ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.03.2021
Просмотров: 6565
Скачиваний: 50
6
До настоящего времени толкование термина «информатика» (в том смысле как он исполь-
зуется в современной научной и методической литературе) еще не является установившимся и
общепринятым. Обратимся к истории вопроса, восходящей ко времени появления электронных
вычислительных машин.
После второй мировой войны возникла и начала бурно развиваться кибернетика как наука
об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах: искусственных, биологи-
ческих, социальных. Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г. амери-
канским математиком Норбертом Винером, ставшей знаменитой, книги «Кибернетика или управ-
ление и связь в животном и машине». В этой работе были показаны пути создания общей теории
управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления и связи для различных
систем с единой точки зрения. Развиваясь одновременно с развитием электронно-вычислительных
машин, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информа-
ции. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или
сведений, которые некоторой системой воспринимаются от окружающей среды (входная инфор-
мация
X),
выдаются в окружающую среду (выходная информация У), а также хранятся в себе
(внутренняя, внутрисистемная информация Z), рис. 1.1.
Развитие кибернетики в нашей стране встретило идеологические препятствия. Как писал
академик А.И.Берг, «... в 1955-57 гг. и даже позже в нашей литературе были допущены грубые
ошибки в оценке значения и возможностей кибернетики. Это нанесло серьезный ущерб развитию
науки в нашей стране, привело к задержке в разработке многих теоретических положений и даже
самих электронных машин». Достаточно сказать, что еще в философском словаре 1959 года изда-
ния кибернетика характеризовалась как «буржуазная лженаука». Причиной этому послужили, с
одной стороны, недооценка новой бурно развивающейся науки отдельными учеными «классиче-
ского» направления, с другой - неумеренное пустословие тех, кто вместо активной разработки
конкретных проблем кибернетики в различных областях спекулировал на полуфантастических
прогнозах о безграничных возможностях кибернетики, дискредитируя тем самым эту науку.
Рис. 1.1. Общая схема обмена информацией между системой и внешней средой
Дело к тому же осложнялось тем, что развитие отечественной кибернетики на лротяжении
многих лет сопровождалось серьезными трудностями в реализации крупных государственных
проектов, например, создания автоматизированных систем управления (АСУ). Однако за это вре-
мя удалось накопить значительный опыт создания информационных систем и систем управления
технико-экономическими объектами. Требовалось выделить из кибернетики здоровее научное и
техническое ядро и консолидировать силы для развития нового движения к давно уже стоящим
глобальным целям.
Подойдем сейчас к этому вопросу с терминологической точки зрения. Вскоре вслед за по-
явлением термина «кибернетика» в мировой науке стало использоваться англоязычное «Computer
Science», а чуть позже, на рубеже шестидесятых и семидесятых годов, французы ввели получив-
ший сейчас широкое распространение термин «Informatique». В русском языке раннее употребле-
ние термина «информатика» связано с узко-конкретной областью изучения структуры и общих
свойств научной информации, передаваемой посредством научной литературы. Эта информаци-
онно-аналитическая деятельность, совершенно необходимая и сегодня в библиотечном деле, кни-
гоиздании и т.д., уже давно не отражает современного понимания информатики. Как отмечал ака-
демик А.П.Ершов, в современных условиях термин информатика «вводится в русский язык в но-
7
вом и куда более широком значении - как название фундаментальной естественной науки, изу-
чающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказы-
вается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясня-
ется и ее место в кругу "традиционных" академических научных дисциплин».
Попытку определить, что же такое современная информатика, сделал в 1978 г. Междуна-
родный конгресс по информатике: «Понятие информатики охватывает области, связанные с разра-
боткой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки
информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные ас-
пекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воз-
действия».
1.2. ИНФОРМАТИКА КАК ЕДИНСТВО НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ
Информатика - отнюдь не только «чистая наука». У нее, безусловно, имеется научное ядро,
но важная особенность информатики - широчайшие приложения, охватывающие почти все виды
человеческой деятельности: производство, управление, науку, образование, проектные разработки,
торговлю, финансовую сферу, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды и др. И,
может быть, главное из них - совершенствование социального управления на основе новых ин-
формационных технологий.
Как наука, информатика изучает общие закономерности, свойственные информационным
процессам (в самом широком смысле этого понятия). Когда разрабатываются новые носители ин-
формации, каналы связи, приемы кодирования, визуального отображения информации и многое
другое, конкретная природа этой информации почти не имеет значения. Для разработчика систе-
мы управления базами данных (СУБД) важны общие принципы организации и эффективность по-
иска данных, а не то, какие конкретно данные будут затем заложены в базу многочисленными
пользователями. Эти общие закономерности есть предмет информатики как науки.
Объектом
приложений информатики являются самые различные науки и области практи-
ческой деятельности, для которых она стала непрерывным источником самых современных техно-
логий, называемых часто «новые информационные технологии» (НИТ). Многообразные информа-
ционные технологии, функциони. рующие в разных видах человеческой деятельности (управлении
производственным процессом, проектировании, финансовых операциях, образовании и т.п.), имея
общие черты, в то же время существенно различаются между собой.
Перечислим наиболее впечатляющие реализации информационных технологий, используя,
ставшие традиционными, сокращения.
АСУ - автоматизированные системы управления - комплекс технических и программных
средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производст-
ве или общественной сфере. Например, в образовании используются системы АСУ-ВУЗ.
АСУТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами. Напри-
мер, такая система управляет работой станка с числовым программным управлением (ЧПУ), про-
цессом запуска космического аппарата и т.д.
АСНИ - автоматизированная система научных исследований - программно-аппаратный
комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в него данные измере-
ний автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наибо-
лее удобной для исследователя форме.
АОС - автоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие учащимся ос-
ваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить
учебные материалы и т.д.
САПР-система автоматизированного проектирования - программно-аппаратный комплекс,
который во взаимодействии с человеком (конструктором, инженером-проектировщиком, архитек-
тором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы слож-
ных агрегатов и др.
Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации продажи би-
летов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, системы обеспечения редакцион-
но-издательской деятельности - спектр применения информационных технологий чрезвычайно
широк.
8
С развитием информатики возникает вопрос о ее взаимосвязи и разграничении с киберне-
тикой. При этом требуется уточнение предмета кибернетики, более строгое его толкование. Ин-
форматика и кибернетика имеют много общего, основанного на концепции управления, но имеют
и объективные различия. Один из подходов разграничения информатики и кибернетики - отнесе-
ние к области информатики исследований информационных технологий не в любых кибернетиче-
ских системах (биологических, технических и т.д.), а только в социальных системах. В то время
как за кибернетикой сохраняются исследования общих законов движения информации в произ-
вольных системах, информатика, опираясь на этот теоретический фундамент, изучает конкретные
способы и приемы переработки, передачи, использования информации. Впрочем, многим совре-
менным ученым такое разделение представляется искусственным, и они просто считают киберне-
тику одной из составных частей информатики.
1.3. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ИНФОРМАТИКИ
Оставляя в стороне прикладные информационные технологии, опишем составные части
«ядра» современной информатики. Каждая из этих частей может рассматриваться как относитель-
но самостоятельная научная дисциплина; взаимоотношения между ними примерно такие же, как
между алгеброй, геометрией и математическим анализом в классической математике - все они
хоть и самостоятельные дисциплины, но, несомненно, части одной науки.
Теоретическая информатика
- часть информатики, включающая ряд математических раз-
делов. Она опирается на математическую логику и включает такие разделы как теория алгоритмов
и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик,
исследование операций и другие. Этот раздел информатики использует математические методы
для общего изучения процессов обработки информации.
Вычислительная техника
- раздел, в котором разрабатываются общие принципы построе-
ния вычислительных систем. Речь идет не о технических деталях и электронных схемах (это ле-
жит за пределами информатики как таковой), а о принципиальных решениях на уровне, так назы-
ваемой,
архитектуры
вычислительных (компьютерных) систем, определяющей состав, назначе-
ние, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств. Примеры принципи-
альных, ставших классическими решений в этой области - неймановская архитектура компьюте-
ров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ старших поколений, архитектура параллельной
(многопроцессорной) обработки информации.
Программирование - деятельность, связанная с разработкой систем программного обеспе-
чения. Здесь отметим лишь основные разделы современного программирования: создание систем-
ного программного обеспечения и создание прикладного программного обеспечения. Среди сис-
темного - разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка интер-
фейсных систем (пример - общеизвестная операционная оболочка и система Windows). Среди
прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные - система обра-
ботки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами дан-
ных. В каждой области предметных приложений информатики существует множество специали-
зированных прикладных программ более узкого назначения.
Информационные
системы
- раздел информатики, связанный с решением вопросов по ана-
лизу потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании,
принципах хранения и поиска информации. Информационно-справочные системы, информацион-
но-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска инфор-
мации (включая широко известный Internet) в последнее десятилетие XX века привлекают внима-
ние все большего круга пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений
в океане информации можно просто захлебнуться. Известным примером решения проблемы на
глобальном уровне может служить гипертекстовая поисковая система WWW, а на значительно
более низком уровне - справочная система, к услугам которой мы прибегаем, набрав телефонный
номер
09'.
Искусственный интеллект
- область информатики, в которой решаются сложнейшие про-
блемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими наука-
ми. Как научить компьютер мыслить подобно человеку? - Поскольку мы далеко не все знаем о
том, как мыслит человек, исследования по искусственному интеллекту, несмотря на полувековую
9
историю, все еще не привели к решению ряда принципиальных проблем. Основные направления
разработок, относящихся к этой области - моделирование рассуждений, компьютерная лингвисти-
ка, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и другие. От успехов
работ в области искусственного интеллекта зависит, в частности, решение такой важнейшей при-
кладной проблемы как создание интеллектуальных интерфейсных систем взаимодействия челове-
ка с компьютером, благодаря которым это взаимодействие будет походить на межчеловеческое и
станет более эффективным.
1.4. МЕСТО ИНФОРМАТИКИ В СИСТЕМЕ НАУК
Рассмотрим место науки информатики в традиционно сложившейся системе наук (техниче-
ских, естественных, гуманитарных и т.д.). В частности, это позволило бы найти место общеобра-
зовательного курса информатики в ряду других учебных предметов.
Напомним, что по определению А.П.Ершова информатика- «фундаментальная естественная
наука». Академик Б.Н.Наумов определял информатику «как естественную науку, изучающую об-
щие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразо-
вание, перемещение, выдача)».
Уточним, что такое
фундаментальная
наука и что такое
естественная
наука. К фундамен-
тальным принято относить те науки, основные понятия которых носят общенаучный характер, ис-
пользуются во многих других науках и видах деятельности. Нет, например, сомнений в фундамен-
тальности столь разных наук как математика и философия. В этом же ряду и информатика, так как
понятия «информация», «процессы обработки информации» несомненно имеют общенаучную
значимость.
Естественные науки - физика, химия, биология и другие - имеют дело с объективными
сущностями мира, существующими независимо от нашего сознания. Отнесение к ним информати-
ки отражает единство законов обработки информации в системах самой разной природы - искус-
ственных, биологических, общественных.
Рис. 1.2. К вопросу о месте информатики в системе наук
Однако, многие ученые подчеркивают, что информатика имеет характерные черты и других
групп наук -
технических и гуманитарных
(или общественных).
Черты технической науки придают информатике ее аспекты, связанные с созданием и
функционированием машинных систем обработки информации. Так, академик А.А.Дородницын
определяет состав информатики как «три неразрывно и существенно связанные части: техниче-
ские средства, программные и алгоритмические». Первоначальное наименовании школьного
предмета «Основы информатики и вычислительной техники» в настоящее время изменено на
«Информатика» (включающее в себя разделы, связанные с изучением технических. программных
и алгоритмических средств). Науке информатике присущи и некоторые черты гуманитарной (об-
щественной) науки, что обусловлено ее вкладом в развитие и совершенствование социальной сфе-
ры. Таким образом, информатика является комплексной, междисциплинарной отраслью научного
знания, как это изображено на рис. 1.2.
10
1.5. СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
Термин «социальные аспекты» применительно к большей части наук, тем более фундамен-
тальных, звучит странно. Вряд ли фраза «Социальные аспекты математики» имеет смысл. Однако,
информатика - не только наука. Вспомним цитированное выше определение: «... комплекс про-
мышленного, коммерческого, административного и социального воздействия».
И впрямь, мало какие факторы так влияют на социальную сферу обществ (разумеется, на-
ходящихся в состоянии относительно спокойного развития, без войн и катаклизмов) как информа-
тизация. Информатизация общества - процесс проникновения информационных технологий во все
сферы жизни и деятельности общества. Многие социологи и политологи полагают, что мир стоит
на пороге информационного общества. В. А. Извозчиков предлагает следующее определение:
«Будем понимать под термином «информационное» («компьютеризиро-ванное») общество то, во
все сферы жизни и деятельности членов которого включены компьютер, телематика, другие сред-
ства информатики в качестве орудий интеллектуального труда, открывающих широкий доступ к
сокровищам библиотек, позволяющих с огромной скоростью проводить вычисления и перераба-
тывать любую информацию, моделировать реальные и прогнозируемые события, процессы, явле-
ния, управлять производством, автоматизировать обучение и т.д.». Под «телематикой» понимают-
ся службы обработки информации на расстоянии (кроме традиционных телефона и телеграфа).
Последние полвека информатизация является одной из причин перетока людей из сферы
прямого материального производства в, так называемую, информационную сферу. Промышлен-
ные рабочие и крестьяне, составлявшие в середине XX века более 2/3 населения,,сегодня в разви-
тых странах составляют менее 1/3. Все больше тех, кого называют «белые воротнички» - людей,
не создающих материальные ценности непосредственно, а занятых обработкой информации (в са-
мом широком смысле): это и учителя, и банковские служащие, и программисты, и многие другие
категории работников. Появились и новые пограничные специальности. Можно ли назвать рабо-
чим программиста, разрабатывающего программы для станков с числовым программным управ-
лением? - По ряду параметров можно, однако его труд не физический, а интеллектуальный.
В табл.1 приведены статистические данные, описывающие изменения в профессиональной
структуре труда в США (стране, где информатизация идет особенно быстро) за период с 1970 по
1980 г.
Таблица 1.1 Изменения в структуре труда США за 10 лет
Категория работающих
1970г., %
1980г.,%
Относительный прирост
численности, %
Работники сервиса
19,9
21,5
+0,1
Рабочие (промышленные, сельскохозяйст-
венные, фермеры)
38,7
34,2
-11,6
Занятые обработкой информации (всего)
41,5
44,4
+6,7
в том числе:
менеджеры
8,5
8,7
+2,4
конторские служащие
18,0
18,9
+5,0
специалисты с высшим образованием
15,0
16,8
+12,0