لوحة المتصدرين

سنتعرف في هذا المقال على مفهوم واجهة برمجية التطبيقات Application Programming Interface، هذا المصطلح السهل المعقد حيث سنحاول فهمه وكيفية بناء مواقع الويب والتطبيقات الحديثة في يومنا هذا بالاعتماد على الواجهات البرمجية ونجيب على سؤال مهم وهو كيف ترتبط الواجهة الأمامية مع الواجهة الخلفية لتطبيق الويب أو الموقع الإلكتروني. هذا المقال هو جزء من سلسلة مقالات حول الواجهة البرمجية API وكيفية الاستفادة منها في بناء تطبيق ويب: مدخل إلى الواجهات البرمجية API الاتصال بواجهة زد البرمجية وفهم عملية الاستيثاق والتصريح أمثلة عملية لاستخدام واجهة برمجة متاجر زد zid API تطوير تطبيق عملي يزيد من احتفاظ العملاء عبر واجهة زد البرمجية مفهوم الواجهة البرمجية للتطبيقات API قبل أن ندخل في أية تفاصيل تقنية عن موضوعنا اليوم، سأحكي لك يومًا في حياة علي. علي هو مبرمج تطبيقات ويب يعمل في إحدى الشركات التقنية العربية، علي يحب تجربة المأكوﻻت المختلفة، بحيث يجرب في كل يوم أكلة جديدة في المطاعم المحيطة وإن سمع بافتتاح مطعم جديد بالقرب من مكان عمله، فإنه ﻻ يتوانى في زيارته وتذوق مختلف اﻷطباق التي يقدمها. ذهب علي ﻷحد المطاعم التي فتحت أبوابها مؤخرا، واختار مكانا هادئًا ونادى النادل يسأله عن اﻷطباق التي يقدمونها من أجل أن يأخذ طلبيته إلى الطباخ لتحضير ما طلبه علي. دوَّن النادل ما يريد علي تناوله من مأكوﻻت وذهب بها إلى الطباخ من أجل تحضيرها، بعد مدة وجيزة، عاد النادل إلى علي وهو يحمل كل ما طلبه وقدمها متمنيا أنه يعجبه اﻷكل، تذوق علي المأكوﻻت وأبدى إعجابه اﻷولي بها، وبدأ في اﻷكل إلى أن أنهى كل ما في الصحون، دفع الحساب، وخرج من المطعم شاكرا النادل على حسن اﻷستقبال. هل تتساءل اﻵن، ما علاقة هذه القصة بالواجهات البرمجية؟ وهل تساءلت يومًا عن طريقة عمل تطبيقات الهواتف الذكية، وكيف تتصل بخوادم الشركات المطورة لها، هل استطعت الوصول إلى إجابات كافية عن ذلك؟ سأبين لك ما العلاقة بين المثال السابق والواجهات البرمجية وكيف أن الواجهات البرمجية ماهي إﻻ تطبيق لمثالنا باختلاف بسيط وهو مكان التطبيق فقط، فمثالنا هو من الواقع الذي نعيشه يوميًا ونراه دائمًا حتى تعودنا عليه حتى أصبحنا ﻻ ندركه، أما الواجهات البرمجية، فقد أصبحت جزءًا ﻻ يتجزأ من حياة مبرمج المواقع وتطبيقات الويب المهنية. كنت قد نوهتك ﻷن تسأل نفسك عن طريقة ربط تطبيقات الهواتف الذكية مع خوادم الشركات. هنالك طريقتين لربط تطبيقات الهواتف الذكية مع خوادم الشركات المطورة، الطريقة اﻷقدم تسمى SOAP وهي اختصار لجملة Simple Object Access Protocol، أما الطريقة اﻷحدث فهي الواجهة البرمجيةللتطبيقات API وهي اختصار لجملة Application Programming Interface، وهي التي سأركز عليها، ولكن باختصار، API هي طريقة لتواصل البرمجيات في ما بينها باستخدام صيغة JavaScript Object Notation والتي تعرف اختصارا بـ JSON. لن أدخل في التفاصيل التاريخية وسأبقى مركزا على الجانب التقني فقط، لهذا أتوقع منك أن تحاول البحث عن تاريخ ابتكار وتطوير تقنية API والتقنية المكملة لها REST والتي هي اختصار لجملة REpresentational State Transfer. مصطلحات وجب معرفتها سنسرد بعض المصطلحات باللغة الإنجليزية والعربية الضروري على كل مطور ويب أن يعرفها: Backend: الواجهة الخلفية، هي المسؤولة عن العمليات المنطقية للنظام، تتعامل مع الملفات أيضا ومع قواعد البيانات. Frontend: الواجهات الأمامية، كل ما يراه المستخدم ويتعامل معه بشكل مباشر، ويتم ربطها مع النظم الخلفية بما يعرف بالواجهة البرمجية للتطبيقات API. API: الواجهة البرمجية للتطبيقات، هي حلقة الوصل ما بين النظم أو الواجهة الخلفية والواجهات الأمامية. Request: الطلب الذي يرسله العميل (قد تكون الواجهة الأمامية) إلى الخادم Server الموجود في الواجهة الخلفية. Header: ترويسة الطلب Request المرسل والذي يحوي بعض البيانات الوصفية التي تصف الطلبية وحالها وأية معلومات إضافية مطلوبة. Body: جسم أو متن الطلب المرسل والذي يحوي غالبًا على البيانات المتبادلة في الطلبية. Response: استجابة أو رد الخادم وهي المعلومات الراجعة من الخادم إلى العميل مقدم الطلب ردًا على طلبه. تحوي المعلومات الراجعة من الخادم إلى العميل على ترويسة Header وأيضا على متن Body. Endpoint: نقطة الوصول، وهي نقطة اتصال الواجهات الأمامية مع موقع محدد في الواجهة الخلفية أي نقطة محددة تتصل عبرها الواجهة الأمامية مع الواجهة الخلفية لغرض محدَّد. HTTP Client Software: عميل خادم HTTP وهو برنامج يساعد على تسريع التعامل مع الواجهات البرمجية بتوفير آلية واضحة في عملية إرسال واستقبال الطلبيات والردود. هل تعرفت على أي من المصطلحات التي ذكرناها قبل قليل؟ لا بأس إن لم تفعل، فسنشرحها لك حتى تكون لديك معرفة مبدئية بموضوع الواجهات البرمجية. لماذا نستخدم الواجهات البرمجية للتطبيقات APIs وما هي فائدتها؟ تُعَد الواجهات البرمجية للتطبيقات طبقة الحماية الأولى First Security Layer للبرمجية الموجودة على خادم الويب، بسبب أنها تفصل ما بين النظم الخلفية والعمليات الجارية على قواعد البيانات عن الواجهات الأمامية سواءً كانت صفحات ويب عادية أو تطبيقات هواتف ذكية. أي أن أي تطبيق ويب أو موقع اليوم يتألف من واجهة خلفية وواجهة أمامية وواجهة برمجية تعد وصلة وصل بينهما. أما الواجهة الخلفية، فتحوي على كامل العمليات والإجراءات والخدمات التي يوفرها التطبيق أو الموقع مثل معالجة صورة أو بيانات أو حتى تقديم خدمة الطقس. أما الواجهة الأمامية فهي الواجهة التي يراها المستخدم والمسؤولة عن عرض البيانات القادمة من الواجهة الخلفية للمستخدم بصورة مناسبة ومتناسقة مع إرسال البيانات من المستخدم إلى الخادم بالشكل الذي يطلبها، فالبيانات المتبادلة تلك تكون بشكلها الخام (تستعمل غالبًا صيغة JSON أو حتى صيغة XML)، أما الواجهة البرمجية للتطبيقات API فهي صلة الوصل كما ذكرنا ووظيفتها استلام البيانات من الواجهة الأمامية وتسلميها للواجهة الخلفية وإرسال البيانات من الواجهة الخلفية إلى الأمامية بطريقة وأسلوب موحد أي هي التي تؤمن عملية التفاهم بين الواجهة الأمامية والخلفية لتأمين التخاطب فيما بينهما. كيف تعمل الواجهات البرمجية للتطبيقات API سأحاول قدر اﻹمكان تبسيط آلية عمل الواجهات البرمجية بمثال عملي من حياتنا اليومية، وليكن مثلا منصة فيسبوك. كما تعلم أنه بإمكانك الدخول إلى حسابك في فيسبوك من أي جهاز تريد، سواءً من هاتفك الذكي أو من جهازك اللوحي أو من جهاز الحاسوب بل بإمكانك الدخول منها مجتمعة وفي نفس الوقت، وهنا يجب أن تطرح سؤاﻻ مهمًا، كيف تتم مزامنة حسابك في كل تلك اﻷجهزة؟ هنا تأتي أهمية الواجهة البرمجية، بحيث أن كل تلك اﻷجهزة متصلة بنظام خلفي واحد وكلها تتصل بالواجهة البرمجية التي تكون حلقة الوصل ما بين كل اﻷجهزة المتصلة و النظام الخلفي. سنأخذ مثاﻻ من حياتنا اليومية وهو موقع فيسبوك، سنقوم بالدخول إلى حسابنا باستخدام الأجهزة التي بحوزتنا، إن لم تكن لديك أجهزة غير جهاز الحاسوب، افتح أكثر من متصفح، ليس نفس المتصفح، مثلا متصفح كروم Google Chrome ومتصفح فايرفوكس Mozilla Firefox، في هذه الحالة يمكنك فتح حسابك 4 مرات باستخدام التصفح الخفي، في متصفح كروم يسمى Incognito Mode أما في متصفح فايرفوكس فيسمى Private Mode. هل قمت بذلك؟ كيف تستطيع إرسال رسائل إلى أصدقائك من أي متصفح وتشاهدها في نفس الوقت من بقية المتصفحات؟ قم بالدخول إلى حسابك على فيسبوك من هاتفك الذكي، من التطبيق الرسمي أو من المتصفح، هل تستطيع أن ترى الرسائل التي قمت بإرسالها على هاتفك أيضا، كيف يحدث ذلك؟ كيف تستطيع الدخول إلى حسابك من أماكن مختلفة في نفس الوقت؟ سأشرح العملية بأكملها بشكل بسيط وبالمقارنة مع مثالنا في بداية المقال وبدون الدخول في التفاصيل الدقيقة في الوقت الحالي. عند دخول علي مطور الويب إلى المطعم، كان عليه أن يختار طاولة محددة برقم حتى يعلم النادل موقعه وأنه يريد تناول الطعام وبالتالي يستطيع تقديم مختلف الخدمات التي يعرضها المطعم. هنا الطاولة وتفاصيلها (من رقم وحجم وغيرهما) تعتبر المكان المتفق عليه من أجل اﻹستفادة من خدمات المطعم، ويمكن القول أنها نقطة الوصول إلى خدمات المطعم Endpoint. في حالة موقع فيسبوك، وعند قيامك فتح التطبيق مثلا، سيتصل تطبيقك بخادم الشركة، في نقطة متفق عليها ومحددة مسبقًا في التطبيق وفيها فقط يستطيع الخادم أن يقدم خدماته للتطبيق. جاء النادل إلى عليٍ والذي يسمى العميل client ليأخذ الطلبات منه، ودون أية ملاحظات أو أي خدمات أخرى، وبعدها ذهب إلى المطبخ ليخبر الطباخ بالطلبات من أجل تحضيرها. هنا نسمي العملية: إرسال طلب Send Request من العميل علي إلى الطباخ في المطعم مقدمة الخدمة. في حالة موقع فيسبوك، أقرب عملية لذلك المثال عملية تسجيل الدخول حيث تُدخل اسم المستخدم الخاص بك مع كلمة المرور، تأخذ الواجهة الأمامية منك هذه المعلومات وترسلها للواجهة الخلفية لموقع فيسبوك لتتحقق منها ومن الطلب الخاص بك، طلب تسجيل الدخول. يستلم الطباخ الطلبية ويتأكد من أنها طلبية صالحة ويمكنك تحضيرها (أي ليست طلبية شراء ملابس مثلًا) ثم يبدأ بتحضيرها وعندما ينتهي منها، يعطيها للنادل الذي يرتبها بدوره في صينية ويأخذها إلى علي ليضعها على طاولته حتى يتسنى له البدء في تذوقها. هذه العملية تسمى: اﻹستجابة Send Response أي استجاب الطباخ لطلبية علي وقدم له ما يريد. وفي حالة موقع فيسبوك، إن كانت المعلومات المقدمة صالحة، سيقوم خادم فيسبوك بالسماح لك بالدخول واستعراض مختلف الصفحات واﻷجزاء الخاصة به والاستفادة من خدمته التي يقدمها. هل اتضحت الصورة العامة اﻵن؟ ببساطة، الواجهة البرمجية تنفذ عمل النادل في المطعم، حيث أن النادل يقوم بأخذ طلبات الزبائن إلى الطباخ وفريقه لتحضيرها وبعد ذلك، يقوم بأخذ تلك استجابة الطباخ لتلك الطلبات إلى أصحابها، أي أن الواجهة البرمجية تأخذ الطلبات من المستخدمين (الواجهة الأمامية) إلى النظام الخلفي لتقوم بعمل محدد ومن ثم تعيد النتائج المتحصل عليها إلى طالبيها أي تعيدها للواجهة الأمامية مرةً أخرى. خاتمة تعرفنا على ماهية الواجهة البرمجية للتطبيقات وأهم المصطلحات فيها وكيف يستفيد منها المطورون في بناء تطبيقات الويب الحديثة واستثمارها في التواصل ما بين الواجهة الأمامية والخلفية لتطبيقات الويب والمواقع الحالية، فالتعامل مع الواجهة البرمجية للتطبيقات ضروري لأي مبرمج متخصص في تطوير الويب، وعليه أن يعي مفهوم الواجهة البرمجة تمامًا إذ أصبح هذا المفهوم هو المفهوم الحديث في التواصل ما بين الواجهة البرمجية الخلفية والأمامية للمواقع وتطبيقات الويب، أضف إلى ذلك أن الكثير من الخدمات والمواقع أصبحت تتيح واجهتها البرمجية (مثل الواجهة البرمجية للمطورين من فيسبوك وتويتر وغيرهما) للاستفادة منها أو حتى هنالك واجهة برمجية مخصصة فقط لتقديم خدمات محددة (مثل واجهة برمجية للحصول على معلومات الطقس) وتقدمها للمطورين للاستفادة من تلك الخدمات في مختلف المشاريع. اقرأ أيضًا المقال التالي: الاتصال بواجهة زد البرمجية وفهم عملية الاستيثاق والتصريح كيفية إنشاء متجر إلكتروني متكامل باستعمال منصة زد الواجهة البرمجية Fetch API في جافاسكريبت

علوم الحاسوب computer science (أو يطلق عليه علوم الكمبيوتر أو علوم الحاسبات بالعامية) هو روح العصر الحديث ويمثل مجال التقنية التي دخلت في كل مفاصل حياتنا، فهو يدخل في كل صغيرة وكبيرة من حولنا بدءًا من الهواتف المحمولة والحواسيب والآلات والمصانع وكل شيء بما لا يمكن حصره من المنتجات والخدمات حيث أسهم في نقلنا إلى مرحلة أعلى من الفعالية والجودة والفائدة. هذا المقال هو دليل شامل للتعرف على اختصاص علوم الحاسب وفوائده وتطبيقاته والمواد التي تدرس فيه والمجالات المتفرعة منه ثم سنناقش بعض الأسئلة المهمة المتعلقة بجدوى اختيار تخصص علوم الحاسوب ودراسته وما هي فرص العمل المتوفرة في مجال علوم الحاسوب وسنعرف أيضًا الفرق بين علم الحاسوب وهندسة الحاسوب وأخيرًا سنرشدك إلى كيفية البدء في دراسة اختصاص علوم الحاسب ذاتيًا وندلك على بداية الطريق لتنطلق إن أحببت المجال. هل أنت جاهز؟ لننطلق! فهرس المحتويات حرصًا على تنظيم المقالة ولتسهيل الوصول إلى القسم الذي تريده بسهولة، سنذكر هنا جدول المحتويات باختصار: ما هي علوم الحاسب؟ فوائد وتطبيقات علوم الحاسوب هل تعلم علوم الحاسوب مفيد؟ مواد علوم الحاسوب تخصصات علوم الحاسب كيف أختار التخصص المناسب لي من تخصصات علوم الحاسب؟ التوظيف وفرص العمل في مجال علوم الحاسوب ما الفرق بين علوم الحاسب وهندسة الحاسب؟ من أين أبدأ بتعلم علوم الحاسب؟ ما هي علوم الحاسب؟ تُعرَف علوم الحاسوب بأنها كل العلوم المتعلقة بالآلات الحسابية والمنطقية، حيث تعمل بدارات إلكترونية، وقد تكون علومًا نظريةً مثل نظرية المعلومات Information Theory أو تطبيقية مثل البرمجيات Software أو العتاد Hardware. والبرمجيات software هي الأنظمة غير الملموسة التي تُشغّل عتاد الحواسيب hardware وتقوم بمهام المستخدمين المطلوبة، بينما العتاد هو القطع الفيزيائية الملموسة التي تُكوّن النظام الحاسوبي مثل المعالِج والذاكرة العشوائية RAM والقرص الصلب …إلخ. وتتشعّب علوم الحاسوب وتترابط مع بعضها بعضًا، إذ لا يمكنك دراسة البرمجة دون دراسة الخوارزميات وهياكل البيانات، كما لا يمكنك دراسة علوم الذكاء الاصطناعي دون دراسة الجبر الخطّي والاحتمالات وعدد آخر من علوم الرياضيات. فوائد وتطبيقات علوم الحاسوب نَذكُر من فوائد وتطبيقات علم الحاسوب ما يلي: تعد شبكة الإنترنت واحدة من أفضل الاختراعات في التاريخ الإنساني، فهي شبكة حاسوبية تصل مناطق العالم ببعضها البعض. حواسيب سطح المكتب والحواسيب المحمولة التي نعمل عليها أو نرفّه خلالها عن أنفسنا …إلخ، جميعها قائمة على علوم الحاسوب وتخصصات الحاسب. الهواتف المحمولة وتطبيقات الهواتف الذكية التي نستعملها للتسوق أو طلب سيارة أجرةٍ أو طلب الطعام والدواء وغير ذلك فكلها تطبيقات حاسوبية. أجهزة إدارة المصانع والعمليات التصنيعية التي تُستعمل لتخطيط تصنيع المنتجات الغذائية وغير الغذائية، فهي مبنيّة بالأساس على برامج وخوارزميات ورياضيات حاسوبية، فلولاها لما تطورت أنظمة التصنيع التي لدينا إلى مرحلة تكفي احتياجات الجنس البشري. الأجهزة الطبية التي تُنقَذ بها حياة الناس في المستشفيات، وأجهزة الاستشعار والإدارة العسكرية، والأجهزة التي تساعد على إدارة الأسواق الاقتصاد والمال وغيرها، فكلها موجودة بفضل علوم الحاسوب. ولعلك تشاهد بعضًا من فوائد هذه العلوم بنفسك، فلا تحتاج من يخبرك عنها. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن هل تعلم علوم الحاسب مفيد؟ قد تفكر في نفسك الآن وتقول هل من المجدي لي أن أتخصص في مجال علم الحاسوب وأتعلمها سواء للدراسة والبحث الأكاديمي أو للعمل والوظيفة مستقبلًا؟ والجواب هو نعم، فالأمر مُجدٍ وأنصح به بشدة، إذ يحصل متخصصو علوم الحاسوب على رواتب أعلى من العديد من نظرائهم المهندسين غير العاملين في المجال، كما تزداد الرواتب بازدياد الخبرة ونُدرة المجال الذي يتخصص فيه المرء؛ فمثلًا لا يتساوى مُطوّر واجهات الاستخدام بمهندس يجيد الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، وكذلك لا يتساوى مع مهندسي البرمجيات ومهندسي العتاد. وبغض النظر عن عامل الوظيفة والراتب والمال، يساعدك تعلم علوم الحاسوب على بناء مشاريع حقيقيةٍ يمكنك أن تستفيد منها أو تغيّر بها العالم، مثلًا انظر كيف غير مارك زوكيبربيرغ طريقة تواصل المليارات من البشر وكامل التاريخ الإنساني بسبب تطويره لموقع إنترنتٍ، وانظر كذلك كيف تتحكم العملات الرقمية وتغير الاقتصاد العالمي في وقتنا الحالي. ويؤهلك تعلم علوم الحاسب لإنشاء خدمات ومواقع وبرمجيات وأنظمة حسبما تحتاج، ومن ثَم تستفيد منها سواءٌ لنفسك أو تبيعها للآخرين إما على شكل وظيفةٍ، أو خبرةٍ كما في مجال العمل الحُرّ. ولا يعني هذا بالطبع أنك ستكون مالك شركة مايكروسوفت المستقبلي، وكذلك لن تكون مارك الذي سيغيّر العالم، إلا أنك ستمتلك نفس الخبرات والأدوات التي امتلكوها عندما فعلوا ذلك، أما الباقي فيعتمد عليك وعلى اجتهادك ومثابرتك. مواد علوم الحاسب سنتحدث في هذا القِسم عن مواد تخصص علوم الحاسب وتفريعاتها المختلفة، وأبرز المواد التي تُدرّسها معظم الجامعات حول العالم لطلابها الراغبين بتَعلّم هذا التخصص، ومعظم هذه المواد مُستوحاةٌ من الفهرس الأكاديمي لجامعة ستانفورد لعلوم الحاسبات، هذا بالإضافة لعددٍ من الجامعات الأخرى. 1. أساسيات الهندسة وهندسة البرمجيات تعد من أول المواد التي يدرسها الطلاب وتهدف للإجابة على أسئلة متنوعة مثل ما هو تعريف الهندسة وما هي عمليات الإدخال والإخراج وكيف تصمم منتجًا أو برنامجًا أو مشروعًا وما هي الخطوات العملية لتصميم وهندسة نظام ما وغيرها. والهدف الرئيسي من هذه المادة هو نقل وتوصيل معنى الهندسة للطلاب، وذلك بإدراكهم أن عملية إنشاء الأنظمة هي خليطٌ مُتقنٌ من التخطيط والترتيب، فهي ليست عمليةً عشوائيةً بسيطةً، وعادةً لا تحتوي هذه المادة على مشاريع برمجية حقيقية، وقد تشتمل على مشاريع بسيطة في بعض الجامعات. ويَتعلّم الطالب في هذه المادة عددًا من التقنيات والأدوات الشائعة لتوصيف الأنظمة وتصميماتها، مثل لغة النمذجة الموحدة Unified Modeling Language واختصارًا UML وآلات الحالة State Machines وغيرها من التقنيات. 2. الرياضيات الأساسية مادة الرياضيات مادةٌ أساسيةٌ لدى جميع طلاب الهندسة عمومًا؛ لذلك من الضروري أن يُدرك الطالب أساسيات الرياضيات مثل العمليات الحسابية والتفاضل والتكامل والجبر وحسابات الأشكال الهندسية وغير ذلك من العمليات الرياضية البسيطة. ولا تُعلّم هذه المادة في الجامعات بهدف الرياضيات ذاتها؛ فبمجرد انتهائك من المادة ستنسى غالبًا تلك المعادلات الرياضية، ولكن الهدف هو تعويد الطالب على استخدام العقل لحساب ما لم يقدِر على حسابه من قبل، فمواجهة القليل من الصعوبة في التَعلّم تُفتّح الذهن وتُعوّده على تحمّل الأكثر صعوبةً من هذه الرياضيات البسيطة مستقبلًا. 3. الرياضيات الخطية ستتعلم في الرياضيات الخطية أو الجبر الخطي أساس حلّ المعادلات الرياضية، مثل معادلات الدرجة الأولى والثانية والثالثة، وبعض الأساليب والقوانين الرياضية لحلها بسهولة. كما ستتعلم بعض الأمور عن المصفوفات وطريقة التعامل معها وإجراء بعض الحسابات لها وطريقة الاستفادة منها مثل المصفوفات أولية وثنائية وثلاثية الأبعاد. 4. التفاضل والتكامل هنا ستتعمق في التفاضل والتكامل بعد اطلاعك عليها بصورة مبسطة بالفعل في إحدى المواد الرياضية السابقة، وستتعرف عليهما بالتفصيل، وكيف تستخدمها لحل بعض المشكلات الحقيقية في العالم، كما ستعرف بعض قواعد التفاضل والتكامل. وقد تكون هذه المادة متقدمة على بعض الطلاب مثل أغلب مواد الرياضيات، وذلك لأن الطالب يتعلم فيها المعادلات والقواعد والقوانين دون أن يُعلّم من أين جاءت ولا كيف ولماذا سيتعلمها ولا أين سيستخدمها في حياته المستقبلية. 5. تصميم المنطق الرقمي ستتعلم في مادة تصميم المنطق الرقمي Digital Logic Design أهم أركان التفكير المنطقي، وكيفية تمثيل الحجج والنقاشات والمعضلات في العالم الحقيقي على شكل معادلات رياضية ومنطقية وكذلك قد تتعلّم بعض الأمور عن المجموعات Sets في الرياضيات وطريقة استخدامها لتمثيل معلومة أو بيانات معينة. كما ستتعلم تصميم البوابات المنطقية Logic Gates مثل and و or و nor و xor و not وغيرها، وكذلك ستفهم الطريقة العامة لعمل المعالجات داخل الحواسيب والأجهزة الإلكترونية. وهذه المادة واحدةٌ من بين أكثر المواد إفادةً ضمن علم الحاسوب لأن طريقة التفكير المنطقية هذه ستنقلك من إنسان عشوائي التفكير قد لا يفكر بمنطقية في معظم أمور حياته إلى إنسان يفهم الحياة بصورة منطقية كما تفهمها الآلات ويَسهُل عليه تحديد ما هو منطقي وما هو غير منطقيٍ من الحجج والمعلومات التي حوله، كما ستفهم كيفية تحويل الأفكار إلى أنظمة فيزيائية وبرمجية داخل الحواسيب بحيث تُستعمَل لإكمال تصميم الحواسيب وتُجري العمليات الحسابية المطلوبة. أي الغرض من هذه المادة أن ترى كيف يعمل الحاسوب وكيف يفهم الأوامر وينفذها حتى تعرف كيف ستتعامل معه وتبرمجه وتتخاطب معه بسهولة. وفقًا لما سبق، من الأفضل التركيز عليها كونها واحدةٌ من أهم المواد في المجال، وقد تُدرّس هذه المادة على عدة مواد منفصلة، لذلك قد تجد موادًا شبيهةً مثل التفكير المنطقي Critical Thinking والرياضيات المتقطعة Discrete Mathematics، فكلّ على حسب الجامعة والتخصص. 6. الاحتمالات مادة الرياضيات الأخيرة التي ستتعلّمها هي مادة الاحتمالات Probabilties أو نظرية الاحتمالات Probability Theory، وهي مادةٌ تهدف إلى تعليمك أهم مبادئ هذا العلم بالإضافة لأنواع الاحتمالات المُمكنة حسب الأحداث Events وطريقة ارتباطها ببعضها البعض ليُستفاد منها في الحياة الواقعية إما في اتخاذ قرارات المؤسسات أو إجراءات أصغر من ذلك سواءٌ على مستوى الأفراد أو الأجهزة الرقمية. والاحتمالات علم عميق تقوم عليه الكثير من الرياضيات الحديثة، كما يقوم عليه علم التعمية Cryptography المُستخدم في تأمين وتشفير الاتصالات والشبكات، وستستفيد من هذه المادة كثيرًا في المستقبل متى أتقنتها. 7. البرمجة من البداهة أن توجد مادة مختصة بتعلم البرمجة في تخصص علوم الحاسب أو التخصصات المرتبطة به، وذلك لأن البرمجة هي لبّ علوم الحاسب في النهاية، فجميع الأجهزة والأنظمة التي حولنا ما هي إلا برمجيات وخوارزميات مختلفة صنعت لتعمل بطريقة معيّنة. كانت لغة جافا Java أبرز لغة برمجةٍ تُعلّم في الجامعات قبل عقد من الزمن، بينما تميل الكفة الآن إلى بايثون Python أو جافاسكربت في بعض الأحيان، ولكن بايثون هي الأكثر استعمالًا واعتمادًا في الجامعات لما لها من تطبيقات لاحقة في جميع المجالات الأكاديمية الأخرى. وفي كل الأحوال ستتعلّم في هذه المادة المتغيرات والخوارزميات وحلقات التكرار والجمل الشرطية والبرمجة كائنية التوجه وغيرها من المبادئ البرمجية، وذلك بِغَض النظر عن لغة البرمجة التي ستتعلّمها. كما قد تُعلّم القليل من استخدام بيئة ماتلاب Matlab وهي بيئة برمجية ولغة برمجة تُستخدَم لإنشاء الحسابات الرياضية وبرمجة برمجيات معينة، لذلك فهي منصة ولغة برمجة في آنٍ واحدٍ، ويستعمل ماتلاب طلاب أقسام الهندسة الأخرى لمحاكاة وحساب المعادلات والنماذج الرياضية. 8. الخوارزميات وهياكل البيانات الخوارزميات Algorithms وهي الإجراءات المنطقية المتسلسلة لحلّ مشكلة ما، وسنتعلّم الخوارزميات وأفضل الطرق لتصميمها من أجل حل مختلف المشكلات التي قد تظهر لنا في المستقبل، حيث سنحتاج إلى معرفة متى نستعمل خوارزمية بعينها من أجل حل مشكلة ما، ومتى سنلجأ لخوارزمية أخرى نعرف أنها ستعطينا أداءً أفضل، بمعنى أننا سنغوص في الموازنة بين مختلف الخوارزميات وأدائها مثل السرعة والوقت ومساحة التخزين، ومتى يجب استعمال كلّ واحدةٍ منها كما سنطّلع على مختلف تشعيبات الخوارزميات المتوفرة. هياكل البيانات Data Structures وهي طريقة تخزين البيانات واستعمالها بغرض تحقيق أهدافٍ مختلفةٍ حسبما يريد المُطوّر؛ فهناك هياكل بياناتٍ أسهل وأوضح للفهم العام، وهناك هياكل بيانات أسرع في الأداء، وهناك هياكل بيانات غير سريعة في الأداء لكنها تستهلك حجمًا أقل في تخزين البيانات وبالتالي قد تفضل على غيرها في بعض الأحيان. وستتعلم كل هذه الأمور في هذه المادة، وربما تقسم هذه المادة إلى مادتين على حسب الجامعة والاختصاص الذي تدرسه، كما ستطلع على أنماط التصميم Design Patterns إذا كنت ستدرس هندسة البرمجيات؛ وهي الأنماط الشهيرة لتصميم البرمجيات بحيث لا تحتاج لإعادة اختراع العجلة مرة أخرى من أجل كل مشكلة تواجهها. 9. مبادئ أنظمة التشغيل أنظمة التشغيل هي البرمجيات الأساسية التي تُدير الأجهزة الحاسوبية والهواتف والأنظمة المدمجة وغيرها، حيث توزع الموارد على البرمجيات وتدير تشغيلها وعملها ومراقبتها للمستخدم، وأبرز أنظمة التشغيل على سطح المكتب هي ويندوز Windows وماك Mac ولينكس Linux، أم فيما يتعلق بأنظمة تشغيل الهواتف الذكية، فلدينا نظام أندرويد Android الذي يعمل على مختلف الأجهزة ونظام iOS الذي يعمل على أجهزة آبل Apple فقط. وستتعلم في هذه المادة أساسيات عمل أنظمة التشغيل المختلفة، بالإضافة لأبرز المبادئ التي تعمل بها أنظمة التشغيل الحالية مثل العمليات وأجهزة الإدخال والإخراج Input/Output وإدارة الذاكرة والوصول للمعالِج ونظام الوصول والصلاحيات وإدارة المستخدمين وغير ذلك. وستضع عليك معظم الجامعات واجبات منزلية بلغة سي C في هذه المادة، لذلك سيكون عليك تَعلّمها إن أردت اجتياز هذه المادة بنجاح. 10. مبادئ الشبكات الشبكات هي كذلك من أبرز سمات العصر الحديث فشبكات الاتصال الخلوية وشبكة الإنترنت والشبكات المنزلية كلها غيّرت شكل العالم الحديث وساهمت في فوائد جمة لا تعد ولا تحصى فبدون علم الشبكات، لن تتمكن من قراءة هذا المقال الآن. وستتعلم في هذه المادة أساسيات الشبكات وطريقة عملها، وستطّلع على بروتوكولات التواصل أشهرها بروتوكول TCP وبروتوكول UDP، كما ستطّلع على بعض المفاهيم والأجهزة الأخرى مثل الموجه Router والخوادم Servers وأجهزة العملاء Clients والنظير للنظير Peer to Peer وغير ذلك من مبادئ الشبكات البسيطة. وسيطلب منك غالبًا برمجة برنامج محادثة بسيط بأي لغة برمجةٍ تريدها وذلك باستخدام أحد بروتوكولات التواصل، وهو ما سيوضح مدى فهمك وتعلمك لهذا المساق. 11. معمارية الحاسوب إلى هنا سيكون طالب علم الحاسوب قد فهم بالفعل معظم الأساسيات التي سيحتاج إليها، ولكن مادة معمارية الحاسوب أو بنية الحاسوب Computer Architecture ستتعمق في تفاصيل دقيقة حول مكونات الحاسوب الفيزيائية وكيفية تواصلها مع بعضها بعضًا مثل طريقة تواصل الذاكرة العشوائية مع المعالِج وقرص التخزين وطريقة إرسال أو جلب المعلومات منهما. كما سيطّلع على مفهوم المسجلات Registers، وهي وحدات الذاكرة الصغيرة للمعالجات الحديثة، وكيف يستعملها لتسريع عمليات المعالجة بدلًا من جلب البيانات من الذاكرة، وسيفهم كيف ستتحول الخوارزميات والبرمجيات التي يكتبها إلى عمليات مجزأة يمكن للمعالجات حسابها في أقل من لحظة من الزمن بفضل البوابات المنطقية التي تعرّف عليها مسبقًا. أي أن هذه المادة ستغوص في تفاصيل عمل أجهزة الحواسيب وبنيتها الداخلية وطريقة تواصل مكوناتها مع بعضها بعضًا. زيادةً على المواد الأساسية التي ذكرناها آنفًا، هناك مواد ومجالات وتخصصات اختيارية يختار الطالب غالبًا ما يحلو له منها ليمارس المجال الذي يحبه، ولا يتخرج مهندسو الحاسوب وهم يتقنون كل هذه التخصصات، فعادةً ما يختارون واحدًا أو اثنين منها على الأكثر، ثم يدرسونه بصورةٍ أعمق من السابق، لذا سننتقل تاليًا إلى شرح تخصصات الحاسب التي يمكن لمهندس الحاسوب أو دارس تخصص علم الحاسوب أن يعمل ويتخصص فيها. تخصصات علوم الحاسب لا يكون هناك تخصصات واضحة في الجامعة أحيانًا، بل يمكن للطالب ببساطة أن يختار مجال أحد المواد التي درسها وأحبها ويتخصص فيها إلى حين إتمام السنوات الدراسية. سنعرض أهم تخصصات الحاسب والمجالات التي يمكن العمل فيها بعد التخرج: 1. البرمجة وهندسة البرمجيات هندسة البرمجيات وهي العلم المَعني بصناعة البرمجيات بطريقة احترافية، فهي لا تختص بالبرمجة فقط وإنما تشمل فروعًا وعمليات أكثر من ذلك بكثير. صحيحٌ أن تطوير تطبيقات سطح المكتب وتطوير تطبيقات الهواتف المحمولة هي المجالات البرمجية الأكثر شيوعًا، لكن هناك مجالات برمجية أخرى أكثر تعقيدًا مثل: برمجة أنظمة إدارة الخوادم Servers مثل Kubernetes ودوكر Docker وأشباهها من أدوات إدارة العمليات DevOps. برمجة أدوات الأنظمة المالية والاقتصادية التي تدير اقتصادات الدول والبنوك حول العالم. برمجة أنظمة الشركات العملاقة مثل شركات الطيران وشركات النفط وشركات الكهرباء …إلخ، فهذه أنظمةٌ حساسةٌ لا تحتمل الفشل وإن احتملته فهي بحاجة للاسترجاع والإدارة الفورية. الكثير من الشركات العملاقة كانت تعمل قبل عِدّة عقودٍ من الزمن على أنظمة مبرمجة بلغات برمجية قديمة عفا عليها الزمن الآن ولم يعد يُبرمَج بها، ولكن ما زالت هذه الشركات تعمل بتلك الأنظمة لعِدّة أسبابٍ لوجستيةٍ وهنا يعد نقل البرمجيات من لغة برمجة معينة إلى لغة برمجة أخرى هو مجال تخصصي كبير في علوم الحاسبات وقسم هندسة البرمجيات، فمثلًا تدفع شركة IBM رواتب عملاقة لمن يجيد نقل برمجياتٍ مكتوبةٍ بلغة COBOL إلى لغة C. ويقوم مهندسو البرمجيات بالتخطيط لعملية بناء البرمجيات اللازمة لهذه المجالات، كما يخططون للموارد التي ستلزمهم والمميزات التي سيسلمونها بالإضافة إلى نمط التصميم الذي سيستعملونه في مختلف مراحل تطوير البرنامج، ولذلك هي عملية معقدة واحترافية تحتاج إلى فريق متكامل من المبرمجين وليست مُجرّد برمجة بسيطة ينجزها فرد واحد. 2. هندسة الشبكات الشبكات ليست برامج التواصل بين المستخدمين فقط، فهناك شبكات أعقد من ذلك بكثير. ويمكنك التخصص في مجال الشبكات لتفهم طريقة عمل الشبكات البسيطة وحتى العملاقة مثل شبكة الإنترنت، والبنية التحتية لها وطريقة ربط الدول لتلك البنية التحتية، كما يمكنك التعرف على بعض أنماط الشبكات البديلة مثل النظير للنظير Peer to Peer وكيفية عمل تطبيقات مفيدة بها في الحياة الواقعية. وكذلك قد تتطرق إلى الشبكات المركبية Vehicular Networks وهي الشبكات المرتبطة بالسيارات والمركبات، أو شبكات الاتصال الخلوي وطريقة صنعها وعملها، وطريقة التعامل مع مختلف أجهزة المودم Modems. وبشكلٍ أبسط من ذلك، فيمكن أن تعمل مدير شبكات في المؤسسات والشركات الصغيرة والكبيرة وحتى مراكز إدارة الخوادم Data Centers، فلا تخلو الآن مؤسسة أو شركة من شبكة داخلية تربط أقسامها مع بعضها وهي آنذاك بحاجة إلى مدير شبكة بالتأكيد هذا أقل القليل. 3. الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة زاد الاهتمام بالذكاء الاصطناعي زيادة كبيرة في العقد الأخير، وهذا أمرٌ طبيعيٌ بسبب زيادة الحاجة إليه، بالإضافة إلى تَوفُّر الموارد الحاسوبية الكافية لتشغيل خوارزمياته المختلفة على أجهزة المستخدمين الشخصية، فدخل الذكاء الاصطناعي في كل شيء حولنا من إدارة إشارات المرور وتنظيم السير وتصنيف الصور في هواتفنا والتعرف على الأشخاص والوجوه والترجمة الآلية وإدارة المركبات والآلات وكشف الجرائم وعمليات التتبع وتحليل البيانات والكثير الكثير غيرها حتى بات تقريبًا عصب التقدم والتطور الذي نشهده حاليًا، وهو الأمر الذي يفسر سبب الطلب الكبير على المتخصصين في هذا المجال كما أشرنا. وهناك فرق بين الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence وتعلم الآلة Machine Learning؛ فالأول هو اسم المجال العام المَعني بكل ما يتعلق بإنشاء ذكاء يشابه ذكاء الإنسان باستعمال الآلات بينما الثاني مجال فرعي يتعلق بتدريب الآلات على مجموعة بيانات معينة بهدف الخروج منها بتصنيفات يمكن أن تساعد الآلة على اتخاذ قرار مطلوب منها. وستتعلم في هذا التخصص فروع تعلم الآلة الثلاثة الأشهر وهم، التعلم الموجه Supervised Learning والتعلم غير الموجه Unsupervised Learning بالإضافة إلى التعلم المعزز Reinforcement Learning، وللمزيد من المعلومات عن المجال، يمكنك الاطّلاع على كتاب مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة. 4. الحوسبة البيولوجية الطبية لا تأتي الأجهزة الطبية الموجودة بالمستشفيات من العدم، بل يصنعها المهندسون ويساهم فيها المبرمجون، وهناك مجموعة من المواد الجامعية في تخصصات الحاسب التي تعلم الحوسبة البيولوجية الطبية الحيوية Biomedical Computing، وقد تكون تخصصًا كاملًا منفصلًا في بعض الجامعات باسم هندسة طبية حيوية biomedical engineering أو هندسة الأجهزة الطبية أو الهندسة الطبية. ويمكن أن تتخصص في هذا المجال لتتعلم أهم المتطلبات البرمجية في المجال الطبي أو البيولوجي، وكيفية تطوير برمجيات أو قطع عتاد تحل مشاكل أو تقدم استخدامات حقيقية تفيد مجال الطب والعلاج أي تقريبًا هو تخصص في مجال تصنيع الأجهزة المتعلقة في المجال الطبي من تصميم وبرمجة واختبار وتنفيذ …إلخ. ولا تستفيد المستشفيات فقط من هذا التخصص بل تستفيد كذلك مختبرات التحليل والمختبرات الحيوية والمستوصفات والعيادات الطبية وغيرها، فتحتاج جميعها إلى برمجيات صادرة عن المتخصصين في هذا المجال. 5. الرسوميات لا تُعَد الرسوميات Graphics مجالًا واحدًا فقط، فهو مجال تطوير عريض جدًا، حيث تنضوي تحته مجموعة من المجالات المتفرعة، نذكر من بينها: أنظمة التشغيل، فلها مكتبات برمجية معينة تساعدها على عَرْض الخطوط والصور والواجهات الرسومية وغير ذلك للمستخدمين، وهذا مجال ضخم، فهو ضروري لتمكين المبرمجين الآخرين من تطوير التطبيقات والألعاب لأنظمة التشغيل هذه، أي أن الرسوميات هنا هي جزء من نظام التشغيل. محركات الرسوميات Graphics Engines، وهي أنظمة برمجية عملاقة تهدف لتمكين المبرمجين من برمجة مختلف الرسوميات التي يريدونها لمختلف أنظمة التشغيل، فمثلًا يستخدم محرك Unity 3D أو Source2 أو غيرهما لبرمجة الألعاب التي تعمل على مختلف أنظمة التشغيل مثل ويندوز وماك ولينكس وأندرويد. البرامج المتخصصة في الرسم ثنائي وثلاثي الأبعاد، فتعد برمجة هذه البرمجيات مجال منفصل ويتطلب بعض الخبرات والمهارات، بينما تعلم استخدامها سيحولك إلى مصمم، وتدخل فيها برامج النمذجة modeling مثل برامج الرسم والتصميم الهندسي CAD المفيدة في الكثير من التخصصات الهندسية. برامج تحرير ومونتاج الفيديوهات مجال فرعي آخر مشهور. وتدخل الكثير من التخصصات تحت تخصص الرسوميات كما ترى، إلا أنها قد تختلف جذريًا فيما بينها، فتطوير برامج الرسم ثنائية الأبعاد لا يشبه تطوير المحركات الرسومية فعملية تطوير المحركات الرسومية واحدة من أصعب العمليات البرمجية وأكثرها تعقيدًا، لأنها تحاكي فيزياء الكون وتتطلّب فهمًا عميقًا للرياضيات. 6. تحليل البيانات وإدارة قواعد البيانات مجال تحليل البيانات (أو يرقى حتى إلى قسم منفصل باسم هندسة تحليل البيانات data analysis engineering) واحد من أكثر المجالات طلبًا حاليًا، لما له من استخدامات مفيدة وجلية في تحليل البيانات والمعطيات واستعمالها في اتخاذ القرارات المُهمَّة لدى المؤسسات والشركات، حتى إن بعض الفرق الرياضية لكرة القدم مثل ليفربول تعتمد على تحليل البيانات لوضع خططها الرياضية في كل مباراة، فتطبيقات هذا المجال واسعةٌ جدًا. كما ستتعلم في هذا المجال طريقة معالجة مجموعات ضخمة من البيانات، وطريقة تنظيفها من الأخطاء والمشاكل، وتحويلها إلى بياناتٍ يمكن معالجتها من الأنظمة الحاسوبية، وستتعلم طريقة استخراج أهم المعلومات والأسرار المخفية في البيانات الخام التي لديك بمختلف المكتبات واللغات البرمجية. حتى تتقن فن التعامل مع البيانات، فيجب أن تتقن التعامل مع أنظمة قواعد البيانات التي تخزَّن فيها البيانات، لذا يتخصص هذا المجال في مفهوم قواعد البيانات Databases وأنظمة إدارة قواعد البيانات database management systems تختصر إلى DBMS بتعمق كبير فهي مدخل إلى التعامل مع البيانات والتلاعب بها وتطويها والغوص فيها لاستخراج المعلومات. قد يتفرد هذا المجال في تخصص بمفرده في الدراسات العليا أو حتى في سوق العمل، فقد تطلب بعض الشركات متخصص لإدارة قواعد بياناتها وله المسمى الوظيفي "مدير قواعد بيانات" Database Administrator. وتشمل مشاريع تحليل البيانات عادة: جمْع البيانات من مصادرها. تنظيف وتهيئة البيانات للمعالجة وإزالة القيم الشاذة. إدخال البيانات في الأنظمة الحاسوبية المطلوبة لاستخراج النتائج والمعلومات الأولية منها، ومن أين يُبدَأ في البحث عن روابط مفيدة بين أجزائها. تحليل أعمق للبيانات إما عبر أنظمة أكثر تقدمًا أو عبر تَعلّم الآلة، وقد تُستعمل أنظمة التعرف على الأنماط Pattern Recognition كذلك. تهيئة النتائج السابقة للعرض والمشاركة عبر بعض الأدوات الشهيرة. عرض النتائج والتقارير مع المخططات والتوصيات. وتعد بايثون أكثر لغات البرمجة طلبًا في هذا المجال، بالإضافة لمكتباتها الشهيرة مثل Pandas وNumpy وJupyter Notebook وMatplotlib وغيرها، وكذلك تستعمل لغة R في هذا المجال، ولكنها ليست بنفس شيوع بايثون، أما بالنسبة لقواعد البيانات، فيجب أن تقن لغة SQL وتتقن بعدها أنظمة التعامل مع قواعد البيانات. ولتَتعلّم أساسيات بايثون بسهولة، بإمكانك الاطّلاع على كتاب البرمجة بلغة بايثون كما يمكنك الاطلاع على كتاب ملاحظات للعاملين بلغة SQL وكتاب الدليل العملي إلى قواعد بيانات PostgreSQL. 7. أنظمة التشغيل والأنظمة المدمجة تحتاج جميع الحواسيب والهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية عمومًا إلى نظام تشغيل Operating System لتعمل وفق رغبات المستخدم، وهذه الأنظمة هي الأخرى لا تأتي من العدم بل هناك متخصصون لبرمجتها وجعلها أفضل من غيرها والحفاظ عليها مع الزمن. تطوير أنظمة تشغيل سطح المكتب مثل ويندوز وماك ولينكس، أو أنظمة الهواتف الذكية مثل نظام أندرويد ونظام iOS وغيرهما، هي مجالات برمجية متقدمة تعتمد على خبرات ومهارات متعددة، كما يعتمد هذا على العتاد Hardware الذي ترغب ببناء نظام تشغيل له، وقد تُستخدَم أكثر من لغة برمجية في الوقت نفسه لتطوير نظام تشغيل بسيط، فتطوير أنظمة التشغيل عملية عملاقة ومكلفة وتحتاج الكثير من المهندسين، كما ينفق عليها ملايين الدولارات من الاستثمار المستمر على امتداد عدة سنوات للخروج بنتائج مرضية، ولهذا ربما تجد أن هناك ملايين البرمجيات الصغيرة حول العالم، بينما يوجد ثلاث أنظمة شهيرة لسطح المكتب ونظامان للهواتف الذكية فقط، ورغم أنه هناك بالفعل العشرات غيرها إلا أنها محدودة وضعيفة المزايا موازنة بتلك الأكثر استخدامًا والأكبر دعمًا حاليًا؛ وذلك لأن مطوريها لا يمتلكون نفس موارد وإمكانات مطوري الأنظمة الشائعة ذات الدعم الكبير. أما الأنظمة المدمجة Embedded Systems فهي الأنظمة التي تعمل مع موارد عتاد Hardware Resources محدودة للغاية، فهي تُنفّذ مهامًا محدودةً وصغيرةً مثل أنظمة الإشارات والاستشعار والأقفال الإلكترونية وألعاب الأطفال وحتى أنظمة إدارة السدود المائية وأنظمة الأجهزة العسكرية …إلخ، كما أن برمجتها مجالٌ منفصلٌ لوحده، ويوجد به الكثير من التفرعات كذلك وهو علم ضخم ذاع صيته هذه الأيام وأهم مجال تفرع عنه هو مجال إنترنت الأشياء Internet of Things تختصر إلى IoT وهي برمجة العتاد مع ربطه بالإنترنت مثل أنظمة مراقبة المباني وأقفالها وأنظمة البيوت الذكية وغيرها. أصبحت هنالك برامج واختصاصات دراسات عليا وحتى درجات جامعية تُدرِّس هذا المجال. 8. الأمان الرقمي الأمان الرقمي مجال كبير تنضوي تحته عدة أمور، مثل أنظمة التشغيل والبرمجيات العادية والشبكات والتعمية وغيرها، فكلها أمور مترابطة تحتاج لتأمين واستخدام أفضل للتقنيات وذلك للتأكد من عدم وصول الأشخاص غير المخوّلين لها. وبينما هناك مجالاتٌ متعلقةٌ بالأمان الرقمي الشخصي للمستخدمين، هناك مجالاتٌ متعلقةٌ بالأمان الرقمي الجنائي أو العسكري بين المجرمين وأجهزة الشرطة وبين الدول وبعضها البعض، كما أن هناك مجالاتٌ متعلقةٌ بالشبكات وإدارة الخوادم وغير ذلك الكثير، وكلها أمورٌ يمكن أن تتخصص بها إذا رغبت بذلك. ولمعلومات مفيدة حول الأمان الرقمي الشخصي والخصوصية، اطلع على كتاب دليل الأمان الرقمي. 9. الحوسبة العلمية تعتمد العديد من الصناعات التي تراها حولك اعتمادًا أساسيًا على علم الحاسوب لإتمام مهامها بنجاحٍ، فأغلب ما تراه حولك قد عولج في الحاسوب بدءًا من البناء الذي تقطنه والذي قد صمم واختُبر باستعمال برامج حاسوبية صممت البناء ونمذجته واختبرته على الزلازل ومختلف العوامل للتأكد منه ومن تصميمه وحتى قطع وقطع البلاستيك وأجزاءها قد صممت أيضًا باستعمال برامج حاسوبية عملاقة وهكذا، وكل هذه البرامج تعمل بخوارزميات ضخمة تحتاج للكثير من العمليات الرياضية التي تحل معادلات مختلفة، وهي بدورها تعتمد على خوارزميات محددة لتبسيطها وحسابها وهذا ما يدخل ضمن مجال الحوسبة العلمية Scientific computing. كما توجد مجالات كثيرة أخرى مثل هذه لا مجال لحصرها الآن ولكن نذكر منها مجال الحوسبة التطورية Evolutionary Computation وهي العلم الذي يأخذ نظرية التطور والحالات المعقدة المتطورة ويحولها إلى نظام قابل لحل الكثير من المشاكل في الحياة الواقعية، فيمكن استخدام هيكلة ومبادئ نظرية التطور لتطوير خوارزمية تساعدنا على معرفة عدد المطارات والمدارج التي علينا وضعها في كل مدينة. 10. الحوسبة السحابية توفر الآن الكثير من الشركات خدمات سحابية Cloud Services للمستخدمين وفكرة الحوسبة السحابية Cloud computing ببساطة إلغاء العمل على نظام تشغيل سطح المكتب لتخزين وتشغيل وإدارة الخدمات والبرامج التي تريدها والاعتماد كليًا على خدمات بعيدة موجودة على حواسيب وخوادم مركزية عملاقة تستفيد من الإنترنت للوصول إليها لفعل نفس الأمور السابقة. فمثلًا بدلًا من تشغيل خادم قاعدة البيانات الخاص بك يمكنك الاعتماد على أحد الحلول الجاهزة من أمازون Amazon أو ديجيتال أوشين Digital ocean، كما يمكنك استعمال فيجوال ستوديو من مايكروسوفت عبر الإنترنت لأداء مهامك البرمجية بدلًا من استخدام مُحرر النصوص البرمجي الخاص بك على نظامك. ويمكنك كذلك أن تستأجر خوادم فيزيائية Dedicated Servers ثم تُقسّمها إلى خوادم افتراضيةٍ Virtual Servers وتُوزّعها على مستخدمين آخرين حسب الموارد، ثم تُوّفر لهم خدمات جاهزة Software-as-a-Service واختصارًا SaaS، وهذا هو مبدأ شركات الاستضافة الحديثة والمجال السائد فكل ما تراه أصبح مخزنًا وموجودًا على سحابة وتصل إليه أو تستعمله عبر الإنترنت لذلك زاد الطلب على متخصصين في هذا المجال وتكون المسميات الوظيفية باسمه عادة مهندس حوسبة سحابية Cloud Computing Engineer. 11. تخصصات أخرى هناك مجالات ضمن علم الحاسوب تبتعد عن العلوم التطبيقية البرمجية، وتبحث في المبادئ النظرية لما تقدمه علوم الحاسب للتخصصات والمجالات الأخرى في الحياة. نظرية المعلومات Information Theory وتتحدث عن المبادئ النظرية لنقل المعلومات الرقمية ومحتواها، وإلى أي مدى يمكن ضغطها وبأي سرعاتٍ يمكن الوصول إليها. نظرية الإشارات Signal Theory وتتحدث عن الإشارات التي تُصدِرها الكائنات الحية وكيف يمكن تحديد العلاقات بينها وكيفية نمذجتها في الأنظمة الرقمية بهدف دراستها وتحليلها. نظرية الفوضى Chaos Theory ورغم أنها نظريةٌ رياضيةٌ لا تنضوي تحت علوم الحاسوب بصورةٍ مباشرةٍ، إلا أن لها تطبيقاتٌ واضحةٌ في عِدّة مجالاتٍ مثل حالة الطقس والمناخ والأنظمة المصممة لتوقّعها والتبليغ عنها، فهي تعتمد على علوم حاسوبية مثل التعمية والروبوتات وغيرها. علم التعمية Cryptography وهو واحدٌ من أكثر العلوم أهمية في علوم الحاسب لأن تطبيقاته هي التي تسمح بتشفير البيانات، ويعتمد على المبادئ الرياضية بشدةٍ، كما أنه شديد التعقيد، حيث تقوم عليه أنظمة الأمان الرقمية حول العالم بما في ذلك الأنظمة الاقتصادية. والكثير من هذه العلوم هي علوم نظرية تعتمد على مجالات متداخلة Interdisciplinary مع علوم الحاسبات، إلا أن علوم الحاسبات مركزية وأساسية فيها. كيف أختار التخصص المناسب لي من تخصصات علوم الحاسب؟ ليست كل التخصصات السابقة الذكر متوفرة في مجالات علوم الحاسب بالطبع، فهناك غيرها ولكن ذكرنا الأشيع والأشهر منها، ويبرز هنا سؤال وهو كيف يمكن لداخل جديد إلى هذه العلوم أن يختار التخصص المناسب له والذي يحبه؟ وتكمن الإجابة في معرفة المرء بنفسه وأين يحب أن يعمل فإذا كنت تحب الرياضيات فربما تناسبك العلوم النظرية، وإذا كنت تحب العمل مع الخوارزميات وتطوير الجديد منها لتسريع حل مشكلات الجنس البشري وابتكار حلول أفضل فربما قد يكون هذا اختصاصك، أو ربما ببساطة تحب تطوير البرمجيات والتطبيقات وحينها لن تحتاج شيئًا أكثر من المعارف الأساسية في علوم الحاسب ثم التخصص في تعلم البرمجة. لذا عليك أن تنظر في هذه المجالات المختلفة، ثم تسأل نفسك في أي منها يمكن أن تعمل دون أن تشعر بالملل بعد فترة؟ وستجد بضع مجالات قد تعجبك وستستبعد بعض المجالات الأخرى، فمثلًا أنا أستبعد أن أعمل في المجالات الرياضية أو مجالات التشفير، ببساطة لأنني لا أحب تعقيدها، وبعدها حاول أن تصرف بعض الساعات من وقتك في هذه المجالات التي تبقّت معك لتتعرّف عليها وترى أبرز المشاريع الموجودة فيها، وهل أحسست براحة وانشراح للنفس أثناء دراستها والعمل فيها، أم أنك تريد غيرها؟ الخلاصة، جرب التخصص والقراءة الدراسة في كل تخصص فترة من الزمن وبعدها إما أن تكمل أن تنتقل إلى تخصص آخر وهكذا تعرف الاختصاص الصحيح المناسب لك، وبعد فترة ستجد مجالات واضحة معينة لن تحب العمل في غيرها، وتلك هي المجالات التي يمكنك البدء بدراستها والتخصص بها بعد أن تنتهي من دراسة علوم الحاسوب الأساسية. التوظيف وفرص العمل في مجال علوم الحاسب تقل أهمية الشهادة الجامعية تدريجيًا في التوظيف عندما يتعلق الأمر بعلوم الحاسوب فشركات مثل جوجل بدأت تهتم بالخبرة وتعمل على نشر شهاداتها الخاصة والتي تبلغ مدتها 6 أشهر في حال عدم وجود الشهادة الجامعية، كما أن كثيرًا من الشركات الأخرى تشترط وجود الخبرة ومعرض الأعمال بدلًا من الشهادة الجامعية للمتقدِّم. وتبلغ مدة أغلب الشهادات الجامعية في معظم البلدان 4 سنوات، وهي مدةٌ طويلةُ جدًا يذهب معظمها بالانتظار والفراغ بين الحصص الدراسية الأسبوعية وتعلم علوم ومواد قد لا يكون لها أهمية كبيرة وقد تنساها بعد التخرج هذا لم نتحدث عن قلة المقاعد الدراسية الحكومية المجانية والمنافسة الشديدة عليها أو غلاء الجامعات الخاصة مما يزيد من العوامل التي تعيق أصلًا دخول الجامعة أو اختيار التخصص الذي ترغب دراسته في الجامعة فقد تضطر من أجل الدخول للجامعة والحصول على درجة جامعية أن تدرس تخصصًا لا تحبه ولا يناسبك أصلًا وهنا الحديث يطول، على أي حال، وبما أن علوم الحاسوب مجال مرتبط بالحواسيب التي بين أيدينا فقد لجأت نسبة لا بأس بها ممن يرغبون التخصص في المجال بتعلم المعلومات المطلوبة من مصادر خارجية لا علاقة لها بالجامعات الأكاديمية، دون الحاجة للدراسة الجامعية التقليدية ودخلوا سوق العمل فعليًا. ولا نريد محو أهمية الشهادات الجامعية، وذلك لأنها ما تزال تطلبها الحكومات والدول رسميًا للعمل في الوظائف الحكومية، كما لا تزال لها سمعة في الأوساط الاجتماعية على عكس من يتعلم تلك العلوم بمفرده، ولكن إذا كانت المعرفة والعمل ما يهمك فقط فحينها لا مشكلة من الخوض في المجال بعيدًا عن الدراسة الجامعية، وبذلك تكسب سنوات من عمرك بالإضافة إلى توفير الكثير من المال الذي كنت ستصرفه على الشهادة الجامعية. فمثلًا، يمكنك خلال فترة تترواح من ستة أشهر إلى سنة أن تتعلم أساسيات علوم الحاسوب وأن تبدأ العمل فيها مثلًا أن تتخصص في البرمجة وتطوير المواقع وتدخل سوق العمل وأغلب الدورات الحرة التي تعلم الاختصاص تكون مدتها ستة أشهر وحتى السنة وهي كافية لوضع قدمك على الطريق ودخول وكسب فرصة عمل. فمؤسسي أكبر الشركات التقنية في العصر الحديث، مثل مارك زوكيربيرغ مؤسس فيسبوك، وجاك دورسي مؤسس تويتر، وستيف جوبز مؤسس آبل لم يتخرجوا من الجامعات، وكذلك فهناك غيرهم الكثير من مدراء ورؤساء الشركات التقنية، ولهذا لن تكون الشهادة الجامعية عائقًا أمامك في حال أردت سلوك نفس المسار العصامي. وهنالك الكثير من المبرمجين الماهرين اليوم الذين لم يدخلوا إلى الجامعة أو درسوا اختصاصًا مختلفًا وهم يعملون في شركات كبيرة منها شركة IBM وهو لا يملك درجة في أي تخصص من تخصصات الحاسب وحتى أنه يساهم في كتابة بحث مع من درس في أروقة الجامعات. أضف إلى ذلك أنه يمكنك العمل كعامل مستقل على حسب الاختصاص الذي تجيده من اختصاصات علوم الحاسوب؛ فلو كنت مطور ويب محترف فيمكنك تطوير المواقع الإلكترونية للعملاء عبر مواقع العمل الحر مثل مستقل، ففي العمل الحر لن يسألك أحد بتاتًا عن شهادتك الجامعية وكل ما سيسألونك عنه هو خبراتك ونماذج لأعمالك السابقة نفذتها لا أكثر. أما عن فرص العمل المتوفرة في الشركات فهي تختلف باختلاف البلدان والشركات التي تريد العمل فيها، ولكنها تنضوي جميعًا تحت قسم التخصصات الذي تحدثنا فيه بصورة موسعة عن تخصصات علوم الحاسوب التي يمكن للمرء الاختصاص فيها، فمثلًا يمكنك العمل بتخصص مهندس برمجيات أو يتخصص في مجال الذكاء الاصطناعي أو مطور أنظمة تشغيل …إلخ على حسب المسميات الوظيفية المتوفرة في الشركات. انظر مثلًا إلى موقع بعيد، حيث تجد فيه طلبات توظيف من شركات مختلفة حول العالم العربي، وستجد أن معظم الوظائف لا تشترط أي نوع من أنواع الشهادات، بل تشترط معرض أعمال وخبرة سابقة فقط. وتكون رواتب المتخصصين في علوم الحاسوب متعلقة بعدة عوامل منها التخصص والخبرة والأعمال المنجزة وكذلك باختلاف الشركات والأماكن والدول، لكن يمكننا القول بصورة عامة أن رواتبهم أعلى من المهندسين الآخرين، ويمكنك البحث عن المواقع التي تَعرِض لك متوسط الرواتب التي يتلقاها الموظفون حسب المهنة في بلدك ثم البحث فيها عن التخصصات السابقة لرؤية مُعدّل الرواتب في بلدك. ما الفرق بين علوم الحاسب وهندسة الحاسب؟ على عكس الشائع فلا يوجد فرق جوهري بين علوم الحاسب computer science وهندسة الحاسب computer engineering وذلك لأن الجامعات الموجودة في دول مختلفة حول العالم تتعامل مع المصطلحين بطريقة مختلفة، فتجد في بعض الجامعات وفي بعض البلدان أن التخصصين مجرد اسمين مختلفين لنفس المواد الجامعية، فمثلًا الجامعة التي تخرجت منها كان تخصصي فيها هو هندسة وعلوم الحاسوب، أي أنني درست الاثنين معًا، ولم يكن هناك فرق في المواد التي درسناها مع الجامعات الأخرى. أما في بعض البلدان الأخرى مثل الولايات المتحدة هناك فرق حيث تكون علوم الحاسب علومًا أقرب للأقسام النظرية والفهم العام لمختلف المجالات والتخصصات، بينما تركز هندسة الحاسوب بالتحديد على علوم البرمجيات Software وعلوم العتاد Hardware والعلاقات والمشاريع التي يمكن تنفيذها بالدمج بينهما، أي أن هندسة الحاسوب تخصص هندسي تقليدي أقرب للعلوم العملية من تخصص علوم الحاسوب الأقرب للعلوم النظرية المفاهيمية. ويُعَد مصطلح علوم الحاسوب مصطلحًا جديدًا نسبيًا إذ كان التركيز قديمًا على هندسة البرمجيات Software Engineering وهندسة الحاسوب Computer Engineering وشاع المصطلح بعد 2010م وصار يشمل كل هذه العلوم وأكثر. من أين أبدأ بتعلم علوم الحاسوب؟ إن كنت تفكر بالدراسة الجامعية الأكاديمية، فهي من سيرشدك للبدء ويوفر لك المواد المتسلسلة في سنوات الدراسة ويؤمن لك كل شيء خلال رحلتك في دراسة علوم الحاسب وتخصصاته أما إن كنت ممن يريد دراسة مجال علوم الحاسوب ذاتيًا والتخصص فيه دون اللجوء إلى الجامعة، فأنت في المكان الصحيح الذي سيرشدك إلى بداية الطريق. من الأفضل لك أن تبحث عن بعض الدورات المتكاملة للبدء في تعلم علوم الحاسب بدلًا من الدروس المتفرقة، فمن الصعب على طالب جديد لا يعرف شيئًا في المجال أن يدخل فيه مباشرةً ويتعلم ما يحتاج إليه من دروس في كل مادة وتخصص من تلك المواد والتخصصات، بينما الدورات المتكاملة تكون مجهزة وكاملة وفق خطة معينة من متخصصين. عملت أكاديمية حسوب على توفير دورة متكاملة عن أساسيات علوم الحاسب هي دورة علوم الحاسوب وهي دورة شاملة مدتها عشرات الساعات حول علوم الحاسوب بدءًا من أبسط الأساسيات وصولًا إلى الخوارزميات وهياكل البيانات والبرمجة وقواعد البيانات وتطوير الويب وإدارة الخوادم، كما أنها تحت التوسيع والتحديث المستمر، ومن أبرز ميزاتها أن هناك من يتابع سَيْرَك ويجيب على أسئلتك على امتداد الدورة وليست فقط مجرد فيديوهات. ستكون مؤهلًا بعد الدورة من التخصص والغوص في إحدى مجالات علوم الحاسب التي تحبها وتريد تعلمها وقد وفرت الأكاديمية بعد دورة علوم الحاسب دورات أخرى إن أحببت الاختصاص في مجال البرمجة وتطوير البرمجيات لإكمال طريقك وستكون جاهزًا لدخول سوق العمل وبدء الكسب مما تعلمت خلال فترة قصيرة لا تتجاوز السنة بناءً على همتك وعزيمتك. وإذا وصلت إلى مرحلة أنت جاهزٌ فيها لتَعلّم البرمجة، فيمكنك قراءة الدليل الشامل لتعلم البرمجة باستخدام المصادر العربية ففيه أبرز المصادر العربية المتوفرة في الشبكة لتعلم البرمجة. كما يمكنك البحث في الشبكة عن سلاسل فيديوهات أو كتب لتُعلّمك تخصص علوم الحاسب بأي لغةٍ تجيدها، وجوجل مليءٌ بالنتائج عن ذلك كما أن أكاديمية حسوب تعمل جاهدًا على توفير مراجع عالية الجودة لتساعدك في ذلك، فتابع دومًا قسم المقالات البرمجية وقسم الكتب البرمجية. خاتمة وصلنا إلى نهاية هذا المقال بعد أن اطلعنا على أبرز علوم الحاسب وماهية التخصصات الموجودة فيه، ولا تنسَ أن هذا المقال مجرد مقدمة وسيكون عليك صَرْف العديد من الساعات لتتعلّم هذا المجال وتغوص فيه بصورة أعمق. وصحيح أن تعلم علوم الحاسوب قد يكون صعبًا في البداية للوافدين الجدد عليه، ولكن النتيجة مثمرةٌ جدًا حيث يمكنك استخدام أحد أبرز العلوم في العصر الحديث وأهمها لأي غرض أو هدف تريده، سواء كان ذاك الهدف شخصيًا أو ماديًا بهدف الكسب والرزق. إن كان لديك أي سؤال أو استفسار، فلا تتردد بطرحه في التعليقات ونسعد بمشاركتنا تجربتك، أرجو لك التوفيق والسداد! اقرأ أيضًا دليلك الشامل لتعلم البرمجة دليل شامل عن تحليل تعقيد الخوارزمية المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون ما هي فوائد تعلم البرمجة؟ مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة