Глава 1. ИНФОРМАТИКА – НАУКА И ВИД ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Информатика и ее структура

Информатика – это наука и вид практической деятельности, связанные с процессами обработки информации с помощью вычислительной техники.

Термин информатика произошел от слияния двух французских слов Informacion (информация) и Automatique (автоматика) и дословно определял новую науку об «автоматической обработке информации». В англоязычных странах информатика называется Computer Science (наука о компьютерной технике).

Информатика представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации с помощью вычислительной техники и телекоммуникационных средств связи в различных сферах человеческой деятельности.

Основная задача информатики заключается в определении общих закономерностей процессов обработки информации: создания, передачи, хранения и использования в различных сферах человеческой деятельности. Прикладные задачи заключаются в разработке методов, необходимых для реализации информационных процессов с использованием технических средств.

Информатика включает следующие разделы.

I. Теоретическая информатика – это часть информатики, включающая ряд подразделов, тесно связанных с другой наукой – математикой. В теории информации и кодирования изучается информация как таковая, ее свойства, способы измерения количества информации. Областью исследования теории алгоритмов и автоматов являются методы переработки информации с помощью вычислительных систем. Теория формальных языков и грамматик рассматривает правила построения простейших языков с небольшим числом синтаксических конструкций, называемых языками программирования. Теория принятия решений и исследования операций связана с использование информации для принятия решений и оценки их оптимальности. Теоретическая информатика использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации.

II. Вычислительная техника – это раздел, включающий общие принципы построения вычислительных систем. Примером вычислительной системы является персональный компьютер или ЭВМ. Этот раздел не связан с вопросами физической разработки, реализации и производства элементов вычислительных систем. Здесь рассматривается архитектура вычислительных систем – соглашение о составе, назначении, функциональных возможностях и принципах взаимодействия элементов внутри вычислительных систем и вычислительной системы с другими устройствами. Примерами принципиальных, ставших классическими решений в этой области являются архитектура фон Неймана компьютеров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ, архитектура параллельной или многопроцессорной обработки информации.

III. Программирование – это деятельность, направленная на разработку программного обеспечения вычислительной техники. Программирование делится на разделы, связанные с разработкой соответствующих типов программного обеспечения. Программное обеспечение, непосредственно управляющее составными частями вычислительной техники, называется системным. К системному программному обеспечению относят операционные системы и драйвера устройств. Служебное программное обеспечение – это архиваторы, антивирусы, программы управления файлами и папками. Служебное программное обеспечение предназначено для выполнения некоторых вспомогательных функций. Прикладное программное обеспечение – это программы для решения большинства задач пользователя. Прикладное программное обеспечение включает офисные, графические, справочные программы, среды разработки программ и др.

IV. Информационные системы – это раздел информатики, связанный с решением проблем анализа потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации по запросу пользователя. Примерами информационных систем являются информационно-справочные, информационно-поисковые, глобальные системы или сети хранения и поиска информации.

V. Искусственный интеллект – это область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, языкознанием и другими науками. Исторически сложились три основных направления развития систем искусственного интеллекта. Целью работ первого направления является создание алгоритмического и программного обеспечения вычислительных машин, позволяющего решать интеллектуальные задачи не хуже человека. В рамках второго подхода объектом исследований являются структура и механизмы работы мозга человека, а конечная цель заключается в моделировании функционирования человеческого мозга. Третий подход ориентирован на создание смешанных человеко-машинных или интерактивных интеллектуальных систем, на симбиоз возможностей человеческого и искусственного интеллектов. В данном разделе информатики решаются задачи машинного перевода, распознавания речи и рукописного текста, экспертные системы, некоторые игровые программы и др.

Информатика в обществе

Наше общество стремительно стало информационным. В нем огромную роль играют системы распространения, хранения и обработки информации. Подобно мировой системе связи, возникает единая информационная среда, которая обеспечивает любому человеку доступ ко всей необходимой для него информации. Широкое внедрение компьютеров во все среды человеческой деятельности, наряду с использованием интеллектуальных роботов, коренным образом изменили традиционную среду обитания людей. Растет количество людей, профессионально занятых сбором, накоплением, распространением и хранением информации. Информация стала товаром, имеющим большую ценность.

Переход к информационному обществу вызывают много проблем социального, правового, технического характера. Например, применение роботов на производстве приведет к полному изменению технологии, которая в наши дни ориентирована на участие в ней человека. Резко меняется подготовка членов нового общества к самостоятельной жизни. Уже ведутся поисковые работы в области создания новых форм обучения, которые заменят существующие традиционные формы. Полностью меняется номенклатура профессий, специальностей и способов организации труда.

Все эти проблемы составляют объект исследования тех психологов, социологов, философов и юристов, которые работают в области информатики. Создаются автоматизированные обучающие системы (АОС), автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного профиля, распределяемые банковские системы и многие другие, чье функционирование опирается на использование всего арсенала информатики.

Информатика в природе

Информатика в природе характеризуется изучением информационных процессов, протекающих в биологических системах, использование накопленных знаний при организации и управлении природными системами и создание на их основе технических систем.

Здесь информатика основывается на трех самостоятельных науках.

Биокибернетика решает проблемы, связанные с анализом информационно-управляющих процессов, протекающих в живых организмах, с диагностикой заболеваний и поиском путей их лечения и созданием соответствующих систем.

Бионика – наука об использовании принципы работы живых организмов в искусственных объектах.

Биогеоценология нацелена на решение проблем, относящихся к системно-информационным моделям поддержания и сохранения равновесия природных систем и поиска таких воздействий на них, которые стабилизируют разрушающие воздействия человеческой цивилизации на биомассу Земли.