3. 1. Теоретична інформатика

Оскільки до середини 70-х рр. використовували термін "кібернетика", а не "інформатика", то відповідно теоретична інформатика мала назву "теоретична (або математична) кібернетика".

Теоретична інформатика — математична дисципліна. Вона використовує методи математики для побудови і вивчення моделей обробки, передачі і використання інформації, створює той теоретичний фундамент, на якому будують весь будинок інформатики.

За своєю природою інформація тяжіє до дискретного подання. Безліч інформаційних повідомлень, як правило, можна описувати як дискретну множину. Отже, за своїм характером теоретична інформатика близька до дискретної математики, що вивчає об'єкти саме такого типу. Тому багато моделей теоретичної інформатики запозичені з дискретної математики. Але, як правило, ці моделі наповнені конкретним змістом, пов'язаним зі специфікою інформації — того об'єкта, що цікавить інформатиків.

Саму теоретичну інформатику можна розділити на ряд самостійних дисциплін. За ступенем близькості розв'язуваних у них задач їх можна умовно розділити на п'ять класів.

А. Дисципліни, що спираються на математичну логіку

У них розробляють методи, що використовують досягнення логіки для аналізу процесів переробки інформації за допомогою комп'ютерів (теорія алгоритмів, теорія паралельних обчислень), а також методи, за допомогою яких можна на основі моделей логічного типу вивчати процеси, які функціонують у самому комп'ютері під час обчислень, наприклад, теорія автоматів.

Б. Обчислювальні науки

Сучасні комп'ютери, як відомо, оперують інформацією, що подана в дискретній формі. А самі процедури, що реалізує комп'ютер,— це алгоритми, які описані у виді програм. Тому для складання програм необхідно, щоб відповідні алгоритми вже були розроблені. Раніше математики не розглядали можливісь перекладу своїх методів рішення задач у таку форму, що допускає програмування. Поява комп'ютерів стимулювала розвиток відповідних математичних прийомів і методів розв’язку задач. Так виникли дисципліни, що лежать на межі між дискретною математикою і теоретичною інформатикою. Це обчислювальна математика й обчислювальна геометрія. Слово "обчислювальна" підкреслює, що ці науки спрямовані на створення методів, орієнтованих на реалізацію в комп'ютерах.

В. Вивчення інформації як об’єкта

Вивчення інформації як такої (тобто у виді абстрактного об'єкта, позбавленого конкретного змісту), виявлення загальних властивостей інформації, законів, які керують її народженням, розвитком і знищенням, — предмет теорії інформації. З цією наукою близько межує теорія кодування, у завдання якої входить вивчення тих форм, у які може бути відображений зміст будь-якої конкретної інформаційної одиниці (переданого повідомлення, частинки знань тощо). У теорії інформації існує розділ, що спеціально вивчає теорію передавання інформації різними каналами зв'язку.

Г. Формалізоване моделювання

Інформатика має справу з реальними й абстрактними об'єктами. Інформація, циркулюючи в реальному виді, стає предметною у різних фізичних процесах, але в інформатиці вона виступає як деяка абстракція. Такий перехід викликає необхідність використання у комп'ютерах спеціальних абстрактних (формалізованих) моделей того фізичного середовища, де інформація існує у реальному світі. Іншими словами, замість реальних об'єктів у комп'ютерах слід використовувати їхні моделі.

Перехід від реальних об'єктів до моделей, які можна використовувати для вивчення і реалізації у комп'ютерах, вимагає розвитку особливих прийомів. Їхнє вивчення — предмет системного аналізу — науки, що виникла не більше трьох десятиліть назад. Системний аналіз вивчає структуру реальних об'єктів і дає способи їхнього формалізованого опису. Частиною системного аналізу є загальна теорія систем, що вивчає найрізноманітніші за характером системи з єдиних позицій. Системний аналіз займає граничне положення між теоретичною інформатикою і кібернетикою. Таке ж положення займають ще дві дисципліни: імітаційне моделювання, де за допомогою спеціальних прийомів відтворюють процеси, що проходять у реальних об’єктах і їхніх моделях, що реалізовані у комп’ютерах, та теорія масового обслуговування, де вивчають спеціальний, але досить широкий клас моделей передачі і переробки інформації.