Лекция 10. История информатики и вычислительной техники.

(3 часа)

Информация — сведения о ком-то или чем-то, переданные в форме знаков и сигналов.

Объекты живой природы, в отличие от неживой, обладают свойством обмена информацией и реагирования на нее. Так, например, горы подвержены эрозии из-за неблагоприятных влияний ветра, солнца, дождя, но они не могут принять эту информацию к сведению и использовать ее для выживания, в отличие, например, от зайцев, которые меняют свою окраску на белую, получив информацию из окружающего мира о наступлении зимы.

Пчела летит на запах цветка, являющийся информацией для нее, летучие мыши ориентируются в пространстве, получая информацию с помощью ультразвуковой локации. Собака обладает прекрасными способностями к обучению. Она получает и обрабатывает следующую информацию: если она совершает действия, которые от нее требует хозяин, он поощряет ее. Чтобы достичь желаемого, собака должна отбирать внешнюю информацию, необходимую для дальнейших действий. Она, например, начинает связывать понятие «свой» с членами семьи хозяина и понятие «чужой» со всеми остальными людьми.

Использование понятия информации оказало существенное влияние на развитие современной биологии, особенно таких ее разделов, как нейрофизиология и генетика. Объединение понятий «информация» и «управление» привело Н. Винера в 40-х гг. к созданию кибернетики, которая, в частности, впервые указала на общность информационных процессов в технике, обществе и живых организмах.

Но лишь для человека информация, получаемая из внешнего мира, может становиться сведениями, являющимися объектом осознанного хранения, обмена и преобразования. Информационные процессы всегда играли важную роль в жизни общества. Люди обмениваются устными сообщениями, записками, посланиями. Они передают друг другу просьбы, приказы, отчеты о проделанной работе, публикуют рекламные объявления и научные статьи, хранят старые письма, долго размышляют над полученными известиями или немедленно кидаются выполнять указания начальства. Важное значение для сохранения и развития культуры имеет передача из поколения в поколение сказок, традиций, легенд, создание произведений живописи и т. д.

Вся жизнь человека постоянно связана с получением, накоплением и обработкой информации. Информация является предметом интеллектуальной деятельности человека, продуктом этой деятельности. Информация для человека — это знания, которые он получает из различных источников. Все, что знает каждый конкретный человек, он когда-то узнал от родителей, учителей, из книг, личного практического опыта и сохранил в своей памяти. В свою очередь все, что написано в книгах, журналах, газетах, отражает знания авторов этих текстов, а потому это тоже информация.

Вопрос о классификации знаний — сложная научная проблема. Один из подходов к такой классификации заключается в делении знаний на декларативные и процедурные.

К декларативным (от слова «декларация», что значит «утверждение», «сообщение») относятся знания об определенных явлениях (Земля вращается вокруг Солнца), событиях (Пушкин родился в 1799 году), свойствах объектов (Байкал — самое глубокое в мире пресное озеро), зависимостях (квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов).

К процедурным относятся знания о действиях, которые нужно предпринять для достижения какой-либо цели (как собрать радиоприемник, как решить квадратное уравнение, как вырастить помидоры, как лечиться от простуды и пр.).

С тремя составляющими информационных процессов — хранением, передачей и обработкой информации — люди начали иметь дело давно, задолго до появления компьютеров. Человеку постоянно приходится участвовать в процессе передачи информации. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми.

В процессе передачи информация может искажаться или теряться, если информационные каналы плохого качества или на линии связи действуют помехи (шумы). Многие знают, как трудно общаться при плохой телефонной связи.

Процесс передачи информации всегда двусторонний: есть источник и есть приемник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, ученик является приемником информации, работая над сочинением по литературе или отвечая на уроке, — источником информации. Каждый человек постоянно переходит от роли источника к роли приемника информации.

Человеку почти непрерывно приходится заниматься обработкой информации. Вот несколько вариантов обработки:

• получение новой информации из данной путем математических вычислений или логических рассуждений (например, решение математической задачи, раскрытие следователем преступления по собранным уликам);

• изменение формы представления информации без изменения ее содержания (например, перевод текста с одного языка на другой, шифровка (кодирование) текста);

• упорядочение (сортировка) информации (например, упорядочение списка класса в алфавитном порядке по фамилиям учеников, упорядочение расписания поездов по времени отправления);

• поиск нужной информации в некотором информационном массиве (например, поиск номера телефона в телефонной книге, поиск перевода иностранного слова в словаре, поиск сведений о рейсе самолета в расписании аэропорта).

Информационное общество подразумевает широкое применение компьютеров во всех сферах человеческой деятельности. Сейчас в нашем обществе огромную роль играют системы распространения, хранения и обработки информации, основанные на работе компьютера. Образуются межрегиональные и международные системы связи, которые позволяют обмениваться информацией на больших территориях за минимальные сроки. Наиболее известная такая система — сеть Internet. Растет количество людей, профессионально занятых сбором, хранением и обработкой информации.

Новые информационные технологии

Достижения техники в XVIII — XIX вв. практически целиком были связаны с успехами физики и химии. Благодаря им были созданы и успешно распространились различные преобразователи материи и энергии: двигатели, металлургические и химические производства, электрогенераторы и т. д. Эффективность их работы описывается с помощью физических понятий: мощности, грузоподъемности, количества вырабатываемой энергии и др. В XX в. с развитием техники появились устройства другого рода: средства связи, устройства автоматики, а с 40-х гг. — вычислительной техники.

Начиная с последней трети XX в. стали говорить об «информационном взрыве», называя этими словами бурный рост объемов и потоков информации. В качестве средства для хранения, переработки и передачи информации научно-технический прогресс предложил обществу компьютер (электронно-вычислительную машину, ЭВМ).

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами. Информационные процессы можно разложить на три составляющие: хранение, передачу и обработку информации.

Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную функцию человека. Из сказанного выше следует, что имеются четыре основные компоненты информационной функции человека:

• прием (ввод) информации;

• запоминание информации (память);

• процесс мышления (обработка информации);

• передача (вывод) информации.

Компьютер имеет в своем составе устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:

• устройство ввода;

• устройство памяти;

• процессор;

• устройства вывода.

Такой состав устройств вычислительного автомата был впервые предложен в прошлом веке Чарльзом Бэббиджем. Все они имелись в проекте его Аналитической машины. ЭВМ, появившиеся в середине XX в., сохранили тот же состав устройств. Ч. Бэббидж первым выдвинул идею программного управления работой вычислительной машины. Программа содержит команды для процессора, который решает задачу, последовательно их выполняя.

Современный компьютер — это универсальное (многофункциональное) электронное программно-управляемое устройство для работы с информацией. Компьютеры в современном обществе взяли на себя значительную часть работ, связанных с информацией. Использование компьютера для хранения, передачи и обработки информации называется новыми информационными технологиями.

По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Поэтому они называются новыми информационными технологиями — НИТ.

Существует еще много потоков информации, не вовлеченных в сферу действия компьютеров. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые, докомпьютерные технологии обработки информации. Текущий этап завершится построением в индустриально развитых странах глобальных всемирных сетей для хранения и обмена информацией, доступных каждой организации и каждому члену общества. Надо только помнить, что компьютерам следует поручать то, что они могут делать лучше человека, и не употреблять их во вред человеку, обществу.

Компьютеры в современном мире

Потребность выразить и запомнить информацию привела к появлению речи, письменности и изобразительного искусства. В дальнейшем необходимость передачи и распространения знаний вызвало к жизни книгопечатанье и почтовую связь. Появление телеграфа, телефона, радио и телевидения позволило передавать огромные потоки текстовой информации и изображений со скоростью света. Целенаправленной обработкой информации, передаваемой человечеством, занимается человек, а инструментом для этого является компьютер.

Сегодня можно, не вставая с рабочего места, отдать документ на проверку руководителю, получить рецензию, создать факс и отправить его по назначению, посчитать заработную плату для себя и своих коллег, заглянуть в библиотеку.

С тем же успехом можно пользоваться компьютером для прослушивания музыки, просмотра сегодняшних газет, для бесед с приятелями, находящимися вне приделов видимости, перекинуться в картишки, сыграть партию в шахматы.

Диалог: «Не владеете компьютером? Ладно, научитесь…» – теперь вряд ли где услышишь. Без навыков работы на персональном компьютере на работу устроиться трудно.

Вот лишь некоторые примеры применения компьютера в современном обществе.

Использование компьютеров позволило создать метод получения изображений непрозрачных тел. Этот метод называется томографией. Он позволяет получать изображение гораздо лучше, чем рентгеновское.

Одной из наиболее трудоемких задач является задача прогноза погоды. Для ее решения необходимо собрать и проанализировать информацию, получаемую со спутников и метеостанций, выполнить огромный объем вычислений, необходимых для решения уравнений, возникающих при моделировании процессов, влияющих на погодные условия.

Компьютер нужен для проведения машинных экспериментов, для обработки результатов реальных экспериментов. Современный физический или биологический эксперимент дает столько информации, что для обработки ее на компьютере уходят часы, а иногда и сутки.

Компьютерные мультфильмы-тренажеры используются для тренировки пилотов, водителей. Графические возможности вычислительных машин используются для расчетов и моделирования различных машиностроительных, авиационных деталей.

Важной отраслью деятельности компьютера является справочно-информационная система. Думаем, что каждый из Вас сталкивался с ней хотя бы один раз в жизни. Такую автоматическую справочную систему можно увидеть на вокзалах, ее используют пассажиры для получения справок по отдельным вопросам. Есть такая система и в современных библиотеках, она заменила привычные каталоги.

Широкое применение компьютеры получили в области образования. Сейчас уже есть программы для обучения по отдельным темам, целым курсам и даже специальностям. Контроль знаний учащихся все больше и больше преподаватели перекладывают на плечи компьютеров, тем самым экономят время для объяснения материала, больше уделяют времени индивидуально каждому ученику.