Основные понятия и определения информатики и математики

Группа МП- 12

ПО  ДИСЦИПЛИНЕ

«ИНФОРМАТИКА  И МАТЕМАТИКА»

Выполнила

студентка I курса

группа МП- 12

Юлия Михайлова

Оглавление

Основные понятия и определения информатики 3

Информация 3

Классы вычислительных машин. 5

Объект информатики 10

Классификация 10

Классификация АИС по классу 10

Классификация АИС по применению 11

Информационные технологии 12

Основные понятия и определения информатики 15

Информатизация общества 15

Предмет информатики 17

Основные понятия  и определения информатики

В этом разделе  разберём понятие ТЕРМИНОЛОГИЯ ИНФОРМАТИКИ, куда входят основные понятия и определения  информатики. Раскрываются фундаментальные понятия информации, данных, знаний, информатики, информационной технологии, информационного ресурса. Даются классификация и краткое пояснение автоматизированных информационных систем как объекта изучения информатики. Анализируется информационный ресурс в качестве предмета информатики. Все это помогает сразу вникнуть в содержательную часть информатики и облегчает понимание существа теоретической информатики. Краткое изложение истории развития информатики способствует становлению ее естественнонаучного понимания. Изучение этого материала дает возможность ответить на ряд вопросов: что такое информатика? Для чего она нужна? Каково содержание информатики? Какие задачи она решает?

Информация

Термин информация имеет множество определений. В «Энциклопедии кибернетики» информация ( лат. informatio — разъяснение, изложение, осведомленность ) — одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т. п.». В широком смысле «информация» — это  отражение   реального   мира;   в узком смысла «информация» - это любые сведения, являющиеся объектом xpaнения, передачи и преобразования.

С практической точки зрения информация всегда представляется в виде сообщения. Информационное сообщение связано с источником сообщения, получателем сообщений и каналом связи.

рис1.1 Общая схема передачи информации.

Сообщение от источника к приёмнику  передаётся  в материально- энергетической форме (энергетической, световой, звуковой сигналы и т.д.). Человек воспринимает сообщения посредством органов  чувств. Приёмники воспринимают сообщения  посредством органов чувств. Приёмники  информации в технике воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. В обоих случаях с приемом информации связано изменение во времени какой-либо величины, характеризующей состояние приемника. В этом смысле информационное сообщение можно представить функцией x(t), характеризующей изменение во времени материально-энергетических параметров физической среды, в которой осуществляются информационные процессы.

Функция х(t) принимает любые вещественные значения в диапазоне изменения времени t/

Если функция x(t) непрерывна, то имеет  место непрерывная или аналоговая информация, источником которой обычно являются различные природные объекты (например, температура, давление и влажность воздуха), объекты технологических производственных процессов (например, нейтронный поток в активной зоне, давление и температура теплоносителя в контурах ядерного реактора) и др.

Если функция x(t) дискретна, то информационные сообщения, используемые человеком, имеют характер дискретных сообщений (например, сигналы тревоги, передаваемые посредством световых и звуковых сообщений, языковые сообщения, передаваемые в письменном виде или с помощью звуковых сигналов; сообщения, передаваемые с помощью жестов, и др.).

Классы вычислительных машин. 

В современном мире информация, как  правило, обрабатывается на вычислительных машинах. Поэтому информатика тесно  связана с инструментарием —  вычислительной машиной.

Рис. 1.2. Классы вычислительных машин

Computer — устройство преобразования информации посредством выполнения управляемой программой последовательности операций. Синоним компьютера — вычислительная машина, чаще электронная вычислительная машина (ЭВМ).

В зависимости от вида перерабатываемой информации вычислительные машины (ВМ) делят на два основных класса: аналоговые и цифровые (рис. 1.2). Аналоговая вычислительная машина (АВМ) — это машина, оперирующая информацией, представленной в виде непрерывных изменений некоторых физических величин. При этом в качестве физических переменных используются сила тока электрической цепи, угол поворота вала, скорость и ускорение движения тела и т.п. Используя тот факт, что многие явления в природе математически описываются одними и теми же уравнениями, АВМ позволяют с помощью одного физического процесса моделировать различные процессы.

Цифровая вычислительная машина (ЦВМ) — машина, оперирующая информацией, представленной в дискретном виде. В настоящее время разработаны методы численного решения многих видов уравнений, что дало возможность решать на ЦВМ различные уравнения и задачи с помощью набора простых арифметических и логических операций. Поэтому, если АВМ обычно предназначаются для решения определенного класса задач, т.е. являются специализированными, то ЦВМ, как правило, являются универсальным вычислительным средством. Наибольшее распространение получили электронные вычислительные машины, выполненные с использованием новейших достижений электроники.

Для представления  в ЭВМ дискретной информации применяется  алфавитный способ, основанный на использовании  фиксированного конечного набора символов любой природы, называемого алфавитом. Примерами алфавитов могут служить алфавиты естественных человеческих языков, совокупность десятичных цифр, любая другая упорядоченность знаков, предназначенная для образования и передачи сообщений. Символы из набора алфавита называются буквами, а любая конечная последовательность букв — словом в этом алфавите. При этом не требуется, чтобы слово обязательно имело языковое смысловое значение.

Все процессы, происходящие в вычислительной системе, связаны непосредственно с различными физическими носителями информационных сообщений, а все узлы и блоки этой системы являются физической сферой, в которой осуществляются информационные процессы. Процесс преобразования информации часто требует представлять буквы одного алфавита средствами (буквами, словами) другого алфавита. Такое представление называется кодированием. Процесс обратного преобразования информации относительно ранее выполненного кодирования называется декодированием.

Очень широко используется еще один термин: данные (лат. data). ' Этот термин принято применять в отношении информации, представленной в виде, позволяющем хранить, передавать или обрабатывать ее с помощью технических средств. Поэтому наряду с терминами ввод информации, обработка информации, хранение информации, поиск информации используются термины ввод данных, обработка данных, хранение данных и т. п.

После анализа  понятия «информация» рассмотрим смысл  понятия «информатика». В 1979 г. В.М. Глушков в письме в Президиум АН СССР предложил рассматривать информатику как новую область науки, связанную с разработкой, созданием оценкой, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины и оборудование, материальное обеспечение, материальные и людские аспекты, а также комплекс их промышленного, коммерческого, административного, социального и политического воздействия.

Близкое к этому  содержанию понятие информатики  дали в 1983 г. B.C. Михалевич, Ю.М. Каныгин, В.И.Гриценко: информатика — это комплексная инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки  проектирования, создания, оценки, функционирования машинизированных (основанных на ЭВМ) систем переработки информации, их применения и воздействия на различные  области социальной практики. При этом подчеркивалось, что появление этой дисциплины обусловлено возникновением и распространением новой

Таким образом, информатика связывалась информационными технологиями и реализующими их компьютизированными системами.

А.А. Дородницын в том же 1983.г. предложил попросту отбросить термин кибернетика и ввести термин информатика, сделал на логико-математических и технических (чисто прикладных) аспектах информационных систем и процессов с выделением трёх китов на которых держится информатика: техника, алгоритм, программа. Такое решение (замена терминов), разумеется, не способствовало развитию нового направления науки.

Второе направление  трактовок информатики, в основном связанное с трудами В.И. Сифорова, сводит ее к учению об информации вообще — информологии. Это направление, по существу, развивает теорию информации К. Шеннона, его учение об источнике информации, канале, шуме, кодировании, релевантности (существенности) и т.д.

Третье направление  толкования понятия информатики, изложенное в работах Э.С. Бернштейна и Ю.А. Шрейдера, ставит в центр внимания семантические (содержательные) стороны информации, соотношение понятий информация и знание, их функций в общественных системах. Семантическое направление в трактовках информатики нельзя считать удовлетворительным, поскольку оно оставляет в стороне такой важнейший аспект информационного процесса, как практическое использование знаний (информации).

Если же отвлечься от самых общих определений, то одна большая группа специалистов под информатикой понимает науку, связанную с:

разработкой вычислительных машин и систем, технологий их создания;

разработкой математических моделей естествознания и общественных явлений с целью их строгой формализации;

обработкой  данных, созданием численных и  логических методов решения задач, сформулированных на этапе построения математической модели;

разработкой алгоритмов решения задач  управления, расчета и анализа математических моделей;

программированием алгоритмов, созданием  программного обеспечения ЭВМ.

Другая, не менее  большая группа специалистов считает, что информатика — это то, что связано с применением ЭВМ, их разработкой и созданием программ для них.

Более строгое  определение информатики целесообразно дать после детального описания объекта и предмета информатики.

Объект информатики

Объектом информатики выступают автоматизированные, основанные на ЭВМ и телекоммуникационной технике, информационные системы (ИС) различного класса и назначения. Информатика изучает все стороны их разработки, проектирования, создания, анализа и использования на практике. Информационные технологии (ИТ) — это машинизированные (инженерные) способы обработки семантической информации — данных и знаний, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем (АИС).

Классификация

В настоящее  время АИС получили широчайшее распространение. Классификация АИС осуществляется по ряду признаков, и в зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные признаки классификации. При этом одна и та же АИС может характеризоваться одним или несколькими признаками. В качестве признаков классификации АИС используются: область применения, охватываемая территория, организация информационных процессов, направление деятельности, назначения, структура и др.

Классификация АИС по классу

В зависимости  от организации информационных процессов АИС делятся на два больших класса: управляющие и информационные. В информационных системах управление отсутствует (автоматизированные системы — АСНИ, «Библиотека», системы автоматизированного проектирования — САПР, экспертные системы — ЭС и др.). научных исследований.

Классификация АИС по применению

По сфере  применения АИС различаются следующим образом: административные, производственные, учебные, медицинские, военные, метеорологические, экологические, криминалистические и др.

Назначение  и структура построения АИС характеризуются  наличием соответствующих подсистем. Этот класс АИС является исторически одним из первых на производстве.

АИС различаются  также по уровню развития в зависимости от поколений  ЭВМ, на которых они базируются. Разнообразие ИТ и АИС постоянно растет.

ЭВМ, на которых они  базируются. Разнообразие ИТ и АИС  постоянно растет.

Следует выделить ИТ и АИС, с помощью которых  регулируются микросоциальные процессы. Это ИТ и АИС денежно-кассовых операций, распределения мест на транспорте, в гостиницах, метеорологической информации и т. п. Они также относятся к объекту информатики.

Информационные технологии

Это машинизированные способы обработки, хранения, передачи и использования информации в виде знаний. Они включают два основных элемента — машинный и человеческий (социальный), причем последний выступает главным. Подчеркнем, что объектом информатики выступают не сами по себе ЭВМ как программно-технические комплексы, а ИТ, воплощением которых служат компьютеризированные, или человеко-машинные, точнее, социотехнические системы. В отличие от производственных, энергопреобразующих ИТ (объект информатики) относятся к социальным, знаниепреобразующим технологиям.

Понятие технологии вообще включает комплекс научных и  инженерных знаний, воплощенных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способов их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям, стандартам. В таком понимании термин технология неразрывно связан с машинизацией производственного или непроизводственного (социального) процесса. Последнее важно подчеркнуть для обозначения точных исторических границ информатики: информатики не могло быть в домашинный период обработки и представления знаний, когда не было ИТ. Переработка информации с помощью ЭВМ и выработка новых знаний, соотнесенных с целями пользователей, — функциональное назначение ИТ.

Если информация — категория всеобщая, присущая всем историческим периодам, то информатика — категория конкретно-историческая, присущая лишь современному и будущим историческим периодам. Ранее, когда не было ИТ, т.е. не было объекта информатики, информация перерабатывалась не машинными, рутинными способами. На базе ЭВМ рождаются ИС, реализующие специальные технологии сбора, переработки, передачи и применения информации, т.е. рождается объект информатики, что является основным содержанием современной научно-технической революции.

В будущем возникнут (и уже возникают) сложнейшие проблемы взаимодействия искусственного интеллекта(ИИ) в виде сверхсложных вычислительных сетей пятого поколения с такими элементами, как суперЭВМ, актуализируемые базы знаний. персональные компьютеры (ПК), новейшие локальные и

Телекоммуникационные системы, и сложившегося естественного социального интеллекта, промышленных роботов массового применения и естественной рабочей силы. Это рождает сверхсложные социальные технологии.

Таким образом, объект информатики  охватывает все элементы ИТ:

1. технические  средства,

2. математическое,

3. алгоритмическое, 

4. программное, 

5. лингвистическое  обеспечение, 

Средство связи  во взаимодействии с людьми, резко усложняется. Особенно сложные инженерные проблемы информатики возникают применительно к телемеханическим системам в виде «безлюдных» производств и технологий, в которых интегрированы организационные человеко-компьютерные системы, робототехнические комплексы и новейшие средства связи. Это уже информдинамические объекты — новые исторические феномены — с заложенными в них творческими системами (Creatlve Systems), в процессе создания и эксплуатации которых мы попадаем в исключительную зависимость от теории, — нового комплекса знаний и нового мышления.

Основные понятия  и определения информатики

Один и тот же объект может изучаться различными науками. Объект познания — это некий фрагмент реального мира, а его предмет — это выбранная это выбранная для исследования методами данной науки сторона, грань, аспект объекта.

Информатизация общества

В части материально-технической базы, математического и программного обеспечения ИТ изучается различными науками: кибернетикой, системотехникой, теорией информации, а в части формирования функциональных подсистем — различными общественными науками: экономикой, правоведением, психологией. В формировании ИТ участвуют и науки, относящиеся к той или иной автоматизируемой области: медицина, когда речь идет о внедрении ЭВМ в здравоохранение; педагогика (компьютеризация учебного процесса); военные науки (использование ЭВМ в военном деле), экономика и т.д. Каждая из указанных наук рассматривает компьютеризацию со своей стороны, прилагает к ней свои законы и принципы.

А какую сторону  рассматриваемого объекта выбирает информатика, делая её своим предметом? Она выбирает содержательную, смысловую сторону создания и функционирования информационных систем и технологий, связанную с их сущностью, социальной отдачей, полезностью, местом в общественных системах, историческим значением как фактора радикального прогресса и выхода общества на качественно новые исторические рубежи.

Переход к ИТ как технической  базе автоматизированных информационно-управляющих систем обнажил и до крайности обострил проблемы, относящиеся ко всему технологическому циклу сбора, переработки и применения информации в планово-управленческих, познавательных и других процессах, выдвинул на первый план общие проблемы содержания информационных процессов и значения ИТ. Говорить о воздействии науки на что-либо вне информационного процесса бессмысленно. Научная идея должна превратиться в информацию, т.е. быть закодированной, переданной по каналу связи, принятой адресатом, чтобы ее можно было применить на практике. Чем больше потенциал знаний, тем важнее задача развития информационно-коммуникативных сфер народного хозяйства.

Знания должны определенным образом:

- фиксироваться; 

- трансформироваться;

- распределяться;

- приниматься; 

- перерабатываться.

Информационные  технологии и выступили новым  средством превращения знаний в информационный ресурс (ИР) общества, его новым движущим фактором, стали средством его эффективного использования. Информационный ресурс стал основным ресурсом человечества, главной ценностью современной цивилизации. Но возникли и сложные проблемы, относящиеся к роли, механизму функционирования, социальным последствиям использования ИР. Для их решения и появилась новая наука — информатика.

Предмет информатики

Предметом информатики как новой фундаментальной науки выступает ИР — его сущность, законы функционирования, механизмы взаимодействия с другими ресурсами общества и воздействия на социальный прогресс. Переход на уровень ИР в его содержательной трактовке означает переход к изучению внутренних связей и закономерностей социальной динамики, основанной на использовании ИТ.

Информатика как  наука о законах получения, передачи и использования ИР в общественной практике подводит теоретический фундамент под использование ЭВМ и автоматизированных систем, которые и предназначены для усиления информационных процессов в обществе, использования ИР. Речь идет прежде всего о специальных ИР, основанных на компьютерной технике и реализующих ИТ, т.е. инженерную обработку знаний (Knowledge Engineering).

Т. е., предметом информатики является информационный ресурс как симбиоз знания и информации. Он выступает в качестве предмета новой науки и с содержательной, и с формально-математической, и с технической стороны.

  Необходимо разграничивать предмет информатики как фундаментальной науки, ее объект и инструментарий: основанные на ЭВМ вычислительные системы, про- граммы, сети связи и т. д. Конечно, практическая необходимость в информатике возникла в связи с использованием ЭВМ. Но, «оттолкнувшись от ЭВМ», информатика во главу угла ставит новые понятия — ИР и его социальную полезность, отдачу. Поэтому по аналогии с термодинамикой информатику можно назвать информ-динамикой — наукой о развитии социальных систем под воздействием ИР (семантической информации).

Информатика делится на две части: теоретическую и прикладную. Теоретическая информатика рассматривает все аспекты разработки автоматизированных информационных систем: их проектирования, создания и использования не только с формально-технической, но и содержательной стороны, а также комплекс экономического, политического и культурного воздействия на социальную динамику. В орбиту анализа теоретической информатики попадают и традиционные системы преобразования информации и распространения знаний: средства и системы массовой информации, система лекционной пропаганды, кино, театры, справочные службы и т.д. Но теоретическая информатика рассматривает их с определенной стороны — с позиций получения и использования ИР, форм и способов воздействия указанных систем на общественный прогресс, возможной их технологизации.

Теоретическая информатика  изучает ИР, законы его функционирования и использования как движущей силы социального прогресса, а также общие, фундаментальные проблемы ИТ как исторического феномена, выводящего общество на новую ступень развития.

Теоретическая информатика  изучает общие свойства, присущие всем многочисленным разновидностям конкретных ИТ, процессов и сред их протекания. Всем им характерны такие понятия, как носители информации, каналы связи, информационные контуры, сигналы, прямые и обратные связи, данные, сведения и т.д. Все они описываются такими характеристиками, как надежность, эффективность, релевантность, достоверность, информационный шум, избыточность и др. Все они делятся на различные фазы и подпроцессы: прием, кодирование, передача, декодирование, хранение, извлечение, отображение информации.

Решающее значение для  рождения теоретической информатики  имеет появление ИТ высшего уровня, основанных на искусственном интеллекте (ИИ).

Задание №1 среда, 30 января 2013 г.