информатика что изучает наука информатика
Информатика – это наука. Что изучает информатика?
В этой статье будет рассмотрена история информатики как науки, также разберемся в том, чем она занимается, и в ее основных направлениях.
Цифровая эпоха
Современный мир очень сложно представить без информационных и цифровых технологий. Все они значительно облегчают жизнь, благодаря им человечество совершило ряд значительных прорывов в науке и промышленности. Рассмотрим более подробно дисциплины информатики и историю ее становления как науки.
Определение
Она включает в себя дисциплины, которые имеют отношение к обработке и расчету информации с применением различного рода вычислительных машин и сетей. Причем как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и конкретные, к примеру, разработка новых методов компрессии данных, протоколов обмена информации и языков программирования.
Теперь же кратко рассмотрим развитие информатики как науки, начиная с ее истоков.
История
Началось же все с середины XIX века, когда разными учеными были созданы механические калькуляторы и «аналитические машины». В 1834 году Чарльз Бэббидж начал разработку программируемого калькулятора, и, кстати, именно он впоследствии сформулировал множество основных черт и принципов современного компьютера. Также именно он предложил использовать перфокарты, которые затем были в употреблении вплоть до конца 80-x годов XX века.
В 1843 году Ада Лавлейс создала алгоритм для вычисления чисел Бернулли, и это считается первой в истории компьютерной программой.
В начале 1950-х годов всем стало ясно, что компьютер можно использовать в различных сферах науки и промышленности, а не только как инструмент для математических расчетов. И что только зарождавшаяся тогда информатика – это наука, за которой будущее. А чуть позже она получила статус официальной науки.
Теперь же кратко рассмотрим ее структуру.
Структура информатики
Структура информатики многогранна. Как дисциплина, она охватывает широкий круг тем. Начиная от теоретического исследования различного рода алгоритмов и заканчивая практическим воплощением в жизнь отдельных программ или же созданием вычислительных и цифровых устройств.
Информатика – это наука, изучающая…
На данный момент различают несколько основных ее направлений, которые, в свою очередь, делятся на множество ответвлений. Рассмотрим самые основные:
Как видим, информатика – это наука, изучающая ряд очень важных теоретических вопросов, к примеру, создание искусственного интеллекта или разработка решений для каких-то математических задач.
Информатика что изучает наука информатика
1. Предмет и задачи информатики.
a. теоретическая информатика,
d. искусственный интеллект,
e. информатика в природе,
f. информатика в обществе,
g. вычислительная техника,
h. информационные системы.
1. Предмет и задачи информатики
Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.
Предмет информатики составляют следующие понятия:
· Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
· Программное обеспечение средств вычислительной техники;
· Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
· Средства взаимодействия человека с аппаратным и программным обеспечением.
Особое внимание уделяется вопросам взаимодействия, для этого вводится понятие интерфейса. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом. Существуют аппаратные, программные и аппаратно-программные интерфейсы.
Основной метод, используемый в информатике, это моделирование
информационных процессов с помощью компьютера.
Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами ВТ. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а так же в методическом обеспечении новых технологических исследований.
2. Истоки и предпосылки информатики.
Всю историю развития информатики принято разбивать на два больших этапа: предысторию и историю.
В предыстории выделяют ряд этапов, характеризующих возрастанием возможностей хранения, передачи и обработки информации. Начальный этап – освоение человеком развитой устной речи. Членораздельная речь, язык стал специфическим социальным средством хранения и передачи информации. Второй этап – возникновение письменности. По сравнению с предыдущим этапом возрастают возможности хранения информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность как средство передачи информации. Возникновение письменности было необходимым условием начала развития наук. С этим же этапом связано возникновение понятия «натуральное число», затем той или иной системы счисления. Третий – книгопечатание. Это первая информационная технология. Воспроизведение информации было поставлено на поток, промышленную основу. Этот этап позволил увеличить возможность хранения информации, повысил доступность и точность ее воспроизведения. Четвертый этап связан с развитием точных наук (математики, физики) и начинающейся в то время научно-технической революции. Он характеризуется возникновением таких мощных средств связи, как радио, телефон и телеграф, к которым по завершению этапа добавилось телевидение, фотография, кино, методы записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски).
С разработкой первых ЭВМ принято связывать возникновение информатики как науки, т.к. сам термин информатика появился на свет благодаря развитию ВТ,
Выделению информатики в отдельную науку способствовало формирование единой формы представления обрабатываемой и хранимой информации (в двоичной форме).
Поколения ЭВМ. В настоящее время можно выделить 5 поколений компьютеров.
Быстродействие 10-20 тыс операций в сек.
Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках.
Быстродействие 100-500 тыс операций в сек.
В 1964 году фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью.
Быстродействие более сотни млн операций в сек.
В информационном обществе главным ресурсом является информация. На основе владения информацией о различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. В информационном обществе основная часть населения занята в сфере обработки информации или использует информационные и коммуникационные технологии в своей повседневной производственной деятельности. Информационные и коммуникационные технологии – это совокупность методов, устройств и производственных процессов, используемых обществом для сбора, хранения, обработки и распространения информации.
Для жизни и деятельности в информационном обществе необходимо обладать информационной культурой, т.е. знаниями и умениями в области информационных технологий, а также юридическими и этическими нормами в этой сфере.
Информационный подход к исследованию мира реализуется в рамках информатики, комплексной науки об информации и информационных процессах, аппаратных и программных средствах информатизации, информационных и коммуникационных технологиях, а также социальных аспектах программы информатизации.
В настоящее время создана информационная индустрия – производство технических средств, методов, технологий для производства информации (новых знаний) и сферы управления.
Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний.
· решена проблема информационного кризиса (противоречие между информационной лавиной и информационным голодом);
· обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;
· главное – информационная экономика;
· информационная технология приобретает глобальный характер;
· формируется информационное единство всей цивилизации;
· с помощью средств информатики реализован свободный доступ каждого человека к информационным ресурсам всей цивилизации
· наиболее часто понятие ИК употребляется для характеристики широты знаний специалиста, определяются сами эти знания, которыми он должен владеть;
· ИК осмысливается как качественная интегральная характеристика личности специалиста, которому предстоит осуществлять профессиональную деятельность в XXI веке.
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
Информация как семантическое свойство материи.
Информация и эволюция в живой и неживой природе.
Начала общей теории информации. Методы измерения информации.
Макро- и микроинформация.
Метематические и информационные модели.
Теория алгоритмов. Стохастические методы в информатике.
Вычислительный эксперимент как методология научного исследования.
Информация и знания. Семантические аспекты интеллектуальных процессов и информационных систем. Информационные системы искусственного интеллекта. Методы представления знаний.
Познание и творчество как информационные процессы.
Теория и методы разработки и проектирования информационных систем и технологий.
Обработки, отображения и передачи данных
Персональные компьютеры. Рабочие станции. Устройства ввода\вывода и отображения информации. Аудио- и видеосистемы, системы мультимедиа. Сети ЭВМ. Средства связи и компьютерные телекоммуникационные системы.
Операционные системы и среды. Системы и языки программирования. Сервисные оболочки, системы пользовательского интерфейса. Программные средства межкомпьютерной связи (системы теледоступа), вычислительные и информационные среды.
Текстовые и графические редакторы. Системы управления базами данных. Процессоры электронных таблиц. Средства моделирования объектов, процессов, систем. Информационные языки и форматы представления данных и знаний; словари; классификаторы; тезаурусы. Средства защиты информации от разрушения и несанкционированного доступа.
Издательские системы.
Системы реализации технологий автоматизации расчетов, проектирования, обработки данных (учета, планирования, управления, анализа, статистики и т. д.)
Системы искусственного интеллекта (базы знаний, экспертные системы, диагностические, обучающие и др.)
Ввода\вывода, сбора, хранения, передачи и обработки данных.
Подготовки текстовых и графических документов, технической документации.
Интеграции и коллективного использования разнородных информационных ресурсов.
Программирования, проектирования, моделирования, обучения, диагностики, управления (объектами, процессами, системами).
Информационные ресурсы как фактор социально-экономического и культурного развития общества.
Информационное общество – закономерности и проблемы становления и развития. Информационная инфраструктура общества. Проблемы информационной безопасности.
Новые возможности развития личности в информационном обществе. Проблемы демократизации в информационном обществе и пути их решения.
Информационная культура и информационная безопасность.
Теоретическая информатика — математическая дисциплина. Она использует методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.
Прикладная информатика объединяет информатику, вычислительную технику и автоматизацию.
Управлять компьютером нужно по определенному алгоритму. Точное определенное описание способа решения задачи в виде конечной последовательности действий, представленной в виде, понятном компьютеру, называют программированием. Т.о., программирование – процесс составления логически упорядоченной последовательности команд, необходимых для управления компьютером, с целью решения определенной задачи.
Основная задача этого направления — изучение информационных процессов, протекающих в биологических системах, и использование накопленных знаний для принятия оптимальных решений. А так же изучение влияния процессов информатизации на человека и его взаимоотношения с природой.
Человек живет в мире информации. Человеческое мышление можно рассматривать как процессы обработки информации в мозгу человека. В процессе общения с другими людьми человек передает и получает информацию. Процессы, связанные с хранением, получением, обработкой и передачей информации, называются информационными процессами. История человеческого общества – это, в определенном смысле, история накопления и преобразования информации.
Для решения задач поиска средств и методов автоматизации обработки данных используют особые виды устройств, большинство их которых являются электронными приборами. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенных для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является компьютер. Компьютер – это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.
Информационная система (ИС) — это система, реализующая информационную модель предметной области, чаще всего — какой-либо области человеческой деятельности. ИС должна обеспечивать: получение (ввод или сбор), хранение, поиск, передачу и обработку (преобразование) информации. Информационной системой (или информационно-вычислительной системой) называют совокупность взаимосвязанных аппаратно-программных средств для автоматизации обработки информации. В информационную систему данные поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.
Информатика
Дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности её создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности.
Многие вопросы, входящие ныне в круг интересов И., давно разрабатывались в русле других дисциплин: библиотековедения (См. Библиотековедение), библиографии (См. Библиография), лингвистики и т. п. Ещё в начале 20 в. бельгийский юрист и учёный П. Отле предложил объединить комплекс процессов по сбору, обработке, хранению, поиску и распространению научных документов под общим названием «документация», которое иногда служит синонимом термина «И.». В 1931 Международный библиографический институт, основанный П. Отле и бельгийским юристом и общественным деятелем А. Лафонтеном в 1895, был переименован в Международный институт документации, а в 1938 — в Международную федерацию по документации, которая продолжает оставаться основной международной организацией, объединяющей специалистов по И. и научно-информационной деятельности (см. Документации Федерация Международная). В 1945 появилась статья американского учёного и инженера В. Буша «Возможный механизм нашего мышления», в которой впервые широко ставился вопрос о необходимости механизации информационного поиска. Международные конференции по научной информации (Лондон, 1948; Вашингтон, 1958) знаменовали первые этапы развития И. Важное значение имело исследование закономерностей рассеяния научных публикаций, проведённое С. Брэдфордом (Великобритания, 1948). До середины 60-х гг. 20 в. разрабатывались в основном принципы и методы информационного поиска и технические средства их реализации. У. Баттен (Великобритания), К. Муэрс и М. Таубе (США) заложили основы координатного индексирования (См. Индексирование); Б. Викери, Д. Фоскет (Великобритания), Дж. Перри, А. Кент, Дж. Костелло, Г. П. Лун, Ч. Берньер (США), Ж. К. Гарден (Франция) разработали основы теории и методики информационного поиска (См. Информационный поиск); С. Клевердон (Великобритания) исследовал методы сравнения технической эффективности информационно-поисковых систем различного типа; Р. Шоу (США) и Ж. Самен (Франция) создали первые информационно-поисковые устройства на микрофильмах и диамикрокартах, послужившие прообразами многих специальных информационных машин; К. Мюллер и Ч. Карлсон (США) предложили новые методы репродуцирования документов, которые легли в основу современной техники репрографии (См. Репрография). Современный этап развития И. (70-е гг. 20 в.) характеризуется более глубоким пониманием общенаучного значения научно-информационной деятельности и всё более широким применением в ней электронных вычислительных машин. Д. Прайс (США), развивая идеи Дж. Бернала (Великобритания), указал на возможность измерения процессов развития науки, используя показатели и средства И.; Ю. Гарфилд (США) разработал и внедрил новые методы научно-информационного обслуживания; Г. Мензел и У. Гарвей (США) исследовали информационные потребности учёных и специалистов, значение различных процессов научной коммуникации. Общая теория И. за рубежом формируется в трудах А. Аврамеску (Румыния), А. Высоцкого и М. Дембовской (Польша), И. Коблица (ГДР), А. Мерты (Чехословакия), И. Ползовича (Венгрия), Э. Пича (ФРГ), А. Риса, Р. Тейлора, Дж. Ширы (США), Р. Фэрторна (Великобритания) и др.
В СССР развитие научно-информационной деятельности шло параллельно со становлением советской науки и народного хозяйства. В 30-х гг. 20 в. работала Комиссия по изданию индексов (указателей) научной литературы, начали выходить реферативные журналы АН СССР по физико-математическим наукам, химии и т. д. (см. Библиография). Особенно интенсивно эта деятельность стала развиваться с 50-х гг. Формирование И. как самостоятельной научной дисциплины относится к концу 40-х — началу 50-х гг. В СССР И. получила организационное оформление в 1952, когда был создан Институт научной информации АН СССР, ныне — Информации научной и технической институт Всесоюзный (ВИНИТИ). С 1959 Совет Министров СССР принял ряд постановлений, направленных на совершенствование и развитие единой общегосударственной системы научно-технической информации. Важными этапами развития И. в СССР явились 3 всесоюзные конференции по автоматизированной обработке научной информации (в 1961, 1963 и 1966). Большое значение для развития теории И. имел международный симпозиум стран — членов Совета экономической взаимопомощи и Югославии по теоретическим проблемам информатики (Москва, 1970), а для совершенствования технических средств И. — международные выставки «Инфорга-65» и «Интероргтехника-66», на которых демонстрировались технические средства комплексной механизации и автоматизации процессов переработки, хранения, поиска и распространения научной информации. Многие исследования отечественной И. легли в основу её дальнейшего развития: в области общей теории И. — работы В. А. Успенского, Ю. А. Шрейдера; построения информационно-поисковых систем — Г. Э. Влэдуца, Д. Г. Лахути, Э. Ф. Скороходько, В. П. Черенина; науковедческих проблем И. — Г. М. Доброва, В. В. Налимова; документалистики — Г. Г. Воробьева, К. Р. Симона, Е. И. Шамурина; создания информационно-поисковых устройств и др. технических средств — Л. И. Гутенмахера, В. А. Кальмансона, Б. М. Ракова и др.
И. делится на следующие разделы: теория И. (предмет и методы, содержание, структура и свойства научной информации), научная коммуникация (неформальные и формальные процессы, научно-информационная деятельность), информационный поиск, распространение и использование научной информации, организация и история научно-информационной деятельности.
Основные теоретические задачи И. заключаются во вскрытии общих закономерностей создания научной информации, её преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности. И. не изучает и не разрабатывает критериев оценки истинности, новизны и полезности научной информации, а также методов её логической переработки с целью получения новой информации. Прикладные задачи И. заключаются в разработке более эффективных методов и средств осуществления информационных процессов, в определении оптимальной научной коммуникации как внутри науки, так и между наукой и производством. Для исследования частных проблем и решения прикладных задач И. применяются отдельные методы: кибернетики (См. Кибернетика) (при формализации процессов научно-информационной деятельности для их автоматизации, при построении информационно-логических машин и т. п.); математической теории информации (См. Информация) (при изучении общих свойств информации, для обеспечения её оптимального кодирования, долговременного хранения, передачи на расстояние); математической логики (См. Логика) (для формализации процессов логического вывода, разработки методик программирования информационных алгоритмов и т. п.); семиотики (См. Семиотика) (при построении информационно-поисковых систем, составлении правил перевода с естественных языков на искусственный и обратно, разработке принципов индексирования, изучении преобразований структуры текста, не меняющих его смысла, и т. п.); лингвистики (при разработке принципов автоматического перевода и информационно-поисковых языков, индексирования и реферирования, методов транскрипции и транслитерации, при составлении Тезаурусов, упорядочении терминологии); психологии (См. Психология) (при изучении мыслительных процессов создания и использования научной информации, природы информационных потребностей и их формулирования в запросы, при разработке эффективных методов чтения, машинных систем информационного обслуживания, конструировании информационных устройств); книговедения (См. Книговедение), библиотековедения, библиографии, архивоведения (при разработке оптимальных форм научного документа, совершенствовании формальных процессов научной коммуникации, системы вторичных изданий); науковедения (См. Науковедение) (при изучении неформальных процессов научной коммуникации, разработке организационных принципов системы информационного обслуживания, прогнозировании развития науки, оценки его уровня и темпов, изучении различных категорий потребителей научной информации); технических наук (для обеспечения техническими средствами процессов научно-информационной деятельности, их механизации и автоматизации). Некоторые методы И., в свою очередь, находят применение в библиотековедении и библиографии (при составлении каталогов, указателей и т. д.).
Научная информация отображает адекватно современному состоянию науки объективные закономерности природы, общества и мышления и используется в общественно-исторической практике. Поскольку основу процесса познания составляет общественная практика, источником научной информации служат не только научные исследования, но и все виды активной деятельности людей по преобразованию природы и общества. Научная информация делится на виды по областям её получения и использования (биологическая, политическая, техническая, химическая, экономическая и т. п.), по назначению (массовая и специальная и т. п.). Гипотезы и теории, оказывающиеся впоследствии ошибочными, являются научной информацией в течение всего времени, пока ведутся систематическое изучение и проверка на практике их положений. Критерий использования в общественно-исторической практике позволяет отличать научную информацию от общеизвестных или устаревших истин, идей научной фантастики и т. д.
Совокупность процессов представления, передачи и получения научной информации составляет научную коммуникацию. Во всех без исключения процессах научной коммуникации непременно участвуют учёные или специалисты. Степень их участия может быть различной и зависит от специфики процесса. Различают «неформальные» и «формальные» процессы. К «неформальным» относят те процессы, которые в основном выполняются самими учёными или специалистами: непосредственный диалог между ними о проводимых исследованиях или разработках, посещение лаборатории своих коллег и научно-технических выставок, выступление перед аудиторией, обмен письмами и оттисками публикаций, подготовка результатов исследований или разработок к опубликованию. К «формальным» относят: редакционно-издательские и полиграфические процессы; распространение научных публикаций, включая книготорговлю, библиотечно-библиографическую деятельность; процессы обмена научной литературой; архивное дело; собственно научно-информационную деятельность. Все «формальные» процессы, кроме последнего, не специфичны для научной коммуникации и входят в сферу массовой коммуникации (См. Массовая коммуникация), основными средствами которой являются печать, радио, телевидение и т. д.
Возросшая сложность научного труда и необходимость повышения его эффективности ведут к его дальнейшему разделению, которое происходит в разных плоскостях: на теоретические и экспериментальные исследования, на научно-исследовательскую, научно-информационную и научно-организационную деятельность. Информационным службам передаётся выполнение всё более сложных задач по отбору и переработке научной информации, которые можно решать лишь при одновременном использовании достижений как И., так и теорий и методик конкретных отраслей пауки. Научно-информационная деятельность заключается в сборе, переработке, хранении и поиске закрепленной в документах научной информации, а также в её предоставлении учёным и специалистам с целью повышения эффективности исследований и разработок. Эта деятельность всё чаще выполняется интегральными информационными системами, основанными на принципе однократной исчерпывающей обработки каждого научного документа высококвалифицированными специалистами, ввода результатов такой обработки в машинный комплекс, состоящий из ЭВМ и фотонаборной машины, и многократного использования этих результатов для решения разных информационных задач: издания реферативных журналов (См. Реферативный журнал), бюллетеней сигнальной информации, аналитических обзоров, сборников переводов, для проведения избирательного распространения информации (см. Информационный язык), справочно-информационные работы, копирования документов и др. видов информационного обслуживания.
С середины 40-х гг. 20 в. в разных странах появляются первые крупные журналы по И.: «Journal of Documentation» (L., с 1945); «Tidskrift för Dokumentation» (Stockh., с 1945); «American Documentation» (Wash., с 1950, с 1970 — «Journal of the American Society for Information Science»); «Nachrichten für Dokumentation» (Fr./M., с 1950); «Dokumentation» (Lpz., с 1953, с 1969 — «Informatik»).
С октября 1961 в СССР издаётся ежемесячный сборник «Научно-техническая информация», который с 1967 выходит в двух сериях: «Организация и методика информационной работы» и «Информационные процессы и системы». С 1963 ВИНИТИ начал выпускать сначала раз в 2 месяца, а с 1966 — ежемесячно реферативный журнал «Научная и техническая информация», который с 1970 выходит под названием «Информатика». С 1967 этот журнал выходит также на английском языке. За рубежом издаются следующие реферативные журналы по И.: в Великобритании — «Library and Information Science Abstracts» (L., с 1969; в 1950—68 назывался «Library Science Abstracts»), в США — «Information Science Abstracts» (Phil., с 1969; в 1966—68 назывался «Documentation Abstracts»), во Франции — «Bulletin signalétique. Information scientifique et technique» (P., с 1970). С 1964 выходит Экспресс-информация «Теория и практика научной информации» и с 1965 — сборники переводов зарубежных публикаций по И. С 1969 в Киеве выходит периодический сборник «Науковедение и информатика». Подготовка научных работников по И. осуществляется с 1959 через аспирантуру ВИНИТИ, подготовка кадров для научно-информационной деятельности — с 1963 на Курсах повышения квалификации руководящих инженерно-технических и научных работников (с 1972 — Институт повышения квалификации информационных работников), подготовка молодых учёных — будущих потребителей информации — с 1964 на кафедре научной информации Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, инженеров по механизации и автоматизации информационных процессов — в ряде политехнических и машиностроительных институтов. За рубежом информационные дисциплины преподаются в университетах и высших технических школах. Наблюдается тенденция к объединению в одну учебную специализацию комплекса проблем И. и вычислительной техники.
Лит.: Михайлов А. И., Черный А. И., Гиляревский Р. С., Основы информатики, 2 изд., М., 1968; их же, Информационные проблемы в современной науке, М., 1972; Теоретические проблемы информатики. Сб. ст., М., 1968; Международный форум по информатике. Сб. ст., т. 1—2, М., 1969; Bush V., As we may think, «Atlantic Monthly», 1945, July, p. 101—108; Annual review of information science and technology, v. 1—7, N. Y. — [a. o.], 1966—72; Dembowska М., Documentation and scientific information, Warsaw, 1968.
А. И. Михайлов, А. И. Чёрный, Р. С. Гиляревский.