Classificação das Ciências: Tipos e Características, Notas de estudo de Algoritmos

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Classifica¸c˜ao das Ciˆencias

Profa. Sheila Morais de Almeida

DAINF-UTFPR-PG

mar¸co - 2019

Este material ´e preparado usando como referˆencia o livro.

WAZLAWICK, Raul Sidnei,Metodologia de Pesquisa para a Ciˆencia da Computa¸c˜ao, 2a ed., 2014.

1 - Ciˆencias Formais e Emp´ıricas

A diferen¸ca entre as ciˆencias formais e as ciˆencias emp´ıricas ´e o fato das ciˆencias formais come¸carem com ideias te´oricas que levam a outras ideias te´oricas atrav´es do processo do pensamento, enquanto as ciˆencias emp´ıricas come¸cam com a observa¸c˜ao do mundo real que leva para modelos mais ou menos ´uteis para uma parte emp´ırica da realidade.^1

(^1) Wikipedia, acesso em 19/03/2019.

1 - Ciˆencias Formais e Emp´ıricas

Ciˆencias formais

• (^) Estudam as ideias, s˜ao constru´ıdas por s´ımbolos e regras, evoluem atrav´es do pensamento.
• (^) O objeto de estudo est´a nos processos puramente l´ogicos ou matem´aticos.
• (^) Exemplos: l´ogica, matem´atica, microeconomia e estat´ıstica.
• (^) Exemplos na computa¸c˜ao: teoria dos algoritmos envolvendo t´ecnicas de projeto de algoritmos, complexidade e decidibilidade; teoria das linguagens formais e autˆomatos; aspectos formais da inteligˆencia artificial; e c´alculo relacional em banco de dados.

Ciˆencias Emp´ıricas

Ciˆencias Naturais

• (^) Estudam o universo em aspectos que independem da existˆencia ou a¸c˜ao do ser humano.
• (^) Exemplos: astronomia, f´ısica, biologia e qu´ımica.
• (^) Exemplos na computa¸c˜ao tem rela¸c˜ao com hardware: eletrˆonica, circuitos l´ogicos e processadores. Todo componente f´ısico de um computador ´e estudado como um fenˆomeno natural. - (^) A M´aquina de Turing ´e um processador ideal com mem´oria infinita e ´e estudade na ciˆencia formal, na teoria da computa¸c˜ao. - (^) Os processadores reais tˆem limita¸c˜oes de espa¸co, velocidade, aquecimento e consumo de energia, s˜ao fenˆomenos naturais.

Ciˆencias Emp´ıricas

Ciˆencias Sociais

• (^) Estudam os aspectos das rela¸c˜oes humanas.
• (^) Exemplos: antropologia, comunica¸c˜ao, economia, hist´oria, pol´ıtica, psicologia e sociologia.
• (^) Exemplos na computa¸c˜ao: engenharia de software, intera¸c˜ao humano-computador, inform´atica na educa¸c˜ao, sistemas de com´ercio eletrˆonico, estudo de intera¸c˜oes sociais em sistemas multiagentes baseando-se no comportamento humano em sociedade.

2 - Ciˆencias Puras e Aplicadas

Ciˆencias Puras (ou Ciˆencias Fundamentais)

• (^) Estudam os conceitos b´asicos do conhecimento sem preocupa¸c˜ao com sua aplica¸c˜ao imediata.
• (^) Pode ser emp´ırica ou formal.
• (^) Puro: mais interessado nos fundamentos, nas leis que regem os fenˆomenos f´ısicos ou as ideias.
• (^) Exemplos: cosmologia (estudo da forma¸c˜ao do universo). Cosmologia ´e uma ciˆencia pura e emp´ırica, suas teorias s˜ao validadas pela observa¸c˜ao de fenˆenomenos.

2 - Ciˆencias Puras e Aplicadas

Ciˆencias Puras (ou Ciˆencias Fundamentais)

• (^) Exemplos: l´ogica ´e ciˆencia pura: estuda a rela¸c˜ao entre ideias e n˜ao entre coisas f´ısicas. L´ogica ´e formal: constru´ıda por s´ımbolos e regras de racioc´ınio.
• (^) Exemplos na computa¸c˜ao:
  • (^) Teoria do Caos (desenvolvida antes de se descobrir aplica¸c˜oes pr´aticas).
  • (^) Matem´atica Computacional (quando estuda a aprendizagem humana simulada por computadores).
  • (^) Teoria dos Grafos (quando estuda propriedades estruturais e cria¸c˜ao de algoritmos para problemas combinat´orios sem saber qual ser´a a aplica¸c˜ao no mundo real).

2 - Ciˆencias Puras e Aplicadas

Ciˆencias Aplicadas ou Tecnologia?

Nas ciˆencias aplicadas ´e necess´aria a produ¸c˜ao de conhecimento, um avan¸co no que a humanidade sabe sobre algum aspecto.

Na tecnologia pode-se aplicar ciˆencia sem necessariamente desenvolver novos conhecimentos.

3 - Ciˆencias Exatas e Inexatas

Ciˆencias Exatas

• (^) os resultados s˜ao precisos;
• (^) suas leis s˜ao previs´ıveis;
• (^) experimentos podem ser repetidos in´umeras vezes repetindo sempre o mesmo resultado ou resultados estat´ısticamente previs´ıveis.
• (^) Exemplos: matem´atica, f´ısica e qu´ımica.

3 - Ciˆencias Exatas e Inexatas

Ciˆencias Inexatas

• (^) Podem prever comportamentos gerais de seus fenˆomenos, mas os resultados nem sempre s˜ao os esperados.
• (^) Geralmente, ´e muito dif´ıcil analisar todos os dados envolvidos na produ¸c˜ao dos resultados.
• (^) Exemplos: meteorologia, economia e a maioria das Ciˆencias Sociais.

3 - Ciˆencias Exatas e Inexatas

Ciˆencias Inexatas

• (^) Exemplos na computa¸c˜ao:
  • (^) Algoritmos Gen´eticos e outros algoritmos bioinspirados,
  • (^) Alguns modelos de redes neurais.
  • (^) Intera¸c˜ao humano-computador.

4 - Ciˆencias Duras e Moles

Esta classifica¸c˜ao tem rela¸c˜ao com o rigor do m´etodo utilizado.

Ciˆencias Duras

• (^) Exemplo de ciˆencia dura formal: Computabilidade e Teoria dos Grafos.
• (^) Exemplo de ciˆencia dura natural: pesquisa m´edica, heur´ısticas usadas na pesquisa em otimiza¸c˜ao para a computa¸c˜ao.

4 - Ciˆencias Duras e Moles

Esta classifica¸c˜ao tem rela¸c˜ao com o rigor do m´etodo utilizado.

Ciˆencias Moles

• (^) Aceita evidˆencias baseadas em estudos de casos.
• (^) Aten¸c˜ao! S´o deve ser adotada quando ´e muito dif´ıcil ou imposs´ıvel conseguir realizar experimentos totalmente controlados.