2 Структура информатики
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.
Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей – технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware). В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций (рис. 1.3): как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.
Рис. 1.3. Структура информатики как отрасли, науки, прикладной дисциплины
Информатика как отрасль народного хозяйства состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации.
Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. Более того, для нормального развития этих отраслей производительность труда в самой информатике должна возрастать более высокими темпами, так как в современном обществе информация все чаще выступает как предмет конечного потребления: людям необходима информация о событиях, происходящих в мире, о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности, о развитии науки и самого общества. Дальнейший рост производительности труда и уровня благосостояния возможен лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных интерфейсов, ориентированных на прием и обработку больших объемов мультимедийной информации (текст, графика, видеоизображение, звук, анимация). При отсутствии достаточных темпов увеличения производительности труда в информатике может произойти существенное замедление роста производительности труда во всем народном хозяйстве. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.
Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Существует мнение [17], что 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 Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.
Цель фундаментальных исследований в информатике – получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.
Информатики как прикладная дисциплина занимается:
изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);
созданием информационных моделейкоммуникаций 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.
Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.
Задачи информатики состоят в следующем:
исследование информационных процессов любой природы;
разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.
Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Она предоставляет методы и средства исследования другим областям, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за неформализуемости процессов и явлений. Особенно следует выделить в информатике методы математического моделирования и методы распознавания образов, практическая реализация которых стала возможной благодаря достижениям компьютерной техники.
Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция ко все большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единство науки, техники и производства.
3 Информационная технология – это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединённых в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижение трудоёмкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надёжности и оперативности.
Разберём подробнее составные части понятия информационной технологии.
Совокупность методов и производственных процессов экономических информационных систем определяет – принципы, приёмы, методы и мероприятия, регламентирующие проектирование и использование программно-технических средств для обработки данных в предметной области.
Цель применения ИТ – снижение трудоёмкости использования информационных ресурсов.
Под информационными ресурсами понимается совокупность данных, представляющих ценность для организации (предприятия) и выступающих в качестве материальных ресурсов. К ним относятся файлы данных, документы, тексты, графики, аудио и видео информация и др.
Начало развития информатики как науки положило появление ЭВМ в 50-е годы прошлого столетия. Выделению информатики в отдельную науку способствовало наличие единой формы представления информации в компьютерах: числовая, символьная и аудиовизуальная (звук, изображение) представляется в двоичной форме. Необходимость в информатике возникла в связи с использованием ЭВМ и первоначально информатика понималась как наука о вычислениях, но информатика - это не просто наука о ЭВМ. Информатика - отрасль науки, изучающая структуру и свойства информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, передачей, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности. Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров Основными разделами информатики являются исследование и разработка информационных средств и технологий, программных средств и моделирование предметных областей. Информация – (данные - это первичная необработанная информация (какие то первичные сведения о предметной области), а информация уже имеет определенный смысл для получателя, т.е. это продукт переработки данных) любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования. По способу организации информацию делят на:
данные (логически неупорядоченный набор сведений);
структуры данных (логически упорядоченные, организованные наборы данных); к этой группе относят знания - особым образом организованная информация об устройстве множества фактов определенного типа.
Аналоговая (непрерывная) информация характеризуется непрерывной функцией f(t). Источниками аналоговой информации обычно являются объекты природы и производственно-технологических процессов (ртутный или спиртовой столбик термометра – изменяется непрерывно) Дискретная информация характеризуется, соответственно, дискретной функцией f(t). Дискретными являются сообщения, передаваемые в устном и письменном виде, с помощью жестов, посредством световых и звуковых дискретных сигналов и т.п. (Современная цифровая фотография 10 млн. (или мега) пикселов, которое описывает изображение) Свойства информации:
релевантность (степень соответствия информации запросам получателя);
полнота (свойство информации исчерпывающим для потребителя образом характеризовать отображаемый объект или процесс);
своевременность (способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени);
достоверность (свойство информации не иметь скрытых ошибок (например, дезинформация) будут давать стипендию…);
доступность (свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем);
защищенность (свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения);
эргономичность (свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя)
эргономика – научн. дисциплина, комплексно изучающая человека в конкретных условиях его деятельности в современном производстве с целью оптимизации орудий, условий и процесса труда, например проектируют станок, то выбирают конструкции элементов с которыми взаимодействует человек с учетом анатомии человеческого тела, опасные места окрашиваются в красный цвет;
адекватность (свойство информации однозначно соответствовать отображаемому объекту или явлению).
Свойства информации, характеризующие поведение объекта при взаимодействии с другими объектами:
объем информации;
способ организации информации.
Объект и предмет информатики. ^ Объект познания - некий фрагмент реального мира. Один и тот же объект может изучаться различными науками. Предмет познания - выбранная для исследования методами данной науки сторона (аспект) объекта. Объектом информатики являются информационные технологии (ИТ). Информационные технологии - это машинизированные способы обработки, хранения, передачи и использования информации, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем (АИС). ^ Примеры АИС: автоматизированные системы научных исследований - АСНИ, системы автоматизированного проектирования - САПР, экспертные системы - ЭС и т.д. ИТ включают в себя технические средства, математическое, алгоритмическое, программное, лингвистическое обеспечения, средства связи. В формировании ИТ участвуют различные науки: кибернетика, системотехника, теория информации, экономика, правоведение, психология, медицина, педагогика, военные науки и т.д. Каждая из этих наук рассматривает ИТ со своей точки зрения, прилагая к ним свои принципы. Предметом информатики является информационный ресурс (ИР). Информационный ресурс - это семантическая информация, т.е. информация в виде понятийного знания. (семантическая – смысловая сторона) Понятийное знание - это отражение какой-либо стороны объективной реальности, выраженное в виде идей, понятий, представлений о каком-то предмете или явлении, т.е. выраженное семантически. ^ Существуют также интуитивные знания, идущие из подсознания; чтобы такие знания стали сообщениями, они должны быть выражены в понятийной (семантической) форме. Основные особенности ИР:
он практически неисчерпаем в отличие от других видов ресурсов (материальных), по мере развития общества и роста потребления ИР, его запасы растут;
он сам по себе имеет лишь потенциальное значение и проявляется как движущая сила только в соединении с другими ресурсами (энергией, сырьем, техникой);
эффективность применения ИР связана с тем, что затраты на усвоение знания значительно меньше, чем затраты на непосредственное генерирование этого знания (легко выучит уже доказанную кем-то теорему);
в информационном обществе ИР является формой непосредственного включения науки в состав производительных сил (в индустриальном обществе наука выступает опосредованной производительной силой, при этом посредниками являются машины, новые материалы и препараты); использование ИР повышает в10-100 раз производительность труда (напр., основой телематических - безлюдных - систем служат ИР и информационные связи);
ИР возникает в результате творческой части умственного труда; рутинная часть умственной работы не увеличивает потенциала нужных знаний, поэтому и не ведет к росту ИР;
превращение знаний в информационный ресурс зависит от возможностей коммуникационной системы общества (если возможности невелики, то при избытке знаний общество будет испытывать недостаток ИР).
Существуют две формы ИР, как отчуждаемых знаний, становящихся сообщениями: пассивная и активная. Пассивные формы ИР: книги, статьи, банки данных. Активные формы ИР: модель, алгоритм, проект, программа и база знания (БЗ). Эти формы ИР представляют собой также стадии развития ИР. ^ Модель - описание системы, отображающее определенную группу ее свойств и позволяющее предсказывать поведение системы в определенном диапазоне условий. Качество алгоритма зависит от степени его общности. Информационное общество - это общество, структуры, техническая база и человеческий потенциал которого приспособлены для оптимального превращения знаний в ИР и переработки ИР-са с целью перевода пассивных форм в активные. Особую роль в активизации информационного потенциала общества играет преобразование традиционных баз данных (БД) в БЗ, основанные на применении искусственного интеллекта (ИИ). Тогда как БД содержат сведения о количественных и качественных характеристиках конкретных объектов, БЗ содержат выраженные на естественном языке концептуальные знания о классах объектов, их свойствах и логических связях, так, чтобы этим знаниями могла оперировать машина логического вывода как элемент ИИ. Резко актуализировать информационный потенциал общества на основе БЗ общего и специального назначения позволит применение ЭВМ 5-го поколения.
Информатизация общества. Развитие вычислительной техники.
4 Информатизация - это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Он требует серьезных усилий на многих направлениях, включая ликвидацию компьютерной неграмотности, формирование культуры использования новых информационных технологий и др.
Движущей силой развития общества должно стать производство информационного, а не материального продукта. В информационном обществе изменяется не только производство, но и весь уклад жизни, система ценностей, возрастает значимость культурного досуга по отношению к материальным ценностям. В информационном обществе производятся и потребляются интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. От человека потребуется способность к творчеству, возрастает спрос на знания. Материальной и технологической базой информации общества, станут различного рода системы, на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.
Информатизация общества — организованный социально - экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов
Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний. Цель информатизации - улучшение качества жизни людей за счет повышения производительности и облегчения условий их труда.
Основными критериями развитости информационного общества являются следующие:
Наличие компьютеров;
Уровень развития компьютерных сетей
Владение информационной культурой, т.е. знаниями и умениями в области информационных технологий
Появление и развитие компьютеров – это необходимая составляющая процесса информатизации общества. Информатизация общества является одной из закономерностей современного социального прогресса. При информатизации общества основное внимание уделяется комплексу мер, направленных на обеспечение полного использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах человеческой деятельности. Для обеспечения доступности общения с компьютером на естественном языке он будет оснащен средствами мультимедиа, в первую очередь аудио – и видео- средствами. В перспективе портативные компьютеры должны стать более миниатюрными, при том быстродействие их микропроцессоров должно быть таким, как на современных супер ЭВМ. Они должны иметь плоский дисплей с хорошей разрешающей способностью. Их внешние запоминающие устройства – магнитные диски – будут портативными, иметь емкость более 100 Гбайт.
Для обеспечения качественного и повсеместного обмена информацией между компьютерами будут использоваться новые каналы связи:
Инфракрасные каналы в пределах прямой видимости.
Телевизионные каналы.
Беспроводная технология высокоскоростной цифровой связи на частоте 10 Мгц.
Важнейшей составной частью информационной культуры современного человека является коммуникативная культура с использованием современных информационных технологий. Развитиесетевых информационных технологий сделало информационные ресурсы глобальной компьютерной сети Интернет потенциально доступными большинству человечества. Умение получать необходимую информацию из сети становится неотъемлемой частью информационной культуры человека.
Таким образом, человек обладает информационной культурой, если:
имеет представление об информации и информационных процессах, устройстве компьютера и его программном обеспечении;
умеет использовать информационное моделирование при решении задач с помощью компьютера;
умеет с достаточной скоростью вводить информацию с клавиатуры и работать с графическим интерфейсом программ с помощью мыши;
умеет создавать и редактировать документы, в том числе мультимедийные презентации;
умеет обрабатывать числовую информацию с помощью электронных таблиц;
умеет использовать базы данных для хранения и поиска информации;
умеет использовать информационные ресурсы компьютерной сети;
знает и не нарушает законы об авторских правах на компьютерные программы;
соблюдает этические нормы при публикации информации в Интернете и в процессе общения с помощью Интернета.
5 Краткая история информатики Корни информатики лежат в другой науке — кибернетике. Понятие «кибернетика» впервые появилось в первой половине века, когда французский физик Андре Мари Ампер, известный нам из школьного курса физики по закону Ампера, решил создать единую классификацию всех наук, как существовавших в то время, так и гипотетических (которые не существовали, но, по его мнению, должны были бы существовать). Он предположил, что должна существовать некая наука, занимающаяся изучением искусства управления. Ампер не имел в виду управление техническими системами, поскольку сложных технических систем и те времена еще не было. Он имел в виду искусство управления людьми, то есть обществом. Эту несуществующую науку Ампер назвалкибернетикой от греческого слова кибернетикос (искусный в управлении). В Древней Греции этого титула удостаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами. Впоследствии слово кибернетикос было заимствовано римлянами — так в латинском языке появилось слово губернатор (управляющий провинцией). Сегодня уже трудно догадаться, что слова «кибернетика» и «губернатор» имеют одно происхождение, но это так. С тех пор о кибернетике забыли более, чем на сто лет. В 1948 году выдающийся американский математик Норберт Винер, труды которого по математической логике легли в основу зарождавшегося тогда программирования вычислительной техники, вновь возродил термин «кибернетика» и определил ее как науку об управлении в живой природе и в технических системах. Это определение оказалось весьма спорным. Смешивание живой природы и технических систем в одной дисциплине привело к резкому неприятию такого определения учеными многих стран. Особенно сильной критике зарождавшаяся кибернетика подверглась в Советском Союзе. В большинстве стран мира научная дискуссия привела к расколу в научных кругах, а в СССР, где кибернетика получила даже политическое осуждение, работы в этой области были вообще прекращены на много лет, что болезненно сказывается и по сей день.Так из-за спорного определения в молодой зарождающейся науке произошел раскол. Сегодня кибернетика продолжает изучать связь между психологией и математической логикой, разрабатывает методы создания искусственного интеллекта, но наряду с ней уже действует другая, отделившаяся от нее наука. Она занимается проблемами применения средств вычислительной техники для работы с информацией. В Великобритании и США эту науку называют computer science (наука о вычислительной технике). Во Франции она получила другое название — informatique (информатика). Оттуда это название и пришло к нам в Россию, а также в некоторые другие страны Восточной Европы.
6 Понятие информации, виды информации. Ее свойства Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает «сведения, разъяснения, изложение». Информация - это настолько общее и глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой. В это слово вкладывается различный смысл в технике, науке и в житейских ситуациях. В обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют, например сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т. п. «Информировать» в этом смысле означает «сообщить нечто, неизвестное раньше». Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы. Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертеж, радиопередача и т. п.) может содержать разное количество информации для разных людей в зависимости от их накопленных знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему. Так, сообщение, составленное на японском языке, не несет никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если егосодержание непонятно или уже известно. Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно. В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит. ^ Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения. Информация может существовать в виде: · текстов, рисунков, чертежей, фотографий; · световых или звуковых сигналов; · радиоволн; · электрических и нервных импульсов; · магнитных записей; · жестов и мимики; · запахов и вкусовых ощущений; · хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т. д. Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называютсяинформационными объектами. ^