ما علاقة الرياضيات بالبرمجة ؟
سنتطرق
في هذه التدوينة لشرح ما علاقة الرياضيات بالبرمجة؟ من خلال توضيح بعض المفاهيم المتعلقة بهذا الصدد مع بعض الأمثلة التوضيحية
وفيما يلي النقاط التي سيتم التطرق لها:
تاريخ الرياضيات و أهميتها بشكل عام
أهمية الرياضيات في البرمجة
استخدامات الرياضيات في البرمجة
تاريخ الرياضيات و أهميتها بشكل عام
يعتبر علم الرياضيات من العلوم الهامة التي ساهمت في تطور الحضارة البشرية عبر العصور بحيث كانت و مازلت هي حجر أساس الذي لايمكن بدونه الخوض في أي علم إنساني معاصر، نجد الرياضيات موجودة في جوانب كثيرة في حياتنا ابتداءً من عد الأشياء المادية البسيطة مروراً بإجراء العمليات الحسابية المعقدة عليها و حتى القيام بعملية وضع قوانين رياضية ثابتة تصف لنا كيفية إجراء الحساب الازم من أجل حل معضلة ما في الحياة.
عرفت البشرية الرياضيات منذ قديم الزمان حيث كان البابليون و المصريون القدماء من اوائل الحضارات التي استخدمت الرياضيات في الحساب والعد منذ 3000 آلاف سنة مضت، كما برع المصريون القدماء في علم الهندسة و كانوا يستخدمون الرياضيات في حساب الزوايا المثلثية و حساب الميل وحساب المساحات و الحجوم للأشكال الهندسية البسيطة.
لم يقتصر علم الرياضيات على حساب الأشياء البسيطة و مجرد القيام بعملية الجمع و الضرب و القسمة، بل تطور هذا العلم كثيراً مع مرور الزمن على يد العديد من الحضارات و من أهمها كانت في بلاد الهند و بلاد المسلمين حيث قام الخوارزمي رحمه الله بكتابة كتاب علم الجبر و المقابلة في بغداد في اوائل القرن التاسع، ومن هنا بدأت تظهر مفاهيم مهمة و الفاظ جديدة في علم الجبر مثل ايجاد مجهول في معادلة رياضية بدلالة مجهول اخر يقابله.
تطورت الرياضيات كثيراً الى ان وصلنا لمرحلة متقدمة نستطيع فيها ان نحسب عمليات معقدة باستخدام أدوات رياضية قوية كعلم التفاضل و التكامل وهو فرع من فروع علم الرياضيات وهو العلم الذي اتاح لنا الوصول لحل مشاكل معقدة مثل حساب معادلات الفيزياء و وصف طبيعة الحركة و سلوكها و غير ذلك.
تكمن أهمية في الرياضيات في امكانيتها على وصف الأشياء من حولنا بمعادلات في غاية الدقة و هذا ماجعلها تدخل في اغلب العلوم الحياتية الأخرى كالطب و الفيزياء و الكيمياء و علم الفلك و الهندسة و التكنولوجيا، وبالأخص علم الحاسوب و البرمجة و الإحصاء فالرياضيات تمثل حجر أساس اثناء دراستك لعلوم الحاسوب و الذكاء الاصطناعي و المجالات المتعلقة بها، فلايمكن لعالم الحاسوب ان لاتكون لديه دراية قوية في الرياضيات و حساب التفاضل و التكامل و الإحصاء و الرياضيات المتقطعة لأنها الأساس في ذلك.
أهمية الرياضيات في البرمجة
إذاً ما اهمية الرياضيات في مجال البرمجة و الحاسوب و كيف مكنتنا من الوصول لحلول مشاكل في غاية التعقيد باستخدام معادلات محددة و منطقية.
في
الواقع يمكن ان تكون مبرمجاً بدون معرفة قوية بالرياضيات لكن لايمكنك ان تصبح مبرمجاً قوياً بدونها لأنه عند التعمق في مجال البرمجة ستكتشف انه يجب عليك ان تكون لديك خلفية معرفية صلبة في علم الرياضيات و الإحصاء لأنه يمثل حل لمشاكل كثيرة قد تواجهك أثناء العمل في هذا المجال و خصوصاً اثناء تطوير برامج معقدة مثل محركات الألعاب و الألعاب و البرامج الحسابية المتقدمة وغيرها الكثير من الحالات الأخرى.
لايعني هذا انك لن تصبح مبرمجاً جيداً بشكل عام بدون الرياضيات لكن المعرفة بها ستحسن من مهاراتك في حل المشكلات البرمجية بشكل أفضل و اسرع من غيرك، فمثلاً عندما تريد إنشاء برنامج لحساب احداثيات موقع جغرافي ستحتاج لاستخدام مهاراتك في الرياضيات و التحليل بلا شك، طالما انك لاتتعامل مع برامج تحتاج لحسابات معقدة فغالباً لن تحتاج الرياضيات كثيراً خصوصاً مع تواجد المكتبات الجاهزة التي تمكنك من الوصول للعديد من الأدوات الرياضيات المناسبة لنوع عملك.
لكن اذا كنت تنوي التعمق في مجال البرمجة و هندسة البرمجيات فلابد لك ان تتعلم الرياضيات جيداً كي تتمكن من تنفيذ المشاريع الكبيرة او العمل في شركات ضخمة.
استخدامات الرياضيات في البرمجة
يمكننا ان نذكر لكم بعض التطبيقات العملية للرياضيات في البرمجة و التي ستغير نظرتكم كثيراً عن مدى اهمية استخدام الرياضيات و تطبيقاتها المختلفة و كم انها ستحل لنا مشاكل معقدة للغاية ببعض الخطوات الرياضية.
1- بناء المحاكيات :
تستخدم الرياضيات بشكل اساسي في بناء و تطوير المحاكيات الفيزيائية او الفلكية او الطبية لأنها قائمة على حسابات دقيقة و معادلات تصف المعلومات بدقة لجهاز الحاسوب و تستخدم المحاكيات في العديد من التطبيقات مثل محركات الالعاب و الرسوم المتحركة و المحاكيات الطبية.
2- التشفير و أمن المعلومات:
احد اساسيات التشفير هو استخدام معادلات رياضية معقدة تقوم بإخفاء المعلومات و تبديل صيغتها بحيث لايمكن استرجاعها الا بمعادلات معكوسة من اجل فك تشفير المعلومات و اعادتها للصيغة الاصلية المفهومة.
3- الذكاء الاصطناعي و التعلم الآلي :
يعتمد الذكاء الاصطناعي و التعلم الآلي بشكل كبير على الرياضيات لأن بناء الأنظمة الآلية يحتاج لفهم متعمق في الحسابات الرياضية و التحليل الرياضي و المنطقي و مهارة حل المشكلات المتقدمة و تجزئة المشاكل و خبرة في علم البيانات كل تلك الامور تعمل متجمعة لبناء نظام آلي يمكنه تأدية وظائف مختلفة كالتعرف على الصوت و الصورة و تحويل المعلومات و تحليلها.
4- فهم علوم الحاسوب :
يدرس طلاب علم الحاسوب مواد الرياضيات و الإحصاء لأنها المدخل لفهم كيفية عمل الحاسوب فهو يعمل بالمنطق الرقمي الثنائي المكون من الأصفار و الواحدات فذلك يتطلب من الطالب الإلمام بالرياضيات بشكل كافٍ يمكنّْه من التعمق في علوم الحاسوب و إجراء حسابات متقدمة مثل الجبر المنطقي و انشاء الخوارزميات و تحليلها و تحليل البيانات وغيرها الكثير.
اصبحت الآن تدرك مدى اهمية علم كعلم الرياضيات في مجال البرمجة و علم الحاسوب، فالمخلص من مقالنا لليوم هو انك اذا كنت ترغب في ان تكون محترفاً و متقدماً في علم البرمجة فإنك بلاشك بحاجة الى ان تدرس الرياضيات و تمرن نفسك عليها و حبذا لو استطعت تطبيق الرياضيات في مشاريع برمجية عملية فذلك سيفيدك للغاية و سيقوي من مهاراتك بشكل جذري و فارق للغاية.
إلى هنا نكون قد وصلنا لنهاية مقالنا لليوم.
وفي الخِتام نتمنى ان تكون هذه المقالة قد أجابت على أسئلتكم و أشبعت نهم المعرفة لديكم فيما يتعلق بهذا الموضوع.
دُمتم بخير 🌹.
