Что такое техническая информатика. Области применения информатики. Информатика в качестве фундаментальной науки

Информатика – относительно молодая наука, которая к тому же очень быстро эволюционирует, что часто приводит к таким формам ее развития, которые были до сих нор неизвестны человечеству. Вместе с тем значение информатики постоянно возрастает, так как информатизация активно проникает во все сферы деятельности человека. Эти особенности информатики приводят к тому, что до сих но]) в научном сообществе не удалось выработать общепринятое определение этой пауки. Практически в каждой отрасли науки можно встретить свое, отличное от других определение информатики. Поэтому информатика для математика, специалиста по компьютерной технике, экономиста, философа, социолога, филолога – это очень часто, на первый взгляд, совсем разные науки. Однако если обратиться к истории становления информатики как науки, становится ясно, что ее базовые принципы и понятийный аппарат во многом универсальны, т.е. не зависят от конкретной сферы ее применения.

Происхождение термина "информатика"

Термин "информатика" возник в 60-х гг. XX в. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных маш ин. Французский термин informatique (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatique (автоматика) и означает информационную автоматику, или автоматизированную переработку информации. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике) .

В 1963 г. советский ученый Ф. Е. Темников одновременно с зарубежными авторами определяет информатику как науку об информации вообще, состоящую из трех основных частей – теорий информационных элементов, информационных процессов и информационных систем. Это был первый важный поворот в судьбе понятия "информатика", но он долго оставался лишь историческим фактом. Эта попытка обосновать новое понятие, доказать его необходимость не была успешной и в должной мере не оценена, в силу того что публикация была осуществлена в малоизвестном, специальном журнале (Известия вузов. Электромеханика. 1963. № 11). Так или иначе тогда понятие "информатика" еще не получило в нашей стране заметного распространения. Хотя в научной литературе уже в тот период часто встречались трактовки "информатики через призму взглядов Темникова". Так, в 1968 г. напечатана работа А. И. Михайлова, А. И. Черного и Р. С. Гиляревского "Основы информатики", в которой подробно рассмотрены понятия научно-технической информации и методы ее обработки .

В 1972 г. в СССР выходит Большая советская энциклопедия (БСЭ), в которой дефиниция термина "информатика" была однозначно сориентирована на гуманитарность этой науки, в частности, на процесс коммуникации.

Информатика – область гуманитарного знания, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также основные закономерности процессов информационной коммуникации .

Такой разброс представлений о месте и роли научной информатики приводит к тому, что ее определения становятся все более размытыми, пытаются дистанцироваться от какой-либо конкретики. Па Международном конгрессе в Японии в 1978 г. дается широкое определение информатики.

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, социального и политического воздействия.

В 1982 г. выходит монография академика В. М. Глушкова "Основы безбумажной информатики" (2-е издание, исправленное и дополненное, увидело свет в 1987 г. ). А год спустя годичное общее собрание Академии наук СССР принимает решение о создании в Академии наук отделения информатики. С этого момента идеи информатики в нашей стране получили прописку не только в науке, но также и среди специалистов-практиков.

Каково тогда было понимание информатики? В указанной монографии академика В. М. Глушкова нет прямого определения информатики как новой науки. Но исходя из содержания этой книги и материалов АН СССР о создании нового отделения можно сделать следующий вывод.

Информатика – это совокупность средств всей современной информационной теории, техники и технологии, суммарное, комплексное обозначение этой области знаний.

По-другому говоря, информатика как наука вбирает сегодня самые разные по своей сущности и природе информационные идеи, средства и процессы, связанные с удовлетворением информационных потребностей общества в настоящем и будущем. Однако в рамках современной информатики можно вычленить и более конкретные области ее приложения. Поэтому в статье К. К. Колина "Эволюция информатики и проблемы формирования нового комплекса наук об информации" предложена двухуровневая структура предметной области информатики . Верхний уровень отведен теоретической информатике, которая как теоретическая основа систематизированного научного знания охватывает три основных нижележащих уровня – техническую, социальную и биологическую информатику. Каждый из нижележащих уровней обладает своей спецификой, так как изучает и описывает информационные процессы в зависимости от среды функционирования. Двухуровневая структура предметных областей информатики представлена в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Структура предметной области информатики (1)

Иногда, помимо технической информатики (ее сфера функционирования – это техносфера, т.е. то, что создано человеком), выделяют также сферу физической информатики, которая изучает информационные процессы в естественной природной среде. В этом случае триада второго уровня дополняется четвертым элементом (табл. 1.2).

Формирование информатики как науки происходило в XX веке и было связано с развитием вычислительной техники.

Понятие "информатика" возникло в 60-х годах во Франции. Так решили назвать область знаний, изучающую применение электронных вычислительных машин для автоматизации обработки данных. Слово "информатика" образовано из двух слов "информация" и "автоматика".

В англоязычных странах, особенно в США, вместо термина "informatics" обычно используют "computer science", то есть компьютерная наука.

Хотя понятия "информатика" и "компьютерная наука" можно считать синонимами, второй появился раньше, в начале 40-х годов XX века. Компьютерная наука представляла собой соединение возможностей электронно-вычислительных машин (ЭВМ) того времени, математической логики и теории алгоритмов.

В дальнейшем в компьютерной науке появлялись новые направления. Это было связано с усовершенствованиями ЭВМ, которые позволили использовать их в более широком спектре областей человеческой деятельности.

Хотя информатика делает акцент на обработке информации, ее появление и развитие неразрывно связаны с существованием компьютерной техники. Об информатике как о научной дисциплине наряду с другими науками заговорили в 70-80-х года XX века, когда вычислительные машины стали более доступными для разнообразной публики.

Изначально компьютер был инструментом для автоматизации трудоемких вычислений. Однако постепенно эволюционировал в инструмент для работы с почти любой информацией, а не только числовой. На сегодняшний день существует огромное количество программ и приложений, предназначенных для работы с текстом, графикой, таблицами, базами данных и многим другим.

Из информатики начали выделяться отдельные научные направления. Так как материальный мир разнообразен, и существует множество сфер человеческой деятельности, то предмет изучения информатики также весьма неоднороден. Поэтому информатику можно рассматривать как комплексную науку, что затрудняет ее однозначное определение.

В 80-х годах Е.П. Ершов дал ей такое определение:

Информатика – это находящаяся в процессе становления наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ, а также область человеческой деятельности, связанная с применением ЭВМ.

Информатика тесно связана с математикой, так как опирается на ее достижения. Это объясняется тем, что объекты естественных и технических наук, а также социальные явления можно описать с помощью понятий математики – функций, систем уравнений, неравенств и другого.

С другой стороны, предмет изучения информатики – информация – кроме прочего является общенаучным и социальным понятием.

По-сути задачей информатики является изучение способов использования научных и технических достижений для обработки данных разной природы. Цивилизация в XX веке пришла к тому рубежу накопления данных, когда возникла проблема их хранения, использования, доступа, передачи, преобразования. Компьютерная наука изучает решение этих проблем с помощью вычислительной техники.

В настоящее время активно протекают процессы, связанные с переводом информации, накопленной цивилизацией, в электронный вид. Можно ожидать, что многие объекты реального мира в скором времени обретут свой цифровой аналог.

Предмет информатики относительно недавно стал интересовать современное человечество. Предпосылками для созданию данной науки послужило огромнейшее количество информации, обрушившейся на человечество и, в частности, появился компьютер в качестве технического средства, при помощи которого человеческие возможности значительно расширились, не говоря уже об объеме обрабатываемой информации.

Разногласия

Так как предмет информатики с недавнего времени стал доступен для освоения, по сегодняшний день между учеными постоянно возникают различные разногласия по поводу того, что включает в себя эта наука, а также какую роль она играет в обществе и как развивается. Однако все это говорит только об одном - информатика крайне стремительно развивается. Стоит рассмотреть несколько наиболее распространенных взглядов ученых на данную науку.

На глазах современного поколения начала появляться научная технология, берущая в качестве основы исключительно информацию, причем данная наука представляет абсолютно новый ресурс для человечества наряду с уже используемыми - энергетическими, природными, человеческими и всеми остальными. При этом в данном случае достаточно интересным является тот факт, что данный ресурс с течением времени все больше и больше увеличивается, ведь в процессе работы с данными постоянно осуществляется загрузка, кодирование, защита, обработка, транслирование, хранение и еще целый ряд других процедур, которые могут происходить с информацией.

Что это такое?

Предмет информатики - это объединение двух понятий - автоматики и информации. В научных кругах данный термин стал использоваться изначально только во Франции во второй половине прошлого века, и обозначал он обработку данных полностью автоматическим путем. В нашей же стране изначально было так, что предмет информатики - это документалистика, а также технологические операции с различной С течением времени же она постепенно начала все больше и больше проникать в различные сферы жизни современного человека, а также стала незаменимым компонентом любых отраслей народного хозяйства и деятельности каждого человека.

Основным предметом информатики является наука о самых разных аспектах обработки, сбора, хранения, транслирования или использования любых типов информации. Стоит отметить, что эта наука покрывает большое количество областей, связанных с материально-техническим обслуживанием используемой информационной системы и, в частности, в этот список входят автомобили, оборудование, а также самые разные организационные нюансы.

Основные понятия

Основным предметом информатики являются три основных понятия - это модель, алгоритм и программа. Модель - это условный аналог определенного объекта, которому присущи определенные свойства, алгоритм - это способ найти выход из той или иной возникшей проблемы, прием абсолютно точный способ, четко определяющий потребность проводимых действий, а программа представляет собой тот же самый алгоритм, только записанный на языке программирования.

Предмет и объект информатики преследуют единственную цель - это постоянный поиск каких-либо новых знаний в тех или иных областях деятельности человека при использовании специализированного вычислительного оборудования. При этом перед данным предметом стоят самые разные задачи, среди которых следует выделить лишь наиболее значимые:

• внедрение компьютерного оборудования и специализированных технологий в самые разные отрасли общественной жизни;
• разработка самых современных технологий, направленных на переработку информации;
• разработка разнообразной техники;
• исследование любых процессов, связанных с информационной обработкой.

Сразу стоит отметить, что информатика не может существовать в отдельности от прочих наук, ведь главным ее назначением является создание разнообразного информационного оборудования или же технологий в самых разнообразных сферах деятельности, включая технику, науку и нашу с вами повседневную жизнь.

Основные направления

Есть три основных направления, в которых развивается предмет информатики - это техническое, прикладное и теоретическое. Рассмотрим же их.

1. Предмет информатики теоретической - общие теории поиска, хранения и переработки данных, а также определение закономерностей создания и трансформации данных или же использование их в самых разных сферах деятельности современных людей. Помимо всего прочего, в теоретический аспект науки входит также развитие информационных технологий.

2. Техническая информатика представляет собой различные отрасли народного хозяйства, включая самые разнообразные автоматизированные системы, предназначенные для обработки данных, а также создание самой современной вычислительной техники, роботов, гибких технологических систем и другого оборудования последнего поколения.

3. Предмет "прикладная информатика" создает базы знаний данной науки, а также отвечает за разработку рациональных методов автоматизации современного производства и теоретических основ проектирования. Стоит отметить, что информатика на сегодняшний день представляет собой катализатор НТП, способствует более активному взаимодействию людей, а также насыщает нужной информацией все типы деятельности современного человека.

Стоит ли учиться этому предмету?

Многие ученики сегодня любят избавляться от необходимости работать на уроке следующей фразой: «А зачем вообще этот предмет может пригодиться мне в будущем?». Действительно, для многих предметов такое утверждение можно было бы назвать актуальным, однако информатика не входит в их число.

Профессиональная

Перед тем как более глубоко погружаться в вопрос о необходимости того, чтобы учить basic (язык программирования) и остальные азы информатики, следует более тщательно задуматься над тем, что в принципе происходит в современном мире.

Прогресс человечества постоянно происходит вследствие тех или иных информационных революций, и на сегодняшний день мы с вами проживаем уже период четвертой такой революции, период которой начался в 70-е годы прошлого века, после изобретения персональных компьютеров, микропроцессоров и другого вычислительного оборудования. Ведь все это, вместе с последующим возведением дата-центров, сделало информацию общедоступной, вследствие чего и появилось так называемое информационное сообщество.

Что такое информационное сообщество?

Информационное сообщество - это общество людей, в котором оцениваются не только физические и трудовые качества определенного человека как работника, но, помимо этого, рассматриваются также его знания и возможность к самосовершенствованию, вследствие чего ко всем работникам сегодня предъявляются требования об обязательном умении владеть компьютерной техникой.

Ведь современная экономическая структура практически любой развитой страны в большей мире зависит не от товаров, а именно от информации. Исследования, теории, знания, статистические и еще множество других данных - именно это на сегодняшний день наиболее продаваемый и ходовой продукт в современном мире, и если у человека нет навыков создания или обработки таких продуктов, то в таком случае его востребованность стремится к нулю.

Стоит отметить тот факт, что в западных странах активное развитие информационного общества началось на порядок раньше по сравнению со странами СНГ, вследствие чего более 50% ВВП в них приходится на доходы от реализации разнообразных информационных продуктов. Нам эти продукты известны под брендами Microsoft, Adobe, Apple, Intel и еще целый ряд других.

Другими словами, в цивилизованном обществе все менее востребованными становятся разнорабочие и уборщицы, и все более востребованными становятся интеллектуальные личности.

Почему информатика настолько важна?

Так как в современном мире, который постоянно занимается производством, торговлей или же обменом данных, не требуются работники, которые не могут производить такие данные, рабочего запросто заменяет робот, сборкой которого и занимаются сегодня интеллектуальные работники. Уже сейчас современные магазины постепенно наполняются роботами, которые полностью самостоятельно вымывают полы в помещении, а по дорогам Японии с недавнего времени перемещаются полностью автоматические машины, очищающие обочины и тротуары дорог.

У многих автоконцернов начинают появляться абсолютно автоматизированные линии, где всех работников заменили на роботов-сборщиков, вследствие чего человеку, у которого нет соответствующего образования, все более и более сложно найти работу в цивилизованных странах.

Информатика - путь в будущее

Наши специалисты стали чрезвычайно востребованными с того момента, когда люди начали задаваться вопросами о том, а нужен ли им basic (язык программирования) и пригодится ли он в жизни. Таким образом, разработка Google принадлежит Сергею Брину, "Тетрис" разработал который сейчас является работником Microsoft, а директором данной компании является Стив Баллмер, который родом из Беларуси.

Таким образом, если вы хотите получить разнообразную работу с возможностью карьерного роста, рассчитываете на повышение зарплаты, стремитесь к саморазвитию и действительно хотите быть незаменимым сотрудником, то в таком случае вам в обязательном порядке нужно начинать изучить низшие языки программирования и осваивать основы информатики.

Зачем информатика в быту?

У вас дома есть компьютер, на котором нужно устанавливать разнообразные программы, на нем можно печатать тексты в специализированных программах, а также решать еще массу вопросов, которые не хочется или нет возможности решить самостоятельно. Многим детям сегодня приобретают компьютеры для обучения и саморазвития, но вместо этого современные подростки чаще проводят свободное время в разнообразных социальных сетях и играх.

Стоит только представить себе, что 50 лет назад, когда мощность компьютеров была даже приблизительно не сравнимой с той, которую эти машины имеют сейчас, и многим было незнакомо даже понятие информатики, предмет информатики интересовал людей гораздо больше. Все стремились полететь в космос, изобрести и еще множество других невероятных технических средств, которые могли бы послужить дальнейшему развитию человечества. Сегодня же колоссальный потенциал современных вычислительных компьютеров тратится на игры и пустую трату времени, при этом от большинства игр человек не приобретает практически никаких полезных навыков.

Что такое компьютер дома?

Компьютер в домашних условиях представляет собой устройство, которое должно развивать наши возможности, то есть это своеобразный помощник, который помогает в поиске различной информации или же дает ответы на интересующие вас вопросы. К примеру, при помощи компьютера можно узнавать достоверные новости со всего мира, искать интересные и редкие книги и выполнять еще целый ряд других действий, которые недоступны вам в обычной жизни. Ведь основным предметом информатики является именно поиск и анализ различной информации.

Вам нужно устроиться на работу? Заходите в интернет и просматривайте доступные вам вакансии от различных компаний.

Хотите что-то продать? Теперь уже нет никакой необходимости в том, чтобы ехать с этим на рынок - вполне достаточно просто открыть сайт, разместить свое объявление о продаже, после чего просто созвониться с интересующимися вашим товаром покупателями.

Хотите узнать, как чинить детали в автомобиле или как приготовить интересное блюдо? Вбиваем запрос в поисковик и получаем интересующий нас результат.

Возможные опасности

Конечно, в этих вопросах также есть определенные подводные камни. Интернет-вирусы, мошенники, поддельное программное обеспечение, ориентирование в современной электронной документации - все это входит в предмет В связи с этим глупо отрицать то, что в домашних условиях знание информатики для вас является чрезвычайно необходимым, и от этого никуда не деться или же придется постоянно хватать вирусы и жаловаться на то, что эта информационная вселенная является несправедливой.

Именно по этой причине на сегодняшний день предмет информатики - это язык современного общества, и поэтому он является одним из важнейших для современных людей, желающих занять свое место в информационном обществе и примкнуть к всеобщему развитию.

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАТИКИ. Составные части

Научным фундаментом процесса информатизации общества является научная дисциплина – информатика . Прежде всего, определимся, что такое информатика. В понимании некоторых людей это есть совокупность приемов и методов работы с компьютерами. На самом деле это не так: компьютеры являются лишь техническим средством, с помощью которого информатика реализует свой прикладной пользовательский аспект – правда, средством столь сложным и интересным, что оно способно поглотить массу внимания не только специалистов в области компьютерных технологий, но и непрофессионалов.

В различных источниках по-разному дают определение информатике. В частности в качестве примера запишем некоторые из них:

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров.

Информатика – наука, изучающая структуру и свойства информа­ции, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переда­чей, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

Информатика – это наука, изучающая свойства, структуру и функции информа­ционных систем , основы их проектирования, создания, использования и оценки, а также информационные процессы , в них происходящие. При этом под информационной системой понимают систему, организующую, хранящую и преобразующую информацию, то есть систему, основным предметом и продуктом труда в которой является информация .

Третье определение наиболее полно раскрывает сущность информатики.

Пристальное внимание к информатике связано с бурным ростом объ­ема человеческих знаний, который порой называют «информационным взрывом». Общая сумма человеческих знаний изменялась раньше очень медленно. Затем процесс получения новых знаний получил заметное ускоре­ние. Так, общая сумма человеческих знаний к 1800 г. удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. – каждые 10 лет, а к 1970 г. - каждые 5 лет, к 1990 г. - ежегодно.

Информатика тесно связана с кибернетикой, наукой об управлении , но не заменя­ет ее, а имеет свою область исследования. Кибернетика изучает общие закономер­ности процессов управления в системах любой природы , абстрагируясь от конк­ретного вида и их специфики. Информатика же изучает общие свойства только информационных систем и процессов с предварительной их дифференциацией (управленческие, медицинские, обучающие, информационно-поисковые и т. д.).

Информатику в общем случае можно разделить на теоретическую и прикладную .

Теоретическая информатика рассматривает все аспекты разработки автоматизированных информационных систем : их проектирования, создания и использования не только с формально-технической, но и с 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. При этом информатика рассматривает их с позиций получения и использования информационного ресурса , форм и способов воздействия указанных систем на общественный прогресс.

Информационный ресурс – это основное понятие информатики. Он представляет собой интеллектуальный ресурс общества, фактор коллективного творчества , и главная трудность в понимании его природы и функций состоит в раскрытии механизма перехода "знаний в силу", способов его воздействия на материальные факторы прогресса.

Информационный ресурс имеет две неразделимые стороны: формально-логическую (информационную) и семантическую . Формально-логическая сторона формируется в результате обобщения практики компьютеризации и развития инженерии знаний. Семантическая сторона основана на понимании процесса осознания чего-либо человеком. Главным объектом изучения при этом выступает соотношение знания и информации, переход одного во второе, а также фазовый переход знания в социальную силу.

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

Под информационной технологией понимают систему процедур преобразования информа­ции с целью ее формирования, обработки, распространения и исполь­зования. Информационную технологию можно рассматривать как совокупность моделей, методов, алгоритмов и программ формирования и рационального использования информационного ресурса.

Основу современных информационных технологий состав­ляют:

Компьютерная обработка информации по заданным алгоритмам;

Хранение больших объемов информации на машинных носителях;

Передача информации на любое расстояние в ограниченное время.

Можно указать следующие основные отличительные черты современной (часто ее называют новой) информационной технологии:

1. Дружественность по отношению к пользователям программного и аппаратного интерфейса компьютера с разветвленной системой меню и подсказок (пользо­ватель может работать не в режиме программирования, а в режиме манипули­рования данными; может видеть и действовать , а не знать и помнить ).

2. Интерактивный (диалоговый) режим решения задач с широкими возможно­стями для пользователя оперативно влиять на ход решения.

3. Сквозная информационная поддержка всех этапов преобразования информа­ции с помощью интегрированной базы данных, унифицированных форм пред­ставления информации.

4. Возможность коллективного решения задач на основе информационных сетей и систем телекоммуникаций, обеспечивающих всем пользователям оператив­ный доступ к любым техническим, программным и информационным ресур­сам системы.

5. Безбумажная технология, при которой основным носителем информации яв­ляется не бумажный, а электронный документ, формируемый на машинном носителе (в памяти компьютера) и доводимый до пользователя через экран дисплея.

Технологический процесс преобразования информации в общем случае может включать в себя такие процедуры (стадии), как получение, сбор, регистрация информации, передача, хранение, обработка, выдача обработанной (резуль­татной) информации, принятие решения для выработки управляющих воздей­ствий.

Прикладная информатика изучает конкретные разновидности информационных технологий, которые формируются с помощью специальных информационных систем (управленческих, медицинских, обучающих, военных и др.). Информационные технологии в различных отраслях, имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой. Разные операции и процедуры, различное оборудование, специализация критериев и показателей, даже разные носители информации, – все это становится объектом изучения конкретных функциональных и отраслевых информатик. Так рождаются ветви прикладной информатики, обслуживающие создание проектирующих систем, экспертных систем, управляющих и других функциональных систем.

В современном понимании информатика представляет собой область знаний, изучающую информационные процессы и методы их автоматизации на основе современных аппаратно-программных средств вычислительной техники .

Рассмотрим состав­ные части «ядра» современной информатики. Каждая из этих частей может рас­сматриваться как относительно 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. Ядро современной информатики составляют: теоретическая информатика, вычислительная техника, программирование, информационные системы, искусственный интеллект и др.

Теоретическая информатика – часть информатики, включающая ряд математиче­ских разделов. 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 построения вычислительных систем. Речь идет не о технических деталях и элек­тронных схемах (это лежит за пределами информатики как таковой), а о принципи­альных решениях на уровне так называемойархитектуры вычислительных (компью­терных) систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств. Примеры принципиальных, ставших классиче­скими решений в этой области – неймановская архитектура компьютеров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ старших поколений, архитектура параллельной (многопроцессорной) обработки информации.

Программирование – деятельность, связанная с разработкой систем программного обеспечения. Здесь отметим лишь основные разделы современного программирова­ния: создание системного программного обеспечения и создание прикладного про­граммного обеспечения. Среди системного – разработка новых языков программиро­вания и компиляторов к ним, разработка интерфейсных систем (пример – общеизве­стная операционная оболочка и система Windows). Среди прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные – системы обработки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных. В каждой области предметных приложений информатики существует множество специализированных прикладных программ более узкого назначения.

Информационные системы – раздел информатики, связанный с решением вопро­сов по анализу потоков информации в различных сложных системах, их оптимиза­ции, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информаци­онно-справочные системы, информационно-поисковые системы, гигантские совре­менные глобальные системы хранения и поиска информации (включая широко известный Internet) в последнее десятилетие XX века привлекают внимание все большего круга пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно просто захлебнуться.

Искусственный интеллект – область информатики, в которой решаются слож­нейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими науками. Как научить компьютер мыслить подобно человеку? Поскольку мы далеко не все знаем о том, как мыслит человек, исследова­ния по искусственному интеллекту, несмотря на полувековую историю, все еще не привели к решению ряда принципиальных проблем. Основные направления разра­боток, относящихся к этой области – моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и другие. От успехов работ в области искусственного интеллекта зависит, в частности, решение такой важнейшей прикладной проблемы, как создание интел­лектуальных интерфейсных систем взаимодействия человека с компьютером, благодаря которым это взаимодействие будет походить на межчеловеческое и станет более эффективным.

Информатика как наука возникла не на пустом месте. Она впитала в себя достижения ряда наук: кибернетики, теории информации, теории систем, системотехники, семиотики и других. Поэтому вся система категорий (понятий) информатики состоит из трех элементов:

Понятия, заимствованные из других наук;

Оригинальные понятия и аксиомы, отличающиеся принципиальной новизной;

Понятия более низких иерархий, раскрывающие содержание каждого из основных понятий информатики, как метанауки.

К заимствованным можно отнести следующие понятия: информация, информационный шум, избыточность, бит, байт и др. (из теории информации); цель, управляющая и управляемая система (подсистема), орган управления, объект управления и т. д. (из кибернетики).

Оригинальными понятиями информатики являются:

Информационный ресурс;

Информационная среда;

Автоматизированные информационные системы;

Информационные технологии;

Искусственный интеллект и ряд других.

Информационная среда – это аппаратные средства, программное обеспечение, телекоммуникации, уровень подготовки кадров – специалистов и пользователей, методы и формы управления и т.д. В информационную среду входят рассматриваемые как элементы единой системы все факторы, воздействующие на информационные процессы и информационные системы в течение всего жизненного цикла от проектирования до использования.

Автоматизированные информационные системы (АИС) представляют собой совокупность технических и программных средств, предназначенных для автоматизированной обработки информации с минимальным вмешательством человека. Неотъемлемой частью любой АИС является электронная вычислительная машина (или несколько ЭВМ).

Искусственный интеллект ориентирован на создание методов дублирования (разумеется, в пределах доступного) функций живых интеллектуальных систем искусственными системами. Естественно, что искусственный интеллект – не синоним искусственного разума. В нашем понимании слово "интеллект" означает ум, рассудок, разум, мыслительную способность человека. В этом смысле кибернетический автомат, ЭВМ никогда не сможет обладать интеллектом. Несмотря на то, что автоматы могут больше «знать», чем конкретный человек, быстрее вычислять, фильтровать данные, делать выборки и даже формально-логические выводы, накапливать знания – познать мир в содержательном аспекте, углублять понимание действительности, снимать неопределенность своего существования искусственные системы не могут. Поэтому под словосочетанием «искусственный интеллект» будем понимать, в первую очередь, то, что связано с коренной интеллектуализацией ЭВМ путем оснащения их программно-техническими средствами высокого уровня, способными делать логические выводы.

Информатика как отдельная отрасль промышленности включает в себя все основ­ные и обеспечивающие предприятия и организации по обработке данных и произ­водству алгоритмов, программ и средств вычислительной техники. Таким образом, правомерно вести речь об индустрии информатики .

Индустрия информатики - это инфраструктурная отрасль народного хозяйства, обслуживающая другие отрасли материального производства и непроизводствен­ной сферы, обеспечивая их необходимыми информационными ресурсами, созда­ющая условия для их эффективного функционирования и развития (своеобраз­ная «нервная система» общественного производства).

К основным элементам производственной структуры данной отрасли можно отне­сти:

Предприятия, производящие вычислительную технику и ее элементы;

Вычислительные центры различного типа и назначения (индивидуальные, ку­стовые, коллективного пользования и т. д.);

Локальные и подключенные к распределенным вычислительным сетям пункты обработки информации, оснащенные компьютерами (в том числе автоматизи­рованные рабочие места (АРМ) специалистов);

Абонентские пункты систем телеобработки данных и вычислительных сетей;

Системы связи и передачи данных в составе вычислительных сетей;

Предприятия, осуществляющие производство программных средств и проек­тирование автоматизированных систем управления (АСУ) и информационных систем (в частности, баз данных).

Как и любая наука, информатика имеет свой объект и предмет изучения (исследования).

Объект познания – это некий фрагмент реального мира, предмет познания – это выбранная для исследования методами данной науки сторона, грань, аспект объекта.

Объектом приложений информатики являются автоматизированные информационные системы (АИС) различного назначения. Среди них, в частности, можно выделить:

Автоматизированные системы управления (АСУ) – комплекс технических и про­граммных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере (например, в образовании используются системы АСУ-ВУЗ). В зависимости от вида объекта управления различают АСУ персоналом и АСУ техническими средствами ;

Системы поддержки принятия решений (СППР) – АИС, предназначенные для автоматизации деятельности конкретных должностных лиц при выполнении ими своих должностных (функциональных) обязанностей в процессе управления персоналом и (или) техническими средствами;

Автоматизированные информационно-вычислительные системы (АИВС) – это АИС, предназначенные для решения сложных в математическом отношении задач, требующих больших объемов самой разнообразной информации. Эти системы используются для обеспечения научных исследований и разработок, а также как подсистемы АСУ и СППР в тех случаях, когда выработка управленческих решений должна опираться на сложные вычисления;

Автоматизированные системы обучения (АСО) – АИС, предназначенные для автоматизации подготовки специалистов с участием или без участия преподавателя и обеспечивающие обучение, подготовку учебных курсов, управление процессом обучения и оценку его результатов. Основными видами АСО являются автоматизированные системы программированного обучения (АСПО), системы обучения деловым играм (АСОДИ), тренажеры и тренажерные классы (ТТК);

Автоматизированные информационно-справочные системы (АИСС) – это АИС, предназначенные для сбора, хранения, поиска и выдачи в требуемом виде потребителям информации справочного характера.

Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации продажи билетов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, систе­мы обеспечения редакционно-издательской деятельности – спектр применения информационных технологий чрезвычайно широк.

Предметом изучения информатики являются информационные технологии, которые реализуются на практике в автоматизированных информационных системах различного назначения.

Слово «информация» происходит от латинского слова informatio , что означает разъяснение, высказывания, осведомленность. Само слово информация лишь сравнительно недавно стало превращаться в точный термин. До этого информацию воспринимали как то, что присутствует в языке, письме или передается при общении. Сейчас смысл, который вкладывается в это понятие, очень изменился и расширился. Возникла особая математическая дисциплина — теория информации.

Хотя в теории информации и вводится несколько ее конкретных определений, все они не охватывают всего объема этого понятия. Рассмотрим некоторые определения.

Информация — это отражение реального (материального, предметного) мира, которое выражается в виде сигналов, знаков.

Информация — любая совокупность сигналов, сведений (данных), которые какая-либо система воспринимает из окружающей среды (входная информация), выдает в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы (внутренняя информация).

Информация существует в виде документов, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, энергетических и нервных импульсов и т.п.

Под информацией понимают сведения об объектах окружающего мира, которые воспринимаются человеком, животным, растительным миром или специальными устройствами и повышают их уровень информированности.

Информация передается с помощью сообщений. Сообщение бывают устными, письменными, в виде рисунков, жестов, специальных знаков или организованными каким-то другим образом. Примерами сообщений являются: показания измерительного устройства, дорожные знаки, текст телеграммы, устный рассказ и тому подобное.

Виды информации

Информацию можно разделить на виды по нескольким признакам:

По способу восприятия

Для человека информация делится на виды в зависимости от типа рецепторов, воспринимающих ее:

• Визуальная — воспринимается органами зрения.
• Аудиальная — воспринимается органами слуха.
• Тактильная — воспринимается тактильными рецепторами.
• Обонятельная — воспринимается обонятельными рецепторами.
• Вкусовая — воспринимается вкусовыми рецепторами.

По форме представления

По форме представления информация делится на следующие виды:

• Текстовая — что передается в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.
• Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.
• Графическая — в виде изображений, событий, предметов, графиков.
• Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путем.

По назначению

• Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.
• Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.
• Личная — набор сведений о какой-либо личности, которые определяют социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.

Свойства информации

Полезность. Полезность информации оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее использованием. Сведения, важные и полезные для одного человека, оказываются бесполезными для другого, если он не может их использовать.

Актуальность. Информация актуальна (своевременна), если она важна в данный момент времени. Если вы собираетесь ехать поездом, то для вас важна информация о том, когда этот поезд отправляется. Однако эта информация теряет свою актуальность после того, как поезд тронулся.

Вероятность (правдивость) . Информация считается достоверной, если она не противоречит реальной действительности, правильно ее объясняет и подтверждается. Если вы узнали о наводнении из информационной телепрограммы, то эта информация, по всей вероятности, является достоверной. В то же время слухи о пришествии инопланетян, которое ожидается на следующей неделе, недостоверны.

Объективность. Информация может быть объективной или субъективной (зависеть или не зависеть от чьего суждения). Например, сообщение «вода в море холодная» является субъективным, одновременно сообщение «температура +17 градусов Цельсия» дает объективную информацию.

Полнота. Информация полная, если ее достаточно для правильных выводов и принятия правильных решений. Если человеку на основе какой-либо информации приходится что-то решать, то он сначала оценивает, достаточно этой информации для принятия правильного решения.

Понятность. Информация понятна, если при ее восприятии нет необходимости в дополнительных сообщениях (не возникает вопросов). Если человеку говорят что-то, к восприятию чего он еще не подготовлен, например обращаются английском раньше, чем человек выучил этот язык, то он из услышанной информации вынесет совсем другую информацию, чем это было бы тогда, когда человек выучил английский язык.

Носители информации

Среда, в которой зафиксировано сообщение, называют носителем сообщения. В «докомпьютерную» эру информацию хранили на бумаге, фотографиях, кинопленке, магнитной ленте и др. С появлением первых компьютеров нашли широкое применение перфокарты и перфоленты, магнитные диски, компакт-диски.

Перфокарта — это лист тонкого картона стандартных размеров. В определенных позициях перфокарты пробивают дырочки. Наличие дырочки в определенной позиции считают единицу, а ее отсутствие — ноль.

Перфолента — это лента плотной бумаги стандартной ширины, на которую заносится информация пробивкой дырочек в соответствующих позициях на 5-ти или 8-ми параллельных дорожках.

Конечно, за дырочками, нанесенными на перфокарты или перфоленты, стоит вполне определенная информация.

Магнитные ленты и магнитные диски для хранения информации начали использовать с развитием вычислительной техники. Для записи 1 (единицы) намагничивалась небольшая область. Размагниченная (или намагниченная противоположно) область означала 0 (ноль).

Гибкие магнитные диски, или ГМД (FDD), позволяли легко переносить информацию с одного компьютера на другой, а также сохранять информацию, которая не используется на компьютере постоянно. Выпускались дискеты, как правило, с диском диаметром 3,5 дюйма и имели емкость всего 1,44 Мбайта.

Жесткие магнитные диски, или винчестеры (HDD), и сегодня являются основным типом носителей для долговременного хранения информации. Накопитель включает собственно магнитный диск, систему позиционирования и комплект магнитных головок — все это размещено в герметично закрытом корпусе.

Магнитные карточки содержат закодированную информацию, эта технология используется в кредитных, телефонных и регистрационных карточках, а также пропусках и «ключах» для кодовых замков.

Компакт-диски (оптические диски или CD) — это диск из специальной пластмассы с зеркальным покрытием с той стороны, с которой записывается и считывается информация. Информация на диск записывается так: диск вращается, и на его поверхности лазером в определенных местах наносятся «повреждение» поверхности таким образом, чтобы от них не отражался луч лазера при считывании. Таким образом записывается 1, «неповрежденные» места означают логический 0.

Существуют CD-R, DVD-R — оптические диски, на которые можно осуществлять однократную запись, а также CD-RW, DVD-RW — оптические диски, на которые можно осуществлять многократную запись.

Формы и способы представления информации

Символьная форма представления информации является наиболее простой, в ней каждый символ имеет какое-то значение. Например: красный свет светофора, показатели поворота на транспортных средствах, различные жесты, сокращения и обозначения в формулах.

Текстовая форма представления информации является более сложной. Эта форма предусматривает, что содержание сообщения передается не через отдельные символы (цифры, буквы, знаки), а их сочетанием, порядком размещения. Последовательно расположены символы образуют слова, которые в свою очередь могут образовывать предложения. Текстовая информация используется в книгах, брошюрах, газетах, журналах и т.

Графическая форма представления информации, как правило, имеет наибольший объем. К этой форме относятся фотографии, картины, чертежи, графики и тому подобное. Графическая форма более информативна. Видимо, поэтому, когда берем в руки новую книгу, то первым делом ищем в ней рисунки, чтобы создать о ней наиболее полное впечатление.

Информацию можно подавать одним из способов: буквами и знаками, жестами, нотами музыки, рисунками, картинами, скульптурами, звукозаписью, видеозаписью, кинофильмами и тому подобное.

Информация может быть в виде непрерывных (аналоговых) и дискретных (цифровых) сигналов.

Информация в аналоговом виде меняет свое значение постепенно (показатели термометра, часов со стрелками, спидометра и т.д.).

Информация в дискретном виде меняет свое значение с определенным шагом (показатели электронных часов, весы с гирями, подсчет количества предметов и т.п.).

Информатика

Термин информатика происходит от двух слов: информация и автоматика. Значит информатика это «наука о преобразовании информации».

Этот термин впервые введен в обиход во Франции в середине 60-х годов XX в., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин «Computer Science» для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на вычислительной технике. Теперь эти термины являются синонимами.

Основа информатики — информационные технологии — совокупность средств и методов, с помощью которых осуществляется во всех сферах жизни и деятельности человека.

Информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для хранения, обработки и выдачи информации с целью достижения конкретной задачи.

Современное понимание информационной системы (ИС) предусматривает использование компьютера в качестве основного технического средства обработка информации. Как правило, это компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами.

В работе ИС, в ее технологическом процессе можно выделить следующие этапы:

1. Зарождение данных — формирование первичных сообщений фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п.
2. Накопление и систематизация данных — организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, защита их от искажений, потери, деформирование целостности и др.
3. Обработка данных — процессы, в результате которых на основании ранее накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные также могут проходить дальнейшую обработку, давая сведения обобщенности и др.
4. Отображение данных — представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего — это вывод на печать, то есть изготовление документов, удобных для восприятия человеком. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.

Сообщения, которые формируются на первом этапе, могут быть обычным бумажным документом, сообщением «в электронном виде» или тем и другим одновременно. В современных информационных системах сообщение по большей части имеют «электронный вид». Основные составляющие информационных процессов:

• сбор данных: накопление данных с целью достаточной полноты для принятия решений;
• сохранения;
• передача;
• обработка.

Одним из важнейших условий применения электронно — вычислительных машин (ЭВМ) для решения тех или иных задач является построение соответствующего алгоритма (программы), содержащий информацию о правилах получения результирующей (итоговой) информации из заданной (входной) информации.

Программирование — дисциплина, исследующая методы формулировки и решения задач с помощью ЭВМ, и является основной составной частью информатики.

Итак, информация, ЭВМ, алгоритм — три фундаментальных понятия информатики.

Информатика — комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты проектирования, создания, оценки, функционирования компьютерных систем обработки информации, ее применение и влияние на различные области социальной практики.

Родоначальниками информатики является науки: документалистика и кибернетика. Кибернетика — переводится, как «искусный в управлении».

В информатике выделяют три основных части:

• алгоритмы обработки информации (algorithm )
• вычислительную технику (hardware )
• компьютерные программы (software ).

Предмет информатики составляют понятия:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники
• программное обеспечение средств вычислительной техники;
• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека и аппаратного и программного обеспечения.

Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называется интерфейсом .

Двоичное кодирование информации

В разговорной речи часто встречаются такие выражения, как передача информации, сжатие информации, обработка информации. В таких случаях всегда идет об определенном сообщении, которое закодировано и передано тем или иным способом.

В вычислительной технике наиболее часто применяется двоичная форма представления информации , основанной на представленные данных последовательностью двух знаков: 0 и 1

Эти знаки называются двоичными цифрами, по — английски — binary digit , или, сокращенно bit (бит) .

Также используется восьмеричная форма представления информации (основана на представленные последовательности цифр 0, 1, …, 7) и шестнадцатеричная форма представления информации (основана на представленные последовательностью 0, 1, …, 9, A, B, C, …, F).

Информационным объемом сообщение называется количество битов в этом сообщении. Подсчет информационного объема сообщение является чисто техническим заданием, так как при таком подсчете содержание сообщения не играет никакой роли.

В современной вычислительной технике биты принято объединять в восьмерки, которые называются байтами: 1 байт = 8 бит. Наряду с битами и байтами используют и большие единицы измерения информации.

• 1 bit binary digit {0,1};
• 1 байт = 8 бит;
• 1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт;
• 1 Мбайт = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт = 2 20 байт;
• 1 Гбайт = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт = 2 30 байт;
• 1 Тбайт = 2 10 Гбайт = 1024 Гбайт = 2 40 байт.
• 1 Пбайт = 2 10 Тбайт = 1024 Тбайт = 2 50 байт.

С помощью двух бит кодируются четыре различных значения: 00, 01, 10, 11. Тремя битами можно закодировать 8 состояний:

• 000 001 010 011 100 101 110 111

Вообще с помощью n бит можно закодировать 2 n состояний.

Скорость передачи информации измеряется количеством битов, передаваемых за одну секунду. Скорость передачи бит за одну секунду называется 1 Бодом. Производные единицы скорости передачи называются Кбод, Мбод и Гбод:

• 1 Кбод (один килобод) = 2 10 бод = 1024 бит / с;
• 1 Мбод (один мегабод) = 2 20 бод = 1024 Кбод;
• 1 Гбод (один гигабод) = 2 30 бод = 1024 Мбод.

Пример . Пусть модем передает информацию со скоростью 2400 бод. Для передачи одного символа текста нужно передать около 10 битов. Таким образом, модем способен за 1 секунду передать около 2400/10 = 240 символов.

На ЭВМ можно обрабатывать не только числа, но и тексты. При этом нужно закодировать около 200 различных символов. В двоичном коде для этого нужно не менее 8 разрядов (2 8 = 256). Этого достаточно для кодирования всех символов английского и русского алфавитов (строчные и прописные), знаков препинания, символов арифметических действий некоторых общепринятых спецсимволов.

В настоящее время существует несколько систем кодирования.

Наиболее распространенными являются следующие системы кодирования: ASCII, Windows-1251, KOИ8, ISO.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена)

В системе ASCII закреплены 2 таблицы кодирования: базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, расширенная от 128 до 255.

В первых 32 кодах (0-31) размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно коды не выводятся ни на экран, ни на устройстве печати.

Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита.

Символы национального алфавита размещены в кодах от 128 до 255.

Кодирования Windows-1251 стала стандартом в российском секторе Wold Wide Web .

KOИ8 (код обмена информацией) является стандартным кодированием в сообщениях электронной почты и телеконференций.

ISO (International Standard Organization ) — международный стандарт. Это кодирования используется редко.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях. Основной инструмент информатики — компьютер.

Компьютер, получивший свое название от первоначального назначения — выполнения вычислений, имеет второе очень важное применение. Он стал незаменимым помощником человека в его интеллектуальной деятельности и основным техническим средством информационных технологий. А быстрое развитие в последние годы технических и программных возможностей персональных компьютеров, распространение новых видов информационных технологий создают реальные возможности их использования, открывая перед пользователем качественно новые пути дальнейшего развития и адаптации к потребностям общества.