Лекции по информатике [10-15] / lections / Конспекты (old) / Lekz_2

Лекция 2. Предмет и метод информатики

Содержание

1. Информатика как наука о компьютерном представлении, хранении, передаче, обработке и интерпретации информации. Решающая роль компьютеров как средств и инструментов автоматизации обработки и интерпретации информации.

2. Предмет информатики: формализованное представление информации, методы ее обработки, предписания по ее переработке и интерпретации, машины, обрабатывающие информацию.

3. Метод компьютерного моделирования как основной метод информатики. Схема метода: создание уровней абстракций для представления информации, методов ее компьютерной обработки, включая и представление самих компьютеров, с целью применения абстракций для решения задач порождения, хранения, обработки и интерпретации информации.

4. Структура информатики как фундаментальной науки: ядро и приложения. Ядро как совокупность теоретических и технических аспектов информатики. Два вида приложений информатики:

• решение задач методами информатики в некоторой области применений с помощью обычных для этой области способов;

• преобразование (изменение) области применений на основе возможностей информатики, в результате которых прикладная область открывает для себя совершенно новые методы и образ деятельности.

Термин информатика возник в 60-х г.г. прошлого века во Франции для названия области деятельности человека, связанной с автоматизированной обработкой информации с помощью ЭВМ. Слово informatigue (информатика) образовано путем слияния слов information (информация) и automatigue (автоматика) и обозначает «информационная автоматика» или «автоматизированная переработка информации». В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computing (компьютерная обработка данных).

Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности, в первую очередь, связано с развитием компьютерной техники. Причем, основную роль здесь сыграла микропроцессорная техника. Именно в это время термин «информатика» начинает использоваться не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связываться с процессами получения, накопления, обработки, передачи и интерпретации информации в различных областях социальной практики.

В нашей стране такая трактовка термина информатика утвердилась с момента принятия решения в 1983г. на сессии АН СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как «комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики».

Информатика в таком понимании является фундаментальной дисциплиной, поскольку нацелена на получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования, разработку общих методологических принципов построения информационных моделей, информационного обеспечения управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т.п. с помощью информационных моделей.

Одна из главных задач – выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны.

Важнейшими методологическими принципами информатики являются изучение объектов реального мира как информационных процессов и признание единства законов, которым подчиняются информационные процессы в природных, технических и социальных системах.

Информатика как прикладная дисциплина занимается:

• изучением закономерностей в информационных процессах методом компьютерного моделирования;

• созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;

• разработкой информационных систем и технологий в конкретных предметных областях и выработкой конкретных рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов анализа, проектирования и разработки систем, их производства, эксплуатации и сопровождения и т.д.;

• созданием новейших технологий получения, накопления, передачи и обработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

• решением инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информатика как отрасль экономики состоит из совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой 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 экономики. 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, о развитии науки и самого общества. При отсутствии достаточных темпов увеличения производительности труда в информатике может произойти существенное замедление роста производительности труда во всех других отраслях экономики.

Существует множество определений информатики, это связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов.

Мы придерживаемся в определении информатики точки зрения академика А.П.Ершова. В 1988 году на IV международном конгрессе по математическому образованию в Будапеште он заявил «Мы трактуем информатику как становящуюся фундаментальную естественную дисциплину, изучающую законы и методы накопления, обработки и передачи информации в природных, технических и социальных системах. Эта наука опирается на философское учение об информации в процессах отражения и состоит из таких конкретных областей, как теоретические основы вычислительной и коммуникационной техники, алгоритмика, программирование, искусственный интеллект, теория когнитивных процессов, включая вычислительный эксперимент, информология или учение об информационных процессах в обществе».

Условность разграничения областей знания отмечал еще Вернадский: «… Рост научного знания в ХХ веке быстро стирает грани между отдельными науками. Мы все больше специализируемся не по наукам, а по проблемам. Это позволяет, с одной стороны, чрезвычайно углубиться в изучаемое явление, а, с другой стороны, – расширить охват его со всех точек зрения …».

Объект исследования современной науки – мир как целое. Поэтому между предметами отдельных наук не должно быть жестких мировоззренческих и методологических границ.

Информатика как наука о компьютерном представлении, хранении, передаче, обработке и интерпретации информации является самостоятельной областью знания, объединяющей технические и технологические средства коммуникации и человеческий интеллект. Появление информатики во многом является реакцией на усилившуюся в настоящее время специализацию науки вообще и ее технических областей особенно. Информатика интегрирует достижения теории познания, математической логики и вычислительной математики, лингвистики, семиотики, кибернетики, синергетики, системологии, системотехники, науки и техники о вычислительных машинах, организационной и экономической науки (см. рис. 1).

Рис. 1. Информатика: междисциплинарные отношения

Информатика сегодня – это целый комплекс научных направлений и наукоемких технологий, существенно отличающихся друг от друга взглядами на «феномен информации» и способами приложения получаемых результатов. Процесс освоения «феномена информации» идет в двух направлениях: в осознании информационных законов человеком, в его самосовершенствовании через расширение миропонимания и в создании новых информационноемких технологий, значительно расширяющих возможности технических систем. Это органично вписывает человека в технологический процесс обработки информации и существенно повышает эффективность процесса принятия решений в автоматизированных системах управления.

В то же время резко возрастают возможности деструктивного использования информации и информационноемких технологий. Это обязывает серьезнейшим образом заниматься проблемой информационной безопасности человека в технократическом обществе.

Общая характеристика предметной области информатики

Информатика - наука фундаментальная

• изучает информационные процессы, которые имеют всеобщий характер, отражает то общее, что присуще им при реализации в конкретных сферах человеческой деятельности,

• создает формальный аппарат для представления, конструирования и автоматизированной реализации информационных процессов, независимо от их происхождения;

• компьютер был и остается единственной универсальной кибернетической моделью представления информационных процессов в системах различной онтологической природы.

С информацией связаны три важнейших аспекта:

• форма;

• содержание;

• отношение к реальному миру (прагматика);

• является наукой о машинной переработке информации, а это подразумевает:

• схематизированное представление информации;

• структуры объектов и данных, а также их взаимосвязи;

• правила и предписания для обработки информации (алгоритмы) и их представления, включая описания протекания работы (процессы);

• формализованное представление самих машин, перерабатывающих информацию.

Информатика как учебная дисциплина. Цели и задачи

Информатика – это наука, техника и технология, связанные с машинным представлением, хранением, обработкой и интерпретацией информации.

Теория – формализованное представление информации, предписаний по ее переработке и интерпретации, а также формализованное представление машин, перерабатывающих информацию.

• Основной интерес – сущность процессов порождения, представления, хранения и обработки информации, без чего невозможно их автоматизировать.

• Основной метод – моделирование информационных процессов с помощью компьютеров.

• Предмет – анализ и моделирование информационных взаимосвязей и структур в различных областях применения.

• Цель – создание методов решения на компьютере задач информационной обработки.

Техника – разработка и организация компьютерных систем и их программного обеспечения

• Предмет – анализ, моделирование и проектирование компьютерных комплексов, сетей и программ для них.

• Цель – эффективные инженерные методы проектирования компьютерных систем и их программного обеспечения.

Технология – эксплуатация и применение вычислительных систем и их программного обеспечения

• Предмет – способы, приемы и средства использования компьютеров для решения задач в различных областях.

• Цель – эффективные способы массового применения компьютерных систем, комплексов и сетей.

Гуманитарная компонента – влияние информации на современное общество, информационная культура. Комплекс индустрии информатики – ведущий в информационном обществе. Тенденция ко все большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатизации. Информатика социальное явление.

Информатика в широком смысле представляет собой интеграцию разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации, главным образом, с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности. Информатика – база информатизации общества.

Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей – технических средств (hardware), программных средств (software) и средств искусственного интеллекта (brainware).

Основу понятия «brainware» составляет интеллектуальная поддержка технических и программных средств, рассматриваемая как совокупность систематизирующих идей и алгоритмических аспектов информационной среды, развивающейся согласно принципам синергетики (открытость, нелинейность, неравновесность, кооперативность). Сложность информационных процессов и потоков, проявляющаяся в их изменчивости, обновляемости, распределенности по временным и по пространственным координатам, а также высокие требования к мобильному принятию решений в сложных ситуациях заставляют изыскивать подходы, реализующие возможности мышления в максимальной степени. Поэтому заметная роль отводится принципам конвергентности разнообразия, открытой фильтрации, перцепции и разумной достаточности.

Исследования по информатике отличаются от исследований, проводимых в рамках естественнонаучных дисциплин, тем, что они не столько пытаются открывать, объяснять или использовать законы и явления окружающего мира, а в первую очередь изучают свойства машин, созданных человеком для «усиления его интеллектуальных способностей». Работа информационных машин представляет собой языковую деятельность в широком смысле этого слова. До появления компьютеров языковая деятельность была исключительно прерогативой человека. Возможность ее машинного отчуждения вызвала не только научный, но и огромный общественный интерес. Информатика – это исследование сущности и обстоятельств подобной деятельности, связанной с порождением, восприятием, хранением, обработкой и передачей информации. Компьютеры, строго говоря, не имеют никакого отношения к сущности этой деятельности, но стали, наряду с книгопечатанием, средствами связи и т.п., одним из важнейших ее обстоятельств и инструментов. По этой причине имеет смысл связать термин «информатика» с использованием компьютеров в качестве инструментального средства при обработке информации: «Информатика в узком смысле – это исследование роли компьютеров и способов их использования в процессах хранения, обработки и передачи информации». В таком понимании более уместным представляется англоязычный термин «computing» – компьютерная обработка данных.

7