פורטל:מדעי המחשב

מדעי המחשב הוא ענף מדעי העוסק בלימוד הבסיס התאורטי למידע ולחישוביות, והחלתם של אלה על מערכות מחשב.
למדעי המחשב מספר רב של ענפי-משנה; חלקם מדגישים את היבטי החישוביות של תוצאות פרטניות (לדוגמה, גרפיקה ממוחשבת), אחרים עוסקים בחקר התכונות של בעיות חישוביות כלליות (לדוגמה, סיבוכיות), וענפי-משנה אחרים מתמקדים בפתרון הבעיות הכרוכות ביישום מעשי של חישובים ואלגוריתמים. ענף משמעותי במדעי המחשב הוא חקר ויישום שפות פורמליות לפתרון בעיות חישוביות מסוימות (לדוגמה, באמצעות שפת תכנות).

לערך המלא

עריכהמאמר נבחר

Data Encryption Standard (בראשי תיבות: DES), הוא תקן הצפנת נתונים שפותח ב־1975 על ידי IBM בשיתוף פעולה עם הסוכנות לביטחון לאומי. האלגוריתם התקבל בשנת 1976 כחלק מדרישת תקן עבור הממשל האמריקאי להצפנת נתונים בעולם האזרחי ושימש בתפקיד זה עד נובמבר 2001, אז הוחלף בתקן החדש Advanced Encryption Standard, שהינו בטוח ומהיר מקודמו. למרות זאת, צופן DES עדיין נמצא בשימוש נרחב בעיקר בתחום הבנקאות.

צופן DES הוא צופן סימטרי איטרטיבי, כלומר פונקציית ההצפנה מתבצעת באופן חוזר ונשנה שש-עשרה פעמים ומשתייך לתת-המחלקה של צופנים סימטריים הקרויה צופן גושים (Block Ciphers), המצפין גושי מידע גדולים (במקרה של DES באורך 64 סיביות), בעזרת מפתח סודי באורך 64 סיביות (שמתוכם רק 56 סיביות בשימוש). המפתח יכול להיות פונקציה של קוד סודי או סיסמה קצרה. להבדיל מצופן אסימטרי ההנחה היא שהשולח והמקבל מחזיקים במפתח זהה, שאותו העבירו מראש אחד לשני באופן מאובטח.

חולשתו העיקרית של DES היא גודל מפתח ההצפנה (וכן גודל הגושים) ולכן נחשב DES בימינו כ"הצפנה חלשה" ואינו בטוח לשימוש בגרסה הבסיסית. דרך בטוחה יותר וזולה ליישום DES היא איטרציה. כלומר הצפנה חוזרת של הטקסט עם מפתחות הצפנה נוספים. השיטה הנפוצה ביותר העושה שימוש באיטרציה נקראת DES משולש (הפעלת DES‏ 3 פעמים).

לערך המלא

לרשימה המלאה

עריכהאישים במדעי המחשב

מדען נבחר

מיכאל רבין (נולד ב-1931) הוא מתמטיקאי ישראלי, מחשובי החוקרים במדעי המחשב וממייסדי המחלקה למדעי המחשב במסגרת המכון למתמטיקה באוניברסיטה העברית.

מחקרו של רבין פרוש על מספר תחומים: לוגיקה מתמטית, תורת החישוביות, אלגוריתמים הסתברותיים, חישוב מבוזר וחישוב מקבילי. בכל אחד מהתחומים הללו הוא ביצע כמה פריצות דרך מחקריות, שהטביעו את חותמן על תחום המחקר בכללותו. בתחום ההצפנה מיכאל רבין ידוע בזכות שיטת הצפנה וחתימה עם מפתח פומבי הקרויה על שמו - הצפנת רבין.

ב-1959 פרסם רבין יחד עם דנה סקוט מאמר קצר ואלגנטי בו הראו כיצד ניתן להתייחס לאוטומט כאל אובייקט מתמטי, הוכיחו את המשפטים העיקריים בתחום והמציא את האוטומט סופי לא דטרמיניסטי. שני הכותבים קיבלו את פרס טיורינג על מאמר זה.

לערך המלא

לרשימת הביוגרפיות המלאה

עריכהערכים מומלצים

AES‏ • #C‏ • DES‏ • NP‏ • RSA‏ • אלן טיורינג • ביואינפורמטיקה • בינה מלאכותית • בלשנות חישובית • הוכחה באפס ידע • חלוקת סוד • חתימה דיגיטלית • מגדלי האנוי • מערכת הוכחה אינטראקטיבית • קוד המינג • קוד ריד-סולומון • קריפטוגרפיה • רקורסיה • שער קוונטי • שפת תכנות • תרגום מכונה

עריכההידעת?

יכולת העיבוד של המחשבים המודרניים התקדמה במהירות עצומה בעשרות השנים האחרונות. כך לדוגמה, המעבד המסחרי הראשון של אינטל, דגם 4004, יצא לשוק ב-1971, ואפשר יחידת עיבוד מלאה על שבב יחיד. השימוש המסחרי התאפשר בעקבות טכנולוגיה חדשה של שערי סיליקון בגודל של 10 מיקרומטר שאפשרה לדחוס מספר רב של טרנזיסטורים על אותו רכיב ובכך להקטין את צריכת הזרם ולהגביר את מהירות העיבוד ל-92,000 פקודות בשנייה. בתערוכת CES שנערכה בלאס וגאס ב-2010, הסבירה אינטל שכדי לייצר יכולת עיבוד דומה לזו של המעבדים החדשים ‏Core i3 ו-Core i5, באמצעות הטכנולוגיה של הדגם 4004, כל מעבד היה נדרש להיות בגודלו של האי מנהטן והיה נזקק ל-26 כורים גרעיניים.

לקטעי "הידעת?" נוספים

עריכהציטוט נבחר

מלאכת הייצור של מספרים אקראיים הינה חשובה מדי מכדי שנותיר אותה ליד המקרה.

— רוברט קוביו

לאוסף הציטוטים המלא

עריכהתמונה נבחרת

הפעולה שמבצע צופן קיסר היא הזזת כל אות מספר מקומות בכיוון נתון לאורך האלף-בית.
בדוגמה לעיל: היסט 3 עם אלף-בית אנגלי. האות B בטקסט הופכת לאות E בטקסט המוצפן.

לגלריית התמונות המלאה

עריכהנושאי ליבה במדעי המחשב

עריכהיסודות מתמטיים

מדעי המחשב, בהיותם מדע, מתבססים על יסודות מתמטיים רבים מתחום האלגברה, הקומבינטוריקה והלוגיקה. מדעי המחשב מציעים מגוון של מבני נתונים מופשטים המהווים מודל מתמטי נוח עבור בעיות יום-יומיות. שימוש במודלים אלו מאפשר גיבוש, ניתוח ומיטוב אלגוריתמים עבור בעיות אלו.

עריכהחישוביות

חישוביות הינה תחום תאוריה בסיסי במדעי המחשב אשר עוסק ביכולת החישוב של מחשב: מה ניתן ומה לא ניתן לחשב על ידי מחשב. הניתוח המדעי מבוסס על מודל מתמטי עבור מכונת חישוב אשר נקרא מכונת טיורינג. סיבוכיות חישובית היא ענף של תחום החישוביות אשר מתמקד בפונקציות אשר ניתן לחשב במחשב, ועוסק ביעילות הביצוע של אותו חישוב: כמה מהר ניתן לעשותו, מה הזיכרון המינימלי הנדרש וכיוצא בזה.

עריכהאלגוריתמים

אלגוריתם הוא דרך שיטתית (כלומר כזו שצעדיה מוגדרים היטב) לביצוע של משימה מסוימת במספר סופי של צעדים. מתכון להכנת עוגה הוא דוגמה לאלגוריתם, אך בדרך-כלל משמש מושג זה לפתרון בעיות במתמטיקה או במדעי המחשב. כל תוכנית מחשב היא אלגוריתם, או אוסף של אלגוריתמים.

מקור המלה בשמו של המתמטיקאי הפרסי בן המאה התשיעית, אבו ג'עפר מחמד אל ח'ואריזמי, אבי תורת האלגברה.

עריכהתוכנה ותכנות

Sub main() msgbox("Hello World!") End Sub דוגמה לתוכנית Hello World הכתובה בשפת Visual Basic

תוכנה הינה שם כללי לתוכניות מחשב, שגרות, ותיעוד המשמשים מערכות מחשוב. תכנות הינו תהליך הכתיבה, הבדיקה והתחזוקה של קוד המקור של תוכנית מחשב. מלאכת התכנות ממירה בין האלגוריתם הרצוי לבין שפת תכנות אשר מאפשרת הפעלת האלגוריתם בצורה ממוכנת.

עריכהתחום נבחר

למידע - לחצו על הלשונית המתאימה

בינה מלאכותית
גאומטריה חישובית
גרפיקה ממוחשבת
מחשוב קוונטי
קריפטוגרפיה
תורת הקודים

[עריכה]

בינה מלאכותית היא ענף של מדעי המחשב העוסק ביכולתם של מחשבים לפעול באופן המציג יכולות השמורות עד כה לבינה האנושית בלבד. מכיוון שמחשב יכול לבצע פעילויות מוגדרות במהירות רבה ביותר, לעיתים נוצרת התחושה שהוא מדמה פעולה אינטליגנטית, כגון יכולת משחק שחמט או ניהול שיחה.

בשנת 1950 הוגדר הכלי שבעזרתו ניתן לקבוע האם מכונה הגיעה לרף האינטליגנציה האנושית, במבחן הקרוי מבחן טיורינג: "אם יינתן לאדם, היושב בחדר סגור, לנהל שיחה באמצעות ממשק מחשב (Console) עם ישות שנמצאת בחדר השני, כאשר אותה ישות תהיה או אדם או מכונה, והמשוחח לא יוכל לזהות האם מולו ניצב אדם או מכונה, או-אז המכונה תחשב לתבונית.

[עריכה]

גאומטריה חישובית היא תחום במתמטיקה ובמדעי המחשב העוסק במבני נתונים ובאלגוריתמים לפתרון בעיות גאומטריות.

הבעיות הנדונות בתחום זה נוגעות לעצמים גאומטריים כמו נקודות, קטעים ומצולעים במישור, או לנקודות, לקטעים, למשטחים וכדומה במרחב מממד גבוה יותר.

המחקר העיוני בגאומטריה חישובית מיושם בתחומים אחרים במדעי המחשב, כגון: ראייה ממוחשבת, גרפיקה ממוחשבת, רובוטיקה ומערכות תיב"ם וכן בתחומים שאינם נמנים עם מדעי המחשב, כגון: הנדסה, סטטיסטיקה, מערכת מידע גאוגרפי וביולוגיה מולקולרית.

[עריכה]

גרפיקה ממוחשבת היא תחום במדעי המחשב העוסק בשילוב של תמונות ובעיבוד תמונה באמצעות מחשב. גרפיקה ממוחשבת מתייחסת בדרך כלל לגרפיקת תלת־ממד אף כי היא כוללת גם גרפיקה דו-ממדית. התחום התיאורתי כולל מספר רב של אלגוריתמים שונים העושים שימוש בשיטות הלקוחות מאנליזה וקטורית, גאומטריה אנליטית ועיבוד אותות.

שימוש בגרפיקה ממוחשבת (ובפרט בגרפיקת תלת־ממד) לצורך יצירת אנימציה קרוי אנימציה ממוחשבת. לטכנולוגיה זו שימושים רבים בקולנוע, בטלוויזיה ובמשחקי מחשב. היכולת של הגרפיקה הממוחשבת (ובפרט גרפיקת תלת־ממד) לייצר תמונות ריאליסטיות משמשת גם באדריכלות, רפואה ובתחומי תעשייה אחרים.

תחום אחר בגרפיקה הממוחשבת, עיבוד תמונה, משמש בעיקר לעיבוד תמונות שצולמו במצלמה. בעזרת שיטות אלה אפשר לתקן פגמים שנפלו בצילום, לשנות את תכונות התמונה כולה או חלקים ממנה, וכן ליצור אפקטים מיוחדים כגון מורפינג.

[עריכה]

חישוב קוונטי הינו תחום במדעי המחשב בו מכונת החישוב פועלת על פי עקרונות הפיזיקה הקוונטית ומוגבלת אך ורק על ידי חוקים פיזיקליים אלו. להבדיל ממכונת החישוב ה"קלאסית" (מכונת טיורינג הפועלת לפי חוקי הפיזיקה הקלאסית), המחשב הקוונטי יודע לעבד ביטים-קוונטיים, קיוביטים, בעלי התכונה המוזרה שמצבם אינו בהכרח '0' או '1' אלא יכול להיות סופרפוזיציה שלהם. מודל חישובי זה מאפשר ביצוע אלגוריתמים קוונטיים בעלי מקביליות גבוהה, ויעילות טובה יותר מהאלגוריתם הקלאסי הרגיל.

כח החישוב של מחשב קוונטי אינו גדול יותר מאשר של מחשב רגיל, אך כאמור יעילותו גבוהה יותר. פעולות כמו מציאת גורם ראשוני של מספר גדול, או מציאת מפתח של צופן, ניתנות לביצוע במחשב קוונטי ביעילות פולינומית, לעומת היעילות האקספוננציאלית של מחשב קלאסי.

[עריכה]

קריפטוגרפיה היא ענף במתמטיקה ובמדעי המחשב העוסק בהיבטים השונים של אבטחת מידע בכלל והצפנה בפרט. דוגמאות לנושאים שקשורים באבטחת מידע:

הצפנה והסתרה של מידע חסוי ממי שלא הוסמך לראותו.
בקרת זכויות גישה מרחוק של משתמשים ברשת מחשבים.
אימות זהות (כמו באמצעות סיסמה).
פרוטוקולים להוכחת ידיעה, כמו פרוטוקול אתגר מענה והוכחה באפס ידע.
מנגנוני חתימה דיגיטלית.
מחוללי מספרים אקראיים.
אלגוריתמים להבטחת שלמות מידע.
אימות מקורות מידע כמו MAC.
אנונימיות, תיעוד, אישור ומניעת הכחשה.

השם "קריפטוגרפיה" מקורו במילה היוונית "קריפטו" שמשמעותה נסתר או אמנות ההסתרה. בתרגום חופשי פירוש השם הוא תורת ההצפנה, אם כי משמעותו מקיפה יותר.

[עריכה]

תורת הקודים היא תחום במתמטיקה ובמדעי המחשב שעוסק בהעברה יעילה של מידע דרך מערכת מציאותית שיוצרת שגיאות ברצף. כאשר מעבירים מידע דרך מוליך טוב ככל שיהיה (גלי רדיו, קווי טלפון), נופלות טעויות במידע כתוצאה מרעשי רקע שנוצרים מסיבות טכניות בעיקר. שגיאה קטנה ככל שתהיה יכולה לעוות את המידע המתקבל ולהפוך אותו לחסר משמעות, או לבעל משמעות שונה מהרצוי. הבעיה קיימת מאז ומעולם גם בשפת הדיבור והכתיבה. ניתן לראות טעויות דפוס שנובעות מהחלפת אותיות כמעט בכל ספר שיוצא לשוק. בעיה זו נעשתה חריפה במיוחד בתקשורת בין מחשבים, בה שינוי של ביט אחד במסר יכול להרוס את החישוב כולו.

בתורת הקודים מפותח מושג הקוד וכן גם כלים שמאפשרים הבחנה ותיקון שגיאות במידע המתקבל.

עריכהמדף הספרים

אנדרו הודג'ס, טיורינג, תרגמה אורה גרינגרד, הוצאת ידיעות אחרונות, 2001.

ספרון זה עוסק בביוגרפיה של אחד ממניחי היסודות למדעי המחשב, המתמטיקאי הבריטי אלן טיורינג. בין השאר עוסק הספר במכונת טיורינג - מודל מופשט לאופן פעולתו של המחשב, במבחן טיורינג - מבחן הבודק האם למכונה כלשהי יש בינה מלאכותית שלא תאפשר להבחין בינה ובין אדם, ובחלקו של טיורינג במאמץ הבריטי במלחמת העולם השנייה לפצח את הצופן של מכונת ההצפנה "אניגמה" של הצבא הגרמני.

לספרים נוספים

עריכהתחומים משיקים

עריכהפורטלים קרובים


- פורטל המתמטיקה	- פורטל המחשבים	- פורטל האינטרנט	- פורטל התוכנה

עריכהקדימה, לעבודה!

רוצים לעזור? הנה כמה משימות שבהן אתם יכולים לתרום:

כאן וכאן אפשר למצוא ערימה של קצרמרים בתחום מדעי המחשב שרק מחכים שירחיבו אותם.
מה שווה דף בקשת תמונות ואיורים אם לא מתייחסים אליו?
ישנם ערכים שאי אפשר שיישארו במצבם הנוכחי וצריך לעבור עליהם ולתקן אותם בהקדם, ראו מסגרת "ערכים דורשי שיפור".

מצאו ערכים לשיפור בנושא מדעי_המחשב: לשכתוב • לעריכה • להשלמה • קצרמרים • חדשים • דורשי מקור • לפישוט •

בלי תמונה (יש לגלול את המסך כלפי מטה)

מהו פורטל? – רשימת כל קטגוריות המשנה והערכים

בינה מלאכותית
כללי	מבחן טיורינג • היסטוריה של הבינה המלאכותית • ציר הזמן של בינה מלאכותית • רפש של בינה מלאכותית • תור הזהב של הבינה המלאכותית • אוריינות AI • סוכן תבוני • AI-שלמות • אסדרת בינה מלאכותית (בישראל) • בינה מלאכותית צרה • בינה חישובית • הסברתיות בינה מלאכותית • הפרדוקס של מורבק • סוכן תבוני • אתיקה של בינה מלאכותית • זיהוי תוכן שנוצר על ידי בינה מלאכותית • Attention Is All You Need • טיוח בינה מלאכותית
תחומים	עיבוד שפה טבעית • ראייה ממוחשבת • בינה מלאכותית יוצרת (מוזיקה) • מודל טקסט לווידאו • אומנות בינה מלאכותית • בינה מלאכותית כללית (AGI)
סוגי למידת מכונה	מערכת לומדת • למידה מונחית • למידה בלתי מונחית • למידה עמוקה • למידת חיזוק • סיווג בייסיאני נאיבי • רשת בייסיאנית
אלגוריתמי למידת מכונה קלאסית	פרספטרון • עץ החלטה • מכונת וקטורים תומכים • Bag of words • אלגוריתם k-מרכזים • אלגוריתם מיקסום התוחלת • הורדת ממד • אלגוריתם שכן קרוב • יער אקראי • Q-learning •‏ T-SNE•‏ Tf–idf • חיזוק גרדיאנט
למידה עמוקה	רשת עצבית מלאכותית • רשת זרימה קדימה • רשת עצבית רקורסיבית • פונקציית אקטיבציה • טרנספורמר • Attention •‏ GAN
עיבוד שפה טבעית	מודל שפה • שיכון מילים • בלשנות חישובית • תרגום מכונה • חילוץ מידע (אנ') • ניתוח סנטימנט • זיהוי חלקי דיבר (אנ') • מערכת זיהוי דיבור • זיהוי ישויות • כריית טקסט • תיוג תפקידים סמנטי • Word2vec • מודל שפה גדול • GPT •‏ BERT • מודל Bag-of-words • יצירת טקסט בשפה טבעית (אנ') • מילת עצירה • ניתוח מחרוזות • Stemming (אנ') • למטיזציה (אנ')
יישומים לבינה מלאכותית (אנ')	צ'אטבוט • זיהוי דובר • זיהוי עצמים • זיהוי תבניות • עוזר וירטואלי • זיהוי תווים אופטי • מחולל תמונות • הזיות
מערכות בינה מלאכותית	אלייזה • ChatGPT •‏ Auto-GPT •‏ DALL-E •‏ Veo •‏ אודיו •‏ Suno AI •‏ Midjourney •‏ Gemini • קלוד •‏ Perplexity •‏ SearchGPT •‏ GitHub Copilot • דיפ־פייק • סירי • Google Assistant • אמזון אלכסה • מיקרוסופט קופיילוט • Qwen • מאנוס • מטא AI •‏ DeepSeek • גרוק • ארני בוט • Clova •‏ Character.ai •‏ Mistral AI •‏ You.com •‏ OpenClaw •‏ Z.ai
סוגיות בטיחות בינה מלאכותית	סכנה קיומית מבינה מלאכותית כללית • בינה מלאכותית כללית • יישור בינה מלאכותית (אנ') • בקרת יכולות בינה מלאכותית (אנ') • בינה מלאכותית ידידותית • התכנסות אינסטרומנטלית (אנ') • סינגולריות טכנולוגית • השתלטות הבינה המלאכותית • המכתב הפתוח על בינה מלאכותית (2015) • הסתברות לאבדון
ספריות בשימוש נרחב	TensorFlow •‏ PyTorch •‏ Torch •‏ Hugging Face •‏ Keras •‏ spaCy (אנ') •‏ Caffe
לקטגוריית הבינה המלאכותית

פורטל:מדעי המחשב

מדעני מחשב מתחום התוכנה ומתכנתים

מדעני מחשב מתחום הקריפטוגרפיה

זוכי פרס טיורינג

מדעני מחשב ישראלים ישראל

הוכחה לוגית

פעולות בוליאניות

לוגיקה בוליאנית

התפוצצות קומבינטורית

עץ חיפוש (tree)

תורת הגרפים

תורת הרקורסיה

בעיות חישוביות

סוגי סיבוכיות

מחלקות סיבוכיות

משפטים והשערות

מחלקות של אלגוריתמים

אנליזה של אלגוריתמים

אלגוריתמי מיון

מציאת מסלול קצר ביותר

מציאת עץ פורש מינימלי

אלגוריתמי רשת זרימה

תכנות מקבילי

רשימת שפות תכנות

רשימת שפות מחשב

אדומים בתבנית:מדעי המחשב

אישים

זוכי פרס טיורינג

זוכי פרס גדל

אישים נוספים

אובייקטים, פרימיטיבים, מבני נתונים ושפות

אלגוריתמים, מושגים ותחומים