Этот термин часто употребляется, когда речь идет о компьютерных системах. Одни и те же данные, записанные в компьютерной памяти, могут быть отображены в зависимости от выбранной программы обработки или как графическая информация, или как символьная, или как звуковая, или как числовая.
Данные - это любые зарегистрированные сигналы. Слово “информация” чаще используется в более узком смысле, чем просто все, что отражается в материальном объекте в результате воздействия на него другого материального объекта. Предполагается, что получение информации дает получившему ее возможность принимать решения, действовать, осуществлять выбор или пополнить (и/или реструктурировать) свою систему знаний. Если полученные данные не приводят ни к чему из перечисленного, то с субъективной точки зрения считается, что для получателя они информации не несут, хотя и занимают определенный объем его памяти.
Говоря об информации и ее свойствах, обычно имеют в виду один из трех аспектов:
Технический - точность, надежность, скорость передачи сигналов, объем, занимаемый в памяти зарегистрированными сигналами, способы регистрации сигналов. В этом аспекте информация = данные, и никак не учитывается ее полезность для получателя или ее смысловое содержание. Это информация в самом широком общем для всей материи смысле, информация в аспекте восприятия, хранения, передачи.
Прагматический - насколько эффективно информация влияет на поведение получателя. В этом аспекте говорят о полезности и ценности информации. В определенных случаях ценность информации становится отрицательной, а сама информация становится дезинформацией. Это информация в аспекте управления поведением.
Семантический - передача смысла с помощью кодов. Семантической называется информация, активизирующая образы, уже имеющиеся в тезаурусе получателя (узнаваемая) или вносящая изменения в его тезаурус (систему знаний). Это информация в аспекте знаний.[7]
4.2 Информационный процесс
Процесс, в результате которого осуществляется прием, передача (обмен), преобразование и использования информации. С помощью органов чувств люди воспринимают информацию, осмысливают ее и на основании своего опыта, имеющихся знаний, интуиции принимают определенные решения. Эти решения воплощаются в реальные действия, которые в разной степени преобразуют окружающий мир. Информационные процессы протекают не только в человеческом обществе, но и в растительном мире.
Обеспечить должный уровень информационной культуры призвана в первую очередь такая дисциплина, как информатика. Ведь в ее компетенцию изначально входят: компьютерные информационные технологии, информационные системы, современные средства и методы обработки информации, системы искусственного интеллекта, компьютерные коммуникации. [9]
Место информатики в системе наук
Рассмотрим место науки информатики в традиционно сложившейся системе наук (технических, естественных, гуманитарных и т.д.). В частности, это позволило бы найти место общеобразовательного курса информатики в ряду других учебных предметов.
Напомним, что по определению А.П.Ершова информатика - фундаментальная естественная наука. Академик Б.Н.Наумов определял информатику как естественную науку, изучающую общие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача).
Уточним, что такое фундаментальная наука и что такое естественная наука. К фундаментальным принято относить те науки, основные понятия которых носят общенаучный характер, используются во многих других науках и видах деятельности. Нет, например, сомнений в фундаментальности столь разных наук как математика и философия. В этом же ряду и информатика, так как понятия "информация", "процессы обработки информации" несомненно имеют общенаучную значимость.
Естественные науки - физика, химия, биология и другие - имеют дело с объективными сущностями мира, существующими независимо от нашего сознания. Отнесение к ним информатики отражает единство законов обработки информации в системах самой разной природы - искусственных, биологических, общественных.
Однако, многие ученые подчеркивают, что информатика имеет характерные черты и других групп наук - технических и гуманитарных (или общественных).
Черты технической науки придают информатике ее аспекты, связанные с созданием и функционированием машинных систем обработки информации. Так, академик А.А.Дородницын определяет состав информатики как три неразрывно и существенно связанные части: технические средства, программные и алгоритмические. Первоначальное наименовании школьного предмета "Основы информатики и вычислительной техники" в настоящее время изменено на "Информатика" (включающее в себя разделы, связанные с изучением технических, программных и алгоритмических средств). Науке информатике присущи и некоторые черты гуманитарной (общественной) науки, что обусловлено ее вкладом в развитие и совершенствование социальной сферы. Таким образом, информатика является комплексной, междисциплинарной отраслью научного знания. [5]
Информатика как единство науки и технологии
Информатика – отнюдь не только «чистая наука». У нее, безусловно, имеется научное ядро, но важная особенность информатики – широчайшие приложения, охватывающие почти все виды человеческой деятельности: производство, управление, науку, образование, проектные разработки, торговлю, финансовую сферу, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды и др. И, может быть, главное из них – совершенствование социального управления на основе новых информационных технологий.
Как наука, информатика изучает общие закономерности, свойственные информационным процессам (в самом широком смысле этого понятия). Когда разрабатываются новые носители информации, каналы связи, приемы кодирования, визуального отображения информации и многое другое, конкретная природа этой информации почти не имеет значения. Для разработчика системы управления базами данных важны общие принципы организации и эффективность поиска данных, а не то, какие конкретно данные будут затем заложены в базу многочисленными пользователями. 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, называемых часто «новые информационные технологии». Многообразные информационные технологии, функционирующие в разных видах человеческой деятельности (управлении производственным процессом, проектировании, финансовых операциях, образовании и т.п.), имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой.
Перечислим наиболее впечатляющие реализации информационных технологий.
АСУ – автоматизированные системы управления – комплекс технических и программных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере. Например, в образовании используются системы АСУ–ВУЗ.
АСУТП – автоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, такая система управляет работой станка с числовым программным управлением (ЧПУ), процессом запуска космического аппарата и т.д.
АСНИ – автоматизированная система научных исследований – программно-аппаратный комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в него данные измерений автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наиболее удобной для исследователя форме.
АОС – автоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие учащимся осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить учебные материалы и т.д.
САПР – система автоматизированного проектирования – программно-аппаратный комплекс, который во взаимодействии с человеком (конструктором, инженером-проектировщиком, архитектором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.
Следует упомянуть также диагностические системы в медицине, системы организации продажи билетов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, системы обеспечения редакционно-издательской деятельности – спектр применения информационных технологий чрезвычайно широк.
С развитием информатики возникает вопрос о ее взаимосвязи и разграничении с кибернетикой. При этом требуется уточнение предмета кибернетики, более строгое его толкование. Информатика и кибернетика имеют много общего, основанного на концепции управления, но имеют и объективные различия. Один из подходов разграничения информатики и кибернетики – отнесение к области информатики исследований информационных технологий не в любых кибернетических системах (биологических, технических и т.д.), а только в социальных системах. В то время как за кибернетикой сохраняются исследования общих законов движения информации в произвольных системах, информатика, опираясь на этот теоретический фундамент, изучает конкретные способы и приемы переработки, передачи, использования информации. Впрочем, многим современным ученым такое разделение представляется искусственным, и они просто считают кибернетику одной из составных частей информатики.[3]
Связь информатики с другими науками
Информатика использует методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации. Можно утверждать, что математика создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.
Особое значение в информатике имеет такой раздел математики, как математическая логика.
Математическая логика разрабатывает методы, позволяющие использовать достижения логики для анализа различных процессов, в том числе и информационных, с помощью компьютеров. Теория алгоритмов, теория параллельных вычислений, теория сетей и другие науки берут свое начало в математической логике и активно используются в информатике.
Используя логические операции, можно провести моделирование логической структуры правовой нормы. Цель моделирования - выявить логические (включая латентные) связи правовой нормы. Данная формализация языка права позволяет промоделировать и проанализировать правовые нормы с помощью такого нового класса автоматизированных систем правовой информации, как экспертные системы.
По оценкам специалистов прогресс информатики в значительной степени будет обусловлен развитием ее математической базы.
продолжениеwww.coolreferat.com
ГОУ ВПО «Курский Государственный Медицинский Университет»
Кафедра Информатики и вычислительной техники
Реферат по информатике на тему
«Информатика как наука: развитие и перспективы»
Выполнил: студент 1-го курса
Ларин Сергей
Проверил: Артеменко
Виктор Сергеевич
Курск, 2009
План
Введение
1. Появление и развитие
1.1 Этап иероглифической символики
1.2 Этап абстрактной символики
1.3 Этап картографии, технической графики и информационной визуализации и аудирования
1.4 Этап книгопечатания
1.5 Этап технической (индустриальной) революции 19 в.
1.6 Этап математизации и формализации знаний
1.7 Этап информатизации, информационно - логического представления знаний
1.8 Этап автоформализации знаний
2. Структура
2.1 Теоретическая информатика
2.2 Математическая логика
2.3 Теория информации
2.4 Системный анализ
2.5 Кибернетика
2.6 Биоинформа́тика
2.7 Программирование
3. Кибернетика и информатика
Заключение
Литература
Введение
Прогресс невозможен без систематизации, накопления, передачи и сохранения знаний. Наши предки на каменных поверхностях пещер, на глиняных дощечках, на пергаменте и папирусе, пытались передать и сохранить свои знания для потомков. Заметим, что осуществлять строительство, проводить научные исследования, заниматься торговлей и т.д. очень трудно на основе лишь собственного ума и жизненного опыта. По мере накопления человечеством знаний стали актуальными вопросы сохранения, тщательного отбора и систематизации имеющейся информации. Так постепенно человечество пришло к науке, называемой информатикой.
Информа́тика (ср. нем. Informatik, фр. Informatique, англ. computer science — компьютерная наука — в США, англ. computing science — вычислительная наука — в Великобритании) — наука о способах получения, накоплении, хранении, преобразовании, передаче и использовании информации. Она включает дисциплины, так или иначе относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и довольно конкретные, например, разработка языков программирования. Было бы уместным привести слова известного нидерландского ученого Эдсгер Дейкстра: «Информатика не более наука о компьютерах, чем астрономия — наука о телескопах». И действительно – эта сравнительно молодая наука, поистине велика по своим масштабам развития – всего за полвека она приобрела статус практически мировой науки, без которой сейчас не сможет работать ни одно предприятие, да что уж там – ни одна экономика любой страны не сможет существовать без этой науки. Сегодня информатика стала также и мировой индустрией. Кризис, затронувший все сферы жизни никак не смог повлиять на сферу информационных технологий. Самые богатые люди мира по версии журнала «Forbes» задействованы в сфере информационных технологий. Попробуем разобраться в истории этой науки, её структуре, а так же в перспективах её развития.
1. Появление и развитие информатики
1.1 Этап иероглифической символики
Изначально носителем информации была речь. Развитие речи, языка - объективный процесс в развитии общества. Как отмечал Ф. Энгельс, “развивающиеся люди развились до того, что им стало необходимо что-то сказать друг другу”. Труд сыграл свою роль в развитии человека. Речь (как отражение мыслительных процессов) повлияла на развитие человека не в меньшей степени. Язык обладает в среднем 20% избыточностью, т.е. любое сообщение можно было бы без потери информации сократить на 1/5, однако при этом резко уменьшается помехоустойчивость и воспринимаемость информации. К самым ранним знаковым системам относятся: приметы, гадания, знаменья, язык, изобразительное искусство, музыка, графика, пластика, танец, пантомима, архитектурные сооружения, костюм, народные ремесла, обряды. Первые примеры информационной символики были предоставлены в каменном веке в виде пиктографического письма (рисунков) на камне. В бронзовом веке появились изображения повторяющихся систем понятий – идеограмм, которые с конца IV века до н.э. превратились в рисуночное иероглифическое письмо. В то же время, благодаря развитию производства и торговли совершенствуется числовая символика, которая вначале возникла в виде счета из двух цифр 1 и 2. Все остальные количества обозначались понятием “много”. Дальнейшее развитие счета произошло, благодаря нашим физиологическим особенностям наших рук - пальцам (счёт с 5 до 10). Клинописная запись счета появилась в Вавилоне в III тыс. до н.э. Далее появились различные способы записи счета, например, вавилонская, критская, арабская, латинская и др. Вавилонская система счета позволяет вести запись чисел в пределах 1 млн. и выполнять действия с простыми дробными числами. В 5-4 в. до н.э. на острове Крит применяется удобная для записи десятичная символика счета. Древние римляне положили в основу алфавита счисления иероглифическое обозначение пальцев рук (все символы этой системы счисления можно изобразить с помощью пальцев рук). Ко времени расцвета римской культуры, эти значки были заменены похожими на них латинскими. Затем у индусов арабы заимствовали искусство быстрого счета (налицо признаки автоматизации вычислений) и значки для записи чисел, т.е. цифры, которые в VII-VIII в. до н.э. распространились и на европейском континенте.
1.2 Этап абстрактной символики
Иероглифическое письмо, хоть и является древнейшим, сохранилось до наших дней в ряде регионов (Китай, Япония, Корея). Его сохранению способствовало удобство, наглядность и то, что народы этих стран были этнически однородны и из-за особенностей культуры, традиций, географического положения слабо мигрировали. В Средиземноморье же были предпосылки совершенствования письма: различные языковые формы, развитые межнациональные торговые связи, относительно нестабильная политическая обстановка в государствах и миграция населения. Поэтому здесь за короткий исторический период завершился переход от иероглифической системы письма к абстрактной и более удобной для чтения системы клинописи на сырых глиняных табличках (III-II в. до н.э.). Следующий период создания последовательного слогового письма на глиняных табличках - вавилонский. Вавилонский язык впервые в истории начинает выполнять международные функции в дипломатии и торговле, т.е. приобретает коммуникационные и терминообразующие функции. Новым этапом явилось создание в X-IX в. до н.э. финикийского алфавита. Этап перехода к алфавитной системе завершился в VIII в. до н.э. созданием на основе финикийского письма греческого алфавита, который впоследствии стал основой всех западных письменных систем. Усовершенствованием этой информационной символики стало введение во II-I в. до н.э. в Александрии начал пунктуации. Развитие письменной символики завершается в Европе в XV в. созданием пунктуации современного вида. Появляется древнегреческая научная терминология, благодаря которой началось устранение излишней информационной избыточности (она как будет показано ниже - и благо, и вред). В период Возрождения древнегреческие и латинские языки послужили основой для создания терминологических систем в различных областях знаний. Это период расцвета не только культуры, искусства, поэзии, но и таких способов актуализации знаний, как виртуализация связей и отношений, например, архитектурные сооружения и др. Математическая символика продолжает качественно развиваться благодаря фундаментальным открытиям математики таким, как, например, создание совершенной алгебраической символики (XIV-XVII в.), введение знаков операций (XV в.), введения знаков равенства, бесконечности (XVII в.), появления знаков степени, дифференциала, интеграла, производной (XVII в.) и др.
1.3 Этап картографии, технической графики и информационной визуализации и аудирования
Особая форма представления, визуализации знаний - карты, отображающие явления природы и общества в виде информативных образов и знаков. Первые карты, дошедшие до наших дней, были составлены в Вавилоне (III-I тыс. до н.э.). Карта мира была впервые составлена Птолемеем во II в. до н.э. Создание новых картографических проектов и технологий их составления происходит в конце XVI в. Возникновение технической графики относится ко времени появления ранней письменности и развивается в связи с сооружением сложных объектов (замечательные пирамиды, дворцы, шахты, водопроводные системы) в III-II тыс. до н.э. Дальнейшее развитие техническая графика получила в эпоху Возрождения в связи с конструированием сложных машин и механизмов, например, военного характера и возведением крупных городов. Значительно позже развиваются элементы виртуализации связей и отношений в картинах многих известных художников (Дюрер, Эшер и др.). В эпоху Возрождения также предпринимаются попытки не только визуализации, на и аудирования, искусственного создания звуков (озвучивания информации). Появились модели говорящих машин. Например, в 1770 г. в Петербургской Академии наук сотрудник Санкт-Петербургского университета Краценштейн смоделировал акустические резонаторы, имитирующие голос человека. Затем, позже, Вольфганг фон Кемпелен разработал, а Уитстон построил «говорящие меха», создававшие воздушный поток для возбуждения вибрирующих язычков, игравших роль голосовых связок. В 1876 г. Александр Грейам Белл получил американский патент на устройство, названное телефоном.
Бумажный этап развития информатики можно отсчитывать, видимо, с X в., когда бумага стала производиться на предприятиях в странах Европы. Эпоха Возрождения сыграла исключительную роль в развитии не только литературы и искусства, но и информатики, особенно, её гуманитарных основ и приложений. С расширением торговли и ремесел появились городские почты: с XV в. – частная почта, с XVI в. – королевская почта. Благодаря этим стабильным коммуникациям информационная деятельность начинает расширяться, появляются первые университеты (Италия, Франция), которые начинают играть роль центров хранения и передачи информации, центров культуры и знания. Классическое университетское образование базируется на фундаментальности, универсальности, гармонизации образования, методов и средств актуализации информации.
1.4 Этап книгопечатания
Книгопечатание было изобретено в Германии в XV в. как массовая деятельность и стало началом нового научного этапа в естествознании (станок Гуттенберга, 1440-1450). Главным качественным достижением того времени стало возникновение систем научно-технической терминологии в основных отраслях знаний, появились журналы, газеты, энциклопедии, географические карты. Происходило массовое тиражирование по пространству информации на материальных носителях, что приводило к росту профессиональных знаний и развитию информационных технологий. “Книгопечатание явилось могучим орудием, которое охраняло мысль личности, увеличило ее силу в сотни раз” (В.И. Вернадский).
1.5 Этап технической (индустриальной) революции 19 в.
Книгопечатание развивало науки, способствовало систематизации и формализации знаний по отраслям. Эти знания можно было теперь быстро тиражировать (налицо появление ещё одного важного свойства информации). Знания стали доступны многим, в том числе и территориально удаленным друг от друга, а также удаленным по времени участникам трудового процесса (усиливаются пространственно-временные свойства информации). Появляются признаки параллелизма в передаче и актуализации информации, знаний. Начала раскручиваться спираль технической цивилизации: текущее знание – текущее общественное производство – новое знание – новое общественное производство. Печатный станок резко повысил пропускную способность социального канала обмена знаниями. Новый этап в развитии информатики, связанный с технической революцией 19 в., ассоциируется с началом создания регулярной почтовой связи, как формы стабильных международных коммуникаций. Затем возникли фотография (1839 г.), телеграф (1832 г.), телефон (1876 г.), радио (1895 г.), кинематограф (1905 г.), беспроволочная передача изображения (1911 г.), промышленное телевидение (1920 г.), цифровые фотография и телевидение, сотовая связь, IP-телефония (конец XX-го века).
1.6 Этап математизации и формализации знаний
С развитием промышленной революции становится все более острой потребность в создании системы описания и использования профессиональных знаний, введения фундаментальных и профессиональных понятий, формирования основных элементов технологии формализации профессиональных знаний. Первые признаки этого процесса восходят к временам, когда жрецы отказались от контроля над всем и всеми и перешли к индивидуальной специализации (появились первые специалисты - звездочеты, лекари и др.). Наиболее успешно развивается в этот период процесс формализации астрономических знаний – появляются книги с астрономическими формулами, таблицами, а на их базе разрабатываются навигационные инструменты, что позволяло передавать профессиональные знания и умения, например, за несколько лет обучать профессионально мореплавателя. Возможность процесса отчуждения профессиональных знаний от их носителей до самого последнего времени определялась возможностью формализации профессиональных знаний математическими методами и аппаратом. Области профессиональных знаний, которые оказались более формализуемыми, получили название точных или естественных наук – математика, физика, биология, химия и др. Остальные области образовали гуманитарные науки. Процесс формализации знаний, как правило, сводился к попыткам выделения из всего многообразия сведений в некоторой области человеческой деятельности небольшой части, логически определяющей достаточно многое (система аксиом и правила вывода). Отправитель и получатель информации (знаний) пользовались некоторым общим набором правил для их представления и восприятия - формализмом представления знаний. Мысль, которую нельзя выразить формализмом (языком), не может быть включена в информационный обмен, в обмен знаниями. В отраслях науки формируются специфические языковые системы, среди которых особенно важен язык математики, как информационная основа системы знаний в точных, естественных науках. Свои языки имеют химия (язык структурных химических формул, например), физика (язык описания атомных связей, например), биология (язык генетических связей и кодов) и т.д. Нынешний этап развития информатики характерен созданием и становлением языка информатики.
1.7 Этап информатизации, информационно - логического представления знаний
С появлением ЭВМ впервые в человеческой истории стал возможен способ записи и долговременного хранения профессиональных знаний, ранее формализованных математическими методами (алгоритмов, программ, баз данных, эвристик и т.д.). Эти знания, а также опыт, навыки, интуиция могли уже использоваться широко и без промежуточного воздействия на человека влиять на режим работы производственного оборудования. Процесс записи ранее формализованных профессиональных знаний в форме, готовой для воздействия на механизмы (автоматы), получил изначально название программирование. Эту деятельность часто отождествляют с искусством. Рост численности людей, занятых в информационной сфере, был вызван постоянным усложнением индустриального общества и связей в нём. В начале 70-х годов начал наблюдаться информационный кризис. Он проявился в снижении эффективности информационного обмена: резко возрос объём научно-технической публикации; специалистам различных областей стало трудно общаться; возрос объём используемой неопубликованной информации; возникли сложности в восприятии, переработке информации, выделении нужной информации из общего потока и др. Если машины и системы автоматизации в сфере материального производства постоянно совершенствовались и, соответственно, производительность труда там росла, то в сферу обработки информации средства автоматизации проникали с большим трудом. Численность людей в информационной сфере к началу 80-х годов в большинстве развитых стран составляло около 60% от общего числа занятых в производстве и продолжало расти, т.е. ЭВМ применялась там, где существовала формальная постановка задач, алгоритм. Кроме этого, ЭВМ использовалась для хранения и обработки больших наборов данных по стандартным процедурам. В то же время, область профессионально-человеческой деятельности, которая поддается пока формализации, алгоритмизации, а, следовательно, - и автоматизации с помощью ЭВМ, составляет только небольшую часть формализованных знаний, большая часть айсберга знаний пока плохо формализована и плохо структурирована. Общую структуру накопленных человечеством профессиональных знаний можно представить в виде пирамиды. Пирамида – это универсальная и замечательная структура - инвариант многих развивающихся процессов (возможно, этим объясняется тяга к построении пирамид в древности). В основании этой пирамиды лежит слой знаний, в данный момент практически недосягаемый, в частности, неотделимый от их авторов (существующий, например, на уровне подсознания) и не формализуемый. Следующий слой – это простые (“ремесленнические”) знания, которые могут быть переданы по принципу “делай как я”. Выше расположены знания, доступные для объяснения, но не всегда формально описываемые. Затем идут формально описываемые знания. Самый верхний, относительно меньший по объёму слой составляют аксиоматически построенные теории.
1.8 Этап автоформализации знаний
Этот этап тесно связан с развитием когнитологии, персональных компьютеров и вычислений, делающих возможным формальное описание (а, следовательно, актуализацию, передачу, хранение, сжатие) исследователями накопленного знания, опыта, профессиональных умений и навыков. Развиваются когнитивные методы и средства, позволяющие строить решения проблем “по ходу решения, на лету”, особенно эффективно в тех случаях, когда исследователю неизвестен путь решения. Развиваются методы виртуализации и визуализации. Этот этап очень важен для информатики, ибо он стал позволять решать межпредметные задачи, как правило, плохо структурируемые и формализуемые, а также позволил использовать типовые инструментальные системы. Используется когнитивная графика – графика, порождающая новые решения, а также “виртуальный мир” – искусственное трехмерное пространство (одну из осей координат можно условно считать “пространственной”, другую - “временной”, третью - “информационной”) и визуальные среды (например, Visual-среды).
2. Структура
2.1 Теоретическая информатика
Теоретическая информатика – это научная область, предметом изучения которой являются информация и информационные процессы; в которой осуществляется изобретение и создание новых средств работы с информацией. Как любая фундаментальная наука, теоретическая информатика (в тесном взаимодействии с философией и кибернетикой) занимается созданием системы понятий, выявлением общих закономерностей, позволяющих описывать информацию и информационные процессы, протекающие в различных сферах (в природе, обществе, человеческом организме, технических системах).
2.2 Математическая логика
Математическая логика (теоретическая логика, символическая логика) — раздел математики, изучающий доказательства и вопросы оснований математики. «Предмет современной математической логики разнообразен.» Согласно определению П. С. Порецкого, «математическая логика есть логика по предмету, математика по методу». Согласно определению Н. И. Кондакова, «математическая логика — вторая, после традиционной логики, ступень в развитии формальной логики, применяющая математические методы и специальный аппарат символов и исследующая мышление с помощью исчислений (формализованных языков).» Это определение соответствует определению С. К. Клини: математическая логика — это «логика, развиваемая с помощью математических методов». Так же А. А. Марков определяет современную логику «точной наукой, применяющей математические методы». Все эти определения не противоречат, но дополняют друг друга.
Применение в логике математических методов становится возможным тогда, когда суждения формулируются на некотором точном языке. Такие точные языки имеют две стороны: синтаксис и семантику. Синтаксисом называется совокупность правил построения объектов языка (обычно называемых формулами). Семантикой называется совокупность соглашений, описывающих наше понимание формул (или некоторых из них) и позволяющих считать одни формулы верными, а другие — нет.
2.3 Теория 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, главным образом, 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.
2.4 Системный анализ
Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов. Системный анализ возник в эпоху разработки компьютерной техники. Успех его применения при решении сложных задач во многом определяется современными возможностями информационных технологий. Н.Н. Моисеев приводит, по его выражению, довольно узкое определение системного анализа [1]: «Системный анализ — это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т.д. Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т.д. Поэтому истоки системного анализа, его методические концепции лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений: теории операций и общей теории управления».
2.5 Кибернетика
Кибернетика (от греч. kybernetike — «искусство управления», от греч. kybernao — «правлю рулём, управляю», от греч.КхвеснЮфзт — «кормчий») — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе.
В теории информации термин кибернетика впервые был предложен Норбертом Винером в 50-х годах.
2.6 Биоинформа́тика
Биоинформа́тика или вычисли́тельная биоло́гия — одна из дисциплин биологии, развивающая использование компьютеров для решения биологических задач. Под биоинформатикой понимают любое использование компьютеров для обработки биологической информации. На практике, иногда это определение более узкое, под ним понимают использование компьютеров для обработки экспериментальных данных по структуре биологических макромолекул (белков и нуклеиновых кислот) с целью получения биологически значимой информации.
Термины биоинформатика и вычислительная биология часто употребляются как синонимы, хотя последний чаще указывает на разработку алгоритмов и конкретные вычислительные методы. Считается, что не всякое использование вычислительных методов в биологии является биоинформатикой, например, математическое моделирование биологических процессов — это не биоинформатика.
2.7 Программи́рование
Программи́рование — процесс и искусство создания компьютерных программ и/или программного обеспечения с помощью языков программирования. Программирование сочетает в себе элементы искусства, фундаментальных наук (прежде всего информатика и математика), инженерии, спорта и ремесла.
В узком смысле слова, программирование рассматривается как кодирование алгоритмов на заданном языке программирования. Под программированием также может пониматься разработка логической схемы для ПЛИС, а также процесс записи информации в ПЗУ. В более широком смысле программирование — процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.
3. Кибернетика и информатика
Современная кибернетика началась в 1940-х годах как междисциплинарные исследования, соединяющее области систем управления, теории электрических цепей, машиностроения, логического моделирования, эволюционной биологии, неврологии. Системы электронного управления берут начало с работы инженера Bell Telephone Laboratories Harold S. Black в 1927 году по использованию отрицательной обратной связи, для управления усилителями. Идеи также имеют отношения к биологической работе Ludwig von Bertalanffy в общей Теории Систем.
Ранние применения отрицательной обратной связи в электронных схемах включали контроль артиллерийских установок и радарной антенны во время Второй Мировой Войны. Jay Forrester, аспирант в Лаборатории Сервомеханизмов в Массачусетском технологическом институте, работавший во время Второй Мировой Войны с Gordon S. Brown, над совершенствованием систем электронного управления для американского Флота, позже применил эти идеи к общественным организациям, таким как корпорации и города как первоначальный организатор Школы Индустриального Управления Массачусетского технологического института в MIT Sloan School of Management. Forrester известен как основатель Системной Динамики. W. Edwards Deming, гуру комплексного управления качеством, для которого Япония назначила свою главный послевоенный индустриальный приз, был молодым специалистом в Bell Telephone Laboratories в 1927 и, возможно, был под влиянием сетевой теории (по-русски — Сетевой анализ). Deming сделал «Понимающие Системы» одним из четырёх столпов того, что он описал как «Глубокое Знание» в его книге «Новая Экономика».
Многочисленные работы возглавляли соединение в этой области. В 1935 российский физиолог Анохин Пётр Кузьмич издал книгу, в которой было изучено понятие обратной связи («обратная афферентация»). Исследование и математическое моделирование регулирующих процессов стали продолжительным исследовательским усилием, и две ключевых статьи были опубликованы в 1943. Этими работами были «Поведение, Цель и Телеология» Arturo Rosenblueth, Norbert Wiener, и Julian Bigelow; и работа «Логическое Исчисление Идей, Постоянных в Возбуждённой Деятельности» Warren McCulloch и Walter Pitts.
Кибернетика как дисциплина была твёрдо установлена Wiener, McCulloch и другими, такими как W. Ross Ashby и W. Grey Walter. Walter был одним из первых, кто построил автономные роботы в помощь исследованию поведения животных. Вместе с США и Великобританией, важным географическим местоположением ранней кибернетики была Франция.
Весной 1947, Wiener был приглашён на конгресс по гармоническому анализу, проведённому в Nancy, Франция. Мероприятие было организовано Bourbaki, французским научным обществом, и математиком Szolem Mandelbrojt (1899—1983), дядей всемирно известного математика Benoît Mandelbrot.
Во время этого пребывания во Франции Wiener получил предложение написать сочинение на тему объединения этой части прикладной математики, которая найдена в исследовании Броуновского движения и в телекоммуникационной инженерии. Следующим летом, уже в Соединённых Штатах, Wiener решил ввести неологизм кибернетика в свою научную теорию. Название Кибернетика было придумано, чтобы обозначить исследование «целенаправленных механизмов» и было популяризировано через его книгу Кибернетика, или исследование контроля и коммуникации животного и машины. (Hermann & Cie, Париж, 1948). В Великобритании это стало центром для Ratio Club.
В начале 1940-ых Джон фон Нейман, более известный по его работам в математике и информатике, внёс уникальное и необычное дополнение в мир кибернетики: клеточные автоматы фон Неймана, и их логическое продолжение Универсальный Конструктор фон Неймана. Результатом этих обманчиво простых мысленных экспериментов стало понятие самовоспроизводства, который кибернетика приняла как основное понятие. Понятие, что те же самые свойства генетического воспроизводства относились к социальному миру, живым клеткам, и даже компьютерным вирусам, является дальнейшим доказательством несколько удивительной универсальности кибернетических исследований.
Wiener популяризировал социальные значения кибернетики, проведя аналогии между автоматическими системами (такими как регулируемый паровой двигатель) и человеческими институтами в его бестселлере The Human Use of Human Beings: Cybernetics and Society (Houghton-Mifflin, 1950).
В то время как не мало исследовательских организаций сосредоточились на кибернетике, Биологическая Компьютерная Лаборатории в университете Иллинойса, Urbana-Champaign, под руководством Heinz von Foerster, была главным центром кибернетических исследований в течение почти 20 лет, начиная с 1958 г..
В течение прошлых 30 лет кибернетика прошла цикл взлётов и падений, становясь всё более значимой в области искусственного интеллекта и биологических машинных интерфейсов (то есть киборгов), и когда это исследование лишилось поддержки, область в целом сбилась со своего основного направления.
В 1970-ых новая кибернетика проявилась во многих областях, сначала в биологии. Некоторые биологи под влиянием кибернетических понятий (Maturana и Varela, 1980; Varela, 1979; Atlan, 1979), осознали, что кибернетические метафоры программы, на которых базировалась молекулярная биология, представляли собой концепцию автономии невозможную для живого существа. Следовательно, этим мыслителям пришлось изобрести новую кибернетику, более подходящую для организаций, которые человечество обнаруживает в природе — организации, которые он самостоятельно не изобрёл. Возможность того что эта новая кибернетика могла также составлять социальные формы организации, оставалась объектом дебатов среди теоретиков на самоорганизации в 1980-ых.
В политологии Проект Cybersyn попытался ввести кибернетически административно-командную экономику в течение начала 1970-ых. В 1980-ых, в отличие от её предшественника, новая кибернетика интересуется взаимодействием автономных политических фигур и подгрупп, и практического и рефлексивного сознания предметов, создающих и воспроизводящих структуру политического сообщества. Основное мнение — рассмотрение рекурсивности, или само-зависимости политических выступлений, как в отношении выражения политического сознания, так и путями, в которых системы создаются на основе себя.
Geyer и van der Zouwen в 1978 обсуждали много особенностей появляющейся «новой кибернетики». Одна особенность новой кибернетики — то, что она рассматривает информацию как построенную и восстановленную человеком, взаимодействующим с окружающей средой. Это обеспечивает эпистемологическое основание науки, рассматривая это как зависимое от наблюдателя. Другая особенность новой кибернетики — свой вклад к соединению «микромакро-промежутка». Таким образом, это связывает человека с обществом. Geyer и van der Zouwen также отметили, что переход от классической кибернетики к новой кибернетике приводит к переходу от классических проблем к новым проблемам. Эти изменения в размышлении включают, среди других, изменения от акцента на управляемой системе, к управляющей, и фактору, который направляет управляющие решения. И новый акцент на коммуникации между несколькими системами, которые пытаются управлять друг другом.
Недавние усилия в истинном направлении кибернетики, системы контроля и поведения на стадии становления, в таких смежных областях, как теория игр (анализ группового взаимодействия), и Metamaterials (исследование материалов со свойствами вне ньютоновых свойств их составляющих атомов), системы обратной связи в эволюции, и метаматериал (изучение материалов со свойствами за Ньютоновскими свойства их составных атомов), привели к возрождению интереса в этой всё более актуальной области.
Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики — ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х гг. 20 в. этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах — с прогрессом электронной вычислительной техники.
Кибернетика является междисциплинарной наукой. Она возникла на стыке математики, логики, семиотики, физиологии, биологии, социологии. Ей присущ анализ и выявление общих принципов и подходов в процессе научного познания.
Заключение
Деятельность отдельных людей, групп, коллективов и организаций сейчас все в большей степени начинает зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-то действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что подчас невозможно без привлечения специальных технических средств.
Возрастание объема информации особенно стало заметно в середине XX в. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становилось все труднее. Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, нежели вести розыск аналога, сделанного ранее. Именно поэтому стало все больше и больше уделяться внимания информационным технологиям. В своем реферате я раскрыла историю и этапы развития информатики, её структуру, а также один из важнейших разделов информатики – кибернетику.
Литература
1. Юрий Лифшиц. Курс лекций Современные задачи теоретической информатики
2. Образовательный проект «Информатика в России»
3. Сайт для учителя информатики в школе. Компьютер в школе
4. Информатика и информационные технологии в образовании на портале RusEdu
5. Материалы по теоретическим основам информатики на сайте "Учитесь.ру"
6. Энциклопедия информационных технологий
7. Статьи по информатике и информационным технологиям из научных библиотек
8. Виктор Штонда, Статья "О компьютерных науках"
9. А. А. Разборов Theoretical Computer Science: взгляд математика // Компьютерра. — 2001. — № 2
www.neuch.ru
ГОУ ВПО «Курский Государственный Медицинский Университет»
Кафедра Информатики и вычислительной техники
Реферат по информатике на тему
«Информатика как наука: развитие и перспективы»
Выполнил: студент 1-го курса
Ларин Сергей
Проверил: Артеменко
Виктор Сергеевич
Курск, 2009
План
Введение
1. Появление и развитие
1.1 Этап иероглифической символики
1.2 Этап абстрактной символики
1.3 Этап картографии, технической графики и информационной визуализации и аудирования
1.4 Этап книгопечатания
1.5 Этап технической (индустриальной) революции 19 в.
1.6 Этап математизации и формализации знаний
1.7 Этап информатизации, информационно — логического представления знаний
1.8 Этап автоформализации знаний
2. Структура
2.1 Теоретическая информатика
2.2 Математическая логика
2.3 Теория информации
2.4 Системный анализ
2.5 Кибернетика
2.6 Биоинформа́тика
2.7 Программирование
3. Кибернетика и информатика
Заключение
Литература
Введение
Прогресс невозможен без систематизации, накопления, передачи и сохранения знаний. Наши предки на каменных поверхностях пещер, на глиняных дощечках, на пергаменте и папирусе, пытались передать и сохранить свои знания для потомков. Заметим, что осуществлять строительство, проводить научные исследования, заниматься торговлей и т.д. очень трудно на основе лишь собственного ума и жизненного опыта. По мере накопления человечеством знаний стали актуальными вопросы сохранения, тщательного отбора и систематизации имеющейся информации. Так постепенно человечество пришло к науке, называемой информатикой.
Информа́тика (ср. нем. Informatik, фр. Informatique, англ. computer science — компьютерная наука — в США, англ. computing science — вычислительная наука — в Великобритании) — наука о способах получения, накоплении, хранении, преобразовании, передаче и использовании информации. Она включает дисциплины, так или иначе относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и довольно конкретные, например, разработка языков программирования. Было бы уместным привести слова известного нидерландского ученого Эдсгер Дейкстра: «Информатика не более наука о компьютерах, чем астрономия — наука о телескопах». И действительно – эта сравнительно молодая наука, поистине велика по своим масштабам развития – всего за полвека она приобрела статус практически мировой науки, без которой сейчас не сможет работать ни одно предприятие, да что уж там – ни одна экономика любой страны не сможет существовать без этой науки. Сегодня информатика стала также и мировой индустрией. Кризис, затронувший все сферы жизни никак не смог повлиять на сферу информационных технологий. Самые богатые люди мира по версии журнала «Forbes» задействованы в сфере информационных технологий. Попробуем разобраться в истории этой науки, её структуре, а так же в перспективах её развития.
1. Появление и развитие информатики
1.1 Этап иероглифической символики
Изначально носителем информации была речь. Развитие речи, языка — объективный процесс в развитии общества. Как отмечал Ф. Энгельс, “развивающиеся люди развились до того, что им стало необходимо что-то сказать друг другу”. Труд сыграл свою роль в развитии человека. Речь (как отражение мыслительных процессов) повлияла на развитие человека не в меньшей степени. Язык обладает в среднем 20% избыточностью, т.е. любое сообщение можно было бы без потери информации сократить на 1/5, однако при этом резко уменьшается помехоустойчивость и воспринимаемость информации. К самым ранним знаковым системам относятся: приметы, гадания, знаменья, язык, изобразительное искусство, музыка, графика, пластика, танец, пантомима, архитектурные сооружения, костюм, народные ремесла, обряды. Первые примеры информационной символики были предоставлены в каменном веке в виде пиктографического письма (рисунков) на камне. В бронзовом веке появились изображения повторяющихся систем понятий – идеограмм, которые с конца IV века до н.э. превратились в рисуночное иероглифическое письмо. В то же время, благодаря развитию производства и торговли совершенствуется числовая символика, которая вначале возникла в виде счета из двух цифр 1 и 2. Все остальные количества обозначались понятием “много”. Дальнейшее развитие счета произошло, благодаря нашим физиологическим особенностям наших рук — пальцам (счёт с 5 до 10). Клинописная запись счета появилась в Вавилоне в III тыс. до н.э. Далее появились различные способы записи счета, например, вавилонская, критская, арабская, латинская и др. Вавилонская система счета позволяет вести запись чисел в пределах 1 млн. и выполнять действия с простыми дробными числами. В 5-4 в. до н.э. на острове Крит применяется удобная для записи десятичная символика счета. Древние римляне положили в основу алфавита счисления иероглифическое обозначение пальцев рук (все символы этой системы счисления можно изобразить с помощью пальцев рук). Ко времени расцвета римской культуры, эти значки были заменены похожими на них латинскими. Затем у индусов арабы заимствовали искусство быстрого счета (налицо признаки автоматизации вычислений) и значки для записи чисел, т.е. цифры, которые в VII-VIII в. до н.э. распространились и на европейском континенте.
1.2 Этап абстрактной символики
Иероглифическое письмо, хоть и является древнейшим, сохранилось до наших дней в ряде регионов (Китай, Япония, Корея). Его сохранению способствовало удобство, наглядность и то, что народы этих стран были этнически однородны и из-за особенностей культуры, традиций, географического положения слабо мигрировали. В Средиземноморье же были предпосылки совершенствования письма: различные языковые формы, развитые межнациональные торговые связи, относительно нестабильная политическая обстановка в государствах и миграция населения. Поэтому здесь за короткий исторический период завершился переход от иероглифической системы письма к абстрактной и более удобной для чтения системы клинописи на сырых глиняных табличках (III-II в. до н.э.). Следующий период создания последовательного слогового письма на глиняных табличках — вавилонский. Вавилонский язык впервые в истории начинает выполнять международные функции в дипломатии и торговле, т.е. приобретает коммуникационные и терминообразующие функции. Новым этапом явилось создание в X-IX в. до н.э. финикийского алфавита. Этап перехода к алфавитной системе завершился в VIII в. до н.э. созданием на основе финикийского письма греческого алфавита, который впоследствии стал основой всех западных письменных систем. Усовершенствованием этой информационной символики стало введение во II-I в. до н.э. в Александрии начал пунктуации. Развитие письменной символики завершается в Европе в XV в. созданием пунктуации современного вида. Появляется древнегреческая научная терминология, благодаря которой началось устранение излишней информационной избыточности (она как будет показано ниже — и благо, и вред). В период Возрождения древнегреческие и латинские языки послужили основой для создания терминологических систем в различных областях знаний. Это период расцвета не только культуры, искусства, поэзии, но и таких способов актуализации знаний, как виртуализация связей и отношений, например, архитектурные сооружения и др. Математическая символика продолжает качественно развиваться благодаря фундаментальным открытиям математики таким, как, например, создание совершенной алгебраической символики (XIV-XVII в.), введение знаков операций (XV в.), введения знаков равенства, бесконечности (XVII в.), появления знаков степени, дифференциала, интеграла, производной (XVII в.) и др.
1.3 Этап картографии, технической графики и информационной визуализации и аудирования
Особая форма представления, визуализации знаний — карты, отображающие явления природы и общества в виде информативных образов и знаков. Первые карты, дошедшие до наших дней, были составлены в Вавилоне (III-I тыс. до н.э.). Карта мира была впервые составлена Птолемеем во II в. до н.э. Создание новых картографических проектов и технологий их составления происходит в конце XVI в. Возникновение технической графики относится ко времени появления ранней письменности и развивается в связи с сооружением сложных объектов (замечательные пирамиды, дворцы, шахты, водопроводные системы) в III-II тыс. до н.э. Дальнейшее развитие техническая графика получила в эпоху Возрождения в связи с конструированием сложных машин и механизмов, например, военного характера и возведением крупных городов. Значительно позже развиваются элементы виртуализации связей и отношений в картинах многих известных художников (Дюрер, Эшер и др.). В эпоху Возрождения также предпринимаются попытки не только визуализации, на и аудирования, искусственного создания звуков (озвучивания информации). Появились модели говорящих машин. Например, в 1770 г. в Петербургской Академии наук сотрудник Санкт-Петербургского университета Краценштейн смоделировал акустические резонаторы, имитирующие голос человека. Затем, позже, Вольфганг фон Кемпелен разработал, а Уитстон построил «говорящие меха», создававшие воздушный поток для возбуждения вибрирующих язычков, игравших роль голосовых связок. В 1876 г. Александр Грейам Белл получил американский патент на устройство, названное телефоном.
Бумажный этап развития информатики можно отсчитывать, видимо, с X в., когда бумага стала производиться на предприятиях в странах Европы. Эпоха Возрождения сыграла исключительную роль в развитии не только литературы и искусства, но и информатики, особенно, её гуманитарных основ и приложений. С расширением торговли и ремесел появились городские почты: с XV в. – частная почта, с XVI в. – королевская почта. Благодаря этим стабильным коммуникациям информационная деятельность начинает расширяться, появляются первые университеты (Италия, Франция), которые начинают играть роль центров хранения и передачи информации, центров культуры и знания. Классическое университетское образование базируется на фундаментальности, универсальности, гармонизации образования, методов и средств актуализации информации.
1.4 Этап книгопечатания
Книгопечатание было изобретено в Германии в XV в. как массовая деятельность и стало началом нового научного этапа в естествознании (станок Гуттенберга, 1440-1450). Главным качественным достижением того времени стало возникновение систем научно-технической терминологии в основных отраслях знаний, появились журналы, газеты, энциклопедии, географические карты. Происходило массовое тиражирование по пространству информации на материальных носителях, что приводило к росту профессиональных знаний и развитию информационных технологий. “Книгопечатание явилось могучим орудием, которое охраняло мысль личности, увеличило ее силу в сотни раз” (В.И. Вернадский).
1.5 Этап технической (индустриальной) революции 19 в.
Книгопечатание развивало науки, способствовало систематизации и формализации знаний по отраслям. Эти знания можно было теперь быстро тиражировать (налицо появление ещё одного важного свойства информации). Знания стали доступны многим, в том числе и территориально удаленным друг от друга, а также удаленным по времени участникам трудового процесса (усиливаются пространственно-временные свойства информации). Появляются признаки параллелизма в передаче и актуализации информации, знаний. Начала раскручиваться спираль технической цивилизации: текущее знание – текущее общественное производство – новое знание – новое общественное производство. Печатный станок резко повысил пропускную способность социального канала обмена знаниями. Новый этап в развитии информатики, связанный с технической революцией 19 в., ассоциируется с началом создания регулярной почтовой связи, как формы стабильных международных коммуникаций. Затем возникли фотография (1839 г.), телеграф (1832 г.), телефон (1876 г.), радио (1895 г.), кинематограф (1905 г.), беспроволочная передача изображения (1911 г.), промышленное телевидение (1920 г.), цифровые фотография и телевидение, сотовая связь, IP-телефония (конец XX-го века).
1.6 Этап математизации и формализации знаний
С развитием промышленной революции становится все более острой потребность в создании системы описания и использования профессиональных знаний, введения фундаментальных и профессиональных понятий, формирования основных элементов технологии формализации профессиональных знаний. Первые признаки этого процесса восходят к временам, когда жрецы отказались от контроля над всем и всеми и перешли к индивидуальной специализации (появились первые специалисты — звездочеты, лекари и др.). Наиболее успешно развивается в этот период процесс формализации астрономических знаний – появляются книги с астрономическими формулами, таблицами, а на их базе разрабатываются навигационные инструменты, что позволяло передавать профессиональные знания и умения, например, за несколько лет обучать профессионально мореплавателя. Возможность процесса отчуждения профессиональных знаний от их носителей до самого последнего времени определялась возможностью формализации профессиональных знаний математическими методами и аппаратом. Области профессиональных знаний, которые оказались более формализуемыми, получили название точных или естественных наук – математика, физика, биология, химия и др. Остальные области образовали гуманитарные науки. Процесс формализации знаний, как правило, сводился к попыткам выделения из всего многообразия сведений в некоторой области человеческой деятельности небольшой части, логически определяющей достаточно многое (система аксиом и правила вывода). Отправитель и получатель информации (знаний) пользовались некоторым общим набором правил для их представления и восприятия — формализмом представления знаний. Мысль, которую нельзя выразить формализмом (языком), не может быть включена в информационный обмен, в обмен знаниями. В отраслях науки формируются специфические языковые системы, среди которых особенно важен язык математики, как информационная основа системы знаний в точных, естественных науках. Свои языки имеют химия (язык структурных химических формул, например), физика (язык описания атомных связей, например), биология (язык генетических связей и кодов) и т.д. Нынешний этап развития информатики характерен созданием и становлением языка информатики.
1.7 Этап информатизации, информационно — логического представления знаний
С появлением ЭВМ впервые в человеческой истории стал возможен способ записи и долговременного хранения профессиональных знаний, ранее формализованных математическими методами (алгоритмов, программ, баз данных, эвристик и т.д.). Эти знания, а также опыт, навыки, интуиция могли уже использоваться широко и без промежуточного воздействия на человека влиять на режим работы производственного оборудования. Процесс записи ранее формализованных профессиональных знаний в форме, готовой для воздействия на механизмы (автоматы), получил изначально название программирование. Эту деятельность часто отождествляют с искусством. Рост численности людей, занятых в информационной сфере, был вызван постоянным усложнением индустриального общества и связей в нём. В начале 70-х годов начал наблюдаться информационный кризис. Он проявился в снижении эффективности информационного обмена: резко возрос объём научно-технической публикации; специалистам различных областей стало трудно общаться; возрос объём используемой неопубликованной информации; возникли сложности в восприятии, переработке информации, выделении нужной информации из общего потока и др. Если машины и системы автоматизации в сфере материального производства постоянно совершенствовались и, соответственно, производительность труда там росла, то в сферу обработки информации средства автоматизации проникали с большим трудом. Численность людей в информационной сфере к началу 80-х годов в большинстве развитых стран составляло около 60% от общего числа занятых в производстве и продолжало расти, т.е. ЭВМ применялась там, где существовала формальная постановка задач, алгоритм. Кроме этого, ЭВМ использовалась для хранения и обработки больших наборов данных по стандартным процедурам. В то же время, область профессионально-человеческой деятельности, которая поддается пока формализации, алгоритмизации, а, следовательно, — и автоматизации с помощью ЭВМ, составляет только небольшую часть формализованных знаний, большая часть айсберга знаний пока плохо формализована и плохо структурирована. Общую структуру накопленных человечеством профессиональных знаний можно представить в виде пирамиды. Пирамида – это универсальная и замечательная структура — инвариант многих развивающихся процессов (возможно, этим объясняется тяга к построении пирамид в древности). В основании этой пирамиды лежит слой знаний, в данный момент практически недосягаемый, в частности, неотделимый от их авторов (существующий, например, на уровне подсознания) и не формализуемый. Следующий слой – это простые (“ремесленнические”) знания, которые могут быть переданы по принципу “делай как я”. Выше расположены знания, доступные для объяснения, но не всегда формально описываемые. Затем идут формально описываемые знания. Самый верхний, относительно меньший по объёму слой составляют аксиоматически построенные теории.
1.8 Этап автоформализации знаний
Этот этап тесно связан с развитием когнитологии, персональных компьютеров и вычислений, делающих возможным формальное описание (а, следовательно, актуализацию, передачу, хранение, сжатие) исследователями накопленного знания, опыта, профессиональных умений и навыков. Развиваются когнитивные методы и средства, позволяющие строить решения проблем “по ходу решения, на лету”, особенно эффективно в тех случаях, когда исследователю неизвестен путь решения. Развиваются методы виртуализации и визуализации. Этот этап очень важен для информатики, ибо он стал позволять решать межпредметные задачи, как правило, плохо структурируемые и формализуемые, а также позволил использовать типовые инструментальные системы. Используется когнитивная графика – графика, порождающая новые решения, а также “виртуальный мир” – искусственное трехмерное пространство (одну из осей координат можно условно считать “пространственной”, другую — “временной”, третью — “информационной”) и визуальные среды (например, Visual-среды).
2. Структура
2.1 Теоретическая информатика
Теоретическая информатика – это научная область, предметом изучения которой являются информация и информационные процессы; в которой осуществляется изобретение и создание новых средств работы с информацией. Как любая фундаментальная наука, теоретическая информатика (в тесном взаимодействии с философией и кибернетикой) занимается созданием системы понятий, выявлением общих закономерностей, позволяющих описывать информацию и информационные процессы, протекающие в различных сферах (в природе, обществе, человеческом организме, технических системах).
2.2 Математическая логика
Математическая логика (теоретическая логика, символическая логика) — раздел математики, изучающий доказательства и вопросы оснований математики. «Предмет современной математической логики разнообразен.» Согласно определению П. С. Порецкого, «математическая логика есть логика по предмету, математика по методу». Согласно определению Н. И. Кондакова, «математическая логика — вторая, после традиционной логики, ступень в развитии формальной логики, применяющая математические методы и специальный аппарат символов и исследующая мышление с помощью исчислений (формализованных языков).» Это определение соответствует определению С. К. Клини: математическая логика — это «логика, развиваемая с помощью математических методов». Так же А. А. Марков определяет современную логику «точной наукой, применяющей математические методы». Все эти определения не противоречат, но дополняют друг друга.
Применение в логике математических методов становится возможным тогда, когда суждения формулируются на некотором точном языке. Такие точные языки имеют две стороны: синтаксис и семантику. Синтаксисом называется совокупность правил построения объектов языка (обычно называемых формулами). Семантикой называется совокупность соглашений, описывающих наше понимание формул (или некоторых из них) и позволяющих считать одни формулы верными, а другие — нет.
2.3 Теория 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, главным образом, 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.
2.4 Системный анализ
Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов. Системный анализ возник в эпоху разработки компьютерной техники. Успех его применения при решении сложных задач во многом определяется современными возможностями информационных технологий. Н.Н. Моисеев приводит, по его выражению, довольно узкое определение системного анализа [1]: «Системный анализ — это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т.д. Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т.д. Поэтому истоки системного анализа, его методические концепции лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений: теории операций и общей теории управления».
2.5 Кибернетика
Кибернетика (от греч. kybernetike — «искусство управления», от греч. kybernao — «правлю рулём, управляю», от греч.КхвеснЮфзт — «кормчий») — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе.
В теории информации термин кибернетика впервые был предложен Норбертом Винером в 50-х годах.
2.6 Биоинформа́тика
Биоинформа́тика или вычисли́тельная биоло́гия — одна из дисциплин биологии, развивающая использование компьютеров для решения биологических задач. Под биоинформатикой понимают любое использование компьютеров для обработки биологической информации. На практике, иногда это определение более узкое, под ним понимают использование компьютеров для обработки экспериментальных данных по структуре биологических макромолекул (белков и нуклеиновых кислот) с целью получения биологически значимой информации.
Термины биоинформатика и вычислительная биология часто употребляются как синонимы, хотя последний чаще указывает на разработку алгоритмов и конкретные вычислительные методы. Считается, что не всякое использование вычислительных методов в биологии является биоинформатикой, например, математическое моделирование биологических процессов — это не биоинформатика.
2.7 Программи́рование
Программи́рование — процесс и искусство создания компьютерных программ и/или программного обеспечения с помощью языков программирования. Программирование сочетает в себе элементы искусства, фундаментальных наук (прежде всего информатика и математика), инженерии, спорта и ремесла.
В узком смысле слова, программирование рассматривается как кодирование алгоритмов на заданном языке программирования. Под программированием также может пониматься разработка логической схемы для ПЛИС, а также процесс записи информации в ПЗУ. В более широком смысле программирование — процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.
3. Кибернетика и информатика
Современная кибернетика началась в 1940-х годах как междисциплинарные исследования, соединяющее области систем управления, теории электрических цепей, машиностроения, логического моделирования, эволюционной биологии, неврологии. Системы электронного управления берут начало с работы инженера Bell Telephone Laboratories Harold S. Black в 1927 году по использованию отрицательной обратной связи, для управления усилителями. Идеи также имеют отношения к биологической работе Ludwig von Bertalanffy в общей Теории Систем.
Ранние применения отрицательной обратной связи в электронных схемах включали контроль артиллерийских установок и радарной антенны во время Второй Мировой Войны. Jay Forrester, аспирант в Лаборатории Сервомеханизмов в Массачусетском технологическом институте, работавший во время Второй Мировой Войны с Gordon S. Brown, над совершенствованием систем электронного управления для американского Флота, позже применил эти идеи к общественным организациям, таким как корпорации и города как первоначальный организатор Школы Индустриального Управления Массачусетского технологического института в MIT Sloan School of Management. Forrester известен как основатель Системной Динамики. W. Edwards Deming, гуру комплексного управления качеством, для которого Япония назначила свою главный послевоенный индустриальный приз, был молодым специалистом в Bell Telephone Laboratories в 1927 и, возможно, был под влиянием сетевой теории (по-русски — Сетевой анализ). Deming сделал «Понимающие Системы» одним из четырёх столпов того, что он описал как «Глубокое Знание» в его книге «Новая Экономика».
Многочисленные работы возглавляли соединение в этой области. В 1935 российский физиолог Анохин Пётр Кузьмич издал книгу, в которой было изучено понятие обратной связи («обратная афферентация»). Исследование и математическое моделирование регулирующих процессов стали продолжительным исследовательским усилием, и две ключевых статьи были опубликованы в 1943. Этими работами были «Поведение, Цель и Телеология» Arturo Rosenblueth, Norbert Wiener, и Julian Bigelow; и работа «Логическое Исчисление Идей, Постоянных в Возбуждённой Деятельности» Warren McCulloch и Walter Pitts.
Кибернетика как дисциплина была твёрдо установлена Wiener, McCulloch и другими, такими как W. Ross Ashby и W. Grey Walter. Walter был одним из первых, кто построил автономные роботы в помощь исследованию поведения животных. Вместе с США и Великобританией, важным географическим местоположением ранней кибернетики была Франция.
Весной 1947, Wiener был приглашён на конгресс по гармоническому анализу, проведённому в Nancy, Франция. Мероприятие было организовано Bourbaki, французским научным обществом, и математиком Szolem Mandelbrojt (1899—1983), дядей всемирно известного математика Benoît Mandelbrot.
Во время этого пребывания во Франции Wiener получил предложение написать сочинение на тему объединения этой части прикладной математики, которая найдена в исследовании Броуновского движения и в телекоммуникационной инженерии. Следующим летом, уже в Соединённых Штатах, Wiener решил ввести неологизм кибернетика в свою научную теорию. Название Кибернетика было придумано, чтобы обозначить исследование «целенаправленных механизмов» и было популяризировано через его книгу Кибернетика, или исследование контроля и коммуникации животного и машины. (Hermann & Cie, Париж, 1948). В Великобритании это стало центром для Ratio Club.
В начале 1940-ых Джон фон Нейман, более известный по его работам в математике и информатике, внёс уникальное и необычное дополнение в мир кибернетики: клеточные автоматы фон Неймана, и их логическое продолжение Универсальный Конструктор фон Неймана. Результатом этих обманчиво простых мысленных экспериментов стало понятие самовоспроизводства, который кибернетика приняла как основное понятие. Понятие, что те же самые свойства генетического воспроизводства относились к социальному миру, живым клеткам, и даже компьютерным вирусам, является дальнейшим доказательством несколько удивительной универсальности кибернетических исследований.
Wiener популяризировал социальные значения кибернетики, проведя аналогии между автоматическими системами (такими как регулируемый паровой двигатель) и человеческими институтами в его бестселлере The Human Use of Human Beings: Cybernetics and Society (Houghton-Mifflin, 1950).
В то время как не мало исследовательских организаций сосредоточились на кибернетике, Биологическая Компьютерная Лаборатории в университете Иллинойса, Urbana-Champaign, под руководством Heinz von Foerster, была главным центром кибернетических исследований в течение почти 20 лет, начиная с 1958 г..
В течение прошлых 30 лет кибернетика прошла цикл взлётов и падений, становясь всё более значимой в области искусственного интеллекта и биологических машинных интерфейсов (то есть киборгов), и когда это исследование лишилось поддержки, область в целом сбилась со своего основного направления.
В 1970-ых новая кибернетика проявилась во многих областях, сначала в биологии. Некоторые биологи под влиянием кибернетических понятий (Maturana и Varela, 1980; Varela, 1979; Atlan, 1979), осознали, что кибернетические метафоры программы, на которых базировалась молекулярная биология, представляли собой концепцию автономии невозможную для живого существа. Следовательно, этим мыслителям пришлось изобрести новую кибернетику, более подходящую для организаций, которые человечество обнаруживает в природе — организации, которые он самостоятельно не изобрёл. Возможность того что эта новая кибернетика могла также составлять социальные формы организации, оставалась объектом дебатов среди теоретиков на самоорганизации в 1980-ых.
В политологии Проект Cybersyn попытался ввести кибернетически административно-командную экономику в течение начала 1970-ых. В 1980-ых, в отличие от её предшественника, новая кибернетика интересуется взаимодействием автономных политических фигур и подгрупп, и практического и рефлексивного сознания предметов, создающих и воспроизводящих структуру политического сообщества. Основное мнение — рассмотрение рекурсивности, или само-зависимости политических выступлений, как в отношении выражения политического сознания, так и путями, в которых системы создаются на основе себя.
Geyer и van der Zouwen в 1978 обсуждали много особенностей появляющейся «новой кибернетики». Одна особенность новой кибернетики — то, что она рассматривает информацию как построенную и восстановленную человеком, взаимодействующим с окружающей средой. Это обеспечивает эпистемологическое основание науки, рассматривая это как зависимое от наблюдателя. Другая особенность новой кибернетики — свой вклад к соединению «микромакро-промежутка». Таким образом, это связывает человека с обществом. Geyer и van der Zouwen также отметили, что переход от классической кибернетики к новой кибернетике приводит к переходу от классических проблем к новым проблемам. Эти изменения в размышлении включают, среди других, изменения от акцента на управляемой системе, к управляющей, и фактору, который направляет управляющие решения. И новый акцент на коммуникации между несколькими системами, которые пытаются управлять друг другом.
Недавние усилия в истинном направлении кибернетики, системы контроля и поведения на стадии становления, в таких смежных областях, как теория игр (анализ группового взаимодействия), и Metamaterials (исследование материалов со свойствами вне ньютоновых свойств их составляющих атомов), системы обратной связи в эволюции, и метаматериал (изучение материалов со свойствами за Ньютоновскими свойства их составных атомов), привели к возрождению интереса в этой всё более актуальной области.
Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики — ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х гг. 20 в. этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах — с прогрессом электронной вычислительной техники.
Кибернетика является междисциплинарной наукой. Она возникла на стыке математики, логики, семиотики, физиологии, биологии, социологии. Ей присущ анализ и выявление общих принципов и подходов в процессе научного познания.
Заключение
Деятельность отдельных людей, групп, коллективов и организаций сейчас все в большей степени начинает зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-то действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что подчас невозможно без привлечения специальных технических средств.
Возрастание объема информации особенно стало заметно в середине XX в. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становилось все труднее. Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, нежели вести розыск аналога, сделанного ранее. Именно поэтому стало все больше и больше уделяться внимания информационным технологиям. В своем реферате я раскрыла историю и этапы развития информатики, её структуру, а также один из важнейших разделов информатики – кибернетику.
Литература
1. Юрий Лифшиц. Курс лекций Современные задачи теоретической информатики
2. Образовательный проект «Информатика в России»
3. Сайт для учителя информатики в школе. Компьютер в школе
4. Информатика и информационные технологии в образовании на портале RusEdu
5. Материалы по теоретическим основам информатики на сайте «Учитесь.ру»
6. Энциклопедия информационных технологий
7. Статьи по информатике и информационным технологиям из научных библиотек
8. Виктор Штонда, Статья «О компьютерных науках»
9. А. А. Разборов Theoretical Computer Science: взгляд математика // Компьютерра. — 2001. — № 2
www.ronl.ru
Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.
Задачи информатики состоят в следующем:
исследование информационных процессов любой природы;
разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.
Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция к большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единства науки, техники и производства.[2]
Информационные средства
Потребность выразить и передать информацию привела к появлению речи, письменности, книгопечатания, почтовой связи, телеграфа, телефона, радио, телевидения и многого другого.
С самого раннего детства все мы вовлечены в процессы обмена информацией. Вопросы, ответы, просьбы – все это передача информации. Мы получаем информацию, когда читаем книги, газеты и журналы, слушаем радио или смотрим телевизор.
Общение людей друг с другом – это передача информации: сведений и суждений, данных и сообщений. Любая совместная деятельность людей – работа, учеба – невозможна без обмена информацией. Передаваемая информация обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, которые происходят в окружающем нас мире.
Выражение мыслей в письменной форме открыло возможность не только передавать сведения и сообщения, но и накапливать человеческие знания в форме рукописей и рукописных книг и тем самым передавать сокровища человеческой мысли от одного поколения к другому.
Совершенно новые возможности для поиска и обработки информации открыло перед людьми изобретение в середине XX века электронных вычислительных машин – ЭВМ. Первоначально ЭВМ создавались для автоматизации вычислений. Затем их научили записывать и хранить информацию на магнитных лентах, печатать ее на бумаге и выводить на экран ЭВМ[8]
Назначение информатики
Последняя информационная революция привела к появлению множества новых областей теории и практики, которые связаны с изучением и производством технических средств, методов, технологий, обеспечивающих прирост новых знаний. Одной из таких областей знаний является информатика. Понятие “информатика” возникло в 60-х годах во Франции для обозначения области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ). Французский термин Informatique (информатика) образован путем слияния начала слова information (информация) и конца слова automatique (автоматика) и означает “информационная автоматика” или “автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним Computer Science (наука о компьютерной технике). Выделение информатики как самостоятельной сферы человеческой деятельности связано, в первую очередь, с развитием компьютерной техники. Термин “информатика” начинает выступать в обновленном виде и служит не только для отражения успехов компьютерной техники, но связывается уже с глобальными процессами передачи и обработки информации. В нашей стране подобная трактовка термина “информатика” утвердилась с момента принятия соответствующего решения в 1983 году на сессии годичного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как “...комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики”. В таком понимании информатика нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т. п. с помощью информационных моделей. Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Обобщая существующие определения этого термина, предлагаем такую трактовку: Информатика — область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования и использования информации с помощью компьютера. Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации. Исходя из этого, задачи информатики состоят в следующем:
• исследование информационных процессов любой природы;
• разработка новейшей информационной технологии на базе компьютеров и компьютерных сетей;
• решение научных и инженерных проблем создания и внедрения аппаратно-программного обеспечения компьютеров. Круг проблем, рассматриваемых информатикой, настолько широк, что помимо сугубо специальных тем, касающихся исключительно компьютерной техники, приходится вникать в проблемы других областей знаний, таких как физика, химия, биология, литература. Это обусловлено тем, что информатика представляет совершенно особую отрасль знаний, которая интегрирует (объединяет) все остальные. Благодаря ожидаемому внедрению информационных систем и технологий в различные сферы деятельности, можно представить область информатики как некую среду существования прочих дисциплин. Информатика должна стать дисциплиной совершенно иного уровня и качества, нежели все существующие ныне. Она будет обобщать знания, полученные по другим предметам, учить новому системному осмыслению происходящих в мире процессов и явлений. [4]
Информатика как наука
Информатика – научное направление, занимающееся изучением законов, методов и способов накапливания, обработки и передачи информации с помощью ЭВМ и других технических средств, группа дисциплин, занимающихся различными аспектами применения и разработки ЭВМ: прикладная математика, программирование, программное обеспечение, искусственный интеллект, архитектура ЭВМ, вычислительные сети.
Основные направления информатики следующие.
Теоретическая информатика – математическая дисциплина, использующая методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, она создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.
Кибернетика – наука об управлении в живых, неживых и искусственных системах. 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. Наиболее активно развивается техническая кибернетика, результаты которой используются для управления в промышленности и науке.
Программирование – сфера деятельности, направленная на создание отдельных программ и пакетов прикладных программ, разработку языков программирования, создание операционных систем, организацию взаимодействия компьютеров с помощью протоколов связи.
Искусственный интеллект, цель работ в области которого направлена в раскрытие тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению навыками, знаниями и умениями. Исследования в области искусственного интеллекта необходимы при создании роботов, создании баз знаний и экспертных на основе этих баз знаний систем, применение которых необходимо и в юридической деятельности.
Информационные системы – системы, предназначенная для хранения, поиска и выдачи информации по запросам пользователей. В юридической деятельности примером таких систем являются правовые информационные системы "Кодекс", "Гарант", "Консультант", информационные системы для хранения и поиска различных учетов (дактилоскопический, пофамильный, пулегильзотеки, похищенных и обнаруженных вещей и др.). Задача перевода всех учетов в электронную форму и организация доступа к ним через вычислительную сеть в настоящее время весьма актуальна.
Вычислительная техника – самостоятельное направление, в котором часть задач не имеет прямого отношения к информатике (микроэлектроника), однако при разработке, проектировании и производстве ЭВМ наиболее широко используются достижения информатики.
Защита информации – сфера деятельности, направленная на обобщение приемов, разработку мето-дов и средств защиты данных.
Исторически слово информатика происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Information (информация) и Automatique (автоматика). Несмотря на широкое использование термина информатика в ряде стран Восточной Европы, в большинстве стран Западной Европы и США используется другой термин – Computer Science (наука о средствах вычислительной техники).
В качестве источников информатики принято называть две науки: документалистику и кибернетику. Документалистика, предметом которой было изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота, сформировалась в конце XIX века в связи с бурным развитием производственных отношений. Ее расцвет пришелся на 20 – 30-е годы XX в.
Наиболее близка к информатике техническая наука кибернетика (kyberneticos) – искусный в управлении,основы которой были заложены в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером.
Интересно, что впервые термин кибернетика ввел французский физик Андре Мари Ампер в первой половине XIX в. Он занимался разработкой единой системы классификации всех наук и обозначил этим термином гипотетическую науку об управлении, которой в то время не существовало, но которая, по его мнению, должна была существовать.
Предметом кибернетики являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами – методы моделирования процессов принятия решений, связь между психологией человека и математической логикой, связь между информационным процессом отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта. На практике кибернетика во многих случаях опирается на те же программные и аппаратные средства вычислительной техники, что и информатика, а информатика, в свою очередь, заимствует у кибернетики математическую и логическую базу для развития этих средств. [4]
4.1 Данные
Данными называют информацию, когда делают акцент на том, что она поступает в качестве входных параметров некоторого алгоритма обработки. Данные - от слова “дано”, так же как в записи условия задачи мы записываем “дано” и “найти”.
продолжениеwww.coolreferat.com
Связь правовой информатики с техническими науками реализуется по линии активного использования для нужд юридической науки и практики современных ЭВМ и обеспечения автоматизации различных процессов. В свою очередь, использование ЭВМ опирается на вовлечение в сферу интересов правовой информатики аппарата формальной логики и математики, без чего невозможна формализация правовых норм перед введением их в память ЭВМ.
Информатика и правовая информатика тесно связаны с теорий информации.
Теорией информации называется наука, изучающая количественные закономерности, связанные с получением, передачей, обработкой и хранением информации. Возникнув в 40-х годах XX в. из практических задач теории связи, теория информации в настоящее время становится необходимым математическим аппаратом при изучении всевозможных информационных процессов, особенно процессов управления. Получение, обработка, передача и хранение различного рода информации - непременные условия работы любой управляющей системы. Простейший случай - передача информации в виде команд от управляющего органа (устройства) к исполнительному. Более сложный случай тот, что мы имеем на практике: замкнутый контур управления, в котором после прямой передачи команд информация о результатах выполнения команд передается обратно управляющему органу по каналам так называемой "обратной связи".
Любая информация, для того чтобы быть переданной, должна быть закодирована в виде сигналов, с помощью которых передается информация.
Задачами теории информации являются:
отыскание наиболее экономных методов кодирования, позволяющих передать заданную информацию с помощью минимального количества символов;
определение пропускной способности канала связи, чтобы передача информации от источника к принимающему органу шла без задержек и искажений;
определение объема запоминающих устройств, предназначенных для хранения информации.
Чтобы решить поставленные задачи необходимо, прежде всего, научиться измерять количественный объем передаваемой информации, пропускную способность каналов связи и их чувствительность к помехам (искажениям).
Иногда ошибочно в литературе название "теория информации" используется для обозначения информатики. Коренное различие между этими науками состоит в том, что теория информации, игнорируя содержание передаваемого сообщения, исследует возможности его передачи по системам связи с наименьшими искажениями, а информатика основное внимание уделяет содержанию информации и ее использованию.
В последние десятилетия прошлого столетия была создана и активно развивается новая научная дисциплина - информациология. Последователи информациологии рассматривают ее не просто как науку, а как "единственную генерализационную идеологию жизнедеятельности, согласия, мира и научно-технического прогресса всего человечества"*(27). Согласно положениям данной науки информация является всеобщей генеративной основой Вселенной. Благодаря информации появилась Вселенная - возникли галактики, планеты, в том числе Земля и жизнь на ней. Предметом информациологии являются исследования информационных макро- и микродинамических процессов и явлений, происходящих в природе и обществе во взаимоотношениях, взаимосвязях и взаимодействиях с овеществленными, неовеществленными и вакуумными атрибутами материализации и дематериализации, а также процессов рецепции, передачи, хранения, обработки, визуализации и познания информации.
Информатика рассматривается в рамках этого подхода как составная часть информациологии. Каких-либо строгих теоретических доказательств и примеров практической реализации предложенных формулировок до настоящего времени не опубликовано. В связи с этим количество последователей данной теории крайне малочисленно.[6]
Заключение
В данном реферате мы изучили применение информатики в управлении. Информационные технологии занимают все больший место в нашей жизни. Они проникают во все слои жизни человеческого общества, и значительно облегчают его существование. Например, уже мало кто представляет себе жизнь без глобальной сети Интернет.
Более подробно рассмотрены информационные системы в муниципальном управлении. И есть надежда на то, что внедрение этих систем позволит улучшить работу администраций, мэрий и других руководящих служб городов России.
Ссылки (links):www.coolreferat.com
Знакомство с игровыми и обучающими программами
Антивирусные программы.
Архиваторы
Требования и правила оформления докладов, рефератов, курсовых работ, деловой переписки, электронных документов
Создание документов деловой переписки, документов электронной почты.
Оформление реферата. Конкурс "Лучшее оформление реферата"
построение графиков функций прямой на плоскости:
Построение кривых 2-го порядка на плоскости;
графическое решение систем уравнений;
Построение поверхностей в 2-го порядка в пространстве
QBasic
Паскаль
Деловая игра "Проценты в нашей жизни"
QBasic
Паскаль
Нахождение обратной матрицы;
Сложение и вычитание матриц;
Умножение матрицы;
Умножение матриц;
Практическая работа с матрицами;
Решение системы линейных уравнений;
Практическая работа на решение систем линейных уравнений;
QBasic
Паскаль
Числовые последовательности;
Числовые ряды;
Функциональные ряды;
Ряды Фурье;
Комплексные числа. Функция комплексной переменной;
Арифметические операции
QBasic
Паскаль
Виды анализа: корреляционный, регрессивный. Статотчетность.
Разработка формы;
Разработка шаблона;
Проектирование таблицы статотчётности средствами ЭТ.
QBasic
Паскаль
из курса физики. Задача о сносе лодки.
Задача о горизонтально брошенном теле
Задача о вычислении эффективного значения силы переменного тока.
Задача о заряде разряде конденсатора
Составление кроссворда "Физические основы ПК".
Бильярд в силовом поле - постановка эксперимента и исследование творческой задачи
Решение задач прогнозирования численности популяций от рождаемости. Рождаемость и смертность.
Моделирование экосистемы "хищник-жертва".
Решение задачи о стоимости ухода за лесным хозяйством.
Анализ заболеваемости среди учеников в зависимости от курения.
Решение задач из курса химии
Excel
QBasic
Паскаль
Тест "В мире профессий". Итоги тестирования
Знакомство с новыми типами компьютеров и областями их применения.
Беседы о применении компьютеров в повседневной деятельности.
Знакомство с банком игровых и обучающих программ
Воспитательные, познавательные мероприятия
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
ГОУ ВПО «Курский Государственный Медицинский Университет»
Кафедра Информатики и вычислительной техники
Реферат по информатике на тему
«Информатика как наука: развитие и перспективы»
Выполнил: студент 1-го курса
Ларин Сергей
Проверил: Артеменко
Виктор Сергеевич
Курск, 2009
План
Введение
1. Появление и развитие
1.1 Этап иероглифической символики
1.2 Этап абстрактной символики
1.3 Этап картографии, технической графики и информационной визуализации и аудирования
1.4 Этап книгопечатания
1.5 Этап технической (индустриальной) революции 19 в.
1.6 Этап математизации и формализации знаний
1.7 Этап информатизации, информационно — логического представления знаний
1.8 Этап автоформализации знаний
2. Структура
2.1 Теоретическая информатика
2.2 Математическая логика
2.3 Теория информации
2.4 Системный анализ
2.5 Кибернетика
2.6 Биоинформа́тика
2.7 Программирование
3. Кибернетика и информатика
Заключение
Литература
Введение
Прогресс невозможен без систематизации, накопления, передачи и сохранения знаний. Наши предки на каменных поверхностях пещер, на глиняных дощечках, на пергаменте и папирусе, пытались передать и сохранить свои знания для потомков. Заметим, что осуществлять строительство, проводить научные исследования, заниматься торговлей и т.д. очень трудно на основе лишь собственного ума и жизненного опыта. По мере накопления человечеством знаний стали актуальными вопросы сохранения, тщательного отбора и систематизации имеющейся информации. Так постепенно человечество пришло к науке, называемой информатикой.
Информа́тика (ср. нем. Informatik, фр. Informatique, англ. computer science — компьютерная наука — в США, англ. computing science — вычислительная наука — в Великобритании) — наука о способах получения, накоплении, хранении, преобразовании, передаче и использовании информации. Она включает дисциплины, так или иначе относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и довольно конкретные, например, разработка языков программирования. Было бы уместным привести слова известного нидерландского ученого Эдсгер Дейкстра: «Информатика не более наука о компьютерах, чем астрономия — наука о телескопах». И действительно – эта сравнительно молодая наука, поистине велика по своим масштабам развития – всего за полвека она приобрела статус практически мировой науки, без которой сейчас не сможет работать ни одно предприятие, да что уж там – ни одна экономика любой страны не сможет существовать без этой науки. Сегодня информатика стала также и мировой индустрией. Кризис, затронувший все сферы жизни никак не смог повлиять на сферу информационных технологий. Самые богатые люди мира по версии журнала «Forbes» задействованы в сфере информационных технологий. Попробуем разобраться в истории этой науки, её структуре, а так же в перспективах её развития.
1. Появление и развитие информатики
1.1 Этап иероглифической символики
Изначально носителем информации была речь. Развитие речи, языка — объективный процесс в развитии общества. Как отмечал Ф. Энгельс, “развивающиеся люди развились до того, что им стало необходимо что-то сказать друг другу”. Труд сыграл свою роль в развитии человека. Речь (как отражение мыслительных процессов) повлияла на развитие человека не в меньшей степени. Язык обладает в среднем 20% избыточностью, т.е. любое сообщение можно было бы без потери информации сократить на 1/5, однако при этом резко уменьшается помехоустойчивость и воспринимаемость информации. К самым ранним знаковым системам относятся: приметы, гадания, знаменья, язык, изобразительное искусство, музыка, графика, пластика, танец, пантомима, архитектурные сооружения, костюм, народные ремесла, обряды. Первые примеры информационной символики были предоставлены в каменном веке в виде пиктографического письма (рисунков) на камне. В бронзовом веке появились изображения повторяющихся систем понятий – идеограмм, которые с конца IV века до н.э. превратились в рисуночное иероглифическое письмо. В то же время, благодаря развитию производства и торговли совершенствуется числовая символика, которая вначале возникла в виде счета из двух цифр 1 и 2. Все остальные количества обозначались понятием “много”. Дальнейшее развитие счета произошло, благодаря нашим физиологическим особенностям наших рук — пальцам (счёт с 5 до 10). Клинописная запись счета появилась в Вавилоне в III тыс. до н.э. Далее появились различные способы записи счета, например, вавилонская, критская, арабская, латинская и др. Вавилонская система счета позволяет вести запись чисел в пределах 1 млн. и выполнять действия с простыми дробными числами. В 5-4 в. до н.э. на острове Крит применяется удобная для записи десятичная символика счета. Древние римляне положили в основу алфавита счисления иероглифическое обозначение пальцев рук (все символы этой системы счисления можно изобразить с помощью пальцев рук). Ко времени расцвета римской культуры, эти значки были заменены похожими на них латинскими. Затем у индусов арабы заимствовали искусство быстрого счета (налицо признаки автоматизации вычислений) и значки для записи чисел, т.е. цифры, которые в VII-VIII в. до н.э. распространились и на европейском континенте.
1.2 Этап абстрактной символики
Иероглифическое письмо, хоть и является древнейшим, сохранилось до наших дней в ряде регионов (Китай, Япония, Корея). Его сохранению способствовало удобство, наглядность и то, что народы этих стран были этнически однородны и из-за особенностей культуры, традиций, географического положения слабо мигрировали. В Средиземноморье же были предпосылки совершенствования письма: различные языковые формы, развитые межнациональные торговые связи, относительно нестабильная политическая обстановка в государствах и миграция населения. Поэтому здесь за короткий исторический период завершился переход от иероглифической системы письма к абстрактной и более удобной для чтения системы клинописи на сырых глиняных табличках (III-II в. до н.э.). Следующий период создания последовательного слогового письма на глиняных табличках — вавилонский. Вавилонский язык впервые в истории начинает выполнять международные функции в дипломатии и торговле, т.е. приобретает коммуникационные и терминообразующие функции. Новым этапом явилось создание в X-IX в. до н.э. финикийского алфавита. Этап перехода к алфавитной системе завершился в VIII в. до н.э. созданием на основе финикийского письма греческого алфавита, который впоследствии стал основой всех западных письменных систем. Усовершенствованием этой информационной символики стало введение во II-I в. до н.э. в Александрии начал пунктуации. Развитие письменной символики завершается в Европе в XV в. созданием пунктуации современного вида. Появляется древнегреческая научная терминология, благодаря которой началось устранение излишней информационной избыточности (она как будет показано ниже — и благо, и вред). В период Возрождения древнегреческие и латинские языки послужили основой для создания терминологических систем в различных областях знаний. Это период расцвета не только культуры, искусства, поэзии, но и таких способов актуализации знаний, как виртуализация связей и отношений, например, архитектурные сооружения и др. Математическая символика продолжает качественно развиваться благодаря фундаментальным открытиям математики таким, как, например, создание совершенной алгебраической символики (XIV-XVII в.), введение знаков операций (XV в.), введения знаков равенства, бесконечности (XVII в.), появления знаков степени, дифференциала, интеграла, производной (XVII в.) и др.
1.3 Этап картографии, технической графики и информационной визуализации и аудирования
Особая форма представления, визуализации знаний — карты, отображающие явления природы и общества в виде информативных образов и знаков. Первые карты, дошедшие до наших дней, были составлены в Вавилоне (III-I тыс. до н.э.). Карта мира была впервые составлена Птолемеем во II в. до н.э. Создание новых картографических проектов и технологий их составления происходит в конце XVI в. Возникновение технической графики относится ко времени появления ранней письменности и развивается в связи с сооружением сложных объектов (замечательные пирамиды, дворцы, шахты, водопроводные системы) в III-II тыс. до н.э. Дальнейшее развитие техническая графика получила в эпоху Возрождения в связи с конструированием сложных машин и механизмов, например, военного характера и возведением крупных городов. Значительно позже развиваются элементы виртуализации связей и отношений в картинах многих известных художников (Дюрер, Эшер и др.). В эпоху Возрождения также предпринимаются попытки не только визуализации, на и аудирования, искусственного создания звуков (озвучивания информации). Появились модели говорящих машин. Например, в 1770 г. в Петербургской Академии наук сотрудник Санкт-Петербургского университета Краценштейн смоделировал акустические резонаторы, имитирующие голос человека. Затем, позже, Вольфганг фон Кемпелен разработал, а Уитстон построил «говорящие меха», создававшие воздушный поток для возбуждения вибрирующих язычков, игравших роль голосовых связок. В 1876 г. Александр Грейам Белл получил американский патент на устройство, названное телефоном.
Бумажный этап развития информатики можно отсчитывать, видимо, с X в., когда бумага стала производиться на предприятиях в странах Европы. Эпоха Возрождения сыграла исключительную роль в развитии не только литературы и искусства, но и информатики, особенно, её гуманитарных основ и приложений. С расширением торговли и ремесел появились городские почты: с XV в. – частная почта, с XVI в. – королевская почта. Благодаря этим стабильным коммуникациям информационная деятельность начинает расширяться, появляются первые университеты (Италия, Франция), которые начинают играть роль центров хранения и передачи информации, центров культуры и знания. Классическое университетское образование базируется на фундаментальности, универсальности, гармонизации образования, методов и средств актуализации информации.
1.4 Этап книгопечатания
Книгопечатание было изобретено в Германии в XV в. как массовая деятельность и стало началом нового научного этапа в естествознании (станок Гуттенберга, 1440-1450). Главным качественным достижением того времени стало возникновение систем научно-технической терминологии в основных отраслях знаний, появились журналы, газеты, энциклопедии, географические карты. Происходило массовое тиражирование по пространству информации на материальных носителях, что приводило к росту профессиональных знаний и развитию информационных технологий. “Книгопечатание явилось могучим орудием, которое охраняло мысль личности, увеличило ее силу в сотни раз” (В.И. Вернадский).
1.5 Этап технической (индустриальной) революции 19 в.
Книгопечатание развивало науки, способствовало систематизации и формализации знаний по отраслям. Эти знания можно было теперь быстро тиражировать (налицо появление ещё одного важного свойства информации). Знания стали доступны многим, в том числе и территориально удаленным друг от друга, а также удаленным по времени участникам трудового процесса (усиливаются пространственно-временные свойства информации). Появляются признаки параллелизма в передаче и актуализации информации, знаний. Начала раскручиваться спираль технической цивилизации: текущее знание – текущее общественное производство – новое знание – новое общественное производство. Печатный станок резко повысил пропускную способность социального канала обмена знаниями. Новый этап в развитии информатики, связанный с технической революцией 19 в., ассоциируется с началом создания регулярной почтовой связи, как формы стабильных международных коммуникаций. Затем возникли фотография (1839 г.), телеграф (1832 г.), телефон (1876 г.), радио (1895 г.), кинематограф (1905 г.), беспроволочная передача изображения (1911 г.), промышленное телевидение (1920 г.), цифровые фотография и телевидение, сотовая связь, IP-телефония (конец XX-го века).
1.6 Этап математизации и формализации знаний
С развитием промышленной революции становится все более острой потребность в создании системы описания и использования профессиональных знаний, введения фундаментальных и профессиональных понятий, формирования основных элементов технологии формализации профессиональных знаний. Первые признаки этого процесса восходят к временам, когда жрецы отказались от контроля над всем и всеми и перешли к индивидуальной специализации (появились первые специалисты — звездочеты, лекари и др.). Наиболее успешно развивается в этот период процесс формализации астрономических знаний – появляются книги с астрономическими формулами, таблицами, а на их базе разрабатываются навигационные инструменты, что позволяло передавать профессиональные знания и умения, например, за несколько лет обучать профессионально мореплавателя. Возможность процесса отчуждения профессиональных знаний от их носителей до самого последнего времени определялась возможностью формализации профессиональных знаний математическими методами и аппаратом. Области профессиональных знаний, которые оказались более формализуемыми, получили название точных или естественных наук – математика, физика, биология, химия и др. Остальные области образовали гуманитарные науки. Процесс формализации знаний, как правило, сводился к попыткам выделения из всего многообразия сведений в некоторой области человеческой деятельности небольшой части, логически определяющей достаточно многое (система аксиом и правила вывода). Отправитель и получатель информации (знаний) пользовались некоторым общим набором правил для их представления и восприятия — формализмом представления знаний. Мысль, которую нельзя выразить формализмом (языком), не может быть включена в информационный обмен, в обмен знаниями. В отраслях науки формируются специфические языковые системы, среди которых особенно важен язык математики, как информационная основа системы знаний в точных, естественных науках. Свои языки имеют химия (язык структурных химических формул, например), физика (язык описания атомных связей, например), биология (язык генетических связей и кодов) и т.д. Нынешний этап развития информатики характерен созданием и становлением языка информатики.
1.7 Этап информатизации, информационно — логического представления знаний
С появлением ЭВМ впервые в человеческой истории стал возможен способ записи и долговременного хранения профессиональных знаний, ранее формализованных математическими методами (алгоритмов, программ, баз данных, эвристик и т.д.). Эти знания, а также опыт, навыки, интуиция могли уже использоваться широко и без промежуточного воздействия на человека влиять на режим работы производственного оборудования. Процесс записи ранее формализованных профессиональных знаний в форме, готовой для воздействия на механизмы (автоматы), получил изначально название программирование. Эту деятельность часто отождествляют с искусством. Рост численности людей, занятых в информационной сфере, был вызван постоянным усложнением индустриального общества и связей в нём. В начале 70-х годов начал наблюдаться информационный кризис. Он проявился в снижении эффективности информационного обмена: резко возрос объём научно-технической публикации; специалистам различных областей стало трудно общаться; возрос объём используемой неопубликованной информации; возникли сложности в восприятии, переработке информации, выделении нужной информации из общего потока и др. Если машины и системы автоматизации в сфере материального производства постоянно совершенствовались и, соответственно, производительность труда там росла, то в сферу обработки информации средства автоматизации проникали с большим трудом. Численность людей в информационной сфере к началу 80-х годов в большинстве развитых стран составляло около 60% от общего числа занятых в производстве и продолжало расти, т.е. ЭВМ применялась там, где существовала формальная постановка задач, алгоритм. Кроме этого, ЭВМ использовалась для хранения и обработки больших наборов данных по стандартным процедурам. В то же время, область профессионально-человеческой деятельности, которая поддается пока формализации, алгоритмизации, а, следовательно, — и автоматизации с помощью ЭВМ, составляет только небольшую часть формализованных знаний, большая часть айсберга знаний пока плохо формализована и плохо структурирована. Общую структуру накопленных человечеством профессиональных знаний можно представить в виде пирамиды. Пирамида – это универсальная и замечательная структура — инвариант многих развивающихся процессов (возможно, этим объясняется тяга к построении пирамид в древности). В основании этой пирамиды лежит слой знаний, в данный момент практически недосягаемый, в частности, неотделимый от их авторов (существующий, например, на уровне подсознания) и не формализуемый. Следующий слой – это простые (“ремесленнические”) знания, которые могут быть переданы по принципу “делай как я”. Выше расположены знания, доступные для объяснения, но не всегда формально описываемые. Затем идут формально описываемые знания. Самый верхний, относительно меньший по объёму слой составляют аксиоматически построенные теории.
1.8 Этап автоформализации знаний
Этот этап тесно связан с развитием когнитологии, персональных компьютеров и вычислений, делающих возможным формальное описание (а, следовательно, актуализацию, передачу, хранение, сжатие) исследователями накопленного знания, опыта, профессиональных умений и навыков. Развиваются когнитивные методы и средства, позволяющие строить решения проблем “по ходу решения, на лету”, особенно эффективно в тех случаях, когда исследователю неизвестен путь решения. Развиваются методы виртуализации и визуализации. Этот этап очень важен для информатики, ибо он стал позволять решать межпредметные задачи, как правило, плохо структурируемые и формализуемые, а также позволил использовать типовые инструментальные системы. Используется когнитивная графика – графика, порождающая новые решения, а также “виртуальный мир” – искусственное трехмерное пространство (одну из осей координат можно условно считать “пространственной”, другую — “временной”, третью — “информационной”) и визуальные среды (например, Visual-среды).
2. Структура
2.1 Теоретическая информатика
Теоретическая информатика – это научная область, предметом изучения которой являются информация и информационные процессы; в которой осуществляется изобретение и создание новых средств работы с информацией. Как любая фундаментальная наука, теоретическая информатика (в тесном взаимодействии с философией и кибернетикой) занимается созданием системы понятий, выявлением общих закономерностей, позволяющих описывать информацию и информационные процессы, протекающие в различных сферах (в природе, обществе, человеческом организме, технических системах).
2.2 Математическая логика
Математическая логика (теоретическая логика, символическая логика) — раздел математики, изучающий доказательства и вопросы оснований математики. «Предмет современной математической логики разнообразен.» Согласно определению П. С. Порецкого, «математическая логика есть логика по предмету, математика по методу». Согласно определению Н. И. Кондакова, «математическая логика — вторая, после традиционной логики, ступень в развитии формальной логики, применяющая математические методы и специальный аппарат символов и исследующая мышление с помощью исчислений (формализованных языков).» Это определение соответствует определению С. К. Клини: математическая логика — это «логика, развиваемая с помощью математических методов». Так же А. А. Марков определяет современную логику «точной наукой, применяющей математические методы». Все эти определения не противоречат, но дополняют друг друга.
Применение в логике математических методов становится возможным тогда, когда суждения формулируются на некотором точном языке. Такие точные языки имеют две стороны: синтаксис и семантику. Синтаксисом называется совокупность правил построения объектов языка (обычно называемых формулами). Семантикой называется совокупность соглашений, описывающих наше понимание формул (или некоторых из них) и позволяющих считать одни формулы верными, а другие — нет.
2.3 Теория 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, главным образом, 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.
2.4 Системный анализ
Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов. Системный анализ возник в эпоху разработки компьютерной техники. Успех его применения при решении сложных задач во многом определяется современными возможностями информационных технологий. Н.Н. Моисеев приводит, по его выражению, довольно узкое определение системного анализа [1]: «Системный анализ — это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т.д. Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т.д. Поэтому истоки системного анализа, его методические концепции лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений: теории операций и общей теории управления».
2.5 Кибернетика
Кибернетика (от греч. kybernetike — «искусство управления», от греч. kybernao — «правлю рулём, управляю», от греч.КхвеснЮфзт — «кормчий») — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе.
В теории информации термин кибернетика впервые был предложен Норбертом Винером в 50-х годах.
2.6 Биоинформа́тика
Биоинформа́тика или вычисли́тельная биоло́гия — одна из дисциплин биологии, развивающая использование компьютеров для решения биологических задач. Под биоинформатикой понимают любое использование компьютеров для обработки биологической информации. На практике, иногда это определение более узкое, под ним понимают использование компьютеров для обработки экспериментальных данных по структуре биологических макромолекул (белков и нуклеиновых кислот) с целью получения биологически значимой информации.
Термины биоинформатика и вычислительная биология часто употребляются как синонимы, хотя последний чаще указывает на разработку алгоритмов и конкретные вычислительные методы. Считается, что не всякое использование вычислительных методов в биологии является биоинформатикой, например, математическое моделирование биологических процессов — это не биоинформатика.
2.7 Программи́рование
Программи́рование — процесс и искусство создания компьютерных программ и/или программного обеспечения с помощью языков программирования. Программирование сочетает в себе элементы искусства, фундаментальных наук (прежде всего информатика и математика), инженерии, спорта и ремесла.
В узком смысле слова, программирование рассматривается как кодирование алгоритмов на заданном языке программирования. Под программированием также может пониматься разработка логической схемы для ПЛИС, а также процесс записи информации в ПЗУ. В более широком смысле программирование — процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.
3. Кибернетика и информатика
Современная кибернетика началась в 1940-х годах как междисциплинарные исследования, соединяющее области систем управления, теории электрических цепей, машиностроения, логического моделирования, эволюционной биологии, неврологии. Системы электронного управления берут начало с работы инженера Bell Telephone Laboratories Harold S. Black в 1927 году по использованию отрицательной обратной связи, для управления усилителями. Идеи также имеют отношения к биологической работе Ludwig von Bertalanffy в общей Теории Систем.
Ранние применения отрицательной обратной связи в электронных схемах включали контроль артиллерийских установок и радарной антенны во время Второй Мировой Войны. Jay Forrester, аспирант в Лаборатории Сервомеханизмов в Массачусетском технологическом институте, работавший во время Второй Мировой Войны с Gordon S. Brown, над совершенствованием систем электронного управления для американского Флота, позже применил эти идеи к общественным организациям, таким как корпорации и города как первоначальный организатор Школы Индустриального Управления Массачусетского технологического института в MIT Sloan School of Management. Forrester известен как основатель Системной Динамики. W. Edwards Deming, гуру комплексного управления качеством, для которого Япония назначила свою главный послевоенный индустриальный приз, был молодым специалистом в Bell Telephone Laboratories в 1927 и, возможно, был под влиянием сетевой теории (по-русски — Сетевой анализ). Deming сделал «Понимающие Системы» одним из четырёх столпов того, что он описал как «Глубокое Знание» в его книге «Новая Экономика».
Многочисленные работы возглавляли соединение в этой области. В 1935 российский физиолог Анохин Пётр Кузьмич издал книгу, в которой было изучено понятие обратной связи («обратная афферентация»). Исследование и математическое моделирование регулирующих процессов стали продолжительным исследовательским усилием, и две ключевых статьи были опубликованы в 1943. Этими работами были «Поведение, Цель и Телеология» Arturo Rosenblueth, Norbert Wiener, и Julian Bigelow; и работа «Логическое Исчисление Идей, Постоянных в Возбуждённой Деятельности» Warren McCulloch и Walter Pitts.
Кибернетика как дисциплина была твёрдо установлена Wiener, McCulloch и другими, такими как W. Ross Ashby и W. Grey Walter. Walter был одним из первых, кто построил автономные роботы в помощь исследованию поведения животных. Вместе с США и Великобританией, важным географическим местоположением ранней кибернетики была Франция.
Весной 1947, Wiener был приглашён на конгресс по гармоническому анализу, проведённому в Nancy, Франция. Мероприятие было организовано Bourbaki, французским научным обществом, и математиком Szolem Mandelbrojt (1899—1983), дядей всемирно известного математика Benoît Mandelbrot.
Во время этого пребывания во Франции Wiener получил предложение написать сочинение на тему объединения этой части прикладной математики, которая найдена в исследовании Броуновского движения и в телекоммуникационной инженерии. Следующим летом, уже в Соединённых Штатах, Wiener решил ввести неологизм кибернетика в свою научную теорию. Название Кибернетика было придумано, чтобы обозначить исследование «целенаправленных механизмов» и было популяризировано через его книгу Кибернетика, или исследование контроля и коммуникации животного и машины. (Hermann & Cie, Париж, 1948). В Великобритании это стало центром для Ratio Club.
В начале 1940-ых Джон фон Нейман, более известный по его работам в математике и информатике, внёс уникальное и необычное дополнение в мир кибернетики: клеточные автоматы фон Неймана, и их логическое продолжение Универсальный Конструктор фон Неймана. Результатом этих обманчиво простых мысленных экспериментов стало понятие самовоспроизводства, который кибернетика приняла как основное понятие. Понятие, что те же самые свойства генетического воспроизводства относились к социальному миру, живым клеткам, и даже компьютерным вирусам, является дальнейшим доказательством несколько удивительной универсальности кибернетических исследований.
Wiener популяризировал социальные значения кибернетики, проведя аналогии между автоматическими системами (такими как регулируемый паровой двигатель) и человеческими институтами в его бестселлере The Human Use of Human Beings: Cybernetics and Society (Houghton-Mifflin, 1950).
В то время как не мало исследовательских организаций сосредоточились на кибернетике, Биологическая Компьютерная Лаборатории в университете Иллинойса, Urbana-Champaign, под руководством Heinz von Foerster, была главным центром кибернетических исследований в течение почти 20 лет, начиная с 1958 г..
В течение прошлых 30 лет кибернетика прошла цикл взлётов и падений, становясь всё более значимой в области искусственного интеллекта и биологических машинных интерфейсов (то есть киборгов), и когда это исследование лишилось поддержки, область в целом сбилась со своего основного направления.
В 1970-ых новая кибернетика проявилась во многих областях, сначала в биологии. Некоторые биологи под влиянием кибернетических понятий (Maturana и Varela, 1980; Varela, 1979; Atlan, 1979), осознали, что кибернетические метафоры программы, на которых базировалась молекулярная биология, представляли собой концепцию автономии невозможную для живого существа. Следовательно, этим мыслителям пришлось изобрести новую кибернетику, более подходящую для организаций, которые человечество обнаруживает в природе — организации, которые он самостоятельно не изобрёл. Возможность того что эта новая кибернетика могла также составлять социальные формы организации, оставалась объектом дебатов среди теоретиков на самоорганизации в 1980-ых.
В политологии Проект Cybersyn попытался ввести кибернетически административно-командную экономику в течение начала 1970-ых. В 1980-ых, в отличие от её предшественника, новая кибернетика интересуется взаимодействием автономных политических фигур и подгрупп, и практического и рефлексивного сознания предметов, создающих и воспроизводящих структуру политического сообщества. Основное мнение — рассмотрение рекурсивности, или само-зависимости политических выступлений, как в отношении выражения политического сознания, так и путями, в которых системы создаются на основе себя.
Geyer и van der Zouwen в 1978 обсуждали много особенностей появляющейся «новой кибернетики». Одна особенность новой кибернетики — то, что она рассматривает информацию как построенную и восстановленную человеком, взаимодействующим с окружающей средой. Это обеспечивает эпистемологическое основание науки, рассматривая это как зависимое от наблюдателя. Другая особенность новой кибернетики — свой вклад к соединению «микромакро-промежутка». Таким образом, это связывает человека с обществом. Geyer и van der Zouwen также отметили, что переход от классической кибернетики к новой кибернетике приводит к переходу от классических проблем к новым проблемам. Эти изменения в размышлении включают, среди других, изменения от акцента на управляемой системе, к управляющей, и фактору, который направляет управляющие решения. И новый акцент на коммуникации между несколькими системами, которые пытаются управлять друг другом.
Недавние усилия в истинном направлении кибернетики, системы контроля и поведения на стадии становления, в таких смежных областях, как теория игр (анализ группового взаимодействия), и Metamaterials (исследование материалов со свойствами вне ньютоновых свойств их составляющих атомов), системы обратной связи в эволюции, и метаматериал (изучение материалов со свойствами за Ньютоновскими свойства их составных атомов), привели к возрождению интереса в этой всё более актуальной области.
Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики — ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х гг. 20 в. этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах — с прогрессом электронной вычислительной техники.
Кибернетика является междисциплинарной наукой. Она возникла на стыке математики, логики, семиотики, физиологии, биологии, социологии. Ей присущ анализ и выявление общих принципов и подходов в процессе научного познания.
Заключение
Деятельность отдельных людей, групп, коллективов и организаций сейчас все в большей степени начинает зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-то действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что подчас невозможно без привлечения специальных технических средств.
Возрастание объема информации особенно стало заметно в середине XX в. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становилось все труднее. Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, нежели вести розыск аналога, сделанного ранее. Именно поэтому стало все больше и больше уделяться внимания информационным технологиям. В своем реферате я раскрыла историю и этапы развития информатики, её структуру, а также один из важнейших разделов информатики – кибернетику.
Литература
1. Юрий Лифшиц. Курс лекций Современные задачи теоретической информатики
2. Образовательный проект «Информатика в России»
3. Сайт для учителя информатики в школе. Компьютер в школе
4. Информатика и информационные технологии в образовании на портале RusEdu
5. Материалы по теоретическим основам информатики на сайте «Учитесь.ру»
6. Энциклопедия информационных технологий
7. Статьи по информатике и информационным технологиям из научных библиотек
8. Виктор Штонда, Статья «О компьютерных науках»
9. А. А. Разборов Theoretical Computer Science: взгляд математика // Компьютерра. — 2001. — № 2
www.ronl.ru
