طرح کلی علوم رایانه

• نظریه کدگزاری - مفید در شبکه و دیگر زمینه‌ها که در آن کامپیوترها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.
• تئوری بازی - مفید در هوش مصنوعی و سایبرنتیک.
• نظریه گراف - مبانی ساختار داده‌ها و الگوریتم‌های جستجو.
• منطق ریاضی - منطق بولی و سایر روش‌های مدل‌سازی پرس و جو منطقی؛ استفاده و محدودیت‌های روش‌های اثبات رسمی
• نظریه شماره - نظریه اعداد صحیح. استفاده شده در رمزنگاری و همچنین حوزه آزمون در هوش مصنوعی.

• الگوریتم - روش‌های محاسباتی متوالی و موازی برای حل طیف وسیعی از مشکلات.
• ساختار داده‌ها - سازماندهی و دستکاری داده‌ها.

طرح کلی هوش مصنوعی

• هوش مصنوعی - پیاده‌سازی و مطالعه سیستم‌هایی که هوش خودمختار یا رفتار خود را نشان می‌دهند.
• استدلال خودکار - موتورهای حل کننده مانند آنچه در پرولگ استفاده شده، که گام‌هایی تا پاسخ را با استفاده از داده‌ها بر اساس یک پایگاه داده قانون و نتیجه و نتایج پیش‌بینی کننده‌های قضیه اتوماتیک ایجاد می‌کند که هدف آنها ثابت کردن برخی از قواعد ریاضی با کمک یک برنامه‌نویس است.
• دیدگاه کامپیوتر - الگوریتم برای شناسایی اشیاء سه بعدی از یک تصویر دو بعدی.
• محاسبات نرم، استفاده از راه حل‌های غیر دقیق برای مشکلات بسیار دشوار:
  • یادگیری ماشین - ایجاد خودکار مجموعه ای از قواعد و اصطلاحات مبتنی بر ورودی.
  • محاسبات تکاملی - الگوریتم‌های الهام گرفته از زیست‌شناسی.
• پردازش زبان طبیعی - تولید سیستم‌های ساختمان و الگوریتم‌هایی که زبان‌های طبیعی (انسان) را تجزیه و تحلیل و درک می‌کنند.
• رباتیک - الگوریتمهای کنترل رفتار روباتها.

• شبکه سازی - الگوریتم‌ها و پروتکل‌ها برای برقراری ارتباط قابل اطمینان میان رسانه‌های مختلف اشتراک گذاری شده و اختصاص داده شده برای انتقال داده، اغلب شامل اصلاح خطا.
• امنیت کامپیوتر - جنبه‌های عملی امن کردن سیستم‌های کامپیوتری و شبکه‌های کامپیوتری.
• رمزنگاری - اعمال نتیجه‌هایی از پیچیدگی، احتمال، جبر و نظریه اعداد برای اختراع و شکستن کدهای، و تجزیه و تحلیل امنیت پروتکل رمزنگاری.

• معماری کامپیوتر - طراحی، سازماندهی، بهینه‌سازی و تأیید یک سیستم کامپیوتری، بیشتر در مورد پردازنده‌ها و زیر سیستم حافظه (و اتوبوس متصل می کننده آنها).
• سیستم عامل - سیستم‌هایی برای مدیریت برنامه‌های کامپیوتری و ارائه پایه ای از یک سیستم قابل استفاده.

• گرافیک کامپیوتری - الگوریتم‌های هم برای تولید تصاویر بصری مصنوعی و همچنین برای ادغام یا تغییر اطلاعات بصری و فضایی بر اساس نمونه‌هایی از دنیای واقعی.
• پردازش تصویر - تعیین اطلاعات از یک تصویر از طریق محاسبات.
• تجسم اطلاعات - روش‌های ارائه و نمایش داده‌های انتزاعی برای تسهیل تعامل انسان برای اکتشاف و درک.

• محاسبات موازی - نظریه و عمل محاسبات همزمان؛ ایمنی داده‌ها در هر محیط چند وظیفه یا چند مرحله ای.
• همبستگی (علوم کامپیوتر) - محاسبه با استفاده از چند رشته اجرای همزمان، ایجاد الگوریتم برای حل مسائل در چند پردازنده برای رسیدن به حداکثر سرعت در مقایسه با اجرای ترتیبی.
• محاسبات توزیع شده - محاسبه با استفاده از دستگاه‌های کامپیوتری متعدد بر روی یک شبکه برای انجام یک هدف یا وظیفه مشترک و در نتیجه کاهش زمان تأخیر در مشارکت تک پردازنده برای هر کار.

• پایگاه داده‌های ارتباطی - پایه نظری مجموعه ای و الگوریتمی پایگاه‌های داده.
• ذخیره‌سازی سازمانی - پایگاه‌های داده‌های غیر مرتبط مانند پایگاه‌های داده NoSQL.
• داده کاوی - مطالعه الگوریتم‌ها برای جستجو و پردازش اطلاعات در اسناد و پایگاه‌های داده؛ نزدیک به بازیابی اطلاعات است.
• تئوری کامپایلر - تئوری طراحی کامپایلر، بر اساس نظریه Automata.
• پراگماتیک زبان برنامه‌نویسی - طبقه‌بندی زبان‌های برنامه‌نویسی، قدرت و ضعف آنها. پارادایم‌های مختلف برنامه‌نویسی، مانند برنامه‌نویسی شی گرا.
• نظریه زبان برنامه‌نویسی
• معانی رسمی - مطالعه دقیق ریاضی معنی برنامه‌ها.
• تئوری نوع - تجزیه و تحلیل رسمی انواع داده‌ها و استفاده از این انواع برای درک خواص برنامه‌ها - به ویژه امنیت برنامه.

• علم محاسباتی – ساخت مدل‌های ریاضی و تکنیک‌های تجزیه و تحلیل کمی و استفاده از کامپیوتر برای تجزیه و تحلیل و حل مشکلات علمی.
• تجزیه و تحلیل عددی - راه حل عددی تقریبی از مشکلات ریاضی مانند ریشهابی، ادغام، حل معادلات دیفرانسیل معمولی؛ تقریبی از توابع خاص.
• محاسبات نمادین - دستکاری و حل عبارات در شکل نمادین، همچنین به عنوان جبر کامپیوتر شناخته شده‌است.
• فیزیک محاسباتی - شبیه‌سازی عددی از سیستم‌های غیر تحلیلی بزرگ
• شیمی محاسباتی - مدلسازی محاسباتی از شیمی تئوری برای تعیین ساختار و خواص شیمیایی
• بیوانفورماتیک و زیست‌شناسی محاسباتی - استفاده از علوم رایانه برای حفظ، تجزیه و تحلیل، ذخیره داده‌های بیولوژیکی و کمک به حل مشکلات بیولوژیکی مانند پوشیدگی پروتئین، پیش‌بینی عملکرد و فیلوژنی.
• علوم اعصاب محاسباتی - مدلسازی محاسباتی نوروفیزیولوژی.

• روش‌های رسمی - رویکردهای ریاضی برای توصیف و استدلال در مورد طراحی نرم‌افزار.
• مهندسی نرم‌افزار - اصول و عمل طراحی، توسعه و تست برنامه‌ها، و همچنین شیوه‌های مهندسی مناسب.
• طراحی الگوریتم - استفاده از ایده‌هایی از نظریه الگوریتم برای طراحی راه حل‌های خلاقانه برای وظایف واقعی.
• برنامه‌نویسی کامپیوتر - استفاده از یک زبان برنامه‌نویسی برای پیاده‌سازی الگوریتم‌ها.
• تعامل انسان و کامپیوتر - مطالعه و طراحی رابط‌های کامپیوتری که مردم استفاده می‌کنند.
• مهندسی معکوس - کاربرد روش علمی در درک نرم‌افزارهای موجود دلخواه.

• نظریه خودکار - ساختارهای منطقی مختلف برای حل مشکلات.
• تئوری محاسبه پذیری - آنچه با مدل‌های فعلی رایانه قابل محاسبه است. اثبات‌هایی که توسط آلن تورینگ و دیگران ایجاد شده‌است، بینش را آنچه که ممکن است محاسبه شود و آنچه که ممکن نیست.
  • فهرست مشکلات حل نشده در علم کامپیوتر
• نظریه پیچیدگی محاسباتی - محدوده‌های اساسی (به ویژه زمان و فضای ذخیره‌سازی) بر طبقه‌های محاسبات.
• تئوری محاسبات کوانتومی - مدل‌های محاسباتی را که حاوی ابررسانای کوانتومی بیت هستند را بررسی می‌کند.