Лекция 1. Предмет, задачи и история развития информатики. Определение информации, её свойства

     Предмет и задачи информатики

     Информатика - техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники (ВТ), а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

     Этот  предмет часто называют информационными технологиями.

     Другими словами можно сказать, что информатика – это наука об информации и технических средствах ее сбора, хранения, обработки, передачи.

     Предмет информатики составляют понятия:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
• программное обеспечение средств вычислительной техники;
• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

     Методы  и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом.

     Существуют  также аппаратные интерфейсы и аппаратно-программные интерфейсы.

     Основной  задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. 

     Целями систематизации являются:

• выделение, внедрение и развитие наиболее эффективных технологий;
• автоматизация этапов работы с данными;
• методическое обеспечение новых исследований.

     В составе основной задачи информатики  выделяются следующие направления её практического приложения:

• архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем для автоматической обработки данных);
• интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
• программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ);
• преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
• защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
• автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
• стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, а также между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).

     Для информатики вопрос: как сделать  ту или иную операцию является важным, но не основным.

     Ключевой  вопрос информатики - как выполнить вычислительной техники данную операцию наиболее эффективно.

     Для аппаратных средств эффективность - это отношение производительности оборудования к его стоимости.

     Для программного обеспечения эффективность - это производительность работающих с ним пользователей.

     В программировании эффективность - это объем программного кода, создаваемого программистом в единицу времени.

     В целом увеличение эффективности решения любой задачи следует понимать как:

• сокращение времени для её решения;
• повышение точности полученных результатов.

Источники информатики

     Источниками информатики являются две науки: документалистика и кибернетика.

     Документалистика - изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота - сформировалась в конце 19 века в связи с бурным развитием производственных отношений.

     Термин "кибернетика" впервые ввел французский физик Андре Мари Ампер в первой половине 19 века, как определение гипотетической науки об управлении, которой в то время не существовало, но, по его мнению, должна бы существовать ("кибернетикос" — искусный в управлении).

     Основы  кибернетики были заложены американским математиком Норбертом Винером  в 1948 году.

     Кибернетика изучает принципы построения и функционирования систем автоматического управления, и основными задачами ее являются:

• 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 создания искусственного интеллекта.

     Кибернетика опирается во многом на те же аппаратные и программные средства ВТ, что  и информатика, а информатика  заимствует у кибернетики математическую и логическую базу для развития этих средств.

 

Определение информации

     Слово "information" переводится с латинского языка, как "осведомление", "просвещение".

     В математике информация трактуется, как:

• мера неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и времени (В. М. Глушков);
• снятая неопределенность (Клод Шеннон).

     Однако  подобные определения информации не дают достаточно полного представления о ней.

     Понятие информации включает три основных подхода:

• недетерминированный - бытовой подход, трактующий информацию, как понятие, используемое применительно к фактам и суждениям, получаемым в повседневной жизни от других живых существ, из средств массовой информации, а также путем наблюдения явлений окружающей среды.
• техноцентрический - отождествление информации с данными, получаемыми опытным путём. Соответственно,  станут ли эти данные информацией или нет, зависит от аппаратных или программных методов и непосредственного участия человека;
• антропоцентрический - отождествление информации со сведениями и фактами, которые могут быть получены теоретически, а затем усвоены, т. е. преобразованы в знания.

     Недостаток  этого понимания состоит в  том, что нет объяснения для не имеющей адекватного отображения в природе и обществе абстрактной информации (сфера некоторых разделов математики, в том числе команды компьютерных программ, различные гипотезы, объяснение сверхъестественных явлений, догматы религий и т. п.).

     Как видно, ни один из этих подходов не дает достаточно полного понимания информации.

     Для того чтобы создать верное представление  о том, что  такое информация, следует рассмотреть некоторые определения.

     Все процессы в неживой природе протекают в виде непрерывного энергетического обмена.

     В живой природе, кроме этого, протекает направленный обмен веществ. В результате его появления возникает информационный обмен.

     Информационный обмен - это взаимосвязь,  возникающая между процессами энергетического обмена и обмена веществ. Информационный обмен протекает в виде информационных процессов. 

     Любые изменения в природе сопровождаются сигналами.

     Зарегистрированные сигналы становятся данными, которые преобразуются, транспортируются и используются с помощью методов.

     Данные  имеют объективную природу - это результат регистрации объективно существовавших сигналов, вызванных изменениями в материальных телах или полях.

     Методы  же регистрации и обработки сигналов субъективны, т. к. они осуществляются людьми или устройствами ими созданными.

     Из  вышеизложенного следует сделать  вывод, что

     информация - это динамический объект, образующийся в ходе диалектического взаимодействия объективных данных и субъективных методов.

     Информационный  процесс - это всегда цикл образования информации из данных и немедленное сохранение её в виде новых данных (т. е., возникает последовательность: данные – информация – данные и т. п.)

     Само  возникновение информации может быть очень непродолжительным (например, для человека – это время осмысления), а информационный процесс длится столько, сколько существуют носители информации.

       Для получения как можно более достоверной информации необходимо использовать определённые методы, называемые контекстными.  

     Контекстные методы - это методы, являющиеся общепринятыми  для работы с данными определенного  типа:

• графическими данными — наблюдение;
• текстовыми данными – чтение;
• данными физики - аппаратные методы;
• данными, вводимыми в компьютер - программные методы и т. п.

     Таким образом, можно сделать выводы:

1. По окончании информационного процесса свойства методов переносятся на свойства новых данных, т. е., объективные и достоверные данные получают в новых данных определённую долю субъективности, вносимую  относительно несовершенными или неадекватными методами.
2. Характерной особенностью информации является присущая ей двойственность: на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, обеспечивающих взаимодействие с данными в информационном процессе.

     Особенность информационного процесса в вычислительной технике состоит в том, что большинство его этапов происходит без участия человека, т. е. автоматически.

     В ходе этих этапов данные, представленные электрическими сигналами, взаимодействуют как с аппаратными, так и с программными методами.

     В информатике иллюстрацией двойственности данных и методов являются компьютерные программы: с одной стороны они могут проявлять себя как методы, а с другой - как данные.

     В активной фазе - как метод - программа работает с оборудованием компьютера, её команды управляют процессами компьютера, который обрабатывает данные и взаимодействует с внешним оборудованием.

     В пассивной фазе программа ничем не отличается от данных: её можно хранить, воспроизводить в виде текста, редактировать и передавать. 

Свойства  информации

1. Объективность и субъективность информации. Эти понятия всегда взаимосвязаны: то и другое относительно. В любом информационном процессе из-за субъективности используемых методов степень объективности, как было сказано выше, всегда понижается. Для большей объективности получаемых данных необходимо применять как можно менее субъективные методы.
2. Достоверность информации - соответствие получаемой информации объективной реальности окружающего мира. На достоверность информации влияет как объективность данных, так и соответствие методов, применяемых для ее получения. Хотя иногда и недостоверные данные могут давать достоверную информацию, в частности, когда степень их недостоверности известна заранее.

     Методы  увеличения достоверности информации основываются на сортировке, фильтрации и статистическом анализе данных.

3. Адекватность информации — степень соответствия информации, полученной потребителем, тому, что автор вложил в ее содержание, т. е. в данные.

     Адекватность  не следует путать с достоверностью. Например, заведомо ложное (недостоверное) сообщение в газете 1 апреля тоже адекватно, т. е. подходит к данному времени, т. к. трактуется не как информационное, а как развлекательное. Но то же сообщение, опубликованное 2 апреля, уже неадекватно.

     Вымысел писателя-фантаста также адекватен, т. к. соответствует стилю жанра  и выполняет свою функцию.