Bilgisayar bilimi, bilgisayarların tasarımı ve kullanımı için temel oluşturan teori, deney ve mühendislik çalışmasıdır. Hesaplamaya ve uygulamalarına bilimsel ve pratik bir yaklaşımdır. Bilgisayar bilimi; edinim, temsil, işleme, depolama, iletişim ve erişimin altında yatan yönteme dayalı prosedürlerin veya algoritmaların fizibilitesi, yapısı, ifadesi ve mekanizasyonunun sistematik çalışmasıdır. Bilgisayar biliminin alternatif, daha özlü tanımı "büyük, orta veya küçük ölçekli algoritmik işlemleri otomatikleştirme çalışması" olarak nitelendirilebilir. Bir bilgisayar bilimcisi, hesaplama teorisi ve hesaplama sistemlerinin tasarımı konusunda uzmanlaşmıştır.
Bilişim, bilişim bilimi ya da bilgisayar bilimi, bilgi ve hesaplamanın kuramsal temellerini ve bunların bilgisayar sistemlerinde uygulanabilmeleri sağlayan pratik teknikleri araştıran bir yapısal bilim dalıdır. Bilişimciler ya da bilgisayar bilimcileri bilgi oluşturan, tanımlayan ve dönüştüren algoritmik süreçler icat edip, kompleks sistemleri tasarlamak ve modellemek için uygun soyutlamalar formüle ederler. Bilişim Dünya'da hızla gelişmeye devam eden önemli bir teknolojidir.
Seyyar satıcı problemi yöneylem araştırması ve teorik bilgisayar bilimi alanlarında incelenen bir "kombinatorik optimizasyon" problemidir.
Paralel hesaplama ya da Koşut hesaplama, aynı görevin, sonuçları daha hızlı elde etmek için çoklu işlemcilerde eş zamanlı olarak işletilmesidir. Bu fikir, problemlerin çözümünün ufak görev parçalarına bölünmesi ve bunların eş zamanlı olarak koordine edilmesine dayanır. Paralel hesaplama ile performans artar, büyük sorunlar daha az sürede çözülür ve bilimdeki gelişmeler paralel hesaplamaya gereksinim duyar.
Popülasyon, her türlü canlı varlığın sayısal yoğunluk ve dağılımıdır. Sözcük Türkçeye Fransızcadan geçmiştir. Türkçe karşılığı nüfus olmasına rağmen biyoloji ve toplumbilim terimi olarak sıklıkla kullanılır. Bunun yanında biyolojideki anlamı ile popülasyon, belli bir yerde belli bir zamanda bulunan, birbirleriyle çiftleşip üreyebilen ve aynı tür içinde yer alan canlıların oluşturduğu bireyler topluluğuna verilen isimdir. Bir popülasyonda sadece bir tür bulunabilir.
- Popülasyon: Belirli bir bölgede yaşayan aynı türe ait bireyler topluluğudur.
- Tür: Ortak bir atadan gelen çiftleştiklerinde verimli döller meydana getirebilen bireylerdir.
- Ekosistem: Belirli bir bölgede bulunan canlı ve cansız varlıkların oluşturduğu yapıdır.
- Habitat: Bir organizmanın yaşadığı ve geliştiği yer.
- Ekoton: İki ekosistemin kesiştiği yerlerdir. Canlı çeşitliliği yüksektir.
- Baskın tür: Ekosistemde en fazla bulunan tür.
- Süksesyon: Çevre koşulları ile baskın türün değişmesidir.
- Komünite: Belirli bir bölgede yaşayan popülasyonların tümüdür.
Genetik algoritmalar, doğada gözlemlenen evrimsel mekanizmalara benzer mekanizmalar kullanarak çalışan eniyileştirme yöntemidir. Çok boyutlu uzayda belirli bir maliyet fonksiyonuna göre en iyileştirme amacıyla iterasyonlar yapan ve her iterasyonda en iyi sonucu üreten kromozomun hayatta kalması prensibine dayanan en iyi çözümü arama yöntemidir.
Rastgele genetik sürüklenme, alel sürüklenmesi veya Wright etkisi olarak da bilinen genetik sürüklenme, bir popülasyondaki mevcut bir gen varyantının (alel) frekansında rastgele şansa bağlı olarak meydana gelen değişimdir.
Berim, bilgi işlemlemesi ile ilgili genel bir terimdir. Çoğunlukla sayısal veri işlemlemesi için kullanılsa da, en dar anlamıyla hesaplama ile, insan düşünmesine (bilişim) kadar uzanan olgular için kullanılan bir kavramdır. Berim, iyi tanımlanmış bir modeldir ve bir algoritma, protokol, ağ topolojisi, vb. şekilde ifade edilebilir. Berim, ayrıca bilgisayar biliminin bir ana konusudur; berimsel yolla neyin yapılabileceğini veya yapılamayacağını araştırır.
Algoritma analizi veya diğer adıyla algoritma çözümlemesi, bilgisayar biliminde bir algoritmayı çalıştırabilmek için gereken kaynakların miktarının tespitidir. Algoritmaların çoğunluğu, rastgele seçilmiş uzunluktaki girdiler ile çalışmak için tasarlanmıştır. Genellikle, bir algoritmanın verimlilik veya çalışma zamanı, adımların sayısı veya depolama yerleri 'nin girdi uzunluğuyla ilişkili olan işlev olarak ifade edilir.
Dağıtık hesaplama bilişim biliminde dağıtık sistemleri inceleyen bir bilim dalıdır. Dağıtık sistem, birden fazla otomatik bilgisayarın bir ağ üzerindeki iletişimidir. Ağdaki bilgisayarlar belirli bir hedefe ulaşmak için birbirleriyle etkileşim içerisindedirler. Dağıtık sistemi çalıştıran bilgisayar programına dağıtık program denir. Bu tür programları yazma işlemine dağıtık programlama adı verilir.
Evrimsel faktör veya evrim faktörü, biyolojide bir popülasyonun gen havuzunu ve sahip olduğu gen varyasyonlarının tümünü etkileyen ve değiştiren tüm faktörlere ve evrimsel süreçlere denir.
Evrimsel algoritma (EA), yapay zeka oluşturmada evrimsel bilgisayımın bir alt kümesi olup meta bulucu optimizasyon algoritması tabanında jenere edilmiş popülasyondur. Evrimsel algoritma, biyolojik evrimden esinlenerek üreme, mutasyon, rekombinasyon ve doğal seçilime benzer mekanizmalar kullanır. Optimizasyon problemlerinin aday çözümleri bir popülasyondaki bireyleri temsil eder ve seçilim değeri fonksiyonları çözümlerin içinde "yaşadığı" çevreyi belirler. Popülasyonun evrimi yukarıdaki operatörlerin tekrarlanan uygulaması sonrasında gerçekleşir. Yapay evrim (YE), başlı başına farklı evrimsel algoritmalar içeren bir süreci anlatmaktadır; EA'ların her biri, YE'e katılım yapan ayrı bir bileşendir.
Kurucu etkisi veya kurucu ilkesi, popülasyon genetiğinde büyük bir popülasyondan koparak daha az sayıdaki küçük ve yeni bir popülasyonun oluşması ve böylece genetik çeşitliliğin ve genetik varyasyonların kaybedilmesidir. Kurucu etkisi, ilk kez 1952 yılında, tam olarak ana hatlarıyla Ernst Mayr tarafından tanımlanmış olup bunun için daha önce Sewall Wright gibi araştırmacıların mevcut olan teorik çalışmalarını kullanmıştır. Genetik varyasyonun kaybedilmesinin bir sonucu olarak, yeni oluşan popülasyon, hem genetik hem de fenotipik olarak belirgin bir biçimde türediği ebeveyn popülasyondan farklı olabilir. Olağanüstü durumlarda, kurucu etkisinin türleşmeye ve ardından yeni türlerin sonraki evrimine yol açabileceği düşünülmektedir.
Hesaplamalı kimya, kimya problemlerini çözmeye yardımcı olmak için bilgisayar simülasyonunu kullanan bir kimya dalıdır. Moleküllerin, katıların yapı ve özelliklerini hesaplamak için verimli bilgisayar programlarına dahil edilmiş teorik kimya yöntemlerini kullanır. Bu yöntemlerin kullanılmasının nedeni, hidrojen moleküler iyonu ile ilgili nispeten yeni sonuçlar dışında, kuantum çok-gövdeli(many-body) problemlerin analitik olarak çözülemez oluşudur. Hesaplama sonuçları normal olarak kimyasal deneylerle elde edilen bilgileri tamamlarken, bazı durumlarda gözlemlenmeyen kimyasal olayları da tahmin edebilmektedir. Yeni ilaç ve materyallerin tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Hesaplamalı karmaşıklık teorisi, hesaplama problemlerini kendi zorluklarına göre sınıflandırmaya ve bu sınıfları birbirleriyle ilişkilendirmeye odaklanan teorik bilgisayar bilimlerinde hesaplama teorisinin bir dalıdır. Bir hesaplama probleminde prensip, algoritmada belirtilen matematiksel adımların mekaniğe uygulanması yoluyla probleme yaklaşmaktır. Ve bununla beraber hesaplama karmaşıklık teorisindeki problemler, eşdeğer bir bilgisayar tarafından çözülebilen ortamlarda kullanılır.
Hesaplamalı geometri, geometri açısından ifade edilebilen algoritmaların incelenmesine ayrılmış bilgisayar bilimlerinin bir dalıdır. Bazı çalışmalar tamamen geometrik problemlerden meydana gelirken bazıları ise hesaplamalı geometrik algoritmaların incelenmesi sonucunda meydana gelmektedir. Bunun gibi problemlerin hesaplama geometrisinin bir parçası olduğu düşünülmektedir. Modern hesaplamalı geometri son zamanlarda gelişme göstermesine karşın, tarihin antik dönemine kadar uzanan en eski bilgi işlem alanlarından biridir.
Bilimsel hesaplama karmaşık problemleri anlamak ve çözmek için gelişmiş bilgi işlem yeteneklerini kullanan çok disiplinli bir alandır. Hesaplamalı bilim üç farklı unsuru birleştirmektedir:
Sembolik matematik; sembolik hesaplama ve cebirsel hesaplamadan oluşan bilgisayar cebrindeki, matematiksel ifadeleri ve diğer matematiksel nesneleri manipüle etmek için kullanılan algoritma ve yazılımların çalışması ve geliştirilmesine atıfta bulunan bilimsel bir alandır.Daha açıkça ifade etmek gerekirse, bilgisayar cebri bilimsel hesaplamanın bir alt alanı sayılır ve bununla beraber bilimsel hesaplama genelde yaklaşık kayan nokta sayılarına ve sayısal yaklaşımlara dayanmaktadır.Buna karşın sembolik hesaplama, hiçbir değişkeni içermeyen ifadelerle tam hesaplamayı vurgulamaktadır.Değişken içermeyen ifadelere ilişkin semboller manipüle edilmektedir ve adı bundan dolayı sembolik matematik olarak kabul edilir.
Bilgisayar bilimi, matematiksel modelleme ve problem çözme yaklaşımlarında köklü bir değişim geçirmektedir. İlk bilgisayar bilimcileri öncelikle ayrık matematik ile ilgilenmişlerdir. Bu dönemde grafikler, ağaçlar ve sonlu sayıda veri seti içeren diziler gibi yapılara odaklanmışlardır. Hızlı kayan noktalı işlemleri "büyük veriler" ile birlikte icra etmeye çalışmışlardır. Üç boyutlu taramanın ve diğer yoğun girdi kaynaklarının gerçeklenmesi modern bilgisayar bilimi pratisyenleri ve mühendisleri tarafından mümkün kılınmıştır. Buna paralel olarak gerçek değere yakın veriyi işlemek ve anlamak için sağlam yöntemler tasarlama ihtiyacı da doğmuştur. Bu ihtiyacın karşılanması için bilgisayar bilimcileri, özellikle ayrık matematik, çok değişkenli hesap, lineer cebir gibi alanlarda bilgi ve tecrübelerini kullanmalıdırlar.
Hesaplamalı düşünme, karmaşık problemleri ve problemlerin çözümlerini algoritmik ve sistematik olarak ifade ederek problem çözme sürecinin sağlıklı şekilde tamamlanmasını sağlayan bir yöntemdir.
