Информатика

Информатика
Информатика устанавливает законы преобразования информации в условиях функционирования автоматизированных систем, разрабатывает методы еѐ алгоритмизации,
формирования языковых средств общения человека и компьютера.
Информатика — слово образовано от французского information (информация)
и automatique (автоматика) — информационная автоматика, автоматизированная переработка информации, новая область научно-технической деятельности
человека, наука, изучающая структуру и общие свойства информации, а также
закономерности и методы еѐ создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности.
Предметом информатики как новой фундаментальной науки выступает информационный ресурс — его сущность, законы функционирования, механизмы взаимодействия с
другими ресурсами общества и воздействия на социальный прогресс. Переход на уровень
информационного ресурса означает переход к изучению внутренних связей и закономерностей социальной динамики, основанной на использовании информационной технологии.
Информатика как наука о законах получения, передачи и использования информационного ресурса в общественной практике подводит теоретический фундамент под использование вычислительной и автоматизированных систем, которые предназначены для
усиления информационных процессов в обществе.
Предметная область любой науки определяется не только областью действительности, изучаемой этой наукой, но и методологией, методами исследования этой области.
Важнейшим методологическим принципом информатики является изучение процессов
сбора, обработки и выдачи информации об объектах и явлениях окружающего мира, а
также определѐнного сходства этих процессов при их реализации в искусственных и естественных — биологических и социальных — системах.
Предметом информатики является информационный ресурс как симбиоз знания
и информации, который выступает в качестве предмета новой науки: с содержательной, с формально-математической, с технической сторон.
Информатика взаимодействует с такими областями знаний, как математическое моделирование, вычислительная и дискретная математика, математическая логика, теория
массового обслуживания, вычислительная техника, теория связи, микроэлектроника, точная механика, исследование операций, искусственный интеллект, теория графов, распознавание образов, а также философия, психология, социология, лингвистика и др.
Информатика делится на две части: теоретическую и прикладную информатику.
Теоретическая информатика рассматривает все аспекты разработки автоматизированных информационных систем. Теоретическая информатика изучает общие свойства,
присущие всем многочисленным разновидностям конкретных информационных технологий, процессов и сред их протекания. Всем им характерны такие понятия, как носители
информации, каналы связи, информационные контуры, сигналы, прямые и обратные связи, данные, сведения. Все они делятся на различные фазы и подпроцессы: приѐм, кодирование, передача, декодирование, хранение, извлечение, отображение информации.
Теоретическая информатика рассматривает следующие проблемы:
• информация как семантическое свойство материи, семантические аспекты интеллектуальных процессов и информационных систем;
• информация и эволюция в живой и неживой природе;
• макро- и микроинформация;
1
• методы измерения информации;
• математические и информационные модели, теорию алгоритмов (вычислительный
эксперимент как методология научного исследования);
• информационные системы искусственного интеллекта;
• методы представления знаний (познание и творчество как информационные процессы);
• теорию и методы разработки и проектирования информационных систем и технологий.
Прикладная информатика изучает конкретные разновидности информационных
технологий, которые формируются с помощью специальных информационных систем.
Информатика, в широком смысле, представляет собой единство разнообразных отраслей
науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с
помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.
Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей:
I. информационных технологий;
II. средств информатизации;
III. алгоритмических средств.
В свою очередь, информатику, как в целом, так и каждую еѐ часть обычно рассматривают с разных позиций (см. рисунок 1):
 как отрасль хозяйства страны;
 как прикладную дисциплину;
 как фундаментальную науку;
 как социальную информатику.
Информатика
Информационные
технологии
Средства
информатизации
Хозяйственная
отрасль страны
Фундаментальная
наука
Производство
технических
средств
Методология
создания
информационного
обеспечения
Изучение
закономерностей
в информационных процессах
Теория
информационных
систем
и технологий
Создание
информационных
коммуникаций
Производство
программных
продуктов
Разработка
технологий
переработки
информации
Прикладная
дисциплина
Алгоритмические
средства
Социальная
информатика
Информационный
ресурс
Информационное
общество
Развитие
личности
Проблемы
информационной
безопасности
Рисунок 1 – Структура информатики как отрасли, науки, прикладной дисциплины
2
Информационные технологии, в общем случае, включают:
• операции ввода/вывода, хранение, передачу и обработку данных;
• подготовку текстовых и графических документов, технической документации;
• интеграцию и коллективное использование разнородных информационных ресурсов;
• защиту информации;
• проектирование, моделирование, программирование, диагностирование;
• управление (объектами, процессами, системами);
• обучение.
Средства информатизации включают:
1) Технические средства (для обработки, отображения и передачи данных), состоящие из:
• персональных компьютеров (в том числе портативных), профессиональных
рабочих станций, мэйнфреймов и терминалов;
• устройств ввода/вывода и отображения информации;
• систем мультимедиа;
• компьютерных сетей, средств связи и компьютерных телекоммуникационных систем.
2) Системные программные средства, состоящие из:
• операционных систем и сред, утилит и драйверов;
• систем и языков программирования;
• систем пользовательского интерфейса;
• программных средств межкомпьютерной связи (систем телекоммуникаций),
вычислительных и информационных сред.
3) Средства реализации универсальных технологий, состоящие из:
• средств моделирования объектов, процессов, систем;
• информационных языков и форматов представления данных и знаний (словари, классификаторы, тезаурусы);
• текстовых и графических процессоров, процессоров электронных таблиц,
системы управления базами данных (СУБД);
• средств защиты информации.
4) Средства реализации профессионально ориентированных технологий, состоящие
из:
• издательских систем;
• систем реализации технологий автоматизации расчѐтов, проектирования, обработки данных (учѐт, планирование, управление, анализ, статистика и др.);
• систем искусственного интеллекта (базы знаний, экспертные системы, диагностические, обучающие и др.).
Алгоритмические средства включают способы описания алгоритма решения задачи на компьютере:
• словесно-формульный;
• блок-схема;
• программа.
Словесно-формульный способ задания (описания) алгоритма понятен наибольшему
числу пользователей. Но при этом, естественному языку свойственна многозначность толкования некоторых слов или оборотов. Например, слово «коса» может означать и элемент
женской красы, и инструмент сельскохозяйственной деятельности, и понятие из области
природы. Это может привести к неоднозначности результата выполнения алгоритма. Поэтому для описания алгоритма используют формальные способы — блок-схемы и программы.
Блок-схема задаѐт алгоритм в графической форме. Элементами блок-схемы являются
полуовалы (для обозначения начала или конца алгоритма), параллелограммы (ввод или
3
вывод), прямоугольники (действия) и ромбы (ветвление). Элементы блок-схемы соединяются стрелками, показывающими очередность выполнения шагов алгоритма. Отметим,
что в один прямоугольник можно записать несколько действий. Этот способ описания алгоритма является весьма наглядным. Однако он трудоѐмок, громоздок и плохо воспринимается компьютером. Его следует применять для начального изучения основ алгоритмизации и для интерпретации фрагментов программ.
Программа является описанием алгоритма на языке программирования. Этот способ
описания алгоритма наиболее компактен и использует наряду с числовой информацией —
текстовую информацию. Программирование является формальным описанием алгоритма
и требует специальной подготовки.
Распространѐнным способом описания алгоритмов является псевдокод. Он занимает
промежуточное положение между естественным языком и языком программирования. С
одной стороны, он близок к естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются
некоторые формальные конструкции и математическая символика. В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие языкам программирования, что облегчает запись алгоритма на начальной стадии проектирования.
Алгоритм состоит из следующих фрагментов:
• последовательного выполнения шагов алгоритма;
• ветвления (альтернативных действий);
• повторяющихся (циклических) действий.
Эти фундаментальные фрагменты алгоритмов называют алгоритмическими структурами.
Информатика как хозяйственная отрасль страны состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства
состоят в том, что от неѐ во многом зависит рост производительности труда в других отраслях хозяйства страны. Более того, для нормального развития этих отраслей, производительность труда в информатике, как отрасли хозяйства страны, должна возрастать более
высокими темпами, потому что в современном обществе информация всѐ чаще выступает
как предмет конечного потребления:
людям необходима информация о событиях, происходящих в мире;
о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности;
о развитии науки и самого общества; и т.д.
Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии
создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем.
Цель фундаментальных исследований в информатике — получение обобщѐнных
знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.
Информатика, как прикладная дисциплина, включает:
изучение закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);
создание информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;
разработка информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла.
Социальная информатика включает:
• информационный ресурс как фактор социально-экономического и культурного
развития общества;
4
• информационное общество — закономерности и проблемы становления и развития;
• проблемы демократизации в информационном обществе и пути их решения;
• информационную инфраструктура общества;
• новые возможности развития личности в информационном обществе;
• информационную культура и информационную безопасность личности;
• проблемы информационной безопасности.
Место и состав информационных технологий в структуре дисциплины «Информатика» приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Структура дисциплины «Информатика»
1 Теоретическая информатика
1.1 Философские основы информатики
1.2 Начала общей теории информации
1.3 Начала компьютерной семантики
1.4 Основы информационного моделирования
1.5 Интеллектуальные информационные системы
1.6 Информация и познание
2. Средства информатизации
2.1 Технические средства информатизации.
2.1.1 Средства обработки, отображения и передачи данных
2.2 Программные средства информатизации
2.2.1 Системные программные средства
2.2.2 Средства информационного обеспечения
2.2.2.1 Универсальные
2.2.2.2 Профессионально-ориентированные
3 Информационные технологии
3.1 Базовые (универсальные) информационные технологии ввода/вывода,
сбора, хранения, передачи и обработки данных; подготовки текстовых и
графических документов, технической документации; интеграции и коллективного использования разнородных информационных ресурсов
3.2 Прикладные информационные технологии:
• защиты информации;
• программирования, проектирования, моделирования, обучения, диагностики, управления (объектами, процессами, системами)
4. Социальная информатика
4.1 Информационные ресурсы
4.2 Информационный потенциал общества
4.3 Информационное общество
4.4 Человек в информационном обществе
4.5 Информационная безопасность
Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств
преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.
5
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 научнотехнической дисциплиной, призванной создавать новые информационные технологии для решения проблем в других областях.
6