W swojej istocie komputery są maszynami do liczenia. Wystarczy pomyśleć o słowie „komputer” – coś, co oblicza. Nawet jeśli używasz swojego laptopa do wysyłania wiadomości e-mail częściej niż do bilansowania konta bankowego, wewnątrz maszyny dzieje się matematyka.
Jeśli aspirujesz do kariery w informatyce, możesz się zastanawiać, ile matematyki musisz znać, aby odnieść sukces. Odpowiedź zależy od tego, co chcesz zrobić ze swoją karierą informatyczną i jak bardzo chcesz być zaawansowany.
Czy matematyka jest potrzebna w informatyce?
Ponieważ matematyka jest fundamentalną częścią systemów komputerowych, każdy programista i informatyk musi mieć podstawową wiedzę matematyczną. Rodzaj i poziom matematyki, której potrzebujesz, zależy od tego, w jakich obszarach informatyki chcesz pracować.
Niektóre ścieżki kariery w informatyce wymagają tylko minimalnej wiedzy matematycznej. Na przykład, tak długo, jak znasz podstawowe języki programowania i możesz wykonać prostą arytmetykę, możesz opracować podstawowe aplikacje mobilne.
Ale jeśli chcesz pójść dalej w karierze informatyka, być może badając zaawansowane dziedziny, takie jak bezpieczeństwo komputerowe lub systemy operacyjne, będziesz musiał zrozumieć pewne koncepcje matematyczne wyższego poziomu. Nikt nie oczekuje, że informatycy będą matematykami, ale studiowanie matematyki na poziomie szkoły średniej i wyższej może otworzyć drzwi.
Jaki rodzaj matematyki jest używany w informatyce?
Informatycy korzystają z różnych rodzajów matematyki. Ci, którzy pracują z zaawansowanymi algorytmami i matrycami, takimi jak te zaangażowane w rozpoznawanie obrazów w diagnostyce medycznej, muszą rozumieć pojęcia wyższego rzędu, takie jak równania różnicowe.
Jednak dla aspirujących i pierwszorocznych specjalistów ważniejsze jest opanowanie teorii liczb i podstawowych równań. Oto kilka tematów do zbadania.
Liczenie binarne i szesnastkowe
System liczb binarnych wykorzystuje tylko dwie cyfry, 0 i 1, do wyrażania wszystkich pojęć matematycznych. Komputery używają systemu binarnego zamiast bardziej powszechnego systemu dziesiętnego, więc informatycy muszą wiedzieć, jak on działa.
Komputery mogą czytać system binarny, ale może on być niewygodny dla ludzi, aby sobie z nim poradzić. Jako alternatywa, programowanie komputerowe zwróciło się ku systemowi zwanemu szesnastkowym, który wykorzystuje wszystkie dziewięć cyfr dziesiętnych i litery od A do F. Ma on więcej sensu dla ludzi i konwertuje elektronicznie do systemu binarnego.
Nie pozwól, aby nieznajomość tych języków Cię odstraszyła. Programy informatyczne zazwyczaj obejmują je na wczesnym etapie, więc możesz od razu zacząć ćwiczyć.
Matematyka dyskretna
Matematyka dyskretna to matematyka namacalna. Analizuje ona relacje między rzeczami, które są odrębne i oddzielne. Do pojęć matematyki dyskretnej należą:
- Prawdopodobieństwo
- Kombinatoryka
- Logika
- Teoria liczb
- Teoria grafów
Procesy rozwiązywania problemów matematyki dyskretnej są podstawą współczesnej inżynierii komputerowej. Zasilają one zarówno proste, jak i złożone dyscypliny, takie jak:
- Architektura komputerowa
- Programowanie funkcjonalne
- Systemy rozproszone
- Uczenie maszynowe i sztuczna inteligencja
Jako profesjonalista w dziedzinie informatyki, możesz używać matematyki dyskretnej do testowania wielu algorytmów i uczenia się, który jest najbardziej wydajny. Tymczasem logiczne myślenie, które rozwijasz jako student matematyki dyskretnej, pomoże Ci podejść do zadań programistycznych i rozwojowych bardziej metodycznie.
Statystyka
Dane stały się coraz ważniejszym aspektem obliczeń naukowych w ciągu ostatnich kilku lat, od uczenia maszynowego do spersonalizowanej wydajności aplikacji. Ta zwiększona zależność od danych sprawiła, że statystyka stała się ważnym tematem badań dla wszystkich studentów informatyki.
Statystyka pozwala programom komputerowym na dostarczanie dokładnych uogólnień i przewidywań w oparciu o dostępne informacje. Zrozumienie statystyki może ułatwić zrozumienie takich pojęć jak:
- Eksploracja danych
- Uczenie maszynowe
- Modelowanie przyszłości
- Rozpoznawanie mowy
- Reagowanie na potrzeby użytkowników
- Analiza grafiki komputerowej
Im więcej nauczysz się o statystyce, tym bardziej opanujesz zarządzanie i używanie złożonych struktur danych. Pozwoli Ci to na pisanie bardziej zaawansowanych algorytmów i zwiększanie możliwości dostosowywania oprogramowania.
Algebra liniowa
Informatyka i inżynieria oprogramowania opierają się na algorytmach. Algorytm jest formułą, która prowadzi Cię od określonego wejścia do właściwego wyjścia. Jeśli brzmi to znajomo, to może przypominać Ci algebrę z gimnazjum lub liceum.
Algebra obejmuje takie pojęcia jak:
- Wykładniki
- Wielomiany
- Równania liniowe
- Równania kwadratowe
Każde z tych pojęć ma zastosowanie w informatyce w świecie rzeczywistym. Zrozumienie zależności wykładniczych może pomóc w dostosowaniu wizualizacji tak, aby była ona atrakcyjna dla oka. Rozwiązywanie równań liniowych pomaga w analizie algorytmów, ponieważ pozwala dostrzec nieścisłości.
Możesz poradzić sobie w tworzeniu oprogramowania bez znajomości algebry, ale jej nauka może pomóc Ci osiągnąć większe szczyty.