Оглавление

ИНФОРМАТИКА: ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ 3

Общая схема постановки и решения предметных задач 6

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О МоделЯХ 8

ИНФОРМАЦИЯ 9

Информация и язык 9

Информация и данные 10

Информационные коммуникации 10

Адекватность информации 11

Меры информации 11

Качество информации 16

КЛАССИФИКАЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ 17

Система классификации 17

Система кодирования 20

Классификация информации по разным признакам 21

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ 22

Принципы создания компьютерных языков: 22

Процедурное программирование 23

Функциональное программирование 24

Логическое программирование 24

Объектно-ориентированное программирование 25

СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ 26

Техническое обеспечение персонального компьютера 29

Процессор 30

Основная память 30

Системная шина 31

Программное обеспечение персонального компьютера 33

Интеллектуальное обеспечение 33

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 34

Эволюция информационных систем 34

Свойства информационной системы 35

Структура информационной системы 35

Роль структуры управления в информационной системе 36

Классификация информационных систем по признаку структурированности задач 37

Классификация информационных систем по характеру использования информации 37

Классификация информационных систем по сфере применения 38

Классификация информационных систем по степени их автоматизации 39

Классификация информационных систем по функциональному признаку и уровням управления 39

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 40

Основные свойства информационных технологий, имеющие стратегическое значение для развития современного общества 41

Критерии эффективности информационных технологий 42

Классификация информационных технологий по типу обрабатываемой информации 42

Виды информационных технологий: 44

Информационные технологии обработки данных 44

Информационные технологии управления 44

Информационные технологии автоматизации офиса 45

Информационные технологии поддержки принятия решений 46

Информационные технологии экспертных систем 49

Информационные технологии в социальной сфере 52

Информационные технологии подготовки текстов 52

Технологии электронизации» информационных ресурсов 52

Сетевые информационные технологии 52

Информационные технологии в системах массового обслуживания населения 53

Информационные технологии в сфере организационного управления. 53

Информационные технологии и проблема обеспечения национальной безопасности России 53

Современное состояние и тенденции развития информационных технологий 53

Компьютерные сети 54

КОММУНИКАЦИОННАЯ СРЕДА И ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ 55

Классификация вычислительных сетей 56

ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 59

Искусственный интеллект 59

Данные и знания 61

Основные модели представления знаний 62

Информационный бизнес 64

Информационные продукты и услуги 64

Электронный бизнес 64

Из истории электронного бизнеса 65

Основные модели интернет бизнеса 66

информационная безопасность человека и общества 70

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ИНФОРМАЦИОННОМ ОБЩЕСТВЕ 78

Информатика: предмет и задачи

Информатика — это наука об общих свойствах информации, закономерностях и методах ее поиска и получения, записи, хранения, преобразования, передачи, переработки, распространения и использования в различных сферах человеческой деятельности. В качестве объектов изучения информатики выступают: информация, данные, информационные технологии и информационные процессы.

Термин информатика возник в 60-х годах во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин: informatique (информатика) = information (информация) + automatique (автоматика). В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (науки о компьютерной технике).

В России термин информатика получил распространение в начале 80-х годов. До этого совокупность направлений, называемых теперь информатикой, именовалась по-разному. Поэтому история информатики в России — это, по сути, и история отечественной кибернетики и частично прикладной математики и вычислительной техники. Как отмечено в [Error: Reference source not found], она насыщена драматическими коллизиями и резкими изменениями приоритетов. В приложении 1 приведена некоторая хронология эволюции вычислительной науки и техники вообще в мире. А [2] содержит очерки по истории советской вычислительной техники и школ программирования, собранные и опубликованные в связи с 50-летием информатики в России, отмечавшемся в 1998 году.

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности. В узком смысле информатика состоит из трех взаимосвязанных частей: технических средств (hardware), программных средств (software), интеллектуальных средств (brainware). В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций: как отрасль народного хозяйства; как прикладную дисциплину; как фундаментальную науку.

Информатика как отрасль народного хозяйства включает в себя предприятия разных форм хозяйствования, где занимаются производством технических средств обработки и передачи информации, программных продуктов и разработкой современных технологий переработки информации.

Информатика как прикладная дисциплина занимается изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение); созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности; разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.

Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Одна из главных задач этой науки — выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны.

В [Error: Reference source not found] отмечено, что история информатики связана с постепенным расширением области ее интересов. Возможность расширения диктовалась развитием компьютеров и накоплением моделей и методов их применения при решении задач различного типа. На протяжении полувековой истории информатики в ней неоднократно возникали и исчезали те или иные направления. В настоящее время в нее входят следующие основные области исследования:

• теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, проблемы вычислимости, сложность вычислений и т.п.);

• логические модели (дедуктивные системы, сложность вывода, нетрадиционные исчисления: индуктивный и абдуктивный вывод, вывод по аналогии, правдоподобный вывод, немонотонные рассуждения и т.п.);

• базы данных (структуры данных, поиск ответов на запросы, логический вывод в базах данных, активные базы и т.п.);

• искусственный интеллект (представление знаний, вывод на знаниях, обучение, экспертные системы и т.п.);

• бионика (математические модели в биологии, модели поведения, генетические системы и алгоритмы и т.п.);

• распознавание образов и обработка зрительных сцен (статистические методы распознавания, использование признаковых пространств, теория распознающих алгоритмов, трехмерные сцены и т.п.);

• теория роботов (автономные роботы, представление знаний о мире, децентрализованное управление, планирование целесообразного поведения и т.п.);

• инженерия математического обеспечения (языки программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т.п.);

• теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т.п.);

• компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т.п.);

• числовые и символьные вычисления (компьютерно–ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях, работа с естественно-языковыми текстами и т.п.);

• системы человеко-машинного взаимодействия (модели дискурса, распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т.п.);

• нейроматематика и нейросистемы (теория формальных нейронных сетей, использование нейронных сетей для обучения, нейрокомпьютеры и т.п.);

• использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т.п.).

Информатику относят к фундаментальным наукам, поскольку понятие информации и процессы ее переработки носят общенаучный характер. Использование подходов, средств и методов информатики в различных областях привело к появлению целого ряда междисциплинарных в большей или меньшей степени автономных направлений: социальная информатика, экономическая информатика, биоинформатика, историческая информатика, правовая информатика и т.д.

Социальная информатика — наука о закономерностях и формах движения информации в обществе.

Термин «социальная информатика» (СИ) был впервые предложен профессором А.В. Соколовым в середине 70-х годов для обозначения новой научной дисциплины, «изучающей посредством информационного подхода общественное знание, социальную коммуникацию и управление обществом». По Соколову, предметная область СИ формируется за счет расширения в социологическую сторону предметной области традиционной информатики, которая, в свою очередь, понималась тогда лишь как наука о методах и средствах движения в обществе научной информации.

Современное представление сформулировано акад. А.Д. Урсулом, связавшим цели и задачи СИ с проблемой глобальной информатизации общества, в процессе которой происходит «социализация информатики в ее новом — компьютерном понимании». В своих работах А.Д. Урсул показал социальный по своей сути характер процесса информатизации общества, в котором вычислительная техника и новые информационные технологии являются лишь средствами для более эффективного овладения информацией в целях социального прогресса.

Объект исследования СИ есть проявление информационной реальности окружающего нас мира в социальной сфере общества (т.е., это совокупность всех видов и форм проявления информации в обществе, информационных процессов, систем и коммуникаций, которые имеют социальную значимость для его функционирования и развития.

Предмет исследований СИ — определенная совокупность свойств указанного объекта исследований. Такой совокупностью на данном этапе развития СИ является глобальный процесс информатизации общества и его воздействие на социальные структуры общества, а также на проблемы и положение в обществе самого человека. Влияние это является двусторонним, т.е. социальные структуры общества и отношение людей к процессу информатизации, в свою очередь, оказывает существенное воздействие на характер и темпы развития этого процесса.

Фундаментальной проблемой СИ как науки является проблема согласованного развития (коэволюции) общества и процесса его глобальной информатизации. Эта проблема сейчас является стратегически важной и актуальной, так как она самым тесным образом связана с проблемой преодоления кризиса современной цивилизации и ее перехода на путь устойчивого и безопасного развития на основе овладения информацией и широкомасштабного использования новых знаний и технологий.

Четыре основных направления научных исследований в социальной информатике:

• Информационные ресурсы общества, их свойства, структура и топология. Изучение потребностей общества в информационных ресурсах для достижения целей общественного развития (проблема достаточности информации).

• Информационный потенциал общества, определяющий его возможности по формированию и эффективному использованию информационных ресурсов. Сюда следует отнести все проблемы, связанные с формированием информационной инфраструктуры и информационной среды общества, т.е. создания и функционирования центров генерации, хранения и распространения информационных ресурсов, а также развития информационной техносферы, — инструментальных средств, обеспечивающих активизацию и эффективное использование информационных ресурсов, решения проблемы доступности информации.

• Информационное общество, закономерности и проблемы его формирования и развития. Сюда входят проблемы развития информационной экономики, проблемы изменения структуры занятости населения в информационном обществе и т.д

• Человек в информационном обществе. Новые возможности и новые проблемы развития личности в информационном обществе, информатизация процессов образования и воспитания человека, развития его творческих способностей на основе использования достижений информатики и креативных информационных технологий. Проблема информационной свободы и обеспечения информационной безопасности человека в информационном обществе, преодоления им технологического и лингвистического барьера в новом информационном пространстве.

Экономической информатикой [8] называется наука, изучающая методы автоматизированной обработки экономической информации с помощью средств вычислительной и организационной техники.

Предметом экономической информатики являются: технология и этапы разработки, обоснование целесообразности автоматизации, функциональный анализ предметной области, алгоритмическое представление задачи, программная ее реализация при помощи различных инструментальных средств, например, пакетов прикладных программ.

Биоинформатика, она же вычислительная биология, она же компьютерная генетика — молодая наука, возникшая в начале 80-х годов на стыке молекулярной биологии и генетики, математики (статистики и теории вероятностей) и информатики, испытавшая влияние лингвистики и физики полимеров. Биоинформатика¹ — область науки, разрабатывающая и применяющая вычислительные алгоритмы для анализа и систематизации генетической информации с целью выяснения структуры и функции макромолекул с последующим использованием этих знаний для создания новых лекарственных препаратов.

В результате исследования структуры геномов микроорганизмов, млекопитающих и человека появились огромные объемы информации о последовательностях ДНК и первичной структуре белков. Эта информация стала основой для разработки и приложения новых математических методов анализа данных и извлечения из них новых знаний.

М олекула ДНК, носитель генетической информации, представляет собой биополимер, элементарным звеном которого является нуклеотидная пара. Число таких звеньев в ДНК человека около 3x10⁹. Появление быстрых методов расшифровки последовательности нуклеотидных пар в геномах организмов повлекло за собой появление большого числа генетических текстов, представляющих собой протяженные символьные последовательности. Первой задачей компьютерной биологии является расшифровка структуры генома, выявление в непрерывной последовательности символов отдельных структурных единиц и определение их функциональной нагрузки. Еще одна трудоемкая задача состоит в расшифровке пространственной структуры всех белков, входящих в состав биологического организма. Предпринимается много попыток теоретического предсказания пространственных структур белков, а также их реконструкции по данным рентгеноструктурного анализа и ЯМР-спектроскопии. Решение этой проблемы в принципе невозможно без использования высокопроизводительных вычислительных систем. В настоящее время расшифрована структура около десятка тысяч белков, в то время как число различных белков в организме человека составляет сотни тысяч.

Знание первичной и пространственной структур белков играет решающую роль для понимания их функционирования. В частности, знание пространственной структуры лежит в основе современной технологии создания лекарств (так называемый «drug design»)