Едва ли има друга технология, която променя нашето ежедневие толкова бързо и необратимо, както компютъра. Изследвайки методите и техниките, които правят възможен съвременния дигитален свят, тя доставя природно-научния фундамент на компютърните технологии.
Респективно, уникалната еволюция на компютрите е тясно свързана с развитието на информатиката. Със същата скорост, с която компютрите превземат света, информатиката – от частична дисциплина на математиката и електротехниката – се превръща в самостоятелна базова наука.
Теоретична информатика.
Изследва абстрактните концепции и методи, които правят възможно изграждането на съвременните компютърни системи. Произхожда директно от математиката, като възниква в началото на 20-ти век в дълбочината на кризата на основите на хилядолетната математика. Предоставя солидна научна основа за останалите области на информатиката.
Основни тематични области на съвременната теоретична информатика:
- Логика и дедукция – област на математиката, занимаваща се с основополагащи проблеми на математическите теории. Основно изследва формалните системи (калкюли);
- Формални езици – теорията на формалните езици разглежда анализа, класификацията и изграждането на изкуствените езици. Теорията предоставя методи и техники за работа със съвременните езици за програмиране и построяване на съответните компилатори;
- Теория на автоматите – изследва абстрактни модели за анализ и синтез на системи със състояния;
- Теория на изчислимостта – теорията изследва съществуването на алгоритми и алгоритмичната решимост на проблемите;
- Теория на комплексността – занимава се с квантитативни изследвания на свойствата на стратегиите за решения.
Машина на Тюринг.
Най-старият и същевременно най-експлоатираният модел за формално представяне на понятието „изчислимост“. Предложен през 1936 г. от Алън Тюринг (носещ неговото име). Машината на Тюринг изпълнява във всяко отношение изискванията за един формален модел, с помощта на който могат да се формулират математически прецизни твърдения за изчислимостта. Същевременно, притежава вътрешна простота и яснота, доставяйки изненадващо интуитивен достъп до тази сложна материя.
Криза на основите
В 18-ти век математиката вече е развита наука, но това не е абстрактната наука, която познаваме днес. Твърдо закотвена в реалния свят, тя се развива основно посредством постановка на проблеми от физически наблюдения. Числата са не повече от мерки за реални обекти – далеч от нематериалните абстрактни структури на модерната теория на числата. През 19-ти век визията постепенно се променя в посока на абстрактната математика. Числата и символите се отделят от физическата им интерпретация – те стават все по-абстрактни величини. В основополагащото си мулениум слово пред международния конгрес на математиците в Париж през 1900 г., Давид Хилберт дава сериозен тласък на развитието на математиката като абстрактна наука.
![JFLAP графична среда](../../assets/upload/jflap.png)
JFLAP (Java Formal Languages and Automata Package)
Графична среда, която може да се използва като помощно средство в усвояване на базовите концепции на теоретичната информатика – формални езици и граматики, крайни автомати, машини на Тюринг, Л-системи. Разработването на средата започва около 1990 г. в Rensselaer Polytechnic Institute под ръководството на Сюзън Роджър. От 1994 г. проектът се развива и поддържа от Duke University. JFLAP е подходяща за реализиране на интерактивни форми на обучение.
Л-Системи
Л-системите са специален вид граматики, които демонстрират възможностите за използването на формални средства за моделиране. Наречени са на името на техния създател - унгарския биолог Aristid Lindenmayer (1925-1989). Първоначално те са предназначени за моделиране на биологически системи. Все повече се използват в компютърната графика и дизайн.
![](../../assets/upload/l-sys-1.png)
![](../../assets/upload/l-sys-2.jpg)
![](../../assets/upload/l-sys-3.jpg)
![](../../assets/upload/l-sys-4.jpg)
![](../../assets/upload/l-sys-5.jpg)
![](../../assets/upload/l-sys-6.jpg)
![](../../assets/upload/l-sys-7.jpg)
![](../../assets/upload/l-sys-8.jpg)
![](../../assets/upload/l-sys-9.jpg)