพัฒนาเครื่องนี้ในปี พ.ศ. 2477 และ "ในเวลาไม่ถึงสองปี เขาก็ได้ร่าง คุณสมบัติ เด่นๆ หลายอย่าง ของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่" ^{[ 21 ]} "ขั้นตอนสำคัญคือการนำระบบบัตรเจาะรูที่ได้มาจากเครื่องทอผ้าจาการ์ดมา ใช้ " ^{[ 21 ]}ทำให้สามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างไม่จำกัด^{[หมายเหตุ 2 ]}ในปี พ.ศ. 2486 ระหว่างการแปลบทความภาษาฝรั่งเศสเกี่ยวกับ Analytical Engine เอดา โลฟเลซ ได้ เขียนอัลกอริทึมในการคำนวณ เลขเบอร์นูล ลี ไว้ในหมายเหตุหลายข้อซึ่งถือเป็นอัลกอริทึมที่ตีพิมพ์ครั้งแรกที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานบนคอมพิวเตอร์^{[ 22 ]}ประมาณปี พ.ศ. 2428 เฮอร์แมน โฮลเลอริธได้ประดิษฐ์แท็บเลเตอร์ซึ่งใช้บัตรเจาะรู ในการ ประมวลผลข้อมูลทางสถิติ ในที่สุดบริษัทของเขาก็กลายเป็นส่วนหนึ่งของIBMหลังจาก Babbage แม้จะไม่ทราบถึงงานก่อนหน้านี้ของเขาPercy Ludgate ก็ได้ตีพิมพ์ ^{[ 23 ]}การออกแบบเครื่องยนต์วิเคราะห์เชิงกลแบบที่สองในประวัติศาสตร์ในปี 1909 ฉบับที่สอง ในปี 1914 วิศวกรชาวสเปนLeonardo Torres Quevedoได้ตีพิมพ์บทความเรื่องEssays on Automatics [ ^{24 ]}และออกแบบ เครื่องคำนวณ อิเล็กโทรเมคานิกส์ เชิงทฤษฎีโดยได้รับแรงบันดาลใจจาก Babbage ซึ่งจะถูกควบคุมโดยโปรแกรมแบบอ่านอย่างเดียว บทความนี้ยัง ^ได้แนะนำแนวคิดเรื่องเลขคณิตจุดลอยตัว อีกด้วย ^{[ 25 ] [ 26 ]}ในปี พ.ศ. 2463 เพื่อเฉลิมฉลองครบรอบ 100 ปีของการประดิษฐ์เครื่องคำนวณเลขคณิต Torres ได้นำเสนอElectromechanical Arithmometer ในปารีส ซึ่งเป็นต้นแบบที่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของเครื่องวิเคราะห์อิเล็กโทรเมคานิกส์^{[ 27 ]}ซึ่งสามารถพิมพ์คำสั่งและพิมพ์ผลลัพธ์โดยอัตโนมัติได้^{[ 28 ]}ในปี พ.ศ. 2480 หนึ่งร้อยปีหลังจากความฝันที่เป็นไปไม่ได้ของแบ็บเบจโฮเวิร์ด ไอเคนได้โน้มน้าวให้ IBM ซึ่งกำลังผลิตอุปกรณ์เจาะรูทุกชนิดและยังอยู่ในธุรกิจเครื่องคิดเลข^{[ 29 ]}พัฒนาเครื่องคิดเลขโปรแกรมได้ขนาดยักษ์ASCC/Harvard Mark Iโดยอิงจาก Analytical Engine ของแบ็บเบจ ซึ่งใช้บัตรเจาะรูและหน่วยประมวลผลกลางเมื่อเครื่องเสร็จสมบูรณ์ บางคนยกย่องว่าเป็น "ความฝันของแบ็บเบจที่เป็นจริง" ^{[ 30 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1940 ด้วยการพัฒนา เครื่อง คำนวณ รุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่นคอมพิวเตอร์ Atanasoff–BerryและENIACคำว่าคอมพิวเตอร์จึงหมายถึงเครื่องจักรมากกว่าบรรพบุรุษที่เป็นมนุษย์^{[ 31 ]}เมื่อเป็นที่ชัดเจนว่าคอมพิวเตอร์สามารถนำไปใช้ได้มากกว่าแค่การคำนวณทางคณิตศาสตร์ สาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์จึงขยายขอบเขตไปศึกษาการคำนวณโดยทั่วไป ในปี 1945 IBM ได้ก่อตั้งห้องปฏิบัติการ Watson Scientific Computing Laboratoryที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์กซิตี้บ้านพักนักศึกษาที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ทางฝั่งตะวันตกของแมนฮัตตันเป็นห้องปฏิบัติการแห่งแรกของ IBM ที่อุทิศให้กับวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ ห้องปฏิบัติการแห่งนี้เป็นต้นกำเนิดของแผนกวิจัยของ IBM ซึ่งปัจจุบันดำเนินงานสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการวิจัยทั่วโลก^{[ 32 ]}ในที่สุด ความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่าง IBM และมหาวิทยาลัยโคลัมเบียมีบทบาทสำคัญในการกำเนิดสาขาวิทยาศาสตร์ใหม่ โดยโคลัมเบียได้เปิดสอนหลักสูตรวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์หลักสูตรแรกๆ ในปี 1946 ^{[ 33 ]}วิทยาการคอมพิวเตอร์เริ่มได้รับการจัดตั้งเป็นสาขาวิชาการที่แยกต่างหากในช่วงทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 ^{[ 34 ] [ 35 ]}หลักสูตรปริญญาวิทยาการคอมพิวเตอร์หลักสูตรแรกของโลก คือCambridge Diploma in Computer Scienceเริ่มต้นที่ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในปี 1953 ภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์แห่งแรกในสหรัฐอเมริกาก่อตั้งขึ้นที่มหาวิทยาลัย Purdueในปี 1962 ^{[ 36 ]}นับตั้งแต่มีคอมพิวเตอร์ใช้งานได้จริง การประยุกต์ใช้การคำนวณหลายอย่างได้กลายเป็นสาขาการศึกษาที่แยกต่างหากในสิทธิของตนเอง

แม้ว่าจะมีการเสนอคำว่า "วิทยาการคอมพิวเตอร์" ครั้งแรกในปี 1956 ^{[ 37 ] แต่}คำนี้ปรากฏในบทความปี 1959 ในCommunications of the ACM [ ^{38 ]}ซึ่ง Louis Fein ได้เสนอให้จัดตั้งบัณฑิตวิทยาลัยวิทยาการคอมพิวเตอร์ในลักษณะเดียวกับการจัดตั้งHarvard Business Schoolในปี 1921 ^{[ 39 ]} Louis ให้เหตุผลในการตั้งชื่อนี้โดยกล่าวว่า เช่นเดียวกับวิทยาการจัดการวิชาดังกล่าวมีลักษณะประยุกต์และสหวิทยาการ ในขณะเดียวกันก็มีลักษณะทั่วไปของสาขาวิชาการ^{[ 38 ]}ความพยายามนี้และของผู้อื่น เช่นนักวิเคราะห์เชิงตัวเลขGeorge Forsytheประสบความสำเร็จ และมหาวิทยาลัยต่างๆ ก็ได้จัดตั้งภาควิชาดังกล่าวขึ้น โดยเริ่มจาก Purdue ในปี 1962 ^{[ 40 ]}แม้จะมีชื่อเช่นนั้น แต่วิทยาการคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาคอมพิวเตอร์โดยตรง ด้วยเหตุนี้ จึงมีการเสนอชื่อทางเลือกอื่นๆ อีกหลายชื่อ^{[ 41 ]}บางภาควิชาของมหาวิทยาลัยใหญ่ๆ นิยมใช้คำว่าวิทยาการคำนวณเพื่อเน้นย้ำความแตกต่างดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กปีเตอร์ นอร์เสนอคำว่าdatalogy [ ^{42 ]}เพื่อสะท้อนให้เห็นว่าสาขาวิทยาศาสตร์นี้เกี่ยวข้องกับข้อมูลและการประมวลผลข้อมูล โดยไม่จำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งแรกที่ใช้คำนี้คือภาควิชา Datalogy ที่^{มหาวิทยาลัย}โคเปนเฮเกนซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1969 โดยปีเตอร์ นอร์ เป็นศาสตราจารย์คนแรกในสาขา datalogy คำนี้ใช้กันเป็นหลักในประเทศแถบสแกนดิเนเวีย คำทางเลือกอีกคำหนึ่ง ซึ่งเสนอโดยนอร์เช่นกัน คือdata scienceซึ่งปัจจุบันใช้สำหรับ สาขา สหวิทยาการด้านการวิเคราะห์ข้อมูล รวมถึงสถิติและฐานข้อมูล

ในช่วงแรกเริ่มของการคำนวณ มีการเสนอคำศัพท์หลายคำสำหรับผู้ปฏิบัติงานในสาขาการคำนวณ (แม้ว่าจะพูดเล่นๆ ก็ตาม) ในวารสาร Communications of the ACMได้แก่turingineer , turologist , flow-charts-man , applied meta-mathematicianและapplied epistemologist ^{[ 43 ]}สามเดือนต่อมาในวารสารเดียวกัน มีการเสนอคำว่า comptologist ตามมาด้วย hypologistในปีถัดมา[ ^{44 ] นอกจาก}นี้ยังมีการเสนอคำว่าcomputicsด้วย^{[ 45 ]} ในยุโรป มักใช้คำที่ได้มาจากคำแปลย่อของคำว่า "ข้อมูลอัตโนมัติ" (เช่น " informazione automatica " ในภาษาอิตาลี) หรือ "ข้อมูลและคณิตศาสตร์" เช่น informatique (ภาษาฝรั่งเศส), Informatik (ภาษาเยอรมัน), informatica (ภาษาอิตาลี, ภาษาดัตช์), informática (ภาษาสเปน, ภาษาโปรตุเกส), informatika ( ภาษาสลาฟและภาษาฮังการี ) หรือpliroforiki ( πληροφορικήซึ่งหมายถึง สารสนเทศ) ในภาษากรีกนอกจากนี้ยังมีการนำคำที่คล้ายกันมาใช้ในสหราชอาณาจักร (เช่น ในSchool of Informatics, University of Edinburgh ) ^{[ 46 ]} "อย่างไรก็ตาม ในสหรัฐอเมริกาสารสนเทศนั้นเชื่อมโยงกับการคำนวณประยุกต์ หรือการคำนวณในบริบทของโดเมนอื่น" ^{[ 47 ]}

คำกล่าวที่แพร่หลาย ซึ่งมักถูกอ้างถึงว่ามาจาก—แต่เกือบจะแน่นอนว่าไม่ได้ถูกกล่าวขึ้นครั้งแรกโดย— เอ็ดสเกอร์ ไดจ์กสตรากล่าวว่า "วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ไม่ได้เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์มากไปกว่าที่ดาราศาสตร์เกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์" ^{[หมายเหตุ 3 ]}การออกแบบและการใช้งานคอมพิวเตอร์และระบบคอมพิวเตอร์โดยทั่วไปถือเป็นขอบเขตของสาขาวิชาอื่นที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่น การศึกษาฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์มักถูกพิจารณาว่าเป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ในขณะที่การศึกษาระบบคอมพิวเตอร์เชิง พาณิชย์ และการใช้งานมักเรียกว่าเทคโนโลยีสารสนเทศหรือระบบสารสนเทศ อย่างไรก็ตาม มีการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นระหว่างสาขาวิชาต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง กับ คอมพิวเตอร์ การวิจัย วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มักตัดกับ สาขาวิชาอื่นๆ เช่นวิทยาศาสตร์การรู้คิดภาษาศาสตร์คณิตศาสตร์ฟิสิกส์ชีววิทยาวิทยาศาสตร์โลกสถิติปรัชญาและตรรกศาสตร์

บางคนมองว่าวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับคณิตศาสตร์มากกว่าสาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ โดยบางคนกล่าวว่าการคำนวณเป็นวิทยาศาสตร์ทางคณิตศาสตร์^{[ 34 ]}วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ในยุคแรกได้รับอิทธิพลอย่างมากจากผลงานของนักคณิตศาสตร์ เช่นKurt Gödel , Alan Turing , John von Neumann , Rózsa Péter , Stephen KleeneและAlonzo Church และยังคงมีการแลกเปลี่ยนความคิดที่เป็นประโยชน์ระหว่างสองสาขา นี้ในด้านต่างๆ เช่นตรรกศาสตร์ทางคณิตศาสตร์ทฤษฎีหมวดหมู่ทฤษฎีโดเมนและพีชคณิต^{[ 37 ]}

ความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาการคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมซอฟต์แวร์เป็นประเด็นถกเถียง ซึ่งยิ่งซับซ้อนขึ้นไปอีกเนื่องจากข้อพิพาทเกี่ยวกับความหมายของคำว่า "วิศวกรรมซอฟต์แวร์" และนิยามของวิทยาการคอมพิวเตอร์^{[ 48 ]}เดวิด พาร์นาสได้นำแนวคิดจากความสัมพันธ์ระหว่างสาขาวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์อื่นๆ มาใช้ โดยอ้างว่าจุดเน้นหลักของวิทยาการคอมพิวเตอร์คือการศึกษาคุณสมบัติของการคำนวณโดยทั่วไป ในขณะที่จุดเน้นหลักของวิศวกรรมซอฟต์แวร์คือการออกแบบการคำนวณเฉพาะเพื่อให้บรรลุเป้าหมายในทางปฏิบัติ ทำให้ทั้งสองสาขาแยกจากกันแต่ก็เสริมซึ่งกันและกัน^{[ 49 ]}

ด้านวิชาการ การเมือง และการจัดหาเงินทุนของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มักขึ้นอยู่กับว่าภาควิชานั้นเน้นด้านคณิตศาสตร์หรือด้านวิศวกรรม ภาควิชาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่เน้นคณิตศาสตร์และมีแนวทางเชิงตัวเลขมักพิจารณาความสอดคล้องกับวิทยาศาสตร์การคำนวณทั้งสองประเภทของภาควิชามักพยายามเชื่อมโยงสาขาวิชานี้เข้าด้วยกันทั้งในด้านการศึกษาและการวิจัย

วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เป็นสาขาวิชาที่ครอบคลุมหัวข้อต่างๆ ตั้งแต่การศึกษาเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับอัลกอริทึมและข้อจำกัดของการคำนวณ ไปจนถึงประเด็นเชิงปฏิบัติในการนำระบบคอมพิวเตอร์ไปใช้ในฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์^{[ 57 ] [ 58 ]} CSABซึ่งเดิมเรียกว่า Computing Sciences Accreditation Board—ซึ่งประกอบด้วยตัวแทนจากAssociation for Computing Machinery (ACM) และIEEE Computer Society (IEEE CS) ^{[ 59 ]} —ระบุสี่ด้านที่ถือว่ามีความสำคัญต่อสาขาวิชาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ได้แก่ทฤษฎีการคำนวณอั ลกอริทึม และโครงสร้างข้อมูลระเบียบวิธีและภาษาการเขียนโปรแกรมและองค์ประกอบและสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์นอกจากสี่ด้านนี้แล้ว CSAB ยังระบุสาขาต่างๆ เช่น วิศวกรรมซอฟต์แวร์ ปัญญาประดิษฐ์ เครือข่ายและการสื่อสารคอมพิวเตอร์ ระบบฐานข้อมูล การคำนวณแบบขนาน การคำนวณแบบกระจาย ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ กราฟิกคอมพิวเตอร์ ระบบปฏิบัติการ และการคำนวณเชิงตัวเลขและเชิงสัญลักษณ์ว่าเป็นสาขาที่สำคัญของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์^{[ 57 ]}

วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี

วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีมีลักษณะทางคณิตศาสตร์และนามธรรม แต่ได้รับแรงบันดาลใจจากการคำนวณในทางปฏิบัติและในชีวิตประจำวัน จุดมุ่งหมายคือการทำความเข้าใจธรรมชาติของการคำนวณ และด้วยความเข้าใจนี้ จึงนำไปสู่การพัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ทฤษฎีการคำนวณ

ตามที่ปีเตอร์ เดนนิงกล่าวไว้ คำถามพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์คือ "อะไรสามารถทำให้เป็นระบบอัตโนมัติได้บ้าง" ^{[ 3 ]}ทฤษฎีการคำนวณมุ่งเน้นไปที่การตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับสิ่งที่สามารถคำนวณได้และปริมาณทรัพยากรที่จำเป็นในการดำเนินการคำนวณเหล่านั้น ในความพยายามที่จะตอบคำถามแรกทฤษฎีความสามารถในการคำนวณจะตรวจสอบว่าปัญหาการคำนวณใดบ้างที่สามารถแก้ไขได้บนแบบจำลองทางทฤษฎีต่างๆ ของการคำนวณคำถามที่สองได้รับการกล่าวถึงโดยทฤษฎีความซับซ้อนของการคำนวณซึ่งศึกษาต้นทุนด้านเวลาและพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับวิธีการต่างๆ ในการแก้ปัญหาการคำนวณจำนวนมาก

ปัญหา P = NP?ที่มีชื่อเสียงซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหารางวัลแห่งสหัสวรรษ^[ 60 ^{] เป็น}ปัญหาที่ยังเปิดอยู่ในทฤษฎีการคำนวณ

		${\displaystyle M=\{X:X\not \in X\}}$
ทฤษฎีออโตมาตา	ภาษาทางการ	ทฤษฎีความสามารถในการคำนวณ	ทฤษฎีความซับซ้อนในการคำนวณ
แบบจำลองการคำนวณ	ทฤษฎีการคำนวณควอนตัม	ทฤษฎีวงจรตรรกะ	ออโตมาตาเซลลูลาร์

ทฤษฎีสารสนเทศและการเข้ารหัส

ทฤษฎีสารสนเทศ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความน่าจะเป็นและสถิติเกี่ยวข้องกับการหาปริมาณของสารสนเทศ ทฤษฎีนี้ได้รับการพัฒนาโดยClaude Shannonเพื่อค้นหาข้อจำกัดพื้นฐานใน การดำเนินการ ประมวลผลสัญญาณเช่น การบีบอัดข้อมูล และการจัดเก็บและการสื่อสารข้อมูลอย่างน่าเชื่อถือ^{[ 61 ]}ทฤษฎีการเข้ารหัสคือการศึกษาคุณสมบัติของรหัส (ระบบสำหรับการแปลงข้อมูลจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง) และความเหมาะสมของรหัสสำหรับการใช้งานเฉพาะ รหัสถูกใช้สำหรับ การ บีบอัดข้อมูลการเข้ารหัส การ ตรวจจับ และแก้ไขข้อผิดพลาดและเมื่อไม่นานมานี้ยังใช้สำหรับการเข้ารหัสเครือข่าย อีกด้วย มีการศึกษารหัสเพื่อวัตถุประสงค์ในการออกแบบวิธีการส่งข้อมูล ที่มีประสิทธิภาพและน่าเชื่อถือ ^{[ 62 ]}

ทฤษฎีการเข้ารหัส	ความจุช่องทาง	ทฤษฎีสารสนเทศเชิงอัลกอริทึม	ทฤษฎีการตรวจจับสัญญาณ	ความซับซ้อนของโคลโมโกรอฟ

โครงสร้างข้อมูลและอัลกอริธึม

โครงสร้างข้อมูลและอัลกอริธึม คือการศึกษาเกี่ยวกับวิธีการคำนวณที่ใช้กันทั่วไปและประสิทธิภาพในการคำนวณของวิธีการเหล่านั้น

O ( n 2 )
การวิเคราะห์อัลกอริทึม	การออกแบบอัลกอริทึม	โครงสร้างข้อมูล	การเพิ่มประสิทธิภาพเชิงการจัดเรียง	เรขาคณิตเชิงคำนวณ	อัลกอริทึมแบบสุ่ม

ทฤษฎีภาษาโปรแกรมและวิธีการที่เป็นทางการ

ทฤษฎีภาษาโปรแกรมเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ การนำไปใช้ การวิเคราะห์ การกำหนดลักษณะ และการจำแนกประเภทของภาษาโปรแกรมและคุณสมบัติ เฉพาะของแต่ละ ภาษา ทฤษฎีนี้อยู่ในขอบเขตของวิทยาการคอมพิวเตอร์ โดยทั้งขึ้นอยู่และได้รับผลกระทบจากคณิตศาสตร์ วิศวกรรมซอฟต์แวร์ และภาษาศาสตร์เป็นสาขาการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่และมีวารสารวิชาการเฉพาะทางมากมาย

วิธีการที่เป็นทางการเป็นเทคนิคเฉพาะทางคณิตศาสตร์สำหรับการกำหนดคุณสมบัติ การพัฒนา และการตรวจสอบระบบซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์^{[ 63 ]}การใช้วิธีการที่เป็นทางการสำหรับการออกแบบซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์นั้นมีแรงจูงใจมาจากความคาดหวังว่า เช่นเดียวกับในสาขาวิศวกรรมอื่นๆ การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสมสามารถช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและความแข็งแกร่งของการออกแบบได้ วิธีการเหล่านี้เป็นพื้นฐานทางทฤษฎีที่สำคัญสำหรับวิศวกรรมซอฟต์แวร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยหรือการรักษาความปลอดภัย วิธีการที่เป็นทางการเป็นส่วนเสริมที่มีประโยชน์สำหรับการทดสอบซอฟต์แวร์ เนื่องจากช่วยหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดและยังสามารถให้กรอบสำหรับการทดสอบได้อีกด้วย สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม จำเป็นต้องมีการสนับสนุนเครื่องมือ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนที่สูงของการใช้วิธีการที่เป็นทางการหมายความว่าโดยปกติแล้วจะใช้เฉพาะในการพัฒนาระบบที่มีความสมบูรณ์สูงและมีความสำคัญต่อชีวิตซึ่งความปลอดภัยหรือการรักษาความปลอดภัยมีความสำคัญสูงสุด วิธีการเชิงรูปธรรม (Formal methods) สามารถอธิบายได้ดีที่สุดว่าเป็นการประยุกต์ใช้ พื้นฐานทางทฤษฎีของวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แคลคูลัสเชิงตรรกะภาษาเชิงรูปธรรมทฤษฎีออโตมาตาและความหมายของโปรแกรมรวมถึงระบบประเภทและประเภทข้อมูลเชิงพีชคณิตกับปัญหาในการกำหนดคุณสมบัติและการตรวจสอบซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์

	${\displaystyle \Gamma \vdash x:{\text{Int}}}$
ความหมายเชิงรูปธรรม	ทฤษฎีประเภท	การออกแบบคอมไพเลอร์	ภาษาโปรแกรม	การตรวจสอบอย่างเป็นทางการ	การพิสูจน์ทฤษฎีบทอัตโนมัติ

วิทยาการคอมพิวเตอร์ประยุกต์

กราฟิกคอมพิวเตอร์และการแสดงภาพ

คอมพิวเตอร์กราฟิกส์คือการศึกษาเนื้อหาภาพดิจิทัล ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และการจัดการข้อมูลภาพ การศึกษาสาขานี้เชื่อมโยงกับสาขาอื่นๆ ในวิทยาการคอมพิวเตอร์หลายสาขา เช่นคอมพิวเตอร์วิชั่นการประมวลผลภาพและเรขาคณิตเชิงคำนวณและมีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในสาขาเทคนิคพิเศษและวิดีโอเกม

กราฟิกคอมพิวเตอร์ 2 มิติ	แอนิเมชั่นคอมพิวเตอร์	การเรนเดอร์	ความเป็นจริงผสม	ความเป็นจริงเสมือน	การสร้างแบบจำลองของแข็ง

การประมวลผลภาพและเสียง

ข้อมูลสามารถอยู่ในรูปแบบของภาพ เสียง วิดีโอ หรือมัลติมีเดียอื่นๆบิตของข้อมูลสามารถส่งผ่านสัญญาณได้การประมวลผลข้อมูลเป็นแนวคิดหลักของสารสนเทศศาสตร์ ซึ่งเป็นมุมมองด้านการคำนวณของยุโรป ที่ศึกษาอัลกอริธึมการประมวลผลข้อมูลโดยไม่ขึ้นอยู่กับประเภทของตัวกลางในการส่งข้อมูล ไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้า เครื่องกล หรือชีวภาพ สาขานี้มีบทบาทสำคัญในทฤษฎีสารสนเทศโทรคมนาคมวิศวกรรมสารสนเทศและมีการประยุกต์ใช้ในด้านการประมวลผลภาพทางการแพทย์และการสังเคราะห์เสียงพูดเป็นต้นขีดจำกัดล่างของความซับซ้อนของ อัลกอริธึม การแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว คืออะไร ?เป็นหนึ่งในปัญหาที่ยังแก้ไม่ตกในวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี

อัลกอริทึม FFT	การประมวลผลภาพ	การรู้จำเสียงพูด	การบีบอัดข้อมูล	การประมวลผลภาพทางการแพทย์	การสังเคราะห์เสียงพูด

วิทยาศาสตร์การคำนวณ การเงิน และวิศวกรรม

การคำนวณทางวิทยาศาสตร์ (หรือวิทยาศาสตร์การคำนวณ) เป็นสาขาการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และเทคนิคการวิเคราะห์เชิงปริมาณ และการใช้คอมพิวเตอร์เพื่อวิเคราะห์และแก้ปัญหา ทางวิทยาศาสตร์การใช้งานหลักของการคำนวณทางวิทยาศาสตร์คือการจำลองกระบวนการต่างๆ รวมถึงพลศาสตร์ของไหล เชิง คำนวณ ระบบและวงจรทางกายภาพ ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ สังคมและสถานการณ์ทางสังคม (โดยเฉพาะเกมสงคราม) พร้อมกับที่อยู่อาศัย และปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ชีวภาพ คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบต่างๆ เช่น เครื่องบินทั้งลำ สิ่งที่โดดเด่นในการออกแบบวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์คือ SPICE ^{[ 64 ]}เช่นเดียวกับซอฟต์แวร์สำหรับการสร้างทางกายภาพของการออกแบบใหม่ (หรือที่แก้ไขแล้ว) ซึ่งรวมถึงซอฟต์แวร์การออกแบบที่จำเป็นสำหรับวงจรรวม^{[ 65 ]}

การวิเคราะห์เชิงตัวเลข	ฟิสิกส์เชิงคำนวณ	เคมีเชิงคำนวณ	ชีวสารสนเทศ	ประสาทสารสนเทศ	จิตสารสนเทศ	สารสนเทศทางการแพทย์	วิศวกรรมการคำนวณ	ดนตรีวิทยาเชิงคำนวณ

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ (HCI) คือสาขาการศึกษาและการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการใช้งานระบบคอมพิวเตอร์โดยส่วนใหญ่เน้นการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับส่วนต่อประสานของคอมพิวเตอร์ HCI มีสาขาย่อย หลายสาขา ที่มุ่งเน้นความสัมพันธ์ระหว่างอารมณ์พฤติกรรมทางสังคมและกิจกรรมของสมองกับคอมพิวเตอร์

การประมวลผลทางอารมณ์	อินเทอร์เฟซระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์	การออกแบบที่เน้นมนุษย์เป็นศูนย์กลาง	การคำนวณทางกายภาพ	การประมวลผลทางสังคม

วิศวกรรมซอฟต์แวร์

วิศวกรรมซอฟต์แวร์คือการศึกษาเกี่ยวกับการออกแบบ การพัฒนา และการปรับปรุงซอฟต์แวร์เพื่อให้มั่นใจได้ว่าซอฟต์แวร์นั้นมีคุณภาพสูง ราคาไม่แพง บำรุงรักษาได้ และสร้างได้รวดเร็ว เป็นแนวทางที่เป็นระบบในการออกแบบซอฟต์แวร์ โดยเกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมกับซอฟต์แวร์ วิศวกรรมซอฟต์แวร์เกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบและการวิเคราะห์ซอฟต์แวร์ ไม่ได้เกี่ยวข้องแค่กับการสร้างหรือผลิตซอฟต์แวร์ใหม่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดวางภายในและการบำรุงรักษาด้วย ตัวอย่างเช่นการทดสอบซอฟต์แวร์วิศวกรรมระบบหนี้ทางเทคนิคและกระบวนการพัฒนาซอฟต์แวร์

ปัญญาประดิษฐ์

ปัญญาประดิษฐ์ (AI) มีเป้าหมายหรือจำเป็นต้องสังเคราะห์กระบวนการที่มุ่งเน้นเป้าหมาย เช่น การแก้ปัญหา การตัดสินใจ การปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม การเรียนรู้ และการสื่อสาร ที่พบในมนุษย์และสัตว์ นับตั้งแต่จุดเริ่มต้นใน สาขา ไซเบอร์เนติกส์และการประชุมดาร์ทมัธ (1956) การวิจัยปัญญาประดิษฐ์จึงจำเป็นต้องเป็นสหวิทยาการ โดยดึงเอาความเชี่ยวชาญจากสาขาต่างๆ เช่นคณิตศาสตร์ประยุกต์ตรรกศาสตร์เชิงสัญลักษณ์ สัญศาสตร์วิศวกรรมไฟฟ้าปรัชญาจิตวิทยาสรีรวิทยาประสาทและปัญญาทางสังคมในความคิดของคนทั่วไป AI มักเกี่ยวข้องกับการพัฒนาหุ่นยนต์แต่สาขาการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติหลักๆ คือการฝังตัวเป็นส่วนประกอบในด้านการพัฒนาซอฟต์แวร์ซึ่งต้องการความเข้าใจเชิงคำนวณ จุดเริ่มต้นในช่วงปลายทศวรรษ 1940 คือคำถามของอลัน ทัวริงที่ว่า " คอมพิวเตอร์คิดได้หรือไม่? " และคำถามนี้ยังคงไม่มีคำตอบอย่างแท้จริง แม้ว่าการทดสอบทัวริงยังคงใช้เพื่อประเมินผลลัพธ์ของคอมพิวเตอร์ในระดับสติปัญญาของมนุษย์ก็ตาม แต่การใช้ระบบอัตโนมัติในการประเมินผลและทำนายผลนั้นประสบความสำเร็จมากขึ้นเรื่อยๆ ในฐานะตัวทดแทนการตรวจสอบและการแทรกแซงของมนุษย์ในด้านการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลจริงที่ซับซ้อน

ทฤษฎีการเรียนรู้เชิงคำนวณ	คอมพิวเตอร์วิชั่น	เครือข่ายประสาทเทียม	การวางแผนและการจัดตารางเวลา
การประมวลผลภาษาธรรมชาติ	ทฤษฎีเกมเชิงคำนวณ	การคำนวณเชิงวิวัฒนาการ	การประมวลผลอัตโนมัติ
การเป็นตัวแทนและการให้เหตุผล	การจดจำรูปแบบ	หุ่นยนต์	ปัญญาแบบกลุ่ม

ระบบคอมพิวเตอร์

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และสถาปัตยกรรมไมโคร

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ หรือการจัดระเบียบคอมพิวเตอร์ดิจิทัล คือการออกแบบเชิงแนวคิดและโครงสร้างการทำงานพื้นฐานของระบบคอมพิวเตอร์ โดยเน้นไปที่วิธีการที่หน่วยประมวลผลกลางทำงานภายในและเข้าถึงที่อยู่ในหน่วยความจำ^{[ 66 ]}วิศวกรคอมพิวเตอร์ศึกษาตรรกะการคำนวณและการออกแบบฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ ตั้งแต่ส่วนประกอบโปรเซสเซอร์ แต่ละตัว ไมโครคอนโทรลเลอร์คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลไปจนถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์และระบบฝังตัวคำว่า "สถาปัตยกรรม" ในวรรณกรรมคอมพิวเตอร์สามารถสืบย้อนไปถึงผลงานของ Lyle R. Johnson และFrederick P. Brooks Jr.สมาชิกของแผนกการจัดระเบียบเครื่องจักรในศูนย์วิจัยหลักของ IBM ในปี 1959

หน่วยประมวลผล	สถาปัตยกรรมไมโคร	การประมวลผลแบบมัลติโปรเซสซิ่ง	การออกแบบโปรเซสเซอร์
การประมวลผลแบบยูบิควิตัส	สถาปัตยกรรมระบบ	ระบบปฏิบัติการ	อินพุต/เอาต์พุต
ระบบฝังตัว	การประมวลผลแบบเรียลไทม์	ความน่าเชื่อถือ	ล่าม

การประมวลผลพร้อมกัน การประมวลผลแบบขนาน และการประมวลผลแบบกระจาย

การทำงานพร้อมกันเป็นคุณสมบัติของระบบที่มีการคำนวณหลายอย่างเกิดขึ้นพร้อมกัน และอาจมีการโต้ตอบกัน^{[ 67 ]}มีการพัฒนารูปแบบทางคณิตศาสตร์หลายแบบสำหรับการคำนวณพร้อมกันทั่วไป รวมถึงPetri nets , process calculiและแบบจำลองเครื่องเข้าถึงแบบสุ่มแบบขนาน^{[ 68 ]}เมื่อคอมพิวเตอร์หลายเครื่องเชื่อมต่อกันในเครือข่ายขณะใช้การทำงานพร้อมกัน จะเรียกว่าระบบกระจาย คอมพิวเตอร์ภายในระบบกระจายนั้นมีหน่วยความจำส่วนตัวของตนเอง และสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลเพื่อให้บรรลุเป้าหมายร่วมกันได้^{[ 69 ]}

เครือข่ายคอมพิวเตอร์

สาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์นี้มุ่งเน้นการศึกษาการสร้างและพฤติกรรมของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ โดยจะกล่าวถึงประสิทธิภาพ ความยืดหยุ่น ความปลอดภัย ความสามารถในการขยายขนาด และความคุ้มค่า รวมถึงบริการต่างๆ ที่เครือข่ายเหล่านี้สามารถให้บริการได้^{[ 70 ]}

ความปลอดภัยของคอมพิวเตอร์และการเข้ารหัส

ความปลอดภัยของคอมพิวเตอร์เป็นสาขาหนึ่งของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อปกป้องข้อมูลจากการเข้าถึง การรบกวน หรือการแก้ไขโดยไม่ได้รับอนุญาต ในขณะเดียวกันก็รักษาความสามารถในการเข้าถึงและการใช้งานของระบบสำหรับผู้ใช้งานที่ตั้งใจไว้

การเข้ารหัสลับในอดีตคือศิลปะในการเขียนและถอดรหัสข้อความลับ การเข้ารหัสลับสมัยใหม่คือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณแบบกระจายที่สามารถถูกโจมตีได้^{[ 71 ]} เทคโนโลยีที่ศึกษาในการเข้ารหัสลับสมัยใหม่ ได้แก่ การเข้ารหัสแบบสมมาตรและอสมมาตร ลายเซ็นดิจิทัลฟังก์ชันแฮชการเข้ารหัสโปรโตคอลการตกลงคีย์บล็อกเชนการพิสูจน์ความรู้เป็นศูนย์และวงจรเข้ารหัส

ฐานข้อมูลและการทำเหมืองข้อมูล

ฐานข้อมูลมีจุดประสงค์เพื่อจัดระเบียบ จัดเก็บ และเรียกใช้ข้อมูลจำนวนมากได้อย่างง่ายดาย ฐานข้อมูลดิจิทัลได้รับการจัดการโดยใช้ระบบจัดการฐานข้อมูลเพื่อจัดเก็บ สร้าง บำรุงรักษา และค้นหาข้อมูล ผ่านแบบจำลองฐานข้อมูลและภาษาการสอบถามการขุดค้นข้อมูลคือกระบวนการค้นหารูปแบบในชุดข้อมูลขนาดใหญ่

บิล ราพาพอร์ตนักปรัชญาด้านคอมพิวเตอร์ได้บันทึกข้อคิดสำคัญสามประการของวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ไว้ดังนี้ : ^{[ 72 ]}

• แนวคิดของ Gottfried Wilhelm Leibniz , George Boole , Alan Turing , Claude ShannonและSamuel Morseคือ มีเพียงสองวัตถุ เท่านั้น ที่คอมพิวเตอร์ต้องจัดการเพื่อแสดง "สิ่งใดๆ" ^{[หมายเหตุ 4 ]}

ข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับปัญหาที่สามารถคำนวณได้นั้น สามารถแสดงได้โดยใช้เพียง 0 และ 1 (หรือคู่สถานะสองสถานะอื่น ๆ ที่สามารถสลับไปมาระหว่างสองสถานะที่แยกแยะได้ง่าย เช่น "เปิด/ปิด", "มีสนามแม่เหล็ก/ไม่มีสนามแม่เหล็ก", "แรงดันสูง/แรงดันต่ำ" เป็นต้น)

• แนวคิดของ อลัน ทัวริง : มีเพียงห้าขั้นตอน เท่านั้น ที่คอมพิวเตอร์ต้องดำเนินการเพื่อให้ "สิ่งใดสิ่งหนึ่ง" สำเร็จ

อัลกอริทึมทุกตัวสามารถแสดงได้ในภาษาสำหรับคอมพิวเตอร์ซึ่งประกอบด้วยคำสั่งพื้นฐานเพียงห้าคำสั่งเท่านั้น: ^{[ 73 ]}

• เลื่อนไปทางซ้ายหนึ่งตำแหน่ง;
• เลื่อนไปทางขวาหนึ่งตำแหน่ง;
• อ่านสัญลักษณ์ ณ ตำแหน่งปัจจุบัน;
• พิมพ์ 0 ที่ตำแหน่งปัจจุบัน;
• พิมพ์ 1 ครั้ง ณ ตำแหน่งปัจจุบัน

• ความเข้าใจของ Corrado Böhmและ Giuseppe Jacopini: มีเพียงสามวิธีในการรวมการกระทำเหล่านี้ (ให้กลายเป็นการกระทำที่ซับซ้อนมากขึ้น) ที่จำเป็นเพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถทำ "สิ่งใดๆ" ได้^{[ 74 ]}

ใช้เพียงสามกฎเท่านั้นในการนำชุดคำสั่งพื้นฐานใดๆ มาประกอบกันเป็นชุดคำสั่งที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น:

• ลำดับขั้นตอน : ทำสิ่งนี้ก่อน แล้วค่อยทำสิ่งนั้น;
• การเลือก : ถ้าเป็นเช่นนั้น ให้ทำอย่างนี้ มิฉะนั้นให้ทำอย่างนั้น
• การทำซ้ำ : ในขณะที่สถานการณ์เป็นเช่นนั้นเช่นนี้ ให้ทำสิ่งนี้

กฎสามข้อของ Boehm และ Jacopini สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้อีกโดยใช้คำสั่งgoto (ซึ่งหมายความว่ามันเป็นพื้นฐานกว่าการเขียนโปรแกรมเชิงโครงสร้าง )

ภาษาโปรแกรมสามารถใช้เพื่อทำงานต่างๆ ได้หลายวิธี รูปแบบการเขียนโปรแกรมทั่วไป ได้แก่:

• การเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันเป็นรูปแบบการสร้างโครงสร้างและองค์ประกอบของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ถือว่าการคำนวณเป็นการประเมินฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์และหลีกเลี่ยงสถานะและข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงได้ เป็นกระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมเชิงประกาศ ซึ่งหมายความว่าการเขียนโปรแกรมจะทำด้วยนิพจน์หรือการประกาศแทนที่จะใช้คำสั่ง^{[ 75 ]}
• การเขียนโปรแกรมเชิงคำสั่ง ซึ่งเป็นกระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมที่ใช้คำสั่งที่เปลี่ยนแปลงสถานะของโปรแกรม^{[ 76 ]}ในทำนองเดียวกันกับที่กริยาในรูปคำสั่งในภาษาธรรมชาติแสดงคำสั่ง โปรแกรมเชิงคำสั่งประกอบด้วยคำสั่งให้คอมพิวเตอร์ดำเนินการ การเขียนโปรแกรมเชิงคำสั่งมุ่งเน้นไปที่การอธิบายว่าโปรแกรมทำงานอย่างไร
• การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุเป็นกระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมที่อิงตามแนวคิดของ "วัตถุ" ซึ่งอาจประกอบด้วยข้อมูลในรูปแบบของฟิลด์ ซึ่งมักเรียกว่าแอตทริบิวต์ และโค้ดในรูปแบบของขั้นตอน ซึ่งมักเรียกว่าเมธอด คุณลักษณะของวัตถุคือขั้นตอนของวัตถุสามารถเข้าถึงและมักจะแก้ไขฟิลด์ข้อมูลของวัตถุที่เกี่ยวข้องได้ ดังนั้นโปรแกรมคอมพิวเตอร์เชิงวัตถุจึงสร้างขึ้นจากวัตถุที่โต้ตอบกัน^{[ 77 ]}
• การเขียนโปรแกรมเชิงบริการ (Service-oriented programming ) คือรูปแบบการเขียนโปรแกรมที่ใช้ "บริการ" เป็นหน่วยการทำงานของคอมพิวเตอร์ เพื่อออกแบบและใช้งานแอปพลิเคชันทางธุรกิจแบบบูรณาการและโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่สำคัญต่อภารกิจ

ภาษาหลายภาษาสนับสนุนรูปแบบ หลายแบบ ทำให้ความแตกต่างเป็นเรื่องของสไตล์มากกว่าความสามารถทางเทคนิค^{[ 78 ]}

การประชุมเป็นกิจกรรมสำคัญสำหรับการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ในระหว่างการประชุมเหล่านี้ นักวิจัยจากภาครัฐและเอกชนจะนำเสนอผลงานล่าสุดและพบปะกัน แตกต่างจากสาขาวิชาการอื่นๆ ส่วนใหญ่ ในสาขาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์บทความที่นำเสนอในการประชุม มี ชื่อเสียงมากกว่าบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร^{[ 79 ] [ 80 ]}คำอธิบายหนึ่งที่เสนอสำหรับเรื่องนี้คือ การพัฒนาอย่างรวดเร็วของสาขาใหม่นี้ต้องการการตรวจสอบและการเผยแพร่ผลลัพธ์อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นงานที่การประชุมทำได้ดีกว่าวารสาร^{[ 81 ]}

• บรรณานุกรมวิทยาการคอมพิวเตอร์ DBLP
• สมาคมเครื่องจักรคำนวณ
• สถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์