Н.М. Закарлюк

ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА И  КАК ВИД

ПРАКТИЧЕСКОЙ  ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

(г.  Нижний Тагил,  Нижнетагильская  социально-педагогическая  академия)

Краткий исторический экскурс. Основные понятия. Понятие информатики многозначно. Существует, по крайней мере, четыре содержательных понимания термина «информатика» [1]: наука, отрасль экономики, сфера человеческой деятельности, технологии (рис.1).

Термин  «информатика» появился в начале 60-х гг. (1962 г.) практически одновременно во Франции (Ф. Дрейфус) и у нас  в стране (А.А. Харкевич). В 1963 г. в журнале «Известия вузов. Электромеханика», № 11 была опубликована статья Ф.Е. Темникова «Информатика». В ней была сделана попытка определить состав интегральной науки об информации, как совокупность трех составных частей – теории информационных элементов, теории информационных процессов и теории информационных систем. Однако, впоследствии закрепился французский (более узкий) вариант трактовки термина «информатика» (от французского informatique), как науки об ЭВМ и их применении.

Все же первоначально под информатикой у нас понимали науку, связанную, прежде всего, с научной или научно-технической  информацией и определяли как «научную дисциплину, изучающую структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности всех процессов научной коммуникации» [1].

    Несмотря  на доминирующую роль вычислительной техники (ВТ) в развитии информатики  конца 20 века сегодня уже немыслимо  простое отождествление информатики  с теорией и практикой построения и использования ВТ. Формирование исходных теоретических основ и понятий информатики началось еще до появления первых электронных и даже релейных компьютеров. Своим развитием информатика обязана ряду наук, в том числе математике, логике, теории связи, электронике, теории управления, лингвистике, кибернетике. Так, в математической логике выработаны концепции формального языка, алгоритмов и исчисления в общем смысле. Такие понятия, как булевские функции и машина Тьюринга, оказали прямое влияние на архитектуру компьютеров.

Попытки определить информацию и информатику делаются постоянно. Диапазон подходов и предложений весьма широк, включая весьма экзотические, связанные, например, с духовно-религиозной трактовкой природы информации и информационного взаимодействия во вселенной. Предлагаются новые наименования – информология, информономия, информациология, информатистика, инфотроника, информатология, информодинамика (рис. 2). Причина их появления заключается в разной трактовке базового понятия - информации. Пока наиболее распространены термины «информатика» и «computer science» (последний – в англоязычных странах), существенно различающиеся по своему содержанию.

Приведем  наиболее характерные определения  информатики, данные ведущими российскими  и зарубежными специалистами  в этой области.

Приведем наиболее характерные определения информатики, данные ведущими российскими и зарубежными специалистами в этой области.

• Информатика – это название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации (А.П. Ершов).
• Информатика – это наука об осуществляемой преимущественно с помощью автоматических средств целесообразной обработке информации, рассматриваемой как представление знаний и сообщений в технических, экономических и социальных областях (Французская академия наук).
• Информатика – это наука, техника и применение машинной обработки, хранения и передачи информации (М.Брой, Германия).
• Информатика – комплекс научно-практических дисциплин, изучающих все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Как наука, она изучает общие закономерности, свойственные информационным процессам [2].

К компонентам  информатики часто относят «привязанную»  к ЭВМ триаду: аппаратные средства (hardware), программные средства (software) и методы – модели – алгоритмы (brainware). Считается, что в области создания аппаратных и программных средств информатики Россия отстает от мирового уровня на 10-15 лет. Результаты же фундаментальных исследований, особенно в области brainware, пока не уступают, а нередко превосходят мировой уровень, например, в математическом моделировании, теории программирования, теории передачи информации.

Различные представления о  структуре информатики. Для подробного представления существующих взглядов на информатику, проблемах и перспективах развития рассмотрим несколько ее характерных срезов.

    1. По направлениям. Междисциплинарность информатики позволяет вычленить в ее составе вполне самостоятельные (по предметам и методам исследований) направления: теоретическую, техническую (и / или прикладную), социальную и биологическую информатику.

К теоретической информатике относят целый спектр дисциплин, примерный перечень которых приведен ниже.

Техническая (прикладная) информатика изучает принципы и методы функционирования и построения технических средств информатики – вычислительной техники, средств телекоммуникаций, оргтехники, а также прикладные основы создания информационных технологий.

Социальная информатика изучает общие закономерности информационного взаимодействия в обществе, включая проблемы социальной коммуникации, формирования информационных ресурсов и информационного потенциала общества, информатизации общества, особенностей информационного общества. Здесь же рассматриваются междисциплинарные проблемы типа «информатика-искусство» (музыка, живопись, архитектура, кино) и «информатико-социокультурные системы» (психология, социология, юриспруденция, педагогика), экономические, правовые, психологические, этические аспекты информатики.

Биоинформатика рассматривает общие закономерности и особенности протекания информационных процессов в объектах биосферы (живых организмах и растениях).

Подобная  структуризация информатики (рис. 3) широко распространена и в Российском образовании [4].

 
 
 
 

Рис. 3. Современные представления  о предметной области  образовательной  информатики 

2. По объектному  признаку [1]. Эта структуризация информатики (рис. 4) наиболее практична в организационном отношении (при организации исследований, информатизации объектов). Схема на рис. 4 иллюстрирует логическую связь между основными объектами информатики – информацией, информационными процессами и информационными технологиями, на базе которых создаются информационные системы. Различные направления информатики объединены благодаря представлению информационных технологий в виде признанной триады – аппаратное (hardware), математическое и программное (brain-software), организационно-методическое (orgware) обеспечение.

Цифрами на рис.4 отмечены основные научные  дисциплины, формирующие сегодняшние  теоретические основы информатики:

1 –  статистическая (шенноновская, классическая) теория (передачи) информации, философские  аспекты, качественная теория  информации, когнитология, криптография;

2 –  теория информационных процессов;

3 – теоретические основы вычислительной техники и вычислительных сетей – теория связи;

4 – теория моделирования, теория языков программирования, теория алгоритмов, инженерия знаний, искусственный интеллект, многоагентные системы, базы данных, распознавание образов, теория роботов;

5 – теория синтеза организационных структур, методы управления разработками и программами.

Перечень  этих дисциплин, естественно, будет  пополняться и изменяться. Почти все дисциплины, за редким исключением, переживают этап формирования.

Наиболее  характерным в этом отношении  является направление искусственного интеллекта, в рамках которого, по мнению Американской ассоциации искусственного интеллекта, выделяются четыре основных:

• создание интеллектуальных систем моделирования;
• обеспечение интеллектуального доступа к глобальным информационным ресурсам
• создание интеллектуальных тренажеров в различных областях человеческой деятельности;
• создание команд роботов, совместно выполняющих задания в различных, в том числе опасных средах.

Одним из интересных направлений развития информатики является речевая информатика (общение компьютера и человека на естественном языке). Область приложения компьютерных речевых технологий огромна. Это системы речевого управления станками, роботами, транспортными средствами, системы устного перевода, справочные системы, системы речевого доступа к базам данных и знаний, системы речевого общения в Интернете, и т. д.

В последние  годы информатика в России – объект пристального внимания государства. Так, в перечень критических технологий РФ на период до 2010 года, одобренный правительственной комиссией по научно-инновационной политике входят следующие:

1. Высокопроизводительные вычислительные системы;
2. Компьютерное моделирование;
3. Искусственный интеллект;
4. Информационно-телекоммуникационные системы;
5. Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров;

6.  Распознавание  образов и анализ изображений.

Очевидно, что все они напрямую связаны с уровнем развития теоретической информатики и требуют его постоянного углубления.

Из рис. 4 видно также соотношение информатики  и информатизации. Информатизация – это глобальный социально-техногенный процесс массового применения информационных технологий (ИТ) во всех сферах человеческой деятельности для поддержания уровня информированности всех членов общества и его различных институтов, необходимого и достаточного для кардинального улучшения качества труда и условий жизни людей. Такое определение вполне можно назвать «технологическим», т.к. оно связывает информатизацию с ИТ. Философски же информатизация обеспечивает необходимые условия перехода человечества в новую стадию своего развития – информационное общество [1].

3. Структурно-функциональный  срез информатики. Подход к информатике как естественной науке (типа физики, биологии) позволяет четко выделить суть (ядро) теоретической информатики и соотнести ее с математикой. Для иллюстрации этого возьмем за основу типичную структурно – функциональную схему раздела естественной науки (рис. 5 а [5]) и «примерим» ее к разделу информатики, например, «Базы данных» (БД) (рис. 5 б). Аналогичным образом можно поступить и с другими разработанными разделами информатики. 

  Рис. 5. Упрощенная структура  раздела естественной науки (а)

                    и раздела информатики (б)

Из анализа  рисунков можно сделать следующие  выводы.

А) В  этом разделе информатики присутствуют практически все атрибуты естественной науки: