2. История развития информатики, место информатики в фундаментальной науке.
Информатика как самостоятельная отрасль научного знания и область практической деятельности появилась во второй половине ХХ в. Ее истоками можно считать:
теорию информации, тесно связанную с теорией связи в технических системах (телефон, телеграф, радиосвязь), в частности, математическую теорию связи (Клод Шеннон, 1948 г.);
кибернетику, исследующую общие законы управления в системах различной природы, основы которой заложил Ноберт Винер (1948 г.);
теорию автоматов, основы которой заложил Джон фон Нейман (1946 г.);
теорию алгоритмов (Н. Вирт, Э. Дейкстра, А.П. Ершов, Д. Кнут и др.).
Информатику традиционно связывают с развитием компьютерной техники. Но компьютер послужил лишь катализатором тенденций, которые возникли в науке и практике задолго до его появления. Каковы же эти тенденции? Прежде всего, резкое нарастание объема информации, которая с развитием средств связи становится доступной отдельному человеку. Приходит осознание того, что человеческие возможности восприятия и переработки информации ограничены. В то же время научно-технический прогресс, сопровождаемый высокими скоростями, развитием сложных технических комплексов, ставит человека в условия, когда ему необходимо научиться быстро и безошибочно перерабатывать информацию, чтобы u1101 эффективно управлять техникой. Решения часто приходится принимать в условиях дефицита времени, которые, к тому же, они могут быть чреваты большими последствиями. Задачи управления требуют применения таких средств, которые помогают собрать более полную информацию, надежно ее хранить, быстро распространять и безошибочно обрабатывать. Таким средством и стал компьютер. По сути, информатика призвана заниматься решением проблем, связанных с необходимостью организации информационных процессов (сбор, хранение, передача, обработка, защита и т.п.) и эффективного использования информационных ресурсов.
Компьютерные средства работы с информацией как основной объект изучения современной информатики представляет собой неразрывное единство трех частей – технического, программного и алгоритмического обеспечения информационных процессов и информационных систем.
Основной вопрос информатики – каковы информационные процессы и как они могут быть эффективно автоматизированы?
Информатика широко использует достижения таких дисциплин, как математика, лингвистика, семиотика (наука о знаковых системах), логика, computer science, робототехника, инженерия знаний и др.
В основе современной естественнонаучной картины мира лежит понятие материи. Для человека материя является объектом изучения и преобразования. Материя проявляется в двух формах: в форме вещества и в форме поля. Человек научился преобразовывать в своих интересах и вещество, и поле. Но чтобы успешно осуществлять преобразования, нужны определенные усилия – умственные и физические. Размышляя об этом, человек пришел к понятию энергии, как неотъемлемого свойства материи.
Важность этого понятия для развития производства была такова, что установление законов изменения энергии, поиск ее источников на какое-то время стали одними из главных задач науки. XX век с полным правом можно назвать веком научных революций. Теория относительности, квантовая теория, психоанализ, кибернетика и, наконец, информатика в корне поменяли научное представление о мире. Постепенно стало ясно, что преобразовательская деятельность, даже при достаточном количестве энергии, имеет свои ограничения. После взрыва атомной бомбы человечество особенно серьезно задумалось о том, что его действия могут иметь непредусмотренные последствия.
Постепенно пришло научное осознание факта (который на уровне религиозных воззрений был известен в глубокой древности), что каждый предмет, явление, событие имеет какой-то вполне определенный смысл в общей картине мироздания. Человек в своей преобразовательской деятельности может учитывать или не учитывать этот смысл, однако в последнем случае есть опасность нарушить какие-то до конца не осознанные законы. А нарушение объективных законов всегда ведет к непредсказуемым, часто катастрофическим последствиям. Поэтому одной из главных задач современной науки стало выяснение смысловых или, иначе говоря, семантических свойств материи. Причем, большинство ученых склоняются к мысли, что в наибольшей степени семантическое свойство материи нашло свое отражение в научном языке в понятии "информация". Иными словами, информация как философская категория отражает семантические свойства материи. Это, в частности, означает, что (рис. 1):
будучи свойством материи, информация присуща каждому материальному объекту;
будучи семантическим свойством материи, она отражает смысловую сторону материального объекта;
поскольку всеобщей формой существования материи является ее движение, изменение, то информация – это свойство материи, задающее (определяющее, отражающее) направление этого движения, его цель и смысл.
Рис. 1 Схематичное представление современной
естественнонаучной картины мира
Таким образом, понятие информации – одно из фундаментальных в современной науке. Наряду с такими понятиями, как вещество, энергия, пространство и время, оно составляет основу современной научной картины мира.
Методология современной науки базируется на информационном, системном, синергетическом подходах.
Суть информационного подхода к научным исследованиям заключается в том, что при изучении любого объекта, процесса или явления (природного, технического или социального) в первую очередь выявляются и анализируются их информационные характеристики. При этом часто удается выяснить такие ранее незамеченные свойства этих объектов, которые оказываются принципиально важными для понимания глубинной сущности явлений и закономерностей их дальнейшего развития. Анализ информационной среды, в которой находятся изучаемые объекты, также помогает исследователю выявить причины многих явлений, в глубине которых, как правило, оказываются скрытыми информационные процессы.
В науке существует три основных подхода к феномену информации:
1 Атрибутисты полагают, что информация как семантическое свойство материи является неотъемлемым атрибутом всех систем объективной реальности, она существовала и существует вечно, является "организующим началом" в неживой и живой природе.
2 Функционалисты отрицают существование информации в неживой природе. По их мнению, информация – это одна из функций жизни, основное отличие живого от неживого. Именно информация через информационные процессы реализует функцию управления (самоуправления) в биологических, социальных и социотехнических системах.
3 Антропоцентристы ограничивают сферу распространения информации главным образом социальными системами и определяют ее как содержание (смысл) сигнала, полученного человеком из внешнего мира. С их точки зрения говорить о смысле сигнала, а, следовательно, об информации можно только по отношению к человеку и обществу.
Все точки зрения имеют право на существование и исследуются в соответствующих областях науки: информация как семантическое свойство материи изучается в философии, информациологии, физике; информация как функция управления изучается в кибернетике, физиологии, биологии; информация как интерпретация человеком воспринятого сигнала изучается в лингвистике, социологии, психологии.
Информатика изучает информационные процессы прежде всего в социотехнических (человеко - машинных) системах. Эти системы относятся к типу управляемых и самоуправляемых систем и обязательно включают в себя субъекта – человека. Поэтому информатике как науке "ближе" второй и третий подходы. Это не означает отрицания наличия информации в неживой природе – просто эти проблемы интересуют информатику в меньшей степени.
В современной информатике "на равных" существуют две точки зрения:
1 Все объекты в окружающем нас мире обладают некоторым смыслом (несут некоторую информацию), а человек, изучая их, пытается проникнуть в этот смысл, раскрыть его (получить информацию). Иными словами, информация объективно присуща материи и не зависит от человека.
2 Человек в процессе познания и практической деятельности приписывает объектам некоторый смысл, т.е. объявляет их "имеющими" некоторую информацию. В этом случае, информация субъективна и существует только в человеческом сознании, а в информационных процессах участвуют объективные (не зависящие от восприятия человека) сигналы, которым мы можем приписывать смысл более или менее произвольно.
В настоящее время обе эти точки зрения имеют как сторонников так и противников. Однако противоположность взглядов на сущность информации не влияет на единство подходов к изучению свойств информационных сигналов, их проявлений в информационных процессах и возможность автоматизации этих процессов с помощью средств вычислительной техники.