Introducción a la Informática

Fundamentos de la informática. Orientado a personas sin conocimiento previo, pero también puede ser interesante para los que ya están familiarizados con la tecnología.

El término informática fue usado académicamente por primera vez en el libro Informatik: Automatische Informationsverarbeitung (Informática: procesamiento automático de información) por Karl Steinbuch en 1957. Proviene de la unión de las palabras alemanas Informationen (información) y Automatik (automática).

Consiste en estudiar los métodos para el almacenamiento, procesamiento y transmisión de la información, con el fin de sistematizar y/o automatizar tareas de manera óptima.

No se debe confundir sistematización con automatización. La sistematización se refiere a la organización de los procesos, que en todo caso podrían realizarse manualmente. Por otro lado, la automatización se trata de que los procesos sean realizados por máquinas o cualquier otro organismo sin voluntad (autómata).

Teniendo claro estos conceptos, puede decirse que la informática se ha ido aplicando desde la antigüedad, solo que sin la participación de las máquinas que hoy se conocen como computadoras. Por ejemplo:

• En la antigua Grecia, aproximadamente unos 500 años antes de Cristo, se usaba un herramienta llamada escítala para cifrar y descifrar mensajes.

• En varios lugares del mundo entre los años 500a.C y 300a.C, se usaba un instrumento llamado ábaco para realizar cálculos matemáticos.

• En la antigua Grecia, cerca del año 300a.C el matemático Euclides desarrolló un método para el cálculo del máximo común divisor (El Algoritmo de Euclides).

Todas estas aplicaciones tienen algo en común, deben seguirse metódicamente unos pasos para obtener el resultado esperado.

Máquinas (Hardware)

La tecnología es la característica más importante del ser humano, tanto para bien cómo para mal, ha sido el principal elemento de la evolución humana y probablemente lo seguirá siendo.

Dentro de la gran variedad de herramientas que se han desarrollado a través de la historia, tristemente las armas son las que han tenido más importancia, pero no muy lejos de ellas están las máquinas. Las máquinas son objetos que permiten aprovechar la energía de los elementos que las componen para realizar tareas específicas.

En sus inicios, las máquinas tenían como función principal realizar tareas físicas, pero a algunos intelectuales se les ocurrió que también podrían ser de ayuda para realizar cálculos matemáticos complejos y analizar grandes cantidades de información eficientemente. Luego de varias décadas de estudio y mucha evolución, se crearon las computadoras.

Las computadoras son un conjunto de elementos electrónicos que pueden recibir, procesar, almacenar y transmitir información. Pueden ser configuradas para realizar una gran variedad de tareas por medio de secuencias de instrucciones llamadas programas.

Su nombre proviene de una ocupación que existía desde el siglo XVII, una persona con este cargo tenía como función realizar cálculos matemáticos. La palabra computadora en sí, proviene del latín computare, que significa calcular.

Algunas de las computadoras que se usan a diario son:

• Relojes
• Calculadoras
• Teléfonos
• Tabletas
• Computadoras personales

Otros objetos que usualmente contienen computadoras son:

• Electrodomésticos
• Vehículos

Algoritmos (Software)

La palabra algoritmo proviene de la latinización del nombre del matemático persa Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi, que en el mundo hispano-hablante es muy conocido, pero poco reconocido por aparecer en la portada del libro Álgebra de Baldor.

Por su nombre, puede parecer que hace falta estudiar matemática avanzada para entenderlos, pero la verdad es que son simplemente un conjunto de instrucciones para realizar una tarea. Los pasos a seguir para cambiar un bombillo o la receta para preparar una pizza son buenos ejemplos de lo que es un algoritmo.

Aunque un algoritmo puede ser ejecutado por cualquier entidad, tanto seres vivos como autómatas, por lo general serán autómatas quienes lo lleven acabo, pues estos pueden realizar cálculos matemáticos y análisis con mayor rapidez.

Expresar algoritmos en lenguaje natural sin ambigüedad es una tarea compleja, pues nuestro modo de comunicación es muy amplio y los autómatas todavía no son capaces de entenderlo completamente, pero a su vez permite que sea mucho más fácil explicar su funcionamiento a otros humanos.

Por esta razón, es común que un algoritmo sea expresado en múltiples lenguajes que estarán orientados a un público específico y tendrán diferentes niveles descriptivos. Los niveles descriptivos no están estrictamente estandarizados, pero podrían agruparse en:

• Alto nivel: cuando se quiere hablar sobre qué hace y para qué es útil un algoritmo, el lenguaje natural es la mejor forma de hacerlo gracias a su alto nivel descriptivo y a que puede ser entendido por personas sin conocimientos técnicos.

Algoritmo para calcular el factorial de un número:

Para obtener el factorial de un número positivo n, se deben
multiplicar todos los números enteros desde 1 hasta n (inclusivo).

  4! = 4 x 3 x 2 x 1 = 24

Pseudocódigo:

  1. Inicializar un acumulador r en 1
  2. Mientras n sea mayor que 1, repetir:
     2.1. Multiplicar r por n
     2.2. Restar 1 a n
  3. El factorial de n es r

• Implementación: cuando se quiere que un autómata ejecute el proceso, los lenguajes de programación permiten traducir los algoritmos a instrucciones que el autómata puede entender, al resultado de esta traducción se le llama programa. Existe una gran cantidad de lenguajes de programación, que al igual que el lenguaje natural, cada uno tiene una sintaxis específica.

// Fact returns the factorial of n.
func Fact(n int) int {
  r := 1

  for ; n > 1; n-- {
    r *= n
  }

  return r
}

// Returns the factorial of n.
int fact(int n) {
  int r = 1;

  while (n > 1)
    r *= n--;

  return r;
}

/**
 * Computes the factorial of the given number.
 *
 * @param {Number} n - Initial number.
 * @return {Number}
 */
function fact(n) {
  let r = 1

  while (n > 1)
    r *= n--

  return r
}

Los algoritmos son escritos de manera generalizada, es decir, sus instrucciones deben ser seguidas sin importar quién o qué los ejecute. Esto es beneficioso porque asegura su comportamiento, pero también puede ser una desventaja ya que asume que quienes los ejecuten tienen las mismas características, por lo que en algunas ocasiones, la implementación de un algoritmo puede variar según el autómata que lo siga e incluso el lenguaje de programación que se use.

En pocas palabras, para una persona muy alta, cambiar un bombillo puede ser una tarea muy sencilla, pero para una persona de estatura promedio probablemente hagan falta unos pasos extras donde se necesitará una escalera, por lo que el algoritmo deberá ser un poco diferente dependiendo de la estatura de la persona que lo ejecute.

Conclusiones

En resumen, la informática consiste en sistematizar y automatizar procesos, en tratar de simplificar tareas y hacer lo más fácil posible la vida de la humanidad.

Generalmente la informática se relaciona con la matemática, y de hecho tiene mucho sentido pues la computación es el producto de la aplicación de muchas teorías matemáticas, pero algunas ramas se enfocan más en la creatividad y el arte, otras en la gerencia y manejo de recursos, por lo que se puede catalogar como un área de estudio multidisciplinaria en la que pueden participar personas con inteligencias muy variadas.

Algunas de las actividades que desempeñan los profesionales de la informática son:

• Desarrollo de Software
  • Desarrollo de Firmware
  • Desarrollo de Sistemas Operativos
  • Desarrollo de Lenguajes de Programación
  • Desarrollo de Aplicaciones de escritorio
  • Desarrollo de Videojuegos
  • Desarrollo Web
    • Desarrollo Frontend
    • Desarrollo Backend
    • Desarrollo Fullstack
  • Desarrollo Móvil
  • Desarrollo de Realidad Virtual/Realidad Aumentada
  • Desarrollo de Aplicaciones distribuidas
• Seguridad informática
  • Informática forense
  • Hacking ético
• Administración de Sistemas
  • Servicio Técnico
  • Administración de Servidores
    • Administración de Bases de Datos
  • Administración de Sistemas Cloud
• Investigación
  • Educación Universitaria
  • Ciencia de la Computación
    • Inteligencia Artificial
    • Computación Distribuida
• Análisis y Sistematización
  • Sistematización de Procesos
  • Arquitectura de Sistemas Computacionales
  • Modelado de Bases de Datos
  • Análisis de Información y Estadística
• Gerencia y Gestión de proyectos
• …

Nota: se debe resaltar que cada perfil se subdivide en los lenguajes de programación y herramientas que se usen, por ejemplo: un desarrollador backend que se haya especializado en el lenguaje de programación Go no encajará en roles en los que se necesite un programador backend que use JavaScript; inclusive, un programador frontend que use JavaScript y React (que es una herramienta creada con JavaScript), no encajará en un perfil fontend que use JavaScript y Vue (que es otra herramienta creada con JavaScript).

El nivel de complejidad de cada perfil sigue expandiéndose en cada área, por lo que es muy probable que en un futuro, cada uno de estos temas representen una carrera universitaria completa cada uno.

Atribuciones

HarvardX. CS50’s Introduction to Computer Science. https://courses.edx.org/courses/course-v1:HarvardX+CS50+X/course/

Khan Acedemy. Computer science. https://www.khanacademy.org/computing/computer-science

Wikipedia. Informática. https://es.wikipedia.org/wiki/Inform%C3%A1tica

Wikipedia. Algorithm. https://en.wikipedia.org/wiki/Algorithm

Registro de cambios

• 2021/05/06: Mejoré la sección de conclusiones, agregué algunos roles más y mejoré la explicación sobre la complejidad de cada perfil.

• 2020/06/04: Decidí mover la explicación sobre cómo es representada la información a su propio artículo para dedicarle la suficiente atención que se merece y disminuir la complejidad de este artículo.

• 2020/06/05: Agregué la sección de Conclusiones para dar ideas sobre que puede hacer un profesional de la informática.