Направлениями развития информатики не являются компьютерная графика

Обновлено: 03.07.2024

Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью электронно-вычислительной машины.

В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи:

представление изображения в компьютерной графике;
подготовка изображения к визуализации;
создание изображения;
осуществление действий с изображением.

Под компьютерной графикой обычно понимают автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью компьютера.

Знание основ компьютерной графики и умение их использовать на простейшем бытовом уровне становится неотъемлемым элементом компьютерной грамотности современного человека. На данный момент существует множество сфер применения компьютерной графики.

компьютерное моделирование;
системы автоматизированного проектирования;
компьютерные игры;
обучающие программы;
реклама и дизайн;
мультимедиа презентации;
Internet.

К примеру, назначением научной графики является получение наглядных изображений, а именно построение графиков, чертежей и диаграмм, помогающих при решении сложных производственных задач, проведении экспериментов.

Говоря о работе инженеров, изобретателей и архитекторов, нельзя не упомянуть про такой раздел, как конструкторская графика. Построение чертежей вручную отнимает много времени, другое дело компьютерная программа, позволяющая оптимизировать процесс в поиске наиболее удачного решения.

В любом учреждении время от времени возникает необходимость классификации данных, создании статистических сводок и упорядочиванию отчетной документации. И здесь уж никак нельзя обойтись без помощи специальных графических приложений, предназначенных для наглядного представления показателей работы предприятия.

Информатика – комплексная наука. Она включает различные научные направления, разработку технологий, изучение техники. Единственное, что все это объединяет – использование вычислительной техники.

В структуре информатики выделяют два основных направления – теоретическую информатику и прикладную информатику. Вторая использует достижения первой.

В структуре теоретической информатики изучаются понятие об информации, ее кодирование, математическая логика, теория алгоритмов, структуры данных, теория языков программирования и некоторые другие области исследования.

В общей сложности теоретическая информатика занимается разработкой методов управления данными с помощью вычислительных машин, исследует информационные системы, их роль, структуру, функционирование, закономерности.

В отличие от теоретической, прикладная информатика занимается разработкой конкретных информационных систем для различных областей деятельности. В структуре прикладной информатики основными направлениями являются

аппаратное обеспечение, или архитектура компьютера, – hardware

криптография и компьютерная безопасность

разработка программ – software, языков программирования

искусственный интеллект – вопросы распознавания образов и звуков, интеллектуального перевода, исследование возможностей саморазвития вычислительных систем и др.

Информатика – не только наука, а также сфера деятельности людей, прикладная дисциплина, имеющая широкое практическое применение. Развитие информатики, внедрение ее достижений позволяет увеличивать производительность труда.

Увеличение влияния информатики на все сферы жизни человека связано с переходом к информационному обществу, которое все больше и больше потребляет и производит информации. В связи с этим в структуре информатики следует ожидать появления новых направлений.

Поскольку информатика разрабатывает методы и средства обработки различной информации, ее задачами являются:

изучение всех известных информационных процессов;

создание техники и технологий для обработки информации;

эффективное внедрение вычислительных машин в сферы деятельности человека.

Итак, информатика – это комплексная научно-техническая дисциплина, которая создает новые оборудование и технологии для решения информационных и управленческих задач в других областях. От информатики зависит прогресс во всех сферах общества.

Становление информатики (в недрах кибернетики) началось с появления теории информации как важной составной части теоретической информатики. Теория информации в своём изначальном виде включала такие разделы , как измерение информации, теорию кодирования, теорию сигнала, иными словами, теоретические основы связи (в соответствии с научными интересами автора - К.Э. Шеннона - специалиста в области связи и шифрования). С появлением компьютеров теоретическая информатика , наряду с теорией информации, включила в свой состав "компьютерно ориентированные" разделы : дискретную и вычислительную математику, вычислительную геометрию, математическую логику (включая многозначную и нечёткую логику), теорию алгоритмов и задач, теорию игр, теорию принятия решений , теорию автоматов и др.

Параллельно с теоретической информатикой развивались и остальные ветви информатики. Чётких этапов их развития выделить невозможно - развитие шло непрерывно. Бурно развивались вычислительная техника и программирование (см. "тему 2" ), прикладная информатика . Только теория искусственного интеллекта до середины 70-х гг. XX в. не ушла дальше идей, высказанных в 40-50 гг. Н. Винером, У. Маккаллоком (США) и А. Тьюрингом (Великобритания). Но с середины 70-х гг. благодаря усилиям М. Мински (США) и др. (см. "тему 4" ) теория искусственного интеллекта стала быстро развиваться и приобретать практические формы ( фрейм , семантическая и нейронная сети).

3.4. Современное состояние информатики как фундаментальной дисциплины "информационного общества"

Цивилизованный мир вступает в эпоху "информационного общества". В этом обществе фундаментальной образовательной дисциплиной должна стать информатика , как в предыдущем "индустриальном обществе" фундаментальными образовательными дисциплинами были физика, химия, математика , биология. Для этого информатика должна охватить все стороны жизни информационного общества. Готова ли она к такой функции, достаточно ли она "фундаментальна"?

Современная информатика (согласно экспертизам, проведенным авторитетными международными организациями) включает 14 основных компьютерных направлений, в каждом из которых 10 - 15 тематических разделов (всего их около 200). Вот эти направления (по состоянию на 2009 г.):

алгоритмы и теория сложности;
архитектура и организация компьютера (ЭВМ);
вычислительная математика и численные методы;
дискретные структуры;
компьютерная графика и визуализация;
взаимодействие человека и машины (интерфейс);
управление информацией;
интеллектуальные системы;
распределённые вычисления;
операционные системы;
основы программирования;
языки программирования;
программная инженерия;
социальные и профессиональные вопросы.

А ведь ещё есть робототехника , сетевые и связные технологии, периферийные устройства и организационная техника, изучение которых тоже входит в юрисдикцию информатики.

Всё это обилие необходимых знаний по информатике создаёт впечатление, что её современное состояние не позволяет изучить информатику, даже если весь срок обучения в вузе посвятить одной ей. Это позволяет нам утверждать, что информатика - одна из немногих научных дисциплин, требующая, главным образом, самостоятельного изучения, творческого подхода к отбору учебного материала, непрерывного самосовершенствования и самокритичности. Человек, самоуверенно утверждающий, что он отлично знает информатику, не понимает, что говорит.

Научна ли современная информатика ? Если приложить к ней критерии рациональной научности (см. "тему 1" ), то окажется, что информатика удовлетворяет всем критериям научности. Остановимся на одном из них, на наш взгляд, самом важном - существовании объективных законов, специфических для информатики. Есть ли такие законы? Да, есть, и относятся они к феномену информации. Из известных нам законов приведем три.

Любой объект может быть источником информации (информативным объектом), если число его состояний не менее двух.

Объект, имеющий одно состояние, неинформативен, как неинформативна игра в карты одной масти и одного ранга (например, пиковыми дамами).

Количественный минимум информации (1 бит) имеет место при выборе одного из двух состояний.

Внутренняя информация не преобразуется во внешнюю, как потенциальная энергия в кинетическую. Внутренняя информация частично проявляется во внешней. Если бы внешняя информация была полной копией бесконечной внутренней информации, для передачи внешней информации потребовалось бы бесконечное время, а для её хранения - бесконечная память, что невозможно.

Кроме этих трёх законов, есть и другие информационные законы (закон сохранения информации, закон необходимого разнообразия и др.).

Если информатика приобрела статус фундаментальной дисциплины, то и отношение к ней должно быть соответствующее как в школе, так и в вузе. К сожалению, в нашей стране информатика еще не стала обязательной дисциплиной школьного цикла с выпускным экзаменом. Учителей информатики не так уж много (особенно в провинциальной "глубинке"), обычно её преподают учителя математики и физики, часто по совместительству. В некоторых школах преподавание информатики сводится к знакомству с компьютером и последующему использованию его для компьютерных игр и/или доступа в Интернет . При поступлении в учебные заведения, не специализирующиеся на информационных системах и технологиях, вступительный экзамен по информатике возможен (как альтернатива экзамену по физике), но не обязателен. Возможно, информатика отпугивает педагогов своей нестабильностью, необходимостью чуть ли не ежегодно (если не чаще) изменять программы и содержание обучения (ведь информатика всё время находится в развитии).

Существенно и то, что в преподавании информатики приходится совмещать теорию с практикой (в равной степени), иметь дело с учащимися, далеко "продвинутыми" в практике общения с информационной техникой, когда не учитель ученику, а, наоборот, ученик учителю может подсказать (рассказать) о самых современных методах работы с этой техникой. К такому повороту в педагогике трудно привыкнуть, но такова жизнь в информационном обществе.

В целом же из отношения к информатике пока следует мысль о неготовности нашей страны к переходу в это общество.

3.5. Основные признаки информационного общества

Понятие " информационное общество " - правопреемник понятия "постиндустриальное общество", его детализация . Синонимы: "интеллектуальное общество", "общество знания", "образованное общество". Информационное общество как информационная (знаниевая) ступень развития материальной и духовной культуры постиндустриальной цивилизации - это цивилизационная формация.

Первые упоминания понятия информационного общества относятся к 60 гг. ХХ в. (Япония, потом США). В ту пору полагалось, что главным отличительным признаком нового общества будет информационная экономика, основным продуктом и ресурсом которой станет информация и её высшая форма - знание , а основной функцией - экономия времени с помощью информационных технологий. В то же время высказывались опасения, что информация может стать мощным властным ресурсом, концентрация которого потенциально может привести к возникновению информационного варианта тоталитарного государства, "цифровому неравенству" развитых и развивающихся стран.

Со временем стало ясно, что одной информационной экономикой информационное общество не обойдётся. Чтобы не возникло в нём упомянутых опасностей для демократии, чтобы общество развивалось гармонично и в интересах всех граждан, оно должно быть многогранным, учитывающим все стороны жизни человека и социума. Иными словами, необходимые признаки информационного общества не должны ограничиваться материально-экономическими интересами граждан, а должны учитываться и их духовные потребности. В настоящее время сложилась следующая совокупность таких признаков:

культ знаний;
информационная экономика;
информационная культура;
информационный рынок труда;
информационная инфраструктура;
информатизация социальных технологий;
информационное законодательство.

Возможно, перечисленные необходимые признаки недостаточны. Как бы то ни было, материальная и духовная жизнь общества в целом должна от прежних потребительских ценностей индустриального общества перейти к новым "информационным ценностям", безусловное следование которым и делает общество информационным в полном смысле данного понятия.

Культ знаний - не экономическая категория производства знаний. Культ знаний означает, что в общественной морали устойчиво преобладает тяга к духовному самосовершенствованию над стимулом материального благополучия. Культ знаний - это социально-психологическая установка, влияющая на все остальные подобные установки граждан информационного общества.

Информационная экономика должна быть ориентирована на высокие технологии (Hi-Tech) - микро-, наноэлектронику, глобальные коммуникации, накопление и распространение данных и знаний, экономию времени, энергии и других общественных ресурсов, разработку и внедрение интеллектуальных продуктов. Информационная экономика страны должна вписываться в глобальный информационно-экономический процесс.

Информационная культура - часть общей культуры социума, организующая социальную жизнь через информационную сферу. Внешняя информационная культура есть культура коммуникации и управления (данных и команд). Внешняя информационная культура общества и личности безотрывно связана с их внутренней информационной культурой, под которой понимается культура познания (знания).

Информационный рынок труда должен охватывать более половины трудоспособного населения. Это значит, что более 50% трудовых ресурсов общества должно работать в информационной сфере (компьютерные технологии; телекоммуникации ; информационные услуги, включая библиотеки и сферу искусства; СМИ и рекламное дело; безлюдные производства под управлением АСУ и роботов; микропроцессорные и нанотехнические системы и устройства; наука и образование и т.п.).

Информационная инфраструктура включает аппаратно-программные средства поддержки информационной сферы деятельности общества.

Информатизация социальных технологий предполагает, что образование, государственное управление, избирательные кампании, документооборот, коммерция и другие социальные технологии (институты) должны использовать информационные технологии для автоматизации рутинных операций и освобождения человека для решения им творческих задач.

Информационное законодательство есть совокупность законов и нормативных актов правового регулирования в сфере обращения и производства информации, применения информационных технологий.

Все признаки информационного общества должны быть не провозглашаемыми, а действующими, должны "работать" все вместе. Вычленение хотя бы одного признака как неработающего приводит к ликвидации (самоликвидации) информационного общества. Так, например, известны многие государства с развитой информационной инфраструктурой, но с отсутствием информационной культуры, культа знаний, действующего информационного законодательства и др. В таких государствах нет информационного общества, как нет его и в тех странах, которые не вписались в глобализационные процессы планетарного масштаба и исповедуют изоляционизм, закрытость, попрание демократических норм и прав человека. Локальные информационные общества нежизнеспособны. Приоритетным для человечества является глобальное (планетарное) информационное общество , но достижимо ли оно в современном разнополярном мозаичном мире, полном противоречий и взаимного непонимания?! Без компромиссов не обойтись!

В век информационных технологий компьютерная графика получила широкое распространение во всем мире. Почему она так популярна? Где она применяется? И вообще, что такое компьютерная графика? Давайте разберемся!

Компьютерная графика: что такое?

Проще всего – это наука. Кроме того, это один из разделов информатики. Он изучает способы обработки и форматирования графического изображения с помощью компьютера.

Уроки компьютерной графики на сегодняшний день существуют и в школах, и в высших учебных заведениях. И трудно сегодня найти область, где она не была бы востребована.

Также на вопрос: «Что такое компьютерная графика?» - можно ответить, что это одно из многих направлений информатики и, кроме того, относится к наиболее молодым: оно существует около сорока лет. Как и всякая иная наука, она имеет свой определенный предмет, цели, методы и задачи.

Какие задачи решает компьютерная графика?

Если рассматривать этот раздел информатики в широком смысле, то можно увидеть, что средства компьютерной графики позволяют решать следующие три типа задач:

1) Перевод словесного описания в графическое изображение.

2) Задача распознавания образов, то есть перевод картинки в описание.

3) Редактирование графических изображений.

Направления компьютерной графики

Несмотря на то что сфера применения этой области информатики, бесспорно, крайне широка, можно выделить основные направления компьютерной графики, где она стала важнейшим средством решения возникающих задач.

Во-первых, иллюстративное направление. Оно является самым широким из всех, так как охватывает задачи начиная от простой визуализации данных и заканчивая созданием анимационных фильмов.

Во-вторых, саморазвивающееся направление: компьютерная графика, темы и возможности которой поистине безграничны, позволяет расширять и совершенствовать свои навыки.

В-третьих, исследовательское направление. Оно включает в себя изображение абстрактных понятий. То есть применение компьютерной графики направлено на создание изображения того, что не имеет физического аналога. Зачем? Как правило, с целью показать модель для наглядности либо проследить изменение параметров и скорректировать их.

Какие существуют виды компьютерной графики?

Еще раз: что такое компьютерная графика? Это раздел информатики, изучающий способы и средства обработки и создания графического изображения с помощью техники. Различают четыре вида компьютерной графики, несмотря на то, что для обработки картинки с помощью компьютера существует огромное количество различных программ. Это растровая, векторная, фрактальная и 3-D графика.

Каковы их отличительные черты? В первую очередь виды компьютерной графики различаются по принципам формирования иллюстрации при отображении на бумаге или на экране монитора.

Растровая графика

Базовым элементом растрового изображения или иллюстрации является точка. При условии, что картинка находится на экране, точка называется пикселем. Каждый из пикселей изображения обладает своими параметрами: цветом и расположением на холсте. Разумеется, что чем меньше размеры пикселей и больше их количество, тем лучше выглядит картинка.

Основная проблема растрового изображения – это большие объемы данных.

Второй недостаток растровой графики – необходимость увеличить картинку для того, чтобы рассмотреть детали.

Кроме того, при сильном увеличении происходит пикселизация изображения, то есть разделение его на пиксели, что в значительной степени искажает иллюстрацию.

Векторная графика

Элементарной составляющей векторной графики является линия. Естественно, что в растровой графике тоже присутствуют линии, однако они рассматриваются как совокупность точек. А в векторной графике все, что нарисовано, является совокупностью линий.

Этот тип компьютерной графики идеален для того, чтобы хранить высокоточные изображения, такие как, например, чертежи и схемы.

Информация в файле хранится не как графическое изображение, а в виде координат точек, с помощью которых программа воссоздает рисунок.

Соответственно, для каждой из точек линии резервируется одна из ячеек памяти. Необходимо заметить, что в векторной графике объем памяти, занимаемый одним объектом, остается неизменным, а также не зависит от его размера и длины. Почему так происходит? Потому что линия в векторной графике задается в виде нескольких параметров, или, проще говоря, формулой. Что бы мы ни делали с ней в дальнейшем, в ячейке памяти будут изменяться лишь параметры объекта. Количество ячеек памяти останется прежним.

Таким образом, можно прийти к выводу, что векторные файлы, по сравнению с растровыми, занимают гораздо меньший объем памяти.

Трехмерная графика

3D-графика, или трехмерная графика, изучает методы и приемы создания объемных моделей объектов, максимально соответствующие реальным. Подобные изображения можно рассмотреть со всех сторон.

Гладкие поверхности и разнообразные графические фигуры используются с целью создания объемных иллюстраций. С их помощью художник создает сначала каркас будущего объекта, а потом поверхность покрывают такими материалами, которые визуально похожи на реальные. Далее делают гравитацию, осветление, свойства атмосферы и прочие параметры пространства, в котором находится изображаемый объект. Затем, при условии, что объект движется, задают траекторию движения и его скорость.

Фрактальная графика

Фракталом называется рисунок, состоящий из одинаковых элементов. Большое количество изображений являются фракталами. К примеру, снежинка Коха, множество Мандельброта, треугольник Серпинского, а также «дракон» Хартера-Хейтчея.

Фрактальный рисунок можно построить либо с помощью какого-либо алгоритма, либо путем автоматического создания изображения, которое осуществляется путем вычислений по заданным формулам.

Модификация изображения происходит при внесении изменений в структуру алгоритма или смене коэффициентов в формуле.

Главным преимуществом фрактальной графики является то, что в файле изображения сохраняются только формулы и алгоритмы.

Области применения компьютерной графики

Однако необходимо заметить, что выделение данных направлений весьма условно. Кроме того, оно может быть детализировано и расширено.

Итак, перечислим основные области компьютерной графики:

3) отображение визуальной информации;

4) создание пользовательского интерфейса.

Где применяется компьютерная графика?

В инженерном программировании широко используется трехмерная компьютерная графика. Информатика в первую очередь пришла на помощь инженерам и математикам. Средствами трехмерной графики происходит моделирование физических объектов и процессов, например, в мультипликации, компьютерных играх и кинематографе.

Растровая графика широко применяется при разработке полиграфических и мультимедийных изданий. Очень редко иллюстрации, которые выполняются средствами растровой графики, создаются с помощью компьютерных программ вручную. Зачастую с этой целью пользуются отсканированные изображения, которые художник изготовил на фотографии или бумаге.

В современном мире широко применяются цифровые фото- и видеокамеры с целью ввода растровых фотографий в компьютер. Соответственно, подавляющее большинство графических редакторов, которые предназначены для работы с растровой графикой, ориентированы не на создание изображений, а на редактирование и обработку.

Растровые изображения применяются в интернете в том случае, если есть необходимость передать всю цветовую гамму.

А вот программы для работы с векторной графикой, наоборот, чаще всего используются с целью создания иллюстраций, ежели для обработки. Подобные средства нередко используют в издательствах, редакциях, дизайнерских бюро и рекламных агентствах.

Средствами векторной графики гораздо проще решаются вопросы оформительских работ, которые основаны на применении простейших элементов и шрифтов.

Бесспорно, существуют примеры векторных высокохудожественных произведений, однако они являются скорее исключением, чем правилом, по той простой причине, что подготовка иллюстраций средствами векторной графики необычайно сложна.

Для автоматического создания изображений с помощью математических расчетов созданы программные средства, работающие с факториальной графикой. Именно в программировании, а не в оформлении или рисовании состоит создание факториальной композиции. Факториальная графика редко применяется с целью создания электронного или печатного документа, однако ее нередко используют в развлекательных целях.

Читайте также: