1. Информационные технологии. Понятие информации. Информационное общество. Информационные революции. Поколения компьютерных систем

Предметом изучения информатики являются информационные технологии – процессы сбора, передачи и обработки данных с целью производства информации, пригодной для анализа человеком и принятия решений.

Технология (techne –греч.) – искусство, умение, процессы.

Процесс – определенная совокупность действий, направленная на достижение поставленной цели.

Информация – (от латинского informatio – разъяснение) – сведения об объектах и явлениях, уменьшающие степень неполноты знаний – степень неопределенности. Кроме этого определения, встречаются и другие, например, «отражение реального мира с помощью сведений».

Первое определение предпочтительнее в прикладных аспектах, т.к. позволяет количественно измерять информацию через изменение неопределенности знаний, особенно в тех случаях, когда полученные сведения облегчают выбор варианта решения. Поясним это на примере собаки И.П.Павлова. Пусть собаку кормили (событие B) в интервале времени от 17 до 20 часов, причем обычно после звукового сигнала (событие А). Пусть, например, P(A/B) = 0.9, т.е. событие A предшествовало событию B в 9 случаях из 10. В то же время, звуковой сигнал в этом интервале времени иногда звучал и в тех случаях, когда собаку не кормили (событие ). Пусть, например, вероятность сигнала в таких случаях равна 0.05, т.е. P(A/) = 0.05. В этой ситуации часов в 6 вечера собака уже считает, что шансы получить еду (событие B) в ближайшее время и еще не получить ее (событие ) практически равны. Поэтому априорные вероятности (звукового сигнала еще не было) событий B и в этот период времени примерно одинаковы:

P(B) = 0.5, P( ) = 0.5.

Пусть теперь прозвучал сигнал (событие A), и, следовательно, по формуле Байеса [ 6 ] можно рассчитать апостериорную вероятность (после опыта) событий В и :

Формула Байеса, по-видимому, довольно точно моделирует процесс принятия решений мыслящими существами при поступлении новой информации. Получив сигнал, собака обрела уверенность в том, что сейчас ее накормят (вероятность этого равна 0.947), и у нее начала выделяться слюна – а это уже безусловный рефлекс, точно такой же, как у человека.

Оценим теперь количество информации, которое получила собака, когда прозвучал сигнал. Для этого можно воспользоваться введенным К.Шенноном понятием информационной энтропии. В нашем примере до звукового сигнала энтропия H₁ = – P(B)Log₂ P(B) – P( )Log₂ P( ) = 1. Другими словами, до звукового сигнала энтропия, являющаяся мерой информационной неопределенности, была максимальна, так как оба возможных события B и C были равновероятны. После сигнала вероятности событий B/A и /A стали существенно отличаться друг от друга, и энтропия соответственно уменьшилась:

H₂ = – P(B/A)Log₂ P(B/A) – P( /A)Log₂ P( /A) = 0.296.

Следовательно, количество информации, которое получила собака, услышав звуковой сигнал, равно I = H₁ – H₂ = 0.704.

В производственной деятельности, в управлении экономикой и в политике информация необходима для принятия обоснованных и эффективных решений, т.к. информация уменьшает степень неопределенности. Поэтому современный специалист должен уметь с помощью компьютеров и средств связи получать, накапливать, хранить и обрабатывать данные, представляя результаты в виде наглядных документов, облегчающих принятие решений. Наступило время, когда профессионал – инженер, юрист, экономист, социолог, журналист – уже с трудом справляется с потоками данных. Ему необходим инструментарий для обработки информации. Сложившуюся ситуацию сравнивают [5] с использованием средств передвижения: можно и пешком преодолеть любые расстояния, но это несовместимо с современным темпом жизни, с особенностями современного общества, которое называют информационным в отличие от предшествующего индустриального.

В пока еще привычном для нас индустриальном обществе большинство работающих занято производством материальных ценностей – велика численность рабочих многочисленных специальностей. В информационном обществе большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации в разнообразных формах. Так в информационной сфере США трудится уже более 60% населения. Согласно докладу Бюро трудовой статистики США (1992 г.) в станкостроительной отрасли в 1990 г. работали 330 тысяч человек, к 2005 г., по прогнозам, должно было остаться 14 тысяч – за счет массового сокращения людей вследствие внедрения автоматических линий, роботов и манипуляторов [5] .

Стремительный переход к информационному обществу является следствием совершающейся на наших глазах информационной революции. В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций, каждая из которых приводила к приобретению человечеством нового качества:

1) изобретение письменности,

2) изобретение книгопечатания в середине XVI века,

3) внедрение электричества в конце XIX века и в результате последующее появление телеграфа, телефона, радио, телевидения,

4) внедрение микропроцессорных технологий, начиная с 70-х годов XX века и, как следствие, переход к информационному обществу.

Развитие информационных технологий непосредственно связано с совершенствованием компьютерных систем и средств связи, в частности, вычислительных сетей. Когда говорят о развитии электронных вычислительных машин и их программного обеспечения, то выделяют поколения ЭВМ:

50-е годы – первые ЭВМ на электронных вакуумных лампах. Эти ЭВМ отличались огромными габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, малой надежностью, программированием в кодах машинных команд.

60-е годы – полупроводниковые ЭВМ. Улучшаются их технические характеристики, разрабатываются и начинают применяться алгоритмические языки программирования, а также операционные системы (ОС) – программные комплексы, обеспечивающие функционирование других программ на конкретной ЭВМ с конкретным периферийным оборудованием.

70-е годы – ЭВМ на интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни-тысячи транзисторов в одном корпусе). Резко уменьшаются габариты, повышается надежность и производительность, применяется доступ с удаленных терминалов, развиваются языки программирования и ОС.

С 80-х годов – вычислительные системы на больших интегральных схемах и микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном кристалле). Массовый выпуск персональных компьютеров (ПК) приводит к переходу от централизованной технологии использования вычислительной техники к децентрализованной, а затем, с развитием вычислительных сетей, к технологии “клиент/сервер”, которая позволила совместить централизованное хранение и обработку данных на сервере с их распределенной обработкой многими компьютерами, связанными сетью друг с другом и с сервером. В качестве сервера обычно используется мощный компьютер, на котором хранятся данные многих пользователей и типовые процедуры обработки этих данных.

Вычислительные системы продолжают развиваться исключительно динамично, причем на наших глазах изменяется не только их элементная база, быстродействие, емкость запоминающих устройств, скорость передачи данных по сетям, но и средства программирования, а также стиль взаимодействия пользователя с компьютером – интерфейс пользователя. Особенно существенно интерфейс пользователя изменился с распространением семейства операционных систем Windows (95, 98, NT, ME, 2000, XP, VISTA) и приложений (многофункциональных программ), ориентированных на эти ОС. Здесь полезно сделать два замечания.

Во-первых, когда мы говорим о персональных компьютерах, то обычно имеем в виду широко распространенные компьютеры разных фирм, обобщенно называемые IBM PC, поскольку корпорация IBM первой начала их массовый выпуск. Второе место по своему распространению занимают персональные компьютеры Macintosh. Они были разработаны корпорацией Apple, причем сразу были ориентированы на применение графического (а не текстового) интерфейса пользователя. Эти компьютеры сравнительно дороги, применяются в издательских системах, компьютерными дизайнерами, конструкторами и в некоторых других областях.

Во-вторых, когда мы говорим о новизне Windows и других программных продуктов, ориентированных на это семейство операционных систем, то надо иметь в виду, что основные особенности этих программных продуктов являются новыми именно для IBM PC, но, как правило, все это еще раньше стало привычным как для пользователей компьютеров Macintosh, так и для пользователей мощных вычислительных систем, работающих под управлением ОС UNIX. Поэтому речь пойдет, по-сути, о тенденциях развития современных программных средств, с которыми мы имеем возможность познакомиться, изучая ОС Windows и программы Microsoft Office (MS Office), используемые сейчас практически на каждом предприятии в России.

Контрольные вопросы к разделу 1: перечислены в названии раздела.