- •Лекция 1 информатика – предмет и задачи
- •1 Появление и развитие информатики
- •2 История развития предметной области информатики
- •2.1 Информатика как гуманитарная наука
- •2.2 Информатика как техническая наука
- •2.3 Информатика как естественная наука
- •3 Структура информатики
- •4 Информационные ресурсы и информационные технологии
- •4.1 Информационный ресурс
- •4.2 Информационные технологии.
- •5 Цель и задачи дисциплины информатики
- •Лекция 2 математические основы информатики
- •1 Системы счисления
- •1.1 Основные понятия
- •1.2 Системы счисления, используемые для общения с компьютером.
- •1.4 Арифметические операции в позиционных системах счисления.
- •2 Числовая система эвм
- •2.1 Форматы данных
- •2.2 Числа в формате с фиксированной запятой
- •2.3 Числа в формате с плавающей запятой
- •Лекция 3 информация
- •1 Что такое информация
- •2 Свойства информации
- •2.1 Внешние свойства информации.
- •2.2 Внутренние свойства информации
- •3 Количество информации
- •3.1 Энтропийная характеристика информации
- •3.2 Объемный (символьный) метод определения количества информации
- •3.3 Алгоритмический метод определения количества информации
- •4 Классификация информационных объектов.
- •4.1 Иерархическая система
- •4.2 Фасетная система
- •4.3 Дескрипторная система классификации
- •Лекция 4 Кодирование информации в эвм
- •1 Кодирование символьной информации в эвм
- •2 Представление графической информации
- •3 Представление звуковой информации
- •Лекция 5 Логические основы построения цифровых автоматов
- •1 Аппарат булевой алгебры
- •2 Законы алгебры логики
- •3 Логический синтез переключательных и вычислительных схем
- •4 Основы элементной базы цифровых автоматов
- •Лекция 6 архитектура и структура компьютера
- •1 Принципы построения компьютера
- •1.1 Принцип двоичного кодирования.
- •1.2 Принцип однородности памяти.
- •1.3 Принцип адресности.
- •1.4 Принцип программного управления.
- •2 Классическая архитектура эвм
- •3 Система команд эвм
- •3.1 Порядок выполнения команды
- •4 Виды архитектур эвм
- •4.1 Классификация по Флинну
- •4.1.1 Однопроцессорная архитектура
- •4.1.2 Многопроцессорная архитектура
- •4.1.3 Архитектура с параллельными процессорами.
- •4.1.4 Многопроцессорная обработка misd
- •4.1.5 Многомашинная вычислительная система.
- •4.1.6 Принцип открытой архитектуры.
- •5 Базовая аппаратная конфигурация
- •5.1 Системный блок
- •5.2 Видеосистема компьютера
- •5.2.1 Монитор на базе электронно-лучевой трубки
- •5.2.2 Газоразрядные мониторы
- •5.2.3 Жидкокристаллические мониторы lcd (Liquid Crystal Display)
- •5.2.4 Сенсорный экран
- •5.3 Клавиатура
- •5.4 Манипуляторы
- •Лекция 7 Хранение информации
- •1 Основные виды памяти и классификация зу
- •2 Оперативные запоминающие устройства
- •3 Постоянные запоминающие устройства
- •4 Зу с последовательным доступом
- •5 Структура хранения данных
- •5.1 Файловая система fat
- •5.2 Файловая система ntfs
- •Лекция 8 периферийные устройства персонального компьютера
- •1 Устройства ввода данных
- •1.1 Устройства ввода знаковых данных
- •1.2 Устройства ввода графических данных
- •2 Устройства вывода данных
- •2.1 Матричные принтеры
- •2.2 Лазерные принтеры.
- •2.3 Светодиодные принтеры
- •2.4 Струйные принтеры.
- •3 Устройства хранения данных
- •3.1 Накопители на гибких магнитных дисках
- •3.2 Накопители на жестких магнитных дисках
- •3.3 Накопители на оптических и магнитооптических дисках
- •3.4 Flash-накопители
- •4 Устройства обмена данными
- •4.1 Модем
- •Лекция 9. Программное обеспечение и его основные характеристики
- •1 Классификация программного обеспечения
- •2 Прикладное программное обеспечение
- •2.1 Универсальное прикладное по
- •2.2 Специализированное прикладное по
- •3 Пакеты прикладных программ
- •4 Проблемно-ориентированные, интегрированные и методо-ориентированные пакеты прикладных программ
- •4.1 Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ
- •4.1.1 Системы обработки текстов (текстовые редакторы).
- •4.1.2 Системы обработки электронных таблиц.
- •4.1.3 Системы управления базами данных
- •4.1.4 Системы деловой графики
- •4.1.5 Организаторы работ
- •4.1.6 Пакеты программ мультимедиа
- •4.1.7 Системы автоматизации проектирования
- •4.1.8 Группа финансовых программ
- •4.2 Интегрированные и методо-ориентированные пакеты прикладных программ
- •4.2.1 Интегрированные ппп
- •4.2.1. Полносвязанные интегрированные пакеты
- •4.2.2 Объектно-связанные интегрированные пакеты
- •4.3 Методо-ориентированные ппп.
- •5 Программный продукт
- •Лекция 10 Системное программное обеспечение эвм
- •1 Классификация системного по
- •2 Виды и основные функции операционных систем
- •3 Взаимодействие с аппаратными средствами
- •3.1 Средства проверки дисков
- •3.2 Средства управления виртуальной памятью
- •3.3 Средства кэширования дисков
- •3.4 Средства резервного копирования данных
- •4 Наиболее распространенные операционные системы
- •4.1 Характеристика операционной системы windows
- •4.1.2 Многозадачность и многопоточность
- •4.1.3 Графический пользовательский интерфейс
- •4.1.4 Использование виртуальной памяти
- •4.3 Характеристика операционной системы Linux
- •5 История развития ос Windows
- •Лекция 11 инструментальное по
- •1 Инструментарий технологии программирования
- •2 Языки программирования
- •2.1 Машинные языки
- •2.2 Машинно-ориентированные языки
- •2.3 Языки высокого уровня
- •3 Виды языков программирования высокого уровня
- •3.1. Процедурный (алгоритмический) язык
- •3.2 Функциональный (аппликативный) язык
- •3.3 Логический (реляционный) язык
- •3.4 Объектно-ориентированный язык
- •3.5 Проблемно – ориентированный язык
- •4 Характеристика языков программирования
- •4.1 Паскаль - язык структурно-ориентированного программирования
- •4.2 Бейсик - язык операционально и проблемно - ориентированного программирования
- •4.3 Общая характеристика языка Си
- •4.4 Общая характеристика языка Пролог
- •4.5 Общая характеристика языка Лисп
- •Лекция 12 системы программирования
- •1 Средства создания программ
- •1.1 Язык программирования
- •1.2 Текстовый редактор
- •1.3 Трансляторы
- •1.4 Библиотеки стандартных подпрограмм
- •1.5 Редактор связей
- •1.6 Загрузчик
- •1.7 Вспомогательные программы
- •2 Интегрированные программные среды
- •2.1 Интегрированные системы программирования
- •2.2 Среды быстрого проектирования
- •3 Виды систем программирования
- •3.1 Процедурное (алгоритмическое или императивное) программирование
- •3.2 Структурное программирование
- •3.3 Объектно-ориентированное программирование
- •3.4 Декларативное программирование
- •3.4.1 Функциональное программирование
- •3.4.2 Логическое программирование
- •Лекция 13 основные понятия теории алгоритмов
- •1 Определение алгоритма и понятие его исполнителя
- •2 Классы моделей алгоритмов.
- •3 Формы записи алгоритмов
- •3.1 Словесный способ записи
- •3.2 Графическое представление алгоритмов
- •3.3 Псевдокод
- •3.4 Программный способ записи алгоритмов
- •4 Проектирование программ
- •4.1 Постановка задачи
- •4.2 Проектирование программы
- •4.3 Построение модели
- •4.4 Разработка алгоритма
- •4.5 Реализация алгоритма
- •4.6 Анализ алгоритма и его сложности
- •4.7 Тестирование программы
- •4.8 Документирование
- •Лекция 14 вычислительные сети
- •1 Принципы построения
- •2 Классификация вычислительных сетей
- •3 Архитектура сети
- •4 Способы передачи данных
- •4.1 Организация обмена информацией в сетях
- •4.1.1 Пакеты.
- •4.1.2 Уровни связи.
- •4.2 Носители сигналов
- •5 Программное обеспечение вычислительных сетей
- •5.1 Модели взаимодействия в сетях
- •Лекция 15 глобальная сеть internet
- •1 История сети internet
- •1.1 Компоненты Internet
- •2 Протоколы сети internet
- •2.1 Протокол tcp.
- •2.2 Протокол ip.
- •3 Способы организации передачи информации
- •3.1 Система адресации в Internet
- •4 Услуги, предоставляемые сетью internet
- •4.1 Электронная почта
- •4.2 World-wide-web (Всемирная информационная сеть)
- •4.3 Телеконференции Usenet
- •5 Компьютерный вирус
- •5.1 Разновидности компьютерных вирусов
- •5.1.1 Деление по способу заражения
- •5.1.2 Деление по поражаемым объектам
- •6 Антивирусные средства
- •Лекция 16 искусственный интеллект и экспертные системы
- •1 Направления исследований в области искусственного интеллекта
- •1.1 Развитие искусственного интеллекта как научного направления
- •1.2 История исследований и разработок в области систем искусственного интеллекта.
- •1.3 Направления искусственного интеллекта
- •2 Представление знаний в системах искусственного интеллекта
- •2.1 Данные и знания.
- •2.2 Представление знаний.
- •2.3 Моделирование рассуждений.
- •3 Инструментарий программирования искусственного интеллекта
- •3.1 Традиционные языки программирования.
- •3.2 Языки искусственного интеллекта.
- •4 Характеристика экспертных систем
- •4.1 Основные понятия и определения
- •4.2 Применение экспертной системы
- •5 Классификация экспертных систем
- •5.1 Схема классификации
- •5.2 Классификация по решаемой задаче
- •5.3 Классификация по связи с реальным временем
- •5.4 Классификация по типу эвм
- •5.5 Классификация по степени интеграции с другими программами
1.2 История исследований и разработок в области систем искусственного интеллекта.
История исследований и разработок систем искусственного интеллекта может быть разделена на четыре периода:
60-е годы – исследования по «общему интеллекту», попытки смоделировать общие интеллектуальные процессы, свойственные человеку: свободный диалог, решение разнообразных задач, доказательство теорем, различные игры, сочинение стихов и музыки и т.д.; Это направление искусственного интеллекта было ориентировано на поиски алгоритмов решения интеллектуальных задач на существующих моделях компьютеров. Ни одна из существующих наук — философия, психология, лингвистика — не могла предложить такого алгоритма. Кибернетики предложили создать собственные модели. Начало 60-х гг.—эпоха эвристического программирования.
70-е годы – исследования и разработка подходов к формальному представлению знаний и умозаключений, попытки свести интеллектуальную деятельность к формальным преобразованиям символов, строк и т.д.; В 1963 - 1970 гг. к решению задач стали подключать методы математической логики.
с конца 70-х годов – разработка специализированных на определенных предметных областях интеллектуальных систем, имеющих прикладное практическое значение (экспертных систем). В середине 70-х гг. на смену поискам универсального алгоритма мышления пришла идея моделировать конкретные знания специалистов-экспертов. В США появились первые коммерческие системы, основанные на знаниях, или экспертные системы.
90-е годы – фронтальные работы по созданию ЭВМ 5-го поколения, построенных на иных принципах, чем обычные универсальные ЭВМ, и программного обеспечения для них. происходит коммерциализация искусственного интеллекта. Создаются промышленные экспертные системы. Растет интерес к самообучающимся системам.
1.3 Направления искусственного интеллекта
«Искусственный интеллект» – мощная ветвь информатики, имеющая как фундаментальные, чисто научные основы, так и весьма развитые технические, прикладные аспекты, связанные с созданием и эксплуатацией работоспособных образцов интеллектуальных систем. От их успеха этих работ зависит появление ЭВМ нового 5-го поколения. Именно этот качественный скачок возможностей компьютеров – обретение ими в полной мере интеллектуальных возможностей - положен целью развития вычислительной техники нового поколения.
Любая задача, для которой не известен алгоритм решения, может быть отнесена к сфере искусственного интеллекта (игра в шахматы, медицинская диагностика, составление резюме текста или перевода его на иностранный язык). Две характерные особенности задач искусственного интеллекта: преобладающее использование информации в символьной (а не в числовой) форме и наличие выбора между многими вариантами в условиях неопределенности.
Направления, где применяются методы искусственного интеллекта:
1.3.1 Восприятие и распознавание образов, под этим понимают проблемы понимания и логического рассуждения в процессе обработки визуальной и речевой информации. Каждому объекту ставится в соответствие матрица признаков, по которой происходит его распознавание. Это направление близко к машинному обучению и тесно связано с нейрокибернетикой.
1.3.2 Математика и автоматическое доказательство теорем.
1.3.3 Игровые интеллектуальные задачи — шахматы, шашки, го. В основе лежит один из ранних подходов — лабиринтная модель плюс эвристики. Интеллектуальными системами был быстро достигнут и превзойден уровень человека средних способностей, однако уровень лучших специалистов не достигнут до сих пор.
1.3.4 Решение задач - постановка, анализ и представление конкретных ситуаций для задач, которые встречаются в повседневной жизни, для решения которых требуется изобретательность и способность к обобщению.
1.3.5 Новые архитектуры компьютеров. Это направление занимается разработкой новых аппаратных решений и архитектур, направленных на обработку символьных и логических данных. Создаются Пролог- и Лисп-машины, компьютеры V и VI поколений. Последние разработки посвящены компьютерам баз данных и параллельным компьютерам.
1.3.6 Интеллектуальные роботы. Роботы — это электромеханические устройства, предназначенные для автоматизации человеческого труда. Идея создания роботов исключительно древняя. Со времени создания сменилось несколько поколений роботов.
Роботы с жесткой схемой управления. Практически все современные промышленные роботы принадлежат к первому поколению - это программируемые манипуляторы.
Адаптивные роботы с сенсорными устройствами. Есть образцы таких роботов, но в промышленности они пока не используются.
Самоорганизующиеся, или интеллектуальные, роботы. Это конечная цель развития робототехники. Основная проблема при создании интеллектуальных роботов — проблема машинного зрения.
1.3.7 Понимание естественного языка. Здесь ставится задача анализа и генерации текстов, их внутреннего представления, выявление знаний, необходимых для понимания текстов. Трудности связаны с тем, что предложениям естественного языка присуща:
неполнота;
неточность;
нечеткость;
грамматическая некорректность;
избыточность;
зависимость от контекста;
неоднозначность.
В технических системах должен использоваться формальный язык, смысл предложений которого однозначно определяется их формой. Перевод с естественного языка на формальный является нетривиальной задачей.
Первая программа в этой области — переводчик с английского языка на русский. Первая идея — пословный перевод — оказалась неплодотворной. В настоящее время используется более сложная модель, включающая анализ и синтез естественно-языковых сообщений.
1.3.8 Экспертные системы – интеллектуальные системы, вобравшие в себя знания специалистов в конкретных видах деятельности – имеют большое практическое значение, с успехом применяются во многих областях.
1.3.9 Специальное программное обеспечение. В рамках этого направления разрабатываются специальные языки для решения задач не вычислительного плана. Эти языки ориентированы на символьную обработку информации. Помимо этого создаются пакеты прикладных программ, ориентированные на промышленную разработку интеллектуальных систем, или программные инструментарии искусственного интеллекта. Достаточно популярно создание так называемых пустых экспертных систем, или "оболочек", в которых можно наполнять базы знаний, создавая различные системы.
1.3.10 Обучение и самообучение. Активно развивающаяся область искусственного интеллекта. Включает модели, методы и алгоритмы, ориентированные на автоматическое накопление знаний на основе анализа и обобщения данных.
Во всех этих направлениях главные трудности связаны с тем, что недостаточно изучены и поняты принципы человеческой интеллектуальной деятельности, процесс принятия решений и решения задач. Если в 60-х годах широко обсуждался вопрос «может ли компьютер мыслить», то теперь вопрос ставится иначе: «достаточно ли хорошо человек понимает, как он мыслит, чтобы передать эту функцию компьютеру»? В силу этого, работы в области искусственного интеллекта тесно соприкасаются с исследованиями по соответствующим разделам психологии, физиологии, лингвистики.