Информатика как наука и как вид практической деятельности

1) Есть математический слой (формализуемая средствами математики часть системы, объекта, процесса). Здесь математика выступает в роли языка для представления информации и описания процессов ее обработки. Например, алгебра отношений адекватно описывает реляционные БД (отсюда и название баз) (РБД). Методология нормализации отношений (разбиения таблиц) позволяет оптимизировать БД: сократить избыточность данных (сэкономить память), устранить возможные противоречия из-за хранения данных об одном и том же объекте в разных местах; позволяет описывать операции с таблицами (отношениями) БД – объединение, пересечение, разность, селекция, склеивание и т.д. Неформализуемый математикой «остаток системы» характеризует информатику как гуманитарную науку, в том смысле, что для его описания и представления информации используются методы и средства гуманитарных наук (семиотики, лингвистики, логики).

2) Есть модельный слой. В информатике аналогом идеальных физических моделей, составленных из «первичных идеальных объектов» (ПИО) (типа «материальная точка», «частица», «тело», «масса», «сила», «поле», «время», «скорость» и т.п.) являются информационные модели. Например, при создании РБД строят три типа моделей: инфологическую (это человеко-ориентированная модель данных, отражающая предметную область; представляется в виде т.н. ER-диаграмм «сущность-связь»; здесь используются свои ПИО – сущность (например, автомобиль), атрибут (например, тип, цвет), ключ, связь); даталогическую (она описывает логическую организацию данных на языке конкретной БД для доступа к ним по именам, а не по физическому расположению); физическую (описывает хранимые данные на физическом уровне: тип машинных данных, адресное расположение). Необходимость двух последних моделей связана с основным «экспериментальным прибором» – компьютером.

3) Есть экспериментальная часть. В информатике аналогом «приборов», эталонов, измерительных процедур являются т.н. исполнитель (ПК), шаблоны, формы, константы, интерфейс, методика работы с БД; вместо физического эксперимента выполняется вычислительный (компьютерный) эксперимент.

После «согласования теории с экспериментом», как и в любой естественной науке, создается новое знание (в рассмотренном примере – в виде теории БД).

Т.о., по структуре и процессу создания нового знания (раздела науки информатики) информатика может быть отнесена к естественным наукам.

Б) Сердцевина (ядро) теоретической информатики, основная творческая работа в ней связана  именно с модельным слоем –  созданием информационных моделей. Разумеется, математизация модели желательна, но не всегда возможна. В этом случае могут использоваться и не математические средства (лингвистические, логико-семиотические, графические и другие модели).

    В) Видно соотношение теоретической  информатики и математики. В чем  оно состоит? Теоретическую информатику  некорректно именовать «математической  информатикой». Иногда это явно указывается, как например, в содержании ГОС по информатике или часто подразумевается. При этом акцент явно переносится на математический слой, и ядро теоретической информатики «растворяется» в математике. Последствия такого подхода иногда не безобидны. Например, математическое моделирование т.н. открытых систем (уровня живого) «умерщвляет» их (делает закрытыми, а моделирование – ущербным), как метко замечено в [3], получается «исследование трупа». Наоборот, математическую информатику вполне рационально считать составной частью теоретической информатики. Естественно, при адекватном (разумном) моделировании математика является мощным средством для информатики, одним из ее языков. Поскольку информатика рассматривает любые языки как средства представления информации и описания информационных процессов, то для нее математический язык (как один из многих других) может рассматриваться как объект исследования, например для поиска наиболее эффективных для своих нужд форм представления чисел (плавающая – фиксированная точка и т.д.), систем счисления (2, 3, 8, 16) и т.п.

Информатика – аспектная наука. Информатика как наука формируется на срезе естественных, технических и общественных наук (рис. 6), которые в свою очередь могут иметь

Рис. 6. Место информатики  в системе наук

теоретический и / или прикладной характер. Как видно из рисунка, информатику можно рассматривать в качестве одной из аспектных наук, изучающую любые системы как информационные. На образовательную информатику распространяется «закон двойного вхождения дисциплин»: она существует как самостоятельная дисциплина и входит как специальный подход в другие дисциплины. Особо близки исторически «родственные отношения» информатики с кибернетикой. Были даже попытки рассматривать информатику как кибернетику на современном этапе развития и ввести синтезированное научное направление информатика-кибернетика.

Обосновывалось это тем, что:

а) кибернетика  и информатика развивались на единой технической базе – вычислительной технике и средствах связи и передачи данных;

б) основным предметом исследования в кибернетике  является управление. Но управление невозможно без информации. Поэтому кибернетика объективно была вынуждена заниматься вопросами сбора, обработки и передачи информации.

Системный подход к информатике. Целый ряд работ философского плана позволяет говорить о возможности системного подхода к информатике. Он основан на философской концепции обусловленности информационных процессов уровнями организации материи (неорганический, биологический, социальный). Ввиду предельной общности такой подход обеспечиваетв перспективе целостное отображение информационной картины мира (ИКМ – форма систематизации научных знаний об информации). Информатика при этом рассматривается как наука об информации, информационных процессах и системах (ИС) любой природы. Такая гипотетическая информатика рассматривает ИС и их компоненты со всех точек зрения – научной (информация и информационные процессы), технической (средства реализации ИС, носители информации и обрабатывающие устройства), технологической, экономической, экологической (информационная безопасность и безопасность информации), и др. Задача такой информатики – обобщенное теоретическое описание различных информационных процессов и систем. При этом неизбежно вводятся в оборот множество связанных с базовым (информация) понятий: информационная система, энтропия, избыточность, разнообразие, виды информации, количественные и качественные характеристики информации и информационных процессов, алгоритм, знак, модель, управление и другие.

Системный подход позволяет представить множества  «информационных наук» следующим образом (рис. 7).

Кругами и цифрами на рис.7 обозначены следующие  группы (множества) информационных наук.

1) Информационно-биологические  науки: генетика, неврология, рефлексология,  биосемантика (изучает знаковую  коммуникацию в животном мире) и др. Объектом этих наук является биологическая информация, предметом – различные аспекты биологической информации и информационных процессов. Это частные биологические науки.

2) Социально-коммуникативные  науки: журналистика, научная информатика,  педагогическая информатика, экономическая информатика, этносемиотика (изучает неязыковые знаки в человеческом обществе – позы, ритуалы, обряды), лингвосемиотика (изучает человеческие языки как знаковые системы), библиотековедение и др. Объектом этих наук является социальная информация, предметом – различные аспекты социальной информации и информационных процессов. Это частные общественные науки.

3) Информационно-технические  науки: автоматика, телемеханика, телевидение,  радиолокация, вычислительная техника,  измерительная техника, техника радиосвязи и т.д. Объект этих наук – машинная информация, предмет – различные её аспекты. Это частные технические науки.

4) Синергетика  ИП: распространяет понятие информации  на неорганическую природу; с  информационной точки зрения  – это теория самоорганизации  информационных процессов в системах  любой природы.

Общая для всей системы информационных наук теория информации, которую предстоит создать.

Предположительно, это обобщающая теория, обладающая кроме объяснительной, описательной и предсказательной функциями, набором  особых функций: мировоззренческой (воздействует на научную картину мира); методологической (дает направления научного поиска); метатеоретической (уточняет предмет и границы конкретных наук); трансляционной (перенос знаний между конкретными дисциплинами); переводческой (общий язык для конкретных наук) и др. Вероятно, в её состав войдут в качестве частных: статистическая (Шенноновская) и алгебраическая (В.Д.Гоппа) теории информации, общенаучная теория информации (философский взгляд, методы информационного анализа), а также рациональные и общезначимые результаты других наук об информации (см. рис.2). Представляется, что основной проблемой для создания обобщающей теории информации, является поиск адекватного определения понятия информации – главного, стержневого первичного идеального объекта теории информации – и понимание его роли в физической картине мира.

Интегративные науки. Имеют в качестве объекта изучения два типа информации:

1-2. Социально-биологические  науки (например, психология).

2-3. Социально-технические  науки, изучающие человеко-машинные  информационные процессы (эргономика, инженерная психология);

1-3. Биотехнические науки (бионика, информационная биология, ...).

1-4, 2-4, 3-4 – синергетика информационных  процессов соответственно в биологических,  социальных и искусственных системах.

Очевидно, что системный подход удобен для  определения места и соотношения  различных информатик в общей системе информационных наук. Рассмотрим для примера лишь некоторые из них.

А. Computer Science (в буквальном переводе - вычислительная наука; США, Канада, страны Латинской Америки) – занимает область 3 на рисунке. Изучает процессы обработки, хранения и передачи информации при помощи компьютеров и телекоммуникационных систем. Этим подчеркивается «компьютерная ориентация» предметной области науки. Предметом этой науки являются самые разные стороны программирования и использования ЭВМ, а также методы их конструирования и разработки ПО.

Б. Information Science (информационная наука; США). Занимает область 2-3 на рисунке. Изучает:

• технологические процессы сбора, кодирования, преобразования, хранения, поиска, распространения, использования информации в общественных системах (сетях);
• структуру и свойства социальной, машинной и, частично, биологической информации.

Ориентирована на оптимизацию социальных информационных систем, передающих се мантическую  информацию (поэтому исследует проблемы смысла и значения, мыслительные процессы, проблемы восприятия информации), средства и методы оптимизации – ЭВМ, кибернетические и математические методы (поэтому рассматривают технологию машинной обработки информации, математическое моделирование, взаимодействие человек-ЭВМ и т.д.). Имеет интегративный характер, т.е. связана со многими дисциплинами (лингвистикой, математикой, логикой, психологией, кибернетикой, теорией познания, с ситемными исследованиями, системотехникой).

    В. «Безбумажная информатика» Глушкова В.М. (область 3 на рисунке) – рассматривает обработку и хранение информации с помощью ЭВМ. Объект – автоматизированные информационные системы, их технические и логико-математические аспекты. Предмет – создание, эксплуатация и совершенствование ЭВМ и ПО.