Capítulo 1. Terminología de informática

Fundamentos de la programación

Parte 1.

1.1. Terminología de informática

En ésta sección, se proyecta una amplia gama de términos o definiciones básicas que sustente o incorporen la teoría con la practica de los conocimientos adquiridos tras el ejercicio o pro del estudio de la carrera de informática. Por consiguiente, se suministran las siguientes definiciones:

Informática: también llamada computación, es una ciencia que estudia métodos, técnicas, procesos, con el fin de almacenar, procesar y transmitir información y datos en formato digital. Se desprende como una ciencia dispuesta a los estudios tanto teóricos como experimentales.

Primeramente para consolidar toda una logía en el área de programación es necesario tener en cuenta los siguientes tópicos:

§ Ingeniero informático:

La palabra ingeniero significa ( hombre de ingenio) es el carácter de ser habilidoso en una o varias áreas o especialidades que dependen de la experticia o trayectoria que posee dicha persona; en este sentido, el ingeniero en informática emplea su ingenio con el método informático a través de la máquina u ordenador.

https://www.becasinternacionales.net/beca/1445-online-becas-para-maestria-en-seguridad-informatica-oeaunir

§ Computadora:

Según la jerga informática, se le denota como ordenador .Son dispositivos que realizan cálculos a velocidades impresionantes, potentes máquinas, que, normalmente comprenden un lenguaje de programación donde traducen resultados (salida) a partir de la información procesada (los datos de entrada). De hecho, al tratarse de procesar datos y sistemas de procesamiento; es decir el tratamiento de dicha información implica un proceso organizativo de los datos procesados.

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El tratamiento automático: Dícese a que las propias máquinas las que realizan las tareas de proceso, captura y de la presentración de la información.

Tratamiento racional: Dícese a todo proceso que está regulado a través de una secuencia de instrucciones (programa) que siguen el razonamiento humano.

Sistemas de la información: Los sistemas computacionales, generalmente implementados como dispositivos electrónicos, permiten el procesamiento automático de la información. Conforme a ello, los sistemas informáticos deben realizar las siguientes tres tareas básicas: trata de operar sobre un conjunto de datos iniciales o véase como datos de entrada por el que se obtiene un resultado a través del procesamiento que es un conjunto de datos finales o salida. Para ello se debe de tener en cuenta éstos aspectos:

§ Sistema:

Se define como un conjunto de componentes conectados e interactivos, destinados para el sistema de procesamiento de información en donde implica la conversión de los datos brutos en información organizada, significativa para ser utilizada óptimamente. Muchos dispositivos suelen ser considerados como sistemas de procesamiento de la información.

§ Sistema Operativo:

Se refiere al conjunto de programas que administran los recursos de la computadora y controlan su financiamiento. Un sistema operativo (SO) controla cinco funciones:

ü Suministro de interfaz al usuario: Al usuario se le permite comunicarse con la computadora por medio de interfaces que emplean menús y gráficas de usuario.

ü Administración de recursos: administra los recursos del hardware como la CPU, la memoria, dispositivos de almacenamiento secundario y periféricos de entrada y de salida.

ü Administración de archivos: controla la creación, borrado, copiado y acceso de archivos de datos y de programas.

ü Administración de tareas: administra la información sobre los programas y procesos que se están ejecutando en la computadora. Puede cambiar prioridad entre procesos y que al concluirlos se compruebe el uso de éstos en la CPU , así como de terminar programas.

ü Servicios de soporte: los servicios de soporte de cada sistema operativo dependen de los implementados o añadidos a éste que puede consistir en la inclusión de actividades nuevos y de actualización de versiones , mejoras de seguridad, controladores de nuevos periféricos, o corrección de errores de software.

§ Controladores de dispositivos :

Son programas que permiten a otros programas de mayor nivel como de un sistema operativo interactuando con un dispositivo de hardware.

§ Programas utilitarios:

Realizan diversas funciones como de resolver problemas específicos además de realizar tareas en general y de mantenimiento, incluyen además algunos S/O.

§ Algoritmos:

Es una fórmula. Dicho término deriva de la palabra algoritmia en donde designa un conjunto de instrucciones programadas con el objeto de solucionar un problema.

§ Objetos:

Son el conjunto de datos y algoritmos que se manipulan, encapsulados en un tipo de dato conocido como objeto.

§ Clases:

Son tipos de objetos con estado de funcionalidad o comportamiento con atributos arraigados similares al igual que las operaciones.

§ Procesador:

El procesador de texto es un tipo de aplicación informática para la creación, edición, modificación y procesamiento de documentos de texto con formato (tal como el tipo y tamaño de la tipografía, adición de gráficos, etc), a diferencia de los editores de texto, que manejan solo texto simple.Los procesadores de textos son una clase de software con múltiples funcionalidades para la redacción, con diferentes tipografías, tamaños de letras o caracteres, colores, tipos de párrafos, efectos artísticos y otras opciones. La UCP o CPU pueden ser: Intel, AMD, Transmeta, IBM, Motorola, el Pentium de Intel−Celeron y Xeon. Opteron de AMD, SPARC de sus Microsystem Centrino Core y Centro Core 2 Duo de Intel.

Tipos

Captura de pantalla de LyX con varios documentos abiertos.

La mayoría de los procesadores de texto más utilizados en la actualidad se basan en el concepto WYSIWYG (del inglés What You See Is What You Get, que significa ‘lo que ves es lo que obtienes’), en el que el aspecto final del documento es el que el usuario ve mientras lo edita. Este tipo de programas utilizan formatos de archivo propios o estándares, tales como OpenDocument (.odt) u Office Open XML (.docx). Algunos procesadores de texto bastante reconocidos que pertenecen a esta categoría son Apache OpenOffice Writer, LibreOffice Writer, Microsoft Word, AbiWord, KWord.

Una aproximación diferente a la edición de textos es la que hacen los editores de TeX (y sus derivados como LaTeX), que usan código fuente (texto plano) que es procesado para crear archivos de texto con formato en forma de un archivo de impresión, tal como PDF o PostScript. Entre este tipo de programas se encuentran Kile, Texmaker, TeXstudio, TeXworks, entre otros.

§ Microprocesadores:

Órgano de tratamiento de la información constituido por microcircuitos electrónicos integrados . Para las generaciones de microprocesadores y el número de núcleos como parte del proceso de un programa ( mass storage o secundary storage auxiliar masivo).

§ Frecuencia de reloj:

Denotado de otra forma como el “Cristal de cuarzo” en donde las oscilaciones son de gran repercusión.

Copia: consiste en poder transcribir la información a un soporte de forma automática.

Carácter: corresponde a cualquier símbolo que se emplea en el cálculo y en la escritura.

Codificación (memoria): La memoria es la capacidad para codificar, almacenar y recuperar información. Con los códigos se pueden comprimir y almacenar satisfactoriamente la información.La información que manejen las computadoras es digital; por lo que controlan una secuencia de dígitos numéricos.

§ Codificación de la información:

Se basa en las unidades contables (dígito) que se descompone en bits; no obstante, el sistema de numeración más empleado es el sistema decimal.

§ Datos:

Son los componentes de un sistema de información en el que implica un sistema procedimental basado en tres pilares : entrada, salida y proceso , aunado a ello, el procesador es de carácter complicado debido a la representación en donde acepta datos denominados (entrada) para que sea convertida ; es decir, transformada para producir una información ( salidas o resultados).

La organización de los datos (coleccionarlos o agruparlos en estructuras) proporciona a los algoritmos a ejecutarse para encontrar una solución a la problemática.

§ Estructuras de datos:

Son el conjunto de organizaciones de datos para tratar y manipular tipos de datos de naturaleza ya sea homogénea o heterogénea.

Entrada: Se refiere a la captación de la información. Normalmente son datos y órdenes ingresados por los usuarios a través de cualquier dispositivo de entrada conectado a la computadora. Un tipo de datos es la propiedad de un valor que determina su dominio (qué valores puede tomar), qué operaciones se le pueden aplicar y cómo es representado internamente por el computador. Todos los valores que aparecen en un programa tienen un tipo, los datos o sistemas de base de datos son cualquier conjunto de caracteres ya sea numéricos, alfabéticos o alfanuméricos que se pueden clasificar del siguiente modo:

a) Según la variabilidad de la base de datos:

*Bases de datos estáticas. Son bases de datos únicamente de lectura, utilizadas primordial mente para almacenar datos históricos que posteriormente se pueden utilizar para estudiar el comportamiento de un conjunto de datos a través del tiempo, realizar proyecciones, tomar decisiones y realizar análisis de datos para inteligencia empresarial.

*Bases de datos dinámicas. Son bases de datos donde la información almacenada se modifica con el tiempo, permitiendo operaciones como actualización, borrado y edición de datos, además de las operaciones fundamentales de consulta. Un ejemplo, puede ser la base de datos utilizada en un sistema de información de un supermercado para la estandarización de productos.

b) Según el contenido

*Bases de datos bibliográficas. Solo contienen un subrogante (representante) de la fuente primaria, que permite localizarla. Un registro típico de una base de datos bibliográfica contiene información sobre el autor, fecha de publicación, editorial, título, edición, de una determinada publicación, etc. Puede contener un resumen o extracto de la publicación original, pero nunca el texto completo Por ejemplo, una colección de resultados de análisis de laboratorio, entre otras.

*Bases de datos de texto completo. Almacenan las fuentes primarias, como por ejemplo, todo el contenido de todas las ediciones de una colección de revistas científicas como puede ser Ingeniería Biolmolecular, en el caso de los directorios, como los formatos electrónicos puede clasificarse a través de un registro todas las acciones a nivel empresarial, dentro de esta clasificación se encuentran tres tipos de directorios empresariales.

**Bases de datos o "bibliotecas" de información química o biológica.* En áreas de la ingeniería biomolecular, genética o astrofísica, por ejemplo, se tienen bases de datos que almacenan diferentes tipos de información proveniente de la química, las ciencias de la vida o médicas. Se pueden considerar en varios subtipos:

Las que almacenan secuencias de nucleótidos o proteínas.

Las bases de datos de rutas metabólicas.

Bases de datos de estructura, comprende los registros de datos experimentales sobre estructuras 3D de biomoléculas

Bases de datos clínicas.

Bases de datos bibliográficas (biológicas, químicas, médicas y de otros campos): PubChem, Medline, EBSCOhost.

La bioinformática, según una de sus definiciones más sencillas, es la aplicación de tecnologías computacionales a la gestión y análisis de datos biológicos. Los términos bioinformática, biología computacional y, en ocasiones, biocomputación, son utilizados en muchas situaciones como sinónimos, y hacen referencia a campos de estudios interdisciplinares muy vinculados que requieren el uso o el desarrollo de diferentes técnicas estudiadas universitariamente en la Ingeniería Informática como ciencia aplicada de la disciplina informática. (Véase. Imágenes del Alineamiento proteínico de la hemoglobina y la animación de parte de una estructura de ADN de doble hélice).

Referencias de la imágen:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ADN_animation.gif

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protein_alignment.jpg

Proceso: Dícese al tratamiento de la información. Se realiza a través de programas y aplicaciones diseñadas por programadores que indican de forma secuencial cómo resolver un requerimiento.

Salida: Véase como la transmisión de resultados. A través de los dispositivos de salida los usuarios pueden visualizar los resultados que surgen del procesamiento de los datos.

El Sistema operativo, es un conjunto de programas que permite interactuar al usuario con la computadora.

Sistemas de mando y control, son sistemas basados en la mecánica y motricidad de dispositivos que permiten al usuario localizar, dentro de la logística, los elementos que se demandan. Están basados en la electricidad, o sea, no en el control del flujo del electrón, sino en la continuidad o discontinuidad de una corriente eléctrica, si es alterna o continua o si es inducida, contra inducida, en fase o desfase (ver periférico de entrada).

Sistemas de archivo, son sistemas que permiten el almacenamiento a largo plazo de información que no se demandará por un largo periodo de tiempo. Estos sistemas usan los conceptos de biblioteca para localizar la información demandada.

Código ASCII es un método para la correspondencia de cadenas de bits permitiendo de esta forma la comunicación entre dispositivos digitales así como su proceso y almacenamiento, en la actualidad todos los sistemas informáticos utilizan el código ASCII para representar textos, gráficos, audio e infinidad de información para el control y manipulación de dispositivos digitales.

Aparato electrónico: consiste en una combinación de componentes electrónicos organizados en circuitos, destinados a controlar y aprovechar las señales eléctricas. Los aparatos electrónicos a diferencia de los eléctricos utilizan la electricidad para el almacenamiento, transporte o transformación de información, véase informática

Computadoras: dicha palabra proviene morfológicamente (del inglés: computer; y este del latín: computare, 'calcular'); también denominada computador u ordenador, proveniente (del francés: ordinateur; y éste del latín: ordinator), es una máquina electrónica que recibe y procesa datos, para convertirlos en información conveniente y útil, que posteriormente se envía a las unidades de salida, para que pueda ser analizada y utilizada por humanos.

Ciencia computacionales: Las ciencias de la computación son aquellas que abarcan las bases teóricas de la información y la computación, así como su aplicación en sistemas computacionales^. El cuerpo de conocimiento de las ciencias de la computación es frecuentemente descrito como el estudio sistemático de los procesos algorítmicos que describen y transforman información en cuanto a su su teoría, análisis, diseño, eficiencia, implementación y aplicación.

Teoría de la Computación: es un conjunto de conocimientos racionales, sistematizados y funcionales que se centran en el estudio de la abstracción de los procesos que ocurren en la realidad con el fin de reproducirlos con ayuda de sistemas formales, es decir, a través de códigos de caracteres e instrucciones lógicas, reconocibles por el ser humano, con capacidad de ser modeladas en las limitaciones de dispositivos que procesan información y que efectúan cálculos como, por ejemplo, el ordenador. Para ello, se apoya en la teoría de autómatas, a fin de simular y estandarizar dichos procesos, así como para formalizar los problemas y darles solución.

Teoría de autómatas: La Teoría de autómatas provee modelos matemáticos que formalizan el concepto de computadora o algoritmo de manera suficientemente simplificada y general para que se puedan analizar sus capacidades y limitaciones. Algunos de estos modelos juegan un papel central en varias aplicaciones de las ciencias de la computación, incluyendo procesamiento de texto, compiladores, diseño de hardware e inteligencia artificial.

Teoría de la computabilidad: Teoría de la computabilidad . Ésta teoría explora los límites de la posibilidad de solucionar problemas mediante algoritmos. Gran parte de las ciencias computacionales están dedicadas a resolver problemas de forma algorítmica, de manera que el descubrimiento de problemas imposibles es una gran sorpresa. La teoría de la computabilidad es útil para no tratar de resolver algorítmicamente estos problemas, ahorrando así tiempo y esfuerzo.

Teoría de la complejidad computacional: Cuando un problema sea computable, puede que no sea posible resolverlo en la práctica si se requiere mucha memoria o tiempo de ejecución. La teoría de la complejidad computacional estudia las necesidades de memoria, tiempo y otros recursos computacionales para resolver problemas; de esta manera es posible explicar por qué unos problemas son más difíciles de resolver que otros. Uno de los mayores logros de esta rama es la clasificación de problemas, similar a la tabla periódica, de acuerdo a su dificultad. En esta clasificación los problemas se separan por clases de complejidad.

Esta teoría tiene aplicación en casi todas las áreas de conocimiento donde se desee resolver un problema muy difícil computacionalmente, además, tiene competencia con el área de criptografía porque espera descifrar un código secreto; aunado a ello, los investigadores la aplican mucho en el área en el que se desenvuelven, a continuación, se presentan las sub ramas de la complejidad computacional:

Modelos de cómputo Estudia abstracciones de hacer un cómputo. Aquí se incluyen los clásicos modelos de la teoría de autómatas además de otros modelos como funciones recursivas, cálculo lambda e inclusive lenguajes de programación.

Teoría algorítmica de la información Centra su atención en la complejidad para describir algorítmicamente una secuencia de datos (cadena); aquí la complejidad está medida por la longitud de su descripción más pequeña.

Especificación y verificación formal Busca metodologías para garantizar que un problema esté correctamente modelado y sistemas formales para validar la corrección de la solución algorítmica.

La Teoría del aprendizaje computacional busca algoritmos que hagan que las computadoras modifiquen sus comportamientos de manera autónoma con base en datos empíricos, y concretamente en ejemplos y contraejemplos. A este tipo de aprendizaje se le llama aprendizaje supervisado. De forma análoga a la teoría de la complejidad computacional, en esta teoría las funciones se clasifican por su grado de dificultad de ser aprendidas.

Teoría de tipos Busca la clasificación de enunciados de acuerdo a los tipos de valores que calculan utilizando herramientas de teoría de lenguajes formales.

Pasos del tratamiento de la información:

Principalmente se trata de operar o de procesar los datos iniciales o datos de entrada y con este proceso se obtiene finalmente unos datos de salida o resultados. El Tratamiento de la Información consiste en una serie de operaciones que se realizan sobre una determinada información de forma planificada y ordenada y así poder convertirla en conocimiento. Consta de las siguientes fases:

Captación: Fase en la que se buscan y recogen los datos que van a formar parte de la información que se necesita.

Almacenamiento: Fase en la que se realiza el guardado de la información (captada anteriormente).

Clasificación: Fase en la que se realiza una ordenación de la información con algún criterio preestablecido.

Modificación: Fase en la que se manipula la información para transformarla en conocimiento.

Utilización: Fase que aprovecha el conocimiento obtenido.

Conforme a las fases expuestas anteriormente, los ordenadores deben ser capaces de realizar las siguientes actividades:

Entrada de la información: Es la tarea de captación de la información. Esta tarea correspondería a las fases de Captación y Almacenamiento explicados anteriormente. Hay que tener en cuenta que un ordenador puede coger la información de varias formas: mediante el teclado.Hay distintos periféricos de entrada con los que se puede acceder en la introducción de la información a un ordenador.

Los Periféricos de entrada son todos aquellos periféricos que permiten introducir datos o información en una computadora para que esta los procese u ordenen. A pesar de que el término “periférico” implica a menudo el concepto de “adicional pero no esencial”, muchos periféricos son elementos fundamentales para un sistema informático. Sin embargo, al ser las fuentes primordiales de entrada, se pueden considerar como extensiones del sistema.

Procesado de la información: Es la tarea que se ocupa del tratamiento de la información. Se correspondería con las fases de clasificación y modificación explicadas anteriormente. Para realizar esto, el ordenador utiliza las aplicaciones apropiadas en cada caso(por ejemplo un procesador de textos). En informática, una aplicación es un programa informático diseñado como herramienta para permitir a un usuario realizar uno o diversos tipos de tareas. Esto lo diferencia principalmente de otros tipos de programas, como los sistemas operativos (que hacen funcionar la computadora).

Salida de la información: Esta tarea es la que se ocupa de mostrar la información modificada en la tarea anterior. Se corresponde con la fase de utilización explicada anteriormente. Hay que tener en cuenta que los ordenadores pueden mostrar la información de diversas formas: por pantalla, por la impresora, etc. (Hay muchos, y muy distintos, periféricos de salida con los que mostrar la información).

Un dispositivo de entrada es cualquier periférico (dispositivo del equipamiento del hardware de computadora) utilizado para proporcionar datos y señales de control a un sistema de procesamiento de información. Los periféricos de entrada y salida componen la interfaz del hardware,

Computación gráfica: es el campo de la informática visual, donde se utilizan computadoras tanto para generar imágenes visuales sintética-mente como integrar o cambiar la información visual y espacial probada del mundo real. Este campo puede ser dividido en varias áreas como el interpretado 3D en tiempo real empleada en los videojuegos y en animación de computadora, en captura y creación de vídeo para la edición de efectos especiales que usualmente se emplea para la proyecciones de películas y programas televisivos ; así como en el modelado de imagenes. Es relevante destacar a continuación los siguientes usos:

Imágenes generadas por computadoras:

El significado basado en la sintáxis (CGI del inglés Computer-generated imagery), son el resultado de la aplicación de la infografía y, más específicamente, de los gráficos 3D generados por ordenador en el arte, los videojuegos, las películas, los programas y anuncios de televisión, animaciones, los simuladores y la simulación en general y, también, en los medios impresos. Hacen referencia a las imágenes generadas íntegramente en un ordenador donde la simulación pictórica, cambió radicalmente la percepción de la industria cinéfila en la franquicia Jurassic Park ; debido a los efectos especiales de los dinosaurios de la película que en efecto , parecían tan reales. ( Véase: n° 1. Imágen de un dinosaurio computarizado; n° imágen 3D con efecto rotativo. )

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/5-cell.gif

Referencias de la imágen:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/5-cell.gi

https://s1-ssl.dmcdn.net/lWEaB.jpg

El modelado:

Al proceso de creación de una representación matemática de un objeto, de una superficie o de una escena en 3D, con lo que obtenemos es un modelo 3D. Una vez creado, se puede mostrar como imagen 2D a través del renderizado o crearlo físicamente con impresión 3D.La técnica más usada para construir un modelo en tres dimensiones es el modelado mediante polígonos con el objeto de construir polígonos conectados entre sí para modelar los objetos. De este modo, el modelado 3D, representan un objeto tridimensional usando una colección de puntos en el espacio dentro de un espacio de 3 dimensiones , conectados por varias entidades geométricas tales como triángulos, líneas, superficies curvas, etc. Siendo una colección de datos (puntos y otro tipo de información), los modelos 3D pueden ser hechos a mano, a través de algoritmos o bien escaneados. El proceso es el siguiente: 1)modelado poligonal de curvas; 2) modelado de curvas y 3) escultura digital.

Entre otros aspectos, es relevante destacar que Pixar Animation Studios, Walt Disney Pictures, DreamWorks, Blue Sky Studios i Square-Enix son consideradas las compañías líderes mundialmente en el mundo del CGI. En el caso de la última, una compañía japonesa productora de videojuegos, usa esta tecnología en escenas prerenderizadas de sus juegos.

No obstante, las imágenes animadas por el ordenador, también se da en los paisajes naturales (como paisajes fractales) por que se generan a través de algoritmos informáticos. Una manera simple de generar superficies fractales es usar una extensión del método de malla triangular, basándose en la construcción de algún caso especial de una curva de Rham. Por lo tanto, un mapa topográfico con diferentes niveles de altura puede ser creado utilizando algoritmos fractal relativamente sencillos. Uno de los fractales típicos y fáciles de programar usados en CGI es el fractal del plasma. (Véase: N° 1.Imágen del rostro de una persona con modelación poligonal; N° 2 .Modelado 3D; Creación con una malla tridimensional para informática forense en torno a la reconstrucción de rostros)