Содержание
§ 1. Введение в информатику. 2
§ 2. Структура информатики. 3
Структура 1. 3
Структура 2. 5
§ 3. Теоретическая информатика. 6
§ 4. Кибернетика. 9
§ 5. Программирование. 10
§ 6. Искусственный интеллект. 11
§ 7. Вычислительная техника. 14
§ 8. Информационные системы.. 15
§ 9. Информатика в обществе. 16
§ 10. Информатика в природе. 17
§ 11. Источники. 18
Введение в информатику.
Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин образован путем слияния слов «информа ция» и «автома тика » и означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации». В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).
Существует множество определений информатики. Это связано, во-первых, с тем, что данная область знаний относительно новая и соответствующий понятийный аппарат не совсем устоялся. Во-вторых, это связано с многогранностью ее функций, возможностей, форм, методов.
Приведем несколько наиболее общих определений.
Определение 1. Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.
Определение 2. Информатика – область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и других средств вычислительной техники.
Определение 3. Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.
Наука «информатика» стала развиваться с середины ХХ века, когда появились специальные устройства – компьютеры, ориентированные на хранение и преобразование информации.
Говоря о пользователях компьютера, следует помнить о том, что существуют два их типа:
· пользователи-профессионалы, имеющие профессиональную подготовку в области информатики.
· конечные пользователи, использующие компьютер для решения своих прикладных задач.
Структура информатики.
Раскроем несколько структур (классификаций) науки «информатика».
Структура 1.
С информатикой часто связывают одно из следующих понятий: это либо отрасль производства, либо фундаментальная наука, либо прикладная дисциплина, либо совокупность определенных средств, используемых для преобразования информации. В соответствии с этим структура информатики различна в зависимости от вкладываемого содержания.
Поэтому рассмотрим данную структуру:
В состав технических средств входят компьютеры и связанные с ними периферийные устройства (мониторы, клавиатуры, принтеры и плоттеры, модемы и т.д.), линии связи, средства оргтехники и т.п., т.е. те материальные ресурсы, которые обеспечивают преобразование информации, причем главенствующую роль в этом списке играет компьютер. По своей специфике компьютер нацелен на решение очень широкого круга задач по преобразованию информации, при этом выбор конкретной задачи при использовании компьютера определяется программным средством, под управлением которого функционирует компьютер.
К программным средствам (продуктам) относятся операционные системы, интегрированные оболочки, системы программирования и проектирования программных продуктов, различные прикладные пакеты, такие, как текстовые и графические редакторы, бухгалтерские и издательские системы и т.д. Конкретное применение каждого программного продукта специфично и служит для решения определенного круга задач прикладного или системного характера.
Математические методы, модели и алгоритмы являются тем базисом, который положен в основу проектирования и изготовления любого программного или технического средства в силу их исключительной сложности и, как следствие, невозможности умозрительного подхода к созданию.
Перечисленные выше три ресурсных компонента информатики играют разную роль в процессе информатизации общества.
Так, совокупность программных и технических средств, имеющихся в том или ином обществе, и позволяет сделать его информационным, когда каждый член общества имеет возможность получить практически любую (исключая, естественно, секретную) интересующую его информацию (такие потребители информации называются конечными пользователями).
В то же время, сложность технических и программных систем заставляет использовать имеющиеся технические и программные продукты, а также нужные методы, модели и алгоритмы для проектирования и производства новых и совершенствования старых технических и программных систем. В этом случае можно сказать, что средства преобразования информации используются для производства себе подобных. Тогда их пользователем является специалист в области информатики, а не конечный пользователь.
Разработкой абстрактных методов, моделей и алгоритмов, а также связанных с ними математических теорий занимается фундаментальная наука. Ее прерогативой является исследование процессов преобразования информации и на основе этих исследований разработка соответствующих теорий, моделей, методов и алгоритмов, которые затем применяются на практике.
Практическое использование результатов исследований информатики как фундаментальной науки воплощается в информатике – отрасли производства. В самом деле, широко известны западные фирмы по производству программных продуктов, такие как Microsoft, Lotus, Borland, и технических средств – IBM, Apple, Intel, Hewlett Packard и другие. Помимо производства самих технических и программных средств разрабатываются также и технологии преобразования информации.
Подготовкой специалистов в области преобразования информации занимается информатика как прикладная дисциплина. Она изучает закономерности протекания информационных процессов в конкретных областях и методологии разработки конкретных информационных систем и технологий.
Таким образом, главная функция информатики состоит в разработке методов и средств преобразования информации с использованием компьютера, а также в применении их при организации технологического процесса преобразования информации.
Выполняя свою функцию, информатика решает следующие задачи:
· исследует информационные процессы в социальных системах;
· разрабатывает информационную технику и создает новейшие технологии преобразования информации на основе результатов, полученных в ходе исследования информационных процессов;
· решает научные и инженерные проблемы создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах человеческой деятельности.
В рамках прикладной дисциплины информатики изучаются следующие вопросы:
· понятие информации, ее свойства, измерение информации, использование в управлении;
· способы кодирования информации;
· понятие и составные части информационных процессов;
· организация технических устройств преобразования информации, в частности компьютера;
· структура и методология проектирования программного обеспечения.
Структура 2.
Когда речь идет о науках такого масштаба, как физика, химия, биология, трудно говорить о единой науке. По сути, под этими названиями скрываются целые конгломераты[1] наук, объединенные общим объектом исследования. Если сравнивать, например, ядерную физику, физику высоких температур, биофизику или статистическую физику, то легко обнаружить, что, не смотря на существование пограничных областей и взаимопроникновение методов и идей, каждое из этих направлений существует как самостоятельная наука. Аналогичная структура и у информатики. Под этим понятием объединяют ряд научных направлений, исследующих разные стороны одного и того же объекта – информации.
Как и другие науки, которые принято делить на теоретические и прикладные, информатика тоже состоит из них. Но такая структуризация информатики не слишком удобна, ибо в один раздел попадают научные направления, значительно отличающиеся друг от друга и взглядом на информацию, и теми методами, которые в них имеются. Поэтому мы примем другое деление информатики на основе направления. Оно опирается на внутреннее единство решаемых в них задач и подходов к пониманию сущности информации.
Рассмотрим эту классификацию подробнее.
Теоретическая информатика
Теоретическая информатика – это математическая дисциплина. Она использует методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, создает тот теоретический фундамент, на котором строится всё здание информатики.
По своей природе информация тяготит к дискретному представлению. Множество информационных сообщений, как правило, можно описывать в виде дискретного множества. А значит, по своему характеру, теоретическая информатика близка к дискретной математике[2] (раздел математики, занимающийся изучением свойств объектов конечного характера), изучающей объекты именно такого типа. Поэтому многие модели теоретической информатики заимствованы из дискретной математики. Но, как правило, эти модели наполнены конкретным содержанием, связанной со спецификой информации – того объекта, который интересует информатиков.
Теоретическая информатика распадается на ряд самостоятельных дисциплин. По степени близости решаемых задач их можно условно разделить на 5 классов.