Тенденции и перспективы развития информатики и вычислительной техники

Области применения: В творческой деятельности человека, искусственный интеллект [2]

Тенденции развития информатики

В области научной  методологии происходит философское  переосмысление роли информации и информационных процессов в развитии природы  и общества. Информационный подход становится фундаментальным методом  научного познания.

Для теоретической  информатики наиболее перспективными представляются исследования общих  свойств информации, изучение принципов  информационного взаимодействия в  природе и обществе, основных закономерностей  реализации информационных процессов.

Открываются новые возможности для информатизации экономики, управления городским хозяйством, транспортными системами, а также материальными и людскими ресурсами.

Существенное расширение функциональных возможностей получают информационные технологии по обработке  и использованию изображений, речевой информации, полнотекстовых документов, результатов научных измерений и массового мониторинга (особенно в связи с развитием электронных библиотек, а также электронных полнотекстовых архивов).

Продолжаются поиски эффективных методов формализованного представления знаний, в том числе нечетких и плохо формализуемых, а также методов их использования при автоматизированном решении сложных задач в различных сферах социальной практики.

На недостаточном  уровне находится использование  достижений информатики в исследовании человека, медицине, развитии культуры. Связано это как с финансовыми ограничениями, так и с отставанием в области подготовки специалистов в соответствующих предметных областях, хорошо владеющих средствами и методами информатики.

Информатика как современная  наука, непосредственно связанная  с информационными технологиями и техническим прогрессом, не может  оставаться на текущем уровне развития, она меняется и развивается. Языки  программирования, как важная часть  информатики, так же имеют определенные тенденции и перспективы совершенствования и развития.

Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления  новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов - языков программирования. Смысл появления такого языка  - оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращает данный набор в алгоритм.

Язык программирования служит двум связанным между собой  целям: он дает программисту аппарат  для задания действий, которые  должны быть выполнены, и формирует концепции, которыми пользуется программист, размышляя о том, что делать. Первой цели идеально отвечает язык, который настолько "близок к машине", что всеми основными машинными аспектами можно легко и просто оперировать достаточно очевидным для программиста образом. Второй цели идеально отвечает язык, который настолько "близок к решаемой задаче", чтобы концепции ее решения можно было выражать прямо и коротко.

Тенденции развития языков программирования обусловлены следующими причинами:

1. Потребность в  решении более сложных и разнообразных задач. Первые ЭВМ имели ограниченные возможности, следовательно, и программы были простыми. В процессе эволюции вычислительной техники от нее требовалось решение все более сложных и разнообразных задач. Следовательно, язык программирования должен был позволять писать программы для решения этих новых задач. Это способствовало появлению и развитию в языках программирования различных новых технологий. Например, пользуется широкой популярностью технология объектно-ориентированного программирования.

2. Программы становились  сложнее и больше по объему. Появилось стремление к повышению  эффективности процесса создания  программ. Поэтому существует тенденция  в развитии языков программирования  к быстрому написанию программ. Здесь также следует отметить появление множества систем визуального программирования, в какой-то степени облегчающие труд программиста.

3. Желание, чтобы  программы работали на разных  платформах, привело к развитию  независимости от ЭВМ языков  системного программирования. Языки системного программирования, на которых создаются операционные системы, трансляторы и другие системные программы, развиваются в направлении независимости от ЭВМ. Так, например, большая часть операционных систем написана на языке C, а не на ассемблере. Например, операционная система Unix практически полностью написана на C.

4. Большие проекты  предусматривают совместный труд  множества программистов. В возможности  легкой командной работы хорошо  себя зарекомендовала технология  объектно-ориентированного программирования. Поэтому большинство современных языков программирования поддерживают ООП.

Таким образом, языки  программирования развиваются в  сторону все большей абстракции от реальных машинных команд. И самым  очевидным преимуществом здесь  является увеличение скорости разработки программы. [4]

Также приоритетным направлением информатики является разработка интеллектуальных систем. Интеллектуальная система (ИС, англ. intelligent system) -- это техническая  или программная система, способная  решать задачи, традиционно считающиеся творческими, принадлежащие конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти такой системы. Структура интеллектуальной системы включает три основных блока -- базу знаний, решатель и интеллектуальный интерфейс. [6]

Интеллсист - наукоемкое производство интеллектуального программного продукта.

Принципы создания Интеллсист:

1. Исходный текст  знаний и заданий (или запросов) должен быть максимально близким  к текстам непосредственных пользователей,  которые являются специалистами в своей области (или областях) знаний. Текст должен состоять из терминов пользователя, собранных в лексикон данной области знаний.

2. Каждый запрос  пользователя принимается за  истинный, исключая случаи формальных  или фундаментальных ошибок или  противоречий имеющимся знаниям, которые опровергают истинность фраз знаний или запроса.

3. Внутренний код  (представления в памяти Интеллсист), получаемый в результате трансляции  исходного текста на внутреннее  представления, должен отображать  только необходимые непротиворечивые, независимые и по возможности полные знания. Причем процесс отображения должен проходить без потери знания, или потеря известна пользователю.

4. Разнообразие представлений  знаний и данных должно соответствовать  потребностям пользователя, правилам грамматик ЕЯ, СеГ и языка Лейбниц.

5. Интеллсист должна  порождать результаты решения  задач только в соответствии  со знаниями, сообщенными ей через  БЗ или запросы, и с требованиями, которые порождены в результате  обсуждения недостатков ПП.

6. Должна обеспечиваться надежность разрешения запросов: компилятор и отладчик знаний должны обнаруживать ошибки, по возможности исправлять их или подсказывать пути их исправления, запрашивать дополнительные знания.

7. Каждая Интеллсист  должна быть максимально интеллектуальной (каждый шаг связан с логическим выводом по правилам ИЛ), учитывать накопленные в информатике знания по интерфейсу и диалогу с пользователем, а также должна быть оценена мерой интеллектуальности.

Пользователь только ориентируется в возможностях Интеллсист, выполнение запроса не требует специальных формулировок для решения того или иного класса задач, Интеллсист сама определяет класс решаемых задач, а пользователь только по ответу может судить к какому классу следует отнести этот запрос. Следует заметить, что в инструментарии предусмотрен диалог для ввода параметров точной характеристики каждого класса задач. Например, пользователю кажется, что он сформулировал теорему, а в диалоге с инструментарием указал фразы, которые будут выведены в качестве результата. В результате прогона ее в Интеллсист выведены условия истинности теоремы, следовательно, решалась задача класса А, а ответ подсказал, что решалась задача класса Б. В рамках классической или интуиционистской логик решение подобных проблем затруднено построениями индивидуальных алгоритмов и программ для решения любых задач без учета плохо формализуемых частей исходной постановки проблемы. Ныне реализованное эвристическое программирование (с помощью ЭС) решает некоторые проблемы программирования плохо формализуемых заданий, но оно базируется на командах специального вида - продукциях, не решает всех указанных информатических проблем и не имеет средств для отладки знаний. Основная причина, тормозящая решение проблем в рамках классических логик, заключена в использовании дедуктивного метода, который не реализуется эффективно на современных ВМ. Для построения Интеллсист стала необходимой новая, так называемая, информатическая логика, она не использует дедукцию явно, а неявное использование вообще не порождает глубоких деревьев перебора вариантов логического вывода.

Классификация Интеллсист позволяют определить место Интеллсист среди средств ИП и ИИ, которое  характеризуется главным образом  возможностью привлечения прямого  пользователя ВМ к СВТ, определяя стиль применения ВМ средствами широко распространенной программной системы WINDOWS. Классификация Интеллсист определяет общие направления использования (предметную и проблемную области) ВМ для решения задач изобретания, проектирования, разработки и сопровождения объектов различной природы. Классификационное пространство образует довольно емкую совокупность решаемых с помощью Интеллсист проблем. Можно высказать предположение, что этот объем превосходит объем решаемых проблем в ПП. ИП на основе Интеллсист обладает свойством привлечения к информатике большого числа пользователей, не обладающих знаниями в программировании. ИП расширяет круг пользователей и области применения ВМ.

При классификации  Интеллсист мы выделим семь независимых  осей классификационных координат. Каждая координата является характеристикой применения одной и той же Интеллсист:

1. база знаний,

2. язык профессиональной  прозы,

3. форма запроса,

4. вид знаний,

5. логическое исчисление,

6. значность логического  исчисления,

7. структуры Интеллсист и инструментария.

Важно обратить внимание на то обстоятельство, что точка  в пространстве таких координат  определяет реализацию Интеллсист для  данного конкретного применения. [5]

Заключение

Основываясь на приведенном  выше материале, можно строить предположения, что будет собой представлять вычислительная система будущего. Во-первых, компоненты этой системы будут отличаться малыми габаритами и поразительным быстродействием. Во-вторых, вычислительная система будет характеризоваться широким внедрением средств мультимедиа, в первую очередь аудио- и видеосредств ввода и вывода информации, которые позволят общаться с компьютером на естественном языке.

Будут распространены нейрокомпьютеры. С достоверностью известно, что уже сейчас существуют системы обработки информации, построенные на объединении оптических и нейронных компьютеров, - это так называемые нейронно-оптические компьютеры. Для того чтобы создать мощную систему обработки информации, пришлось разработать гибридную систему, т. е. имеющую свойства как оптических, так и нейронных компьютеров. Можно предположить, что такое объединение даст миру самую мощную гибридную вычислительную систему. Такую систему от обычной будут отличать огромная производительность (за счет параллелизма) и возможность эффективной обработки и управления сенсорной информацией. Но это лишь предположение, которое никакими фактическими доказательствами в настоящее время не подкреплено. Однако, технология создания вычислительных систем не стоит на месте, и в ближайшем будущем на рынке возможно появление новых вычислительных систем.

Так же, не стоит на месте прогресс информатики, как  науки, включающей в себя отрасль  программирования. Развитие информатики  обуславливает тенденцию развития языков программирования. Появляются и развиваются интеллектуальные системы. 

Список  литературы:

1. Информатика/Современные  тенденции развития информатики  и информационных систем - http://informby.cn/sovremennye-tendencii-razvitiya-informatiki-i-informacionnyx-texnologij/

2. Этапы и тенденции  развития вычислительной техники и информационных технологий/Тенденции развития вычислительной техники. Компьютер будущего - http://otherreferats.allbest.ru/programming/00054067_0.html

3. Бригантина/Тенденции  развития вычислительных систем - http://brigantina.ucoz.com/publ/70-1-0-3954

4. Планета информатики/Некоторые  причины и тенденции развития  языков программирования - http://www.inf1.info/programmingtrend

5. Информатика в  семи томах/Интеллектуальные системы  - http://www.intellsyst.ru/publications/_text/TOM7.shtml

6. Википедия/Интеллектуальная система - http://ru.wikipedia.org/wiki/Интеллектуальная_система

7. Тенденции развития  проблематики специализированных  компьютерных систем. Феноменологические  аспекты/В.В. Каратанов, Д.Ю. Козлов, В.К. Левин, И.Д., Платонов - http://emag.iis.ru/arc/infosoc/emag.nsf/BPA/793a946a40f39ad0c3256c520037982