С появлением компьютеров теоретическая информатика включила в свой состав

Обновлено: 04.07.2024

Термин «информатика» ( франц. informatique ) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает «информационная автоматика». Широко распространён также англоязычный вариант этого термина – «Сomputer science», что означает буквально «компьютерная наука».

В настоящее время существуют различные определения информатики. Информатика, это:

• название фундаментальной естественной науки, изучающей общие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача)

• наука о преобразовании информации, которая базируется на вычислительной технике. Состав информатики – это три неразрывно и существенно связанные составные части: технические средства, программные и алгоритмические.

• комплексная научная и технологическая дисциплина, которая изучает аспекты разработки, проектирования, создания машинных систем обработки данных, а также их воздействия на жизнь общества

• наука о проблемах обработки различных видов информации, создании новых видов высокоэффективных ЭВМ, позволяющая представлять человеку широкий спектр информационных ресурсов

• наука, техника и применение машинной обработки, хранения и передачи информации

• отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах деятельности Таким образом

Информатика - совокупность научных направлений, изучающих информацию, информационные процессы в природе, обществе, технике, формализацию и моделирование как методы познания, способы представления, накопления, обработки и передачи информации с помощью технических средств.

Информатика (как наука) занимается методологией, технологией и опытом познания (анатомией познавательной деятельности). В информатике рассматриваются информационные процессы, т.е. процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации без какой-либо привязки к её носителям. В прикладной информатике часто используются компьютеры.

Теоретическую основу информатики образует группа фундаментальных наук, которую в равной степени можно отнести как к математике, так и к кибернетике: теория информации, теория алгоритмов, математическая логика, теория формальных языков и грамматик, комбинаторный анализ и т. д. Кроме них информатика включает такие разделы, как архитектура ЭВМ, операционные системы, теория баз данных, технология программирования, методы математической статистики и др..

Информатика является комплексной, междисциплинарной отраслью научного знания.

Важное направление информатики - изучение информационных процессов, протекающих в биологических системах, и использование накопленных знаний при организации и управлении природными системами и создании технических систем. Примером является - биокибернетика. В сферу её интересов входят проблемы, связанные с анализом информационно-управляющих процессов, протекающих в живых организмах, диагностика заболеваний и поиск путей их лечения. Сюда же относятся системы, предназначенные для оценки биологической активности тех или иных химических соединений, без которых уже не может существовать фармакология, а также исследования моделей внутриклеточных процессов, лежащих в основе всего живого.

Вторая наука, входящая в это научное направление, - бионика.

Третья наука - биогеоценология - нацелена на решение проблем, относящихся к системно-информационным моделям поддержания и сохранения равновесия природных систем и поиска таких воздействий на них, которые стабилизируют разрушающее воздействие человеческой цивилизации на биомассу Земли.

Рис. 1 . Информатика в науке и образовании

Как наука, информатика изучает общие закономерности, свойственные информационным процессам и именно эти общие закономерности есть

предмет информатики как науки. Объектом приложений информатики являются самые различные науки и области практической деятельности, для которых она стала непрерывным источником самых современных технологий.

Цель информатики состоит в поиске нового знания. Информатика - технология обработки накопленного знания и построения нового знания. Информатика изучает методы анализа знания о методах построения нового знания как своего собственного, так и знания других наук.

2.3 Знание

Знание бывает двух видов. Мы либо знаем предмет сами, либо знаем, где можно найти о нём сведения. С.Джонсон

Как уже упоминалось, предметом информатики является знание.

Знание - форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека. Выделяют различные виды знания: научное, обыденное (здравый смысл), интуитивное, религиозное и др. Обыденное знание служит основой ориентации человека в окружающем мире, основой его повседневного поведения и предвидения, но обычно содержит ошибки, противоречия. Научному знанию присущи логическая обоснованность, доказательность, воспроизводимость результатов, проверяемость, стремление к устранению ошибок и преодолению противоречий.

Знание – достоверное, истинное представление о чём-либо, в отличие от вероятностного мнения.

Знание - субъективный образ объективной реальности, то есть адекватное отражение внешнего и внутреннего мира в сознании человека в форме представлений, понятий, суждений, теорий. Знание в широком смысле – совокупность понятий, теоретических построений и представлений. Знание в узком смысле - признак определённого объёма информации, определяющий её статус и отделяющий от всей прочей информации по критерию способности к решению поставленной задачи.

Знание (предмета) - уверенное понимание предмета, умение самостоятельно обращаться с ним, разбираться в нём, а также использовать для достижения намеченных целей.

Знание - в теории искусственного интеллекта, совокупность данных (у индивидуума, общества или у системы искусственного интеллекта) о мире, включающих в себя информацию о свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений, а также правилах использования этой информации для принятия решений. Правила использования включают систему причинно-следственных связей. Главное отличие знаний от данных состоит в их активности, то есть появление в базе новых фактов или установление новых связей может стать источником изменений в принятии решений.

Знания фиксируются в знаках естественных и искусственных языков. Знание противоположно незнанию, то есть отсутствию проверенной информации о чём-либо.

Знания могут быть научными и вненаучными.

Научные знания могут быть эмпирическими (на основе опыта или наблюдения) и теоретическими (на основе анализа абстрактных моделей). Теоретические знания - абстракции, аналогии, схемы, отображающие структуру и природу процессов, протекающих в предметной области. Эти знания объясняют явления и могут использоваться для прогнозирования поведения объектов.

Вненаучные знания могут быть: паранаучными - знания несовместимые с имеющимся гносеологическим стандартом. Широкий класс паранаучного ( пара от греч. - около, при ) знания включает в себя учения или размышления о феноменах, объяснение которых не является убедительным с точки зрения критериев научности; лженаучными - сознательно эксплуатирующие домыслы и предрассудки; квазинаучными - они ищут себе сторонников и приверженцев, опираясь на методы насилия и принуждения; антинаучными - как утопичные и сознательно искажающие представления о действительности (приставка «анти» обращает внимание на то, что предмет и способы исследования противоположны науке); псевдонаучными - представляют собой интеллектуальную активность, спекулирующую на совокупности популярных; обыденно-практическими - доставлявшими элементарные сведения о природе и окружающей действительности; личностными - зависящими от способностей того или иного субъекта и от особенностей его интеллектуальной познавательной деятельности; «народной наукой» - особой формой вненаучного и внерационального знания, которая - дело отдельных субъектов: знахарей, целителей, экстрасенсов, а ранее шаманов, жрецов, старейшин рода.

Выделяют личностные (неявные, скрытые) знания – знания людей и формализованные знания - знания в документах, на компакт дисках, в персональных компьютерах, в Интернете.

Для того чтобы нечто считалось знанием, это нечто должно удовлетворять трём критериям: быть подтверждаемым, истинным и заслуживающим доверия.

Управление знаниями пытается понять способ, которым знание используется и распространяется в организациях и рассматривает знание как соотносящееся с самим собой и возможное к повторному использованию. Повторное использование означает, что определение знания находится в состоянии постоянного изменения. Управление знаниями трактует знание как форму информации, которая наполнена контекстом, основанном на опыте. Информация - это данные, которые существенны для наблюдателя из-за их значимости для наблюдателя. Данные могут быть предметом наблюдения, но не обязательно должны быть им. В этом смысле знание состоит из информации, подкрепленной намерением или направлением.

Научному знанию присущи логическая обоснованность, доказательность, воспроизводимость познавательных результатов. Опытные знания получают в результате применения эмпирических методов познания - наблюдения, измерения, эксперимента. Это знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами в предметной области. Оно даёт качественные и количественные характеристики объектов и явлений. Эмпирические законы часто носят вероятностный характер и не являются строгими. Теоретические представления возникают на основе обобщения эмпирических данных. В то же время они влияют на обогащение и

изменение эмпирических знаний. Теоретический уровень научного знания предполагает установление законов, дающих возможность идеализированного восприятия, описания и объяснения ситуаций, т. е. познания сущности явлений. Теоретические законы имеют более строгий, формальный характер, по сравнению с эмпирическими. Термины описания теоретического знания относятся к идеализированным, абстрактным объектам. Подобные объекты невозможно подвергнуть непосредственной экспериментальной проверке. Формализованные знания объективизируются знаковыми средствами языка.

Для экспертных оценок процесса появления новых знаний используют объём знания, накопленного в библиотеках. Экспериментальным путём изучают способность человека извлекать информацию в процессе самообучения на нормированных по информации средах. Пока не удаётся измерить темпы производства знания, поскольку нет адекватных универсальных моделей.

Производство знаний из эмпирических данных - одна из основных проблем интеллектуального анализа данных. Существуют различные подходы к решению этой проблемы, в том числе - на основе нейросетевой технологии.

Искусственные нейронные сети - математические модели, а также их программные или аппаратные реализации, построенные по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей - сетей нервных клеток живого организма. Это понятие возникло при изучении процессов, протекающих в мозге при мышлении, и при попытке смоделировать эти процессы. Первой такой моделью мозга был перцептрон. Впоследствии эти модели стали использовать в практических целях, как правило, в задачах прогнозирования.

2.4 Теоретическая информатика

Теория информации – наука о проблемах сбора, преобразования, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

Теория информации базируется на методах теории вероятности, математической статистики, линейной алгебры и других разделах математики. Теория информации и её методы широко используются для анализа процессов в различных информационных системах, т.е. системах, основой функционирования которых является процесс преобразования информации (системы связи, телевидения, вычислительные системы и т.д.). В компьютерной технике методы теории информации широко используются для оценки быстродействия, точности и надежности систем, сжатия и защиты информации, согласования сигналов и каналов в компьютерных сетях передачи данных и т.д.

Теоретическая информатика - математическая дисциплина, использующая методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации.

Теория информации (математическая теория связи) - раздел прикладной математики, определяющий понятие информации, её свойства и устанавливающий предельные соотношения для систем передачи данных. Как и любая математическая теория, оперирует с математическими моделями, а не с реальными физическими объектами

(источниками и каналами связи). Использует математический аппарат теории вероятностей и математической статистики. Основные разделы теории информации - кодирование источника (сжимающее кодирование) и канальное (помехоустойчивое) кодирование. Теория информации тесно связана с криптографией и другими смежными дисциплинами.

Теоретическая информатика распадается на ряд самостоятельных дисциплин. По степени близости решаемых задач их можно условно разделить на несколько классов.

К первому классу относятся дисциплины, опирающиеся на математическую логику. В них разрабатываются методы, позволяющие использовать достижения логики для анализа процессов переработки информации с помощью компьютеров (теория алгоритмов, теория параллельных вычислений), а также методы, с помощью которых можно на основе моделей логического типа изучать процессы, протекающие в самом компьютере во время вычислений (теория автоматов, теория сетей Петри).

Компьютеры оперируют с числами, т. е. с информацией, представленной в дискретной форме. А сами процедуры, реализуемые компьютером, есть алгоритмы, описанные в виде программ. Чтобы составить программу, необходимо разработать специальные приёмы решения задач. В результате развития устройств, автоматизирующих вычисления, появились современные компьютеры, что стимулировало развитие в математике специальных методов решения задач. Так возникли дисциплины, лежащие на границе между дискретной математикой и теоретической информатикой, например, вычислительная математика и вычислительная геометрия.

Информатика имеет дело с реальными и абстрактными объектами. Информация, циркулируя в реальном виде, овеществляется в различных физических процессах, но в информатике она выступает как некоторая абстракция. Такой переход вызывает необходимость использования в компьютерах специальных абстрактных (формализованных) моделей той физической среды, в которой «живёт» информация в реальном мире, т.е. вместо реальных объектов в компьютерах используются их модели. Переход от реальных объектов к моделям, которые можно использовать для реализации в компьютерах, требует развития особых приёмов. Их изучением занимается системный анализ. Системный анализ изучает структуру реальных объектов и даёт способы их формализованного описания. Частью системного анализа является общая теория систем, изучающая самые разнообразные по характеру системы с единых позиций. Системный анализ занимает пограничное положение между теоретической информатикой и кибернетикой. Такое же пограничное положение занимают ещё две дисциплины. Имитационное моделирование - одна из них. В этой науке создаются и используются специальные приемы воспроизведения процессов, протекающих в реальных объектах, в тех моделях этих объектов, которые реализуются в вычислительных машинах. Вторая наука - теория массового обслуживания изучает широкий класс моделей передачи и переработки информации - системы массового обслуживания.

Последний класс дисциплин, входящих в теоретическую информатику, ориентирован на использование информации для принятия решений в самых различных ситуациях, встречающихся в окружающем нас мире. Сюда входит теория принятия решений, изучающая общие схемы, используемые людьми при выборе нужного им решения из множества альтернативных возможностей. Такой выбор часто происходит в условиях конфликта или противоборства. Эти модели изучаются в теории игр. Всегда хочется среди всех

возможных решений выбрать наилучшее или близкое к такому. Проблемы, возникающие при решении этой задачи, изучаются в дисциплине, получившей название математическое программирование (не путать с программированием для компьютеров, слово «программирование» здесь употребляется в ином смысле). При организации поведения, ведущего к нужной цели, принимать решения приходится многократно. Поэтому выбор отдельных решений должен подчиняться единому плану. Изучением способов построения таких планов и их использованием для достижения поставленных целей занимается ещё одна научная дисциплина - исследование операций, в которой изучаются и способы организации различного рода процессов, ведущих к получению нужных результатов. Если решения принимаются не единолично, а в коллективе, то возникает немало специфических ситуаций: образование партий, коалиций, появление соглашений и компромиссов. Эти проблемы изучаются в теории игр и теории коллективного поведения.

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 идёт не о технических деталях и электронных схемах, а о принципиальных решениях на уровне архитектуры вычислительных систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств. Примеры 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. Его основные разделы: системное программное и прикладное программирование. Среди системного программироания – разработка новых языков программирования, разработка интерфейсных систем (пример

– Windows). Среди прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные – система обработки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных.

Информационные системы связаны с анализом потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информационносправочные и информационно-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска информации (включая Интернет) вовлекают всё больший круг пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно захлебнуться.

Искусственный интеллект – область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими науками. Поскольку мы далеко не всё знаем о том, как мыслит человек, исследования по искусственному интеллекту не привели к решению принципиальных проблем. Заставить мыслить компьютер не удалось, но попытки продолжаются. Основные направления разработок – моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и другие. От успехов работ в области искусственного интеллекта зависит решение такой важнейшей прикладной проблемы как создание

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.

  1. 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!

Теоретическая информатика имеет множество ответвлений и направлений, изучающих различные сферы ее применения.

Теоретическая информатика

Наукой, предшествующей возникновению термина «информатика», является «кибернетика». Вплоть до семидесятых годов двадцатого века то, что сегодня называется «теоретической информатикой» называлось «теоретической кибернетикой» или «математической кибернетикой».

Теоретическая информатика является теоретической базой для реального практического применения информатики.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Характеристика направлений теоретической информатики

Теоретическая информатика имеет массу направлений своего развития, в зависимости от области применения и используемых методов обработки данных. Некоторые из этих направлений на сегодняшний день сформированы в отдельные дисциплины. Рассмотрим подробнее эти направления и дисциплины.

Логические дисциплины, то есть те, которые базируются на математической логике. Это такие дисциплины, как например, теория параллельного вычисления, теория алгоритмов, теория сетей и другие. Здесь формируются логические модели вычисления и обработки информации, ее анализ с помощью вычислительной техники, а также анализ работы самой компьютерной техники при производстве вычислений.

Вычислительные дисциплины, такие как, например, вычислительная геометрия, вычислительная математика и другие. Здесь ключевым словом является «вычислительная», что говорит о том, что эти дисциплины предназначены для выполнения операций вычисления данных на базе исходников и с применением специальных методик. Ранее в математике не стояла задача создания и разработки автоматических операций вычисления и решения заданий. С появлением компьютеров проблема автоматизации вычислений родилась сама собой. Раньше все рассчитывалось вручную и занимало большой объем времени и трудозатрат, на сегодняшний день, благодаря автоматизации вычислений и разработке программ, ранее ёмкие расчеты проводятся компьютером за считанные секунды.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Теория информации изучает информацию в целом, как абстрактный объект, не учитывая ее внутреннюю наполненность. Эта дисциплина рассматривает законы зарождения информации, её прогресса и угасания её актуальности.

Теория кодирования занимается изучением форматов хранения, преобразования и передачи информации в виде баз данных или отдельных файлов.

Теория трансляции является ответвлением теории информации. Она изучает именно законы и методы трансляции информации по разным сетям и объектам. Вокруг нас существует огромный поток информации, в информатике отдельные реальные данные рассматриваются как абстрактные, и подлежат процессу моделирования. То есть, при помощи электронных вычислительных машин любая фактическая информация ретранслируется в определенные модели, надлежащие к той или иной сфере применения. Этот процесс возможен благодаря применению специальных приемов и операций, которые изучает дисциплина, именуемая системным анализом.

Системный анализ изучает структуру реально существующих объектов и предлагает методики их моделирования. Эта дисциплина использует обобщенную теорию систем, изучающую всевозможные информационные системы в едином русле. Системный анализ является одной из множества дисциплин, находящихся между теоретической информатикой и кибернетикой. Среди этих дисциплин так же можно выделить теорию массового обслуживания и имитационное моделирование. Теория массового обслуживания занимается анализом специфических систем моделирования, трансляции и обработки информации, связанной с массовым обслуживанием. Имитационное моделирование занимается изучением моделирования процессов для электронных вычислительных машин, происходящих в физических объектах.

И в завершение, дисциплины, которые занимаются разработкой моделей выработки решений в определенных практических ситуациях, актуальных на сегодняшний день в различных сферах жизни. Одной из таких дисциплин является теория принятия решений. Она изучает общие структуры принимаемых человеком решений, при выборе оптимального варианта из возможных существующих.

Теоретическая информатика — математи­ческая дисциплина использующая методы мате­матики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации.

Сама теоретическая информатика распадается на ряд самостоятельных дисциплин. По степени близости решаемых задач их можно условно разде­лить на пять классов.

A.К первому классу относятся дисциплины, опирающиеся на математическую логику. В них разрабатываются методы, позволяющие использо­вать достижения логики для анализа процессов пе­реработки информации с помощью компьютеров (теория алгоритмов, теория параллельных вычис­лений), а также методы, с помощью которых можно на основе моделей логического типа изучать про­цессы, протекающие в самом компьютере во время вычислений (теория автоматов, теория сетей Петри).

B.Это вычислительная математика и вычислительная геометрия. Слово "вычислительная" подчеркивает, что эти науки на­правлены на создание методов, ориентированных на реализацию в компьютерах.

D.Переход от реальных объектов к моделям, которые можно использовать для изучения и реа­лизации в компьютерах, требует развития особых приемов. Их изучением занимается системный анализ — наука, возникшая чуть более трех десяти­летий назад. Системный анализ изучает структуру реальных объектов и дает способы их формализованного описания. Частью системного анализа является общая теория систем, изучающая самые разнообразные по характеру системы с единых по­зиций. Системный анализ занимает пограничное положение между теоретической информатикой и кибернетикой. Такое же пограничное положение занимают еще две дисциплины. Имитационное моделирова­ние — одна из них. В этой науке создаются и ис­пользуются специальные приемы воспроизведения процессов, протекающих в реальных объектах, в тех моделях этих объектов, которые реализуются в вычислительных машинах. Вторая наука — теория массового обслуживания изучает специальный, но весьма широкий класс моделей передачи и перера­ботки информации, так называемые системы мас­сового обслуживания.

E.Последний класс дисциплин, входящих в теоретическую информатику, ориентирован на ис­пользование информации для принятия решений в самых различных ситуациях, встречающихся в ок­ружающем нас мире. Сюда, прежде всего, входит теория принятия решений, изучающая общие схе­мы, используемые людьми при выборе нужного им решения из множества альтернативных возможно­стей. Такой выбор часто происходит в условиях кон­фликта или противоборства. Модели такого типа изучаются в теории игр. Всегда хочется среди всех возможных решений выбрать наилучшее или близкое к такому. Про­блемы, возникающие при решении этой задачи, изучаются в дисциплине, получившей название математическое программирование (не путать с программированием для компьютеров, слово "про­граммирование" здесь употребляется в ином смыс­ле). При организации поведения, ведущего к нужной цели, принимать решения приходится мно­гократно. Поэтому выбор отдельных решений дол­жен подчиняться единому плану. Изучением способов построения таких планов и их исполь­зованием для достижения поставленных целей за­нимается еще одна научная дисциплина — исследование операций. В этой же науке изучаются и способы организации различного рода процессов, ведущих к получению нужных результатов. Если решения принимаются не единолично, а в коллективе, то возникает немало специфических ситуаций: образование партий, коалиций, появле­ние соглашений и компромиссов. Эти проблемы частично изучаются в уже упомянутой теории игр, но в последнее время активно развивается новая дисциплина — теория коллективного поведения, для которой задачи коллективного принятия реше­ний — предмет специального изучения.

Кибернетика.

Кибернетика может рассматриваться как при­кладная информатика в области создания и исполь­зования автоматических или автоматизированных систем управления разной степени сложности, от управления отдельным объектом (станком, про­мышленной установкой, автомобилем и т. п.) до сложнейших систем управления целыми отраслями промышленности, банковскими системами, систе­мами связи и даже сообществами людей.

Кибернетика возникла в конце 40-х гг., когда Н. Винер впервые выдвинул идею о том, что системы управления в живых, не­живых и искусственных системах обладают многи­ми общими чертами. Установление аналогий обещало создание "общей теории управления", ре­зультаты которой могли бы использоваться в самых разнообразных системах.

Эта идея получила подкрепление, когда появи­лись компьютеры, способные единообразно решать самые разные задачи. Универсальность компьютер­ных вычислений наталкивала на справедливость ги­потезы о существовании универсальных схем управления.

Эта гипотеза не выдержала проверку вре­менем, но накопленные в кибернетике сведения о самых разных системах управления, общие прин­ципы, которые частично все-таки удалось обнару­жить, замена узкопрофессиональной точки зрения специалиста в данной области на взгляд с позиции общности внешне разнородных объектов и систем принесли большую пользу. Перенос идей и моделей из одних областей в другие, общение между собой специалистов разного профиля на некотором еди­ном языке кибернетики сделали свое дело. Появи­лись кибернетические по своему духу модели в науках, доселе не знавших точных методов и рас­четов. Кибернетика сыграла большую роль в воз­никновении структурной лингвистики, в недрах которой активно развиваются математическая лингвистика и прикладная лингвистика. Возникли научные направления, получившие характерные названия: химическая кибернетика, юридическая кибернетика, техническая кибернетика и т. п. Все эти "кибернетики" изучают использование инфор­мации при управлении в том классе систем, кото­рый изучает соответствующая наука. А общая методология и ряд общих положений помогают по­лучать в этом направлении теоретически и практи­чески значимые результаты.

Наиболее активно развивается техническая ки­бернетика. В ее состав входит теория автоматиче­ского управления, которая стала теоретическим фундаментом автоматики. Трудно переоценить важность исследований в этой области. Без них не­возможны были бы достижения в области приборо­строения, станкостроения, атомной энергетики да, пожалуй, всех тех систем управления промышлен­ными процессами и научными исследованиями, которые составляют значительную часть среды оби­тания человека. С теорией автоматического управ­ления связана техническая диагностика, в задачи которой входит контроль за функционированием систем и поиск повреждений в них.

Заметное место в кибернетике занимает рас­познавание образов. Основная задача этой дисцип­лины — поиск решающих правил, с помощью которых можно было бы классифицировать много­численные явления реальности, соотносить их с не­которыми эталонными классами. Распознавание образов — это пограничная наука между киберне­тикой и искусственным интеллектом, ибо поиск решающих правил чаще всего осуществляется пу­тем обучения, а обучение, конечно, интеллектуаль­ная процедура. В кибернетике выделяется даже специальная область исследований, получившая название обучение на примерах.

Еще одно научное направление тесно связы­вает кибернетику с биологией. Аналогии между живыми и неживыми системами многие столетия волнуют ученых. Насколько принципы работы жи­вых систем могут быть использованы в искусст­венных объектах? Что можно заимствовать у талантливого конструктора живых систем — При­роды? Ответы на эти вопросы ищет бионика — по­граничная наука между кибернетикой и биологией. Нейрокибернетика, как показывает ее название, пытается применить кибернетические модели в изучении структуры и действия нервных тканей.

Кибернетика, как уже говорилось, больше все­го интересуется общими принципами управления в объектах различной природы. Поэтому ее весьма интересуют равновесные состояния в таких систе­мах и способы их достижения. Равновесие тесно связано с идеей устойчивости, а именно устойчи­вость и способность сохранять длительное время свою форму, структуру и жизнедеятельность — ха­рактерное свойство не только живых, но и целесо­образных искусственных систем. Упоминавшаяся уже теория автоматического управления в своей значительной части есть наука о достижении устой­чивых состояний и способах их сохранения.Особенно сложен случай, когда равновесие до­стигается путем взаимодействия многих систем, со­перничающих и даже конфликтующих между со­бой. Модели такого типа рассматриваются в теории игр или в системах взаимодействующих устройств различного типа (Коллективное поведение ав­томатов). Общие модели такого типа рассматри­ваются в гомеостатике — недавно возникшей и еще находящейся в стадии оформления науке.

Программирование.

Это научное направ­ление своим появлением полностью обязано вы­числительным машинам. Именно с ними связано программирование. (Правда этот термин встре­чается и в другом смысле, когда говорится о математическом программировании, линейном программировании и т.п., т.е. о программирова­нии как специальной вычислительной процедуре. Встречаются и иные случаи использования термина "программирование". Например, одно время весь­ма популярным методом обучения было програм­мированное обучение.).

В начальный период своего развития програм­мирование не имело под собой прочной теоретиче­ской базы и напоминало труд ремесленников высшей квалификации, когда качество работы определяется не знаниями, а профессиональным умением. Но с накоплением опыта программи­рования нащупывались общие идеи и положения, лежащие в основе построения программ для компь­ютеров и в самих процедурах программирования. Это повлекло за собой постепенное создание теоретического программирования, в котором сейчас можно выделить несколько направлений.

Одно из них связано с созданием разнообраз­ных языков программирования, предназначенных для облегчения взаимодействия человека с вычис­лительной машиной и информационными систе­мами. Кроме разработки языка, на котором пользователь записывает программы, необходимы еще специальные средства, обеспечивающие ав­томатический перевод записи программы на неко­тором языке программирования в форму, воспринимаемую устройствами компьютера. Этот перевод осуществляется специальными программ­ными системами — трансляторами, разработка которых, как и создание языков программирования и решение еще целого ряда задач, связанных с обес­печением взаимодействия пользователя и машины, есть поле деятельности системных программистов. (Системное программирование — особая отрасль, в которой трудятся профессионалы высокого уров­ня, создающие программный продукт, тиражиру­емый вместе с математическим обеспечением).

Другая область деятельности системных про­граммистов — создание операционных систем, без которых не может функционировать никакая вы­числительная машина. Программисты такого про­филя работают, как правило, на тех фирмах и в тех организациях, где производятся или разрабатыва­ются компьютеры.

Кроме системного выделяют проблемно-ориен­тированное программирование. Специалисты, ра­ботающие в этой сфере, создают пользовательские программы, нацеленные на решение задач в той или иной области человеческой деятельности, например для решения задач из области аэромеханики, банковских задач, задач медицинской диагностики и т. п. Эти же программисты создают специальные пакеты прикладных программ — удобное средство для пользователя, работающего в фиксированной проблемной области.

Наконец, большой отряд программистов связан с созданием программ для разного рода информа­ционных систем, например для банков данных.

Читайте также: