Информатика (начало)

Введение

Информатика возникла как наука, изучающая информационные процессы и пути их автоматизации.

Современную информатику рассматривают:

во-первых, как фундаментальную естественную междисциплинарную науку об информации, информационных процессах, системах и технологиях; в этом смысле она расширилась до границ создания общей научной методологии разработки информационного обеспечения процессов управления материальными объектами и интеллектуальными процессами любой природы;

во-вторых, как прикладную дисциплину, так как исторически она возникла и развивалась как инженерная дисциплина, в состав которой входили:

 разработка методов и правил рационального проектирования устройств и систем обработки информации;

 разработка технологии использования этих устройств и систем для решения научных и практических задач;

 разработка методов взаимодействия человека с этими устройствами и системами.

в-третьих,, как отрасль народного хозяйства, так как в ней как и в любой отрасли можно выделить три относительно автономные составные части («создать», «преобразовать», «потребить»):

 производство технических средств обработки информации (hardware) и программных средств и систем (software);

 обработка и преобразование информации;

 маркетинг, продажа и потребление информационных продуктов и услуг.

 

Основные направления информатики.

Можно выделить следующие восемь основных направлений информатики как теоретической и прикладной дисциплины (см. схему).

И Н Ф О Р М А Т И К А		Теоретическая информатика
		Кибернетика
		Программирование
		Искусственный интеллект
		Информационные системы
		Вычислительная техника
		Информатика в обществе
		Информатика в природе

 Теоретическая информатика. Это – математическая дисциплина. Она использует методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.

Можно условно выделить пять классов дисциплин, изучаемых теоретической информатикой.

a) Дисциплины, опирающиеся на математическую логику. В них разрабатываются методы, позволяющие использовать достижения логики для анализа процессов переработки информации с помощью компьютеров (теория алгоритмов, теория параллельных вычислений), а также методы, с помощью которых можно на основе моделей логического типа изучать процессы, протекающие в самом компьютере во время вычислений (теория автоматов, теория сетей Петри).

b) Компьютеры оперируют с числами, т.е. с информацией, представленной в дискретной форме. А сами процедуры, реализуемые компьютером, - это алгоритмы, описанные в виде программ. Поэтому необходимы специальные приемы решения задач, допускающие программирование, т.е. перевод в компьютерные программы. Так появились вычислительная математика и вычислительная геометрия.

c) Изучением информации как таковой (т.е. в виде абстрактного объекта, лишенного конкретного содержания), выявлением общих свойств информации, законов, управляющих ее рождением, развитием и уничтожением, занимается теория информации. К этой науке близко примыкает теория кодирования, т.е. изучение тех форм, в которые может быть "отлито" содержание любой конкретной информационной единицы. В теории информации также имеется раздел, специально занимающийся теоретическими вопросами передачи информации по различным каналам связи.

d) Вместо реальных объектов в компьютерах используются их модели – абстрактные, формализованные описания той физической среды, в которой "живет" информация в реальном мире. Переход от реальных объектов к моделям требует особых приемов. Их изучает системный анализ. Эта наука занимает пограничное положение между теоретической информатикой и кибернетикой. Такое же положение занимает имитационное моделирование (вычислительный эксперимент), позволяющее воспроизводить реальные процессы на компьютерных моделях и теория массового обслуживания, которая изучает широкий класс моделей передачи и переработки информации – системы массового обслуживания).

e) Дисциплины, ориентированные на использование информации для принятия решений в самых различных ситуациях. Это – теория принятия решений, изучающая общие схемы, используемые людьми при выборе нужного им решения из множества альтернативных возможностей. Часто такой выбор происходит в условиях конфликта или противоборства. Модели такого типа изучаются в теории игр. Всегда хочется среди всех возможных решений выбрать наилучшее или близкое к нему. Проблемы, возникающие при этом, изучает математическое программирование. При организации поведения, ведущего к нужной цели, решения приходится принимать многократно. Поэтому выбор отдельных решений должен подчиняться единому плану. Способами построения таких планов и их использования занимается научная дисциплина – исследование операций. Если же решения принимаются не единолично, а в коллективе, то возникает немало специфических ситуаций: образование партий, коалиций, появление соглашений и компромиссов. Эти проблемы частично изучаются в теории игр, но в последнее время активно развивается теория коллективного поведения, изучающая проблемы коллективного принятия решений.

Кибернетика. Возникла в 40-х годах, когда Норбер Винер выдвинул идею о том, что системы управления в живых, неживых и искусственных системах обладают общими чертами. Установление аналогий обещало создание "общей теории управления". Эта гипотеза не выдержала проверку временем, но накопленная в кибернетике информация принесла большую пользу, а именно: перенос идей и моделей из одних областей в другую привел к взаимообогащению различных научных направлений, появилась возможность "говорить на одном, кибернетическом языке различным специалистам". На стыках различных наук возникли: структурная лингвистика, бионика, нейрокибернетика, теория автоматического управления, гомеостатика, распознавание образов и т.д. Кибернетику можно рассматривать как прикладную информатику в области создания и использования АСУ различной степени сложности – от управления станком до управления отраслью промышленности, банковскими системами, системами связи и даже сообществами людей.

Программирование. Это научное направление своим появлением полностью обязано вычислительным машинам. С накоплением опыта программирования появилась основа для создания теоретического программирования: теория языков программирования, системное программирование (создание, трансляторов, операционных систем и т.п.), проблемно-ориентированное программирование (создание пакетов прикладных программ, банков и баз данных).

Искусственный интеллект. Пожалуй, именно искусственный интеллект определяет стратегические направления развития информатики. Основная цель работ в области искусственного интеллекта – проникнуть в тайны творческой деятельности людей, в их способности к овладению навыками, знаниями и умениями. Такая цель тесно связывает этот раздел информатики с психологией, лингвистикой, семиотикой.

Информационные системы. Начало этому направлению положили исследования в области анализа научно-технической документации еще до появления компьютеров. Сейчас в рамках этого направления решаются несколько основных задач:

а) изучение потоков документов с целью их минимизации, стандартизации и эффективной обработки на ЭВМ: изучение потоков информации через средства масс-медиа и ее влияние на общество;

б) исследование способов представления и хранения информации; создание банков данных;

в) создание информационно-поисковых систем;

г) создание сетей хранения, обработки и передачи информации;

д) создание корпоративных информационных систем.

Это направление тесно связано с прикладной лингвистикой и теорией информации.

Вычислительная техника. Развитие современной информатики немыслимо без компьютеров – пока единственного инструмента для работы с разнообразной информацией. С другой стороны, развитие и эффективное использование компьютеров невозможно без знания их архитектуры и принципов функционирования. Создание операционных систем, вообще всего программного обеспечения (software), разработка современной элементной базы вычислительных машин (hardware) требует знания теоретической информатики, программирования, искусственного интеллекта и других разделов информатики.

Информатика в обществе. Развитие информационной техники и технологий стало фактором, определяющим развитие общества. Современное общество можно назвать информационным. Влияние процессов информатизации на человека, на его взаимоотношения изучаются в этом разделе информатики.

В связи с тем, что в информационном обществе информация превратилась в товар, здесь же исследуются экономические аспекты информатики.

Информатика в природе. Это направление изучает информационные процессы, протекающие в биологических системах. Можно выделить три составляющих этого направления:

биокибернетка (исследование информационно-управляющих процессов в живых организмах, диагностика заболеваний, оценка биологической активности химических соединений);

бионика (поиск аналогий между живыми и неживыми системами);

биогеоценология (разработка системно-информационных моделей поддержания и сохранения равновесия природных систем и  поиск таких воздействий на них, которые стабилизируют разрушающее воздействие человеческой цивилизации на биомассу Земли).