Наука информатика

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ. ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА. МЕСТО ИНФОРМАТИКИ В СИСТЕМЕ  НАУК. СВЯЗЬ ИНФОРМАТИКИ С ДРУГИМИ  НАУКАМИ 

Содержание 

Введение

1. История развития  информатики 

1.1 Структура  информатики

2. Информационные  средства 

3. Назначение  информатики

4. Информатика  как наука

4.1 Данные 

4.2 Информационный  процесс

5. Место информатики  в системе наук

6. Информатика  как единство науки и технологии

7. Связь информатики  с другими науками

Заключение 

Введение 

Появление вычислительных машин в 50-х гг. создало до становления информатики необходимую ей аппаратную поддержку, нужную для хранения и переработки информации. Но, конечно, с информацией люди оперировали уже задолго до появления компьютеров. Начиная с древнего абака, дожившего до наших дней в виде конторских счетов, создавались приспособления для обработки числовой информации. Механические устройства типа арифмометров, счетные электрические клавишные машины, счетно-аналитическая техника и многие другие приборы были нацелены на решение тех же задач, которые в полном объеме стали реализовываться в компьютерах.  

Кроме числовой информации, в поле зрения специалистов все время была и символьная информация, представители которой -- хорошо известные  всем тексты на естественном языке: от приключенческих повестей до отчетов о проделанной работе, справок из учреждений, писем и т. п. Для хранения и переработки такой информации также придумывали и создавали различные приспособления и устройства. Простейшим примером может служить стойка с ящиками, в которых хранятся карточки, несущие информацию. Такие каталоги -- непременный атрибут библиотек. Но на карточках можно хранить в систематизированном виде и любую другую информацию, записанную на некотором естественном или специальном языке.  

Стремление как-то механизировать, а затем и автоматизировать процедуры, связанные с поиском нужной информации в каталоге, привело к появлению приемов, вошедших в арсенал специальной науки -- документалистики. Детищем документалистики стали ручные и автоматизированные информационно-поисковые системы.  

Компьютер в  одной системе объединил хранение и обработку как числовой, так  и текстовой (символьной) информации. Именно поэтому его появление  знаменовало начало новой науки.  

Слово "информатика" в нашей стране прижилось не сразу. Сначала исследования, связанные с использованием информации в системах управления (а это казалось центральной проблемой использования информации), назвали кибернетикой, и этот термин стал у нас синонимом информатики. Но постепенно выяснилось, что кибернетика -- вполне самостоятельное научное направление, составляющее лишь часть информатики. В англоязычных странах новую науку стали называть вычислительной наукой (Computer Science), а во франкоязычных странах появился термин "информатика" (Informatique). Именно из французского и был заимствован этот термин, который, начиная с середины 70-х гг. прочно вошел в обиход.

1. История развития  информатики 

Информатика - молодая  научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным. 

До настоящего времени толкование термина “информатика” (в том смысле как он используется 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, биологических, социальных. Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером, ставшей знаменитой, книги “Кибернетика или управление 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 информации. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторой системой воспринимаются от окружающей среды (входная информация X), выдаются в окружающую среду (выходная информация У), а также хранятся в себе (внутренняя, внутрисистемная информация Z), рис. 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 издания кибернетика характеризовалась как “буржуазная лженаука”. Причиной этому послужили, с одной стороны, недооценка новой бурно развивающейся науки отдельными учеными “классического” 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. Общая  схема обмена информацией между  системой и внешней средой 

Дело к тому же осложнялось тем, что развитие отечественной кибернетики на протяжении многих лет сопровождалось серьезными трудностями в реализации крупных  государственных проектов, например, создания автоматизированных систем управления (АСУ). Однако за это время 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 появлением термина “кибернетика” в мировой  науке стало использоваться англоязычное “Computer Science”, а чуть позже, на рубеже шестидесятых и семидесятых годов, французы ввели получивший сейчас широкое распространение термин “Informatique”. В русском языке раннее употребление термина “информатика” связано с узко-конкретной областью изучения структуры и общих свойств научной информации, передаваемой посредством научной литературы. Эта информационно-аналитическая деятельность, совершенно необходимая и сегодня в библиотечном деле, книгоиздании и т.д., уже давно не отражает современного понимания информатики. Как отмечал академик А.П. Ершов, в современных условиях термин информатика “вводится в русский язык в новом и куда более широком значении - как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказывается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясняется и ее место в кругу “традиционных” академических научных дисциплин”. 

Попытку определить, что же такое современная информатика, сделал в 1978 г. Международный конгресс по информатике: “Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия”.[1] 

1.1 Структура  информатики 

Информатика в  широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации.  

Информатику в  узком смысле можно представить  как состоящую из трех взаимосвязанных  частей. 

Информатика как  отрасль народного хозяйства  состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации. 

Информатика как  фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы. 

Информатика как  прикладная дисциплина занимается: 

· изучением  закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);  

· созданием  информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;  

· разработкой  информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.  

Главная функция  информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации. 

Задачи информатики  состоят в следующем: 

· исследование информационных процессов любой  природы;  

· разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;  

· решение научных  и инженерных проблем создания, внедрения  и обеспечения эффективного использования  компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.  

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция к большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единства науки, техники и производства.[2]

2. Информационные  средства 

Потребность выразить и передать информацию привела к  появлению речи, письменности, книгопечатания, почтовой связи, телеграфа, телефона, радио, телевидения и многого другого.  

С самого раннего  детства все мы вовлечены в  процессы обмена информацией. Вопросы, ответы, просьбы - все это передача информации. Мы получаем информацию, когда читаем книги, газеты и журналы, слушаем радио или смотрим телевизор.  

Общение людей  друг с другом - это передача информации: сведений и суждений, данных и сообщений. Любая совместная деятельность людей - работа, учеба - невозможна без обмена информацией. Передаваемая информация обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, которые происходят в окружающем нас мире.  

Выражение мыслей в письменной форме открыло возможность  не только передавать сведения и сообщения, но и накапливать человеческие знания в форме рукописей и рукописных книг и тем самым передавать сокровища человеческой мысли от одного поколения к другому.  
 

Совершенно новые  возможности для поиска и обработки  информации открыло перед людьми изобретение в середине XX века электронных вычислительных машин - ЭВМ. Первоначально ЭВМ создавались для автоматизации вычислений. Затем их научили записывать и хранить информацию на магнитных лентах, печатать ее на бумаге и выводить на экран ЭВМ[8]

3. Назначение  информатики 

Последняя информационная революция привела к появлению  множества новых областей теории и практики, которые связаны с  изучением и производством технических  средств, методов, технологий, обеспечивающих прирост новых знаний. Одной из таких областей знаний является информатика. Понятие “информатика” возникло в 60-х годах во Франции для обозначения области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ). Французский термин Informatique (информатика) образован путем слияния начала слова information (информация) и конца слова automatique (автоматика) и означает “информационная автоматика” или “автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним Computer Science (наука о компьютерной технике). Выделение информатики как самостоятельной сферы человеческой деятельности связано, в первую очередь, с развитием компьютерной техники. Термин “информатика” начинает выступать в обновленном виде и служит не только для отражения успехов компьютерной техники, но связывается уже с глобальными процессами передачи и обработки информации. В нашей стране подобная трактовка термина “информатика” утвердилась с момента принятия соответствующего решения в 1983 году на сессии годичного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как “...комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики”. В таком понимании информатика нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т. п. с помощью информационных моделей. Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Обобщая существующие определения этого термина, предлагаем такую трактовку: Информатика -- область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования и использования информации с помощью компьютера. Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации. Исходя из этого, задачи информатики состоят в следующем:  

* исследование  информационных процессов любой  природы;  

* разработка  новейшей информационной технологии  на базе компьютеров и компьютерных сетей;  

* решение научных  и инженерных проблем создания  и внедрения аппаратно-программного  обеспечения компьютеров. Круг  проблем, рассматриваемых информатикой, настолько широк, что помимо  сугубо специальных тем, касающихся  исключительно компьютерной техники, приходится вникать в проблемы других областей знаний, таких как физика, химия, биология, литература. Это обусловлено тем, что информатика представляет совершенно особую отрасль знаний, которая интегрирует (объединяет) все остальные. Благодаря ожидаемому внедрению информационных систем и технологий в различные сферы деятельности, можно представить область информатики как некую среду существования прочих дисциплин. Информатика должна стать дисциплиной совершенно иного уровня и качества, нежели все существующие ныне. Она будет обобщать знания, полученные по другим предметам, учить новому системному осмыслению происходящих в мире процессов и явлений. [4]

4. Информатика  как наука 

Информатика - научное  направление, занимающееся изучением  законов, методов и способов накапливания, обработки и передачи информации с помощью ЭВМ и других технических средств, группа дисциплин, занимающихся различными аспектами применения и разработки ЭВМ: прикладная математика, программирование, программное обеспечение, искусственный интеллект, архитектура ЭВМ, вычислительные сети. 

Основные направления  информатики следующие. 

Теоретическая информатика - математическая дисциплина, использующая методы математики для  построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, она создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики. 

Кибернетика - наука  об управлении в живых, неживых и  искусственных системах. Кибернетика  может рассматриваться как прикладная информатика в области создания и использования автоматических или автоматизированных систем управления разной степени сложности: от управления отдельным объектом (станком, промышленной установкой, автомобилем и т.п.) - до сложнейших систем управления целыми отраслями промышленности, банковскими системами, системами связи и даже сообществами людей. Наиболее активно развивается техническая кибернетика, результаты которой используются для управления в промышленности и науке. 

Программирование - сфера деятельности, направленная на создание отдельных программ и пакетов прикладных программ, разработку языков программирования, создание операционных систем, организацию взаимодействия компьютеров с помощью протоколов связи. 

Искусственный интеллект, цель работ в области  которого направлена в раскрытие тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению навыками, знаниями и умениями. Исследования в области искусственного интеллекта необходимы при создании роботов, создании баз знаний и экспертных на основе этих баз знаний систем, применение которых необходимо и в юридической деятельности. 

Информационные  системы - системы, предназначенная  для хранения, поиска и выдачи информации по запросам пользователей. В юридической  деятельности примером таких систем являются правовые информационные системы "Кодекс", "Гарант", "Консультант", информационные системы для хранения и поиска различных учетов (дактилоскопический, пофамильный, пулегильзотеки, похищенных и обнаруженных вещей и др.). Задача перевода всех учетов в электронную форму и организация доступа к ним через вычислительную сеть в настоящее время весьма актуальна. 

Вычислительная  техника - самостоятельное направление, в котором часть задач не имеет  прямого отношения к информатике (микроэлектроника), однако при разработке, проектировании и производстве ЭВМ  наиболее широко используются достижения информатики. 

Защита информации - сфера деятельности, направленная на обобщение приемов, разработку мето-дов  и средств защиты данных. 

Исторически слово  информатика происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Information (информация) и Automatique (автоматика). Несмотря на широкое использование термина информатика в ряде стран Восточной Европы, в большинстве стран Западной Европы и США используется другой термин - Computer Science (наука о средствах вычислительной техники). 

В качестве источников информатики принято называть две  науки: документалистику и кибернетику. Документалистика, предметом которой  было изучение рациональных средств  и методов повышения эффективности  документооборота, сформировалась в  конце XIX века в связи с бурным развитием производственных отношений. Ее расцвет пришелся на 20 - 30-е годы XX в. 

Наиболее близка к информатике техническая наука  кибернетика (kyberneticos) - искусный в управлении,основы которой были заложены в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером. 

Интересно, что  впервые термин кибернетика ввел французский физик Андре Мари Ампер в первой половине XIX в. Он занимался  разработкой единой системы классификации  всех наук и обозначил этим термином гипотетическую науку об управлении, которой в то время не существовало, но которая, по его мнению, должна была существовать. 

Предметом кибернетики  являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами - методы моделирования  процессов принятия решений, связь между психологией человека и математической логикой, связь между информационным процессом отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта. На практике кибернетика во многих случаях опирается на те же программные и аппаратные средства вычислительной техники, что и информатика, а информатика, в свою очередь, заимствует у кибернетики математическую и логическую базу для развития этих средств. [4]

4.1 Данные 

Данными называют информацию, когда делают акцент на том, что она поступает в качестве входных параметров некоторого алгоритма  обработки. Данные - от слова “дано”, так же как в записи условия  задачи мы записываем “дано” и “найти”.  

Этот термин часто употребляется, когда речь идет о компьютерных системах. Одни и те же данные, записанные в компьютерной памяти, могут быть отображены в зависимости от выбранной программы обработки или как графическая информация, или как символьная, или как звуковая, или как числовая. 

Данные - это  любые зарегистрированные сигналы. Слово “информация” чаще используется в более узком смысле, чем просто все, что отражается в материальном объекте в результате воздействия  на него другого материального объекта. Предполагается, что получение информации дает получившему ее возможность принимать решения, действовать, осуществлять выбор или пополнить (и/или реструктурировать) свою систему знаний. Если полученные данные не приводят ни к чему из перечисленного, то с субъективной точки зрения считается, что для получателя они информации не несут, хотя и занимают определенный объем его памяти. 

Говоря об информации и ее свойствах, обычно имеют в  виду один из трех аспектов: 

Технический - точность, надежность, скорость передачи сигналов, объем, занимаемый в памяти зарегистрированными сигналами, способы регистрации сигналов. В этом аспекте информация = данные, и никак не учитывается ее полезность для получателя или ее смысловое содержание. Это информация в самом широком общем для всей материи смысле, информация в аспекте восприятия, хранения, передачи. 

Прагматический - насколько эффективно информация влияет на поведение получателя. В  этом аспекте говорят о полезности и ценности информации. В определенных случаях ценность информации становится отрицательной, а сама информация становится дезинформацией. Это информация в аспекте управления поведением. 

Семантический - передача смысла с помощью кодов. Семантической называется информация, активизирующая образы, уже имеющиеся  в тезаурусе получателя (узнаваемая) или вносящая изменения в его тезаурус (систему знаний). Это информация в аспекте знаний.[7] 

4.2 Информационный  процесс 

Процесс, в результате которого осуществляется прием, передача (обмен), преобразование и использования  информации. С помощью органов чувств люди воспринимают информацию, осмысливают ее и на основании своего опыта, имеющихся знаний, интуиции принимают определенные решения. Эти решения воплощаются в реальные действия, которые в разной степени преобразуют окружающий мир. Информационные процессы протекают не только в человеческом обществе, но и в растительном мире.  

Обеспечить должный  уровень информационной культуры призвана в первую очередь такая дисциплина, как информатика. Ведь в ее компетенцию  изначально входят: компьютерные информационные технологии, информационные системы, современные средства и методы обработки информации, системы искусственного интеллекта, компьютерные коммуникации. [9]

5. Место информатики  в системе наук 

Рассмотрим место  науки информатики в традиционно  сложившейся системе наук (технических, естественных, гуманитарных и т.д.). В частности, это позволило бы найти место общеобразовательного 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 общие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача).  

Уточним, что  такое фундаментальная наука и что такое естественная наука. К фундаментальным принято относить те науки, основные понятия которых носят общенаучный характер, используются во многих других науках и видах деятельности. Нет, например, сомнений в фундаментальности 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 информатики отражает единство законов обработки информации в системах самой разной природы - искусственных, биологических, общественных.