ВСТУП

• Предмет вивчення інформатики

• Програмування

• Електронні обчислювальні системи

• З історії інформатики

• Становлення інформатики в Україні

Ключові слова: комунікативний процес, комунікативна система, запит, дескриптивна система, екстенсіональні, інтенсіональні та мішані дескриптивні системи, інформаційна система, інформатика як наука, програмування, мова програмування, дані, програма, ЕОМ, програмне забезпечення, електронна обчислювальна система, інформаційні технології, парадигма програмування, програмна інженерія, теорія програмування, програмологія.

0.1. Предмет вивчення інформатики

Незважаючи на стрімкий розвиток інформатики протягом останніх кількох десятиріч, процес її самовизначення як науки все ще не можна вважати завершеним. Перебігає він досить суперечливо між кількома напрямами – інженерним, математичним, комунікативним тощо. Кожен з них має своє підґрунтя й зорієнтований на ті чи інші аспекти процесів обробки інформації.

Інженерний підхід розглядає інформатику як науку про комп’ютерні системи. Такий погляд домінував у період становлення інформатики, коли проектувались і створювались перші потужні комп’ютерні системи. Наприклад, відомі американські вчені А. Ньюел, А. Перліс і Г. Саймон проголосили предметом вивчення інформатики обчислювальні машини. Сьогодні даний підхід охоплює комплекс технологічних проблем, пов’язаних із проектуванням, розробкою й технічною експулуатацією обчислювальних систем, і має загальну назву програмна інженерія. У комунікативному підході першорядними є проблеми взаємодії між суб’єктами всередині комунікативних процесів.

Математичний підхід виникнув у останні десятиріччя, коли розпочалося тотальне проникнення інформаційних технологій у вci сфери життя суспільства та постала проблема різкого підвищення продуктивності й надійності праці в галузі продукування інформаційних технологій, а також суттєвого зниження їхньої вартості. Фактично вже йдеться про запровадження індустріальних методів не тільки в масове виробництво комп’ютерів, а й у виробництво програмного забезпечення для них. Подібне виробництво, з його всебічною автоматизацією, вимагає ґрунтовної математичної підтримки.

Наразі інформатику обслуговують багато розділів математики й математичної логіки, семіотики та математичної лінгвістики, і така тенденція буде зберігатись у майбутньому. Однак поряд із процесом обробки та засвоєння результатів суміжних дисциплін в інформатиці відбувається активний пошук і формування її власних основ. Створення такого фундаменту є однією з найактуальніших задач сучасної інформатики. Не має потреби наголошувати, наскільки вона важлива й для освіти в галузі інформатики.

Що вивчає інформатика. На теренах СРСР під терміном інформатика розуміли спочатку так звану “бібліотечну” інформатику – спеціальну наукову дисципліну, яка вивчає структуру й загальні властивості наукової інформації, а також закономірності всіх процесів наукової комунікації – від неформальних процесів обміну такою інформацією до формальних за допомогою наукової літератури, а сьогоднішню її проблематику вважали належною до кібернетики як науки про керування в складних системах. Д. Кнут у 1974 р. визначав інформатику як науку, що займається вивченням алгоритмів. Академік АН СРСР А. Єршов вважав інформатику фундаментальною природничою наукою, яка вивчає процеси передавання й обробки інформації. Французькі спеціалісти Б. Майер і К. Бодуен наводять два варіанти означення інформатики: перший – як комп’ютерної науки, другий – як тeopiї обробки інформації. Відомі німецькі вчені Ф. Бауер і Г. Гооз посилаються на означення Французькою академією інформатики як науки про здійснювану за допомогою автоматичних засобів цілеспрямовану обробку інформації, що розглядається як подання знань і повідомлень у технічних, економічних і соціальних галузях. Близьким за змістом є ухвалене на сесії річних зборів АН СРСР у 1983 р. визначення інформатики як комплексної наукової та інженерної дисципліни, що вивчає всі аспекти розробки, проектування, створення, оцінки, функціонування заснованих на ЕОМ систем переробки інформації, їхнє застосування та дії на різні галузі соціальної практики. У сучасних джерелах основні напрями інформатики пов’язуються з розробкою спеціальних комп’ютерних методів розв’язання складних дослідницьких i практичних задач у різних галузях, у тому числі й гуманітарних, з розвитком інформаційних технологій і соціально-комунікативних процесів (роботи І.В. Сергієнка, В.С. Михалевича, Ю.М. Канигіна, В.І. Гриценка, А.В.Анісімова, С.В. Симовича та ін.). Таке різноманіття в підході до визначення предмета інформатики актуалізує проблему її самоідентифікації як наукової дисципліни.

Усі вищезгадані підходи можна було б спробувати об’єднати на основі поняття моделі, виходячи з того, що будь-яка точна наука має справу з певними моделями природних чи суспільних явищ. Так, фізика вивчає фізичні моделі природних явищ, хімія – хімічні, кібернетика – моделі систем керування тощо. Цілком резонно постає питання: а які моделі мали б цікавити інформатику?

Усі означення інформатики тим чи іншим чином апелюють до процесів обробки інформації та систем, що їх реалізують. У подібних процесах обов’язковою є наявність (рис. 0.1):

1) певної сукупності інформаційних об’єктів (повідомлень та інформації, яку вони містять);

2) суб’єкта, що формує, передає та приймає певну вхідну й вихідну інформацію (суб’єкта-ініціатора);

3) суб’єкта, що приймає вхідну інформацію, за допогою певної внутрішньої процедури перетворює її та повертає оброблену вихідну інформацію (суб’єкт-обробник).

Подібні процеси й системи, що їх реалізують, називаються комунікативними¹. Кожний такий процес розгортається в певному часовому просторі та складається з етапів. Етапи утворюють життєвий цикл процесу. Комунікативний процес має предметну область, яку складають первинні інформаційні об’єкти й певні співвідношення між ними. Розпочинається такий процес суб’єктом-ініціатором, який формує та передає спеціальними засобами (засобами зв’язку) суб’єкту-обробнику повідомлення, що містить запит на обробку певної вхідної інформації з предметної області. Запит, поряд із вхідною інформацією, містить інформацію про мету обробки. Мета може бути сформульована або неявно – як вимоги до вихідної інформації, або явно – як детальний опис процесу обробки.

Запит оформлюється у вигляді певного набору дескрипцій², зрозумілих суб’єкту-обробнику (напр., як сукупність алгоритмів чи програм). Останній приймає запит, виконує в межах певного часового інтервалу відповідну внутрішню процедуру для реалізації мети й повертає суб’єкту-ініціатору за допомогою засобів зв’язку оброблену інформацію. Зазвичай суб’єкт-обробник має власну систему інформаційних об’єктів, відмінну від предметної області, яка в кожний момент часу перебуває в певному стані. Тому сам запит містить не вхідні об’єкти обробника, а їхні прообрази, які після кодування утворюють вхідні дані обробника. Це стосується й вихідної інформації поданій у заключному стані процесу обробки. Вона потребує декодування, щоб дістати дійсно результати запиту.

Комунікативні системи теж мають свій життєвий цикл, що складається з певних етапів. Він розпочинається з початкового аналізу вхідної інформації та специфікації запиту і включає такі етапи, як проектування й побудову системи, обґрунтування її коректності, підготовку документації та, нарешті, безпосередньо експлуатацію системи.

На підставі сказаного можна було б в цілому визначити інформатику як науку, що вивчає моделi комунікативних процесів і систем. Однак, зважаючи на дискусійний характер обговорення, зробимо кілька зауважень щодо даного означення. Насамперед зазначимо, що в такому вигляді воно видається досить загальним і багатоаспектним. Моделi комунікативних процесів і систем можуть дуже різнитися й вимагати принципово різних підходів. Достатньо послатися на різноманіття кібернетичних моделей систем (від автоматичного регулювання, імовірнісних і статистичних моделей до нейрофізіологічних моделей керування тощо). Тому було б доречно якимось чином обмежити їх.

Зауважимо, що інформація в комунікативній системі існує не сама по собі, а передається й отримується суб’єктами комунікативного процесу у вигляді певних дескрипцій. Це означає, що комунікативні процеси й системи за своєю суттю не можуть вивчатися поза межами їхніх дескриптивних засобів. Здається, що в центрі уваги інформатики мають бути не просто моделі комунікативних процесів і систем, а саме дескриптивні моделі. Дескриптивність моделі означає, що всі її інформаційні елементи можуть бути подані (описані) у межах певної дескриптивної системи (ДС).

ДС у свою чергу, розподіляються на три класи – екстенсіональні, інтенсіональні й мішані. Інтенсіональні використовують індивідуальні засоби - вони або прямо описують конкретну будову об’єкта (його сутність), або параметризований кістяк такої будови, який шляхом конкретизації (означення) параметрів перетворюється на об’єкт. Для екстенсіональних ДС характерні предикативні (об’ємні) засоби опису об’єктів і співвідношень. Різницю між екстенсіональними та інтенсіональними засобами опису яскраво ілюструють натуральні числа. З одного боку їх можна визначати як кардинальні числа через потужність множин (екстенсіональний підхід), а з другого - індуктивно, за допомогою числа 0 і відповідної сукупності операцій збільшення на 1 (інтенсіональний підхід). Наприклад, число 3 інтенсіонально подається як (((0 1) 1) 1) тощо. Можна сказати, що при екстенсіональному підході здійснюється перехід на більш високий рівень абстракції, при якому нівелюються індивідуальні риси конкретних об’єктів.

Мішані дескриптивні моделі систем можуть використовувати обидва засоби. Моделі систем будемо називати екстенсіональними, інтенсіональними або мішаними, якщо вони описуються відповідними ДС. Щоб підкреслити вагомість інтенсіональних елементів у мішаних моделях комунікативних систем, останні теж будемо називати інтенсіональними при умові, що суб’єкт-обробник у них описується інтенсіонально, а для кожного запиту (навіть якщо він екстенсіональний) існує своя внутрішня процедура в моделі Виконавця, яка його реалізує (напр., як у системах обробки інформації на базі обчислювальних машин). Виходячи з вищезазначеного, запропонуємо таке визначення предмета інформатики:

Інформатика – це наука, що вивчає інтенсіональні моделi комунікативних процесів і систем.

За аналогією з математичними, фізичними та іншими моделями, моделі, що розглядаються в інформатиці, логічно було б назвати інформатичними або, що більш звично – інформаційними. З урахуванням інтенсіональності будемо говорити й про інформаційні комунікативні процеси та системи й називати їх просто інформаційними. Інтенсіональність інформаційних моделей є їхньою принциповою рисою. Вона фіксує границі інформатики та вберігає її від надмірного узагальнення й ототожнення з іншими науками ³, особливо з кібернетикою як наукою про загальні закони перетворення інформації в комунікативних системах та інформологією – узагальнюючою наукою про інформацію в цілому, усі її вияви, властивості та види інформаційних процесів.

Взаємовідносини між кібернетикою та інформологією з одного боку та інформатикою з іншого приблизно такі, як між загальним поняттям і його конкретизацією. Як приклад можна навести взаємовідносини між загальною теорією груп і теорією скінченно-визначених груп, між геометрією та скінченною геометрією тощо. Таким чином, не можна вважати, що кібернетика просто поглинається інформатикою чи намагатися звести інформатику до певної технічної галузі (програмної інженерії), яка тільки обслуговує кібернетику. Не йдеться й про ігнорування інформатикою взагалі екстенсіональних дескриптологічних засобів. Навпаки, вони можуть (і повинні!) широко використовуватись як допоміжні, наприклад при описі предметних областей, формулюванні запитів тощо. Однак подібні дескрипції не є серцевиною інформаційних систем. Водночас вони можуть бути центральними в тих самих кібернетичних моделях.