Информатиканың ғылымда алатын рөлі

ҚАЗАҚСТАН РСПУБИКАСЫ ҒЫЛЫМ  ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ

АБАЙ  АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Магистратура  және PHD докторантура институты 
 
 
 
 
 
 

БАЯНДАМА

тақырыбы: «Информатиканың ғылымда алатын рөлі» 
 
 
 
 
 
 

Қабылдаған: с.ғ.д., профессор       Әуелғазина Т.Қ.

Орындаған: Информатика мамандығының магистранты Самбетбаева  А.Қ. 
 

Алматы, 2011

Мазмұны 
 

 

 

 Информатика және информация

1.1. Информатика

 

     Информатика - ЭЕМ арқылы информацияны жинау, сақтау, түрлендіру, жеткізу және оны пайдалану заңдылықтары мен тәсілдерін зерттейтін жаңа ғылыми пән.    

 Информатиканы  оқытудың маңыздылығы бұл ғылымның  тек ЭЕМ-дерді пайдалану мүмкіндіктері  мен олардың жұмыс істеу принциптерін  түсіндіріп қана қоймай, қоғамдық  өмірде және адамдар арасында  информацияны кеңінен тарату  заңдары мен тәсілдері туралы түсініктер береді.   

 Қазіргі  кезде жаңа ЭЕМ-дер күнбе-күн  пайда болып, олардың даму процесі  үздіксіз ғылыми-техникалық процеске  айналып отыр. Сонымен қатар информацияны  өңдеу, жинау және беру тәсілдері  де күннен күнге дамып келеді. Осы себептерге байланысты информатика жиі өзгеріске үшырайтын ғылыми пән болып саналады да, оны оқып-үйрену күннен күнге күрделеніп барады. Информатиканың негізгі объектісі, яғни оның шикізаты мен беретін өнімі информация болып саналады. Сондықтан "информация" ұүғымы информатика мен ЭЕМ-де жұмыс істеудің ең түбегейлі атауларының бірі болып есептеледі.

 

 1.2. Информация және есептеу машиналары

 

   Бұл күнде  ЭЕМ информацияны өңдеудің ең  негізгі құралы болып саналады. 70-жылдарда электрониканың дамуы  компьютердің жаңа түрін - жеке пайдаланылатын дербес компьютерлерді көптеп шығаруға жол ашты. Олар қазір де мектептерде, институттарда, баспаханаларда, т.б. орындарда кеңінен қолданыла бастады. Мұндай компьютерлерді оқуда, жұмыста, ойнау үшін, тағы да басқа көптеген мақсаттарда пайдалануға болады. Осы компьютерлерді өндіріс пен жобалау ісінде, ғылыми-зерттеу істері мен білім беруде пайдалану миллиондаған адамдардың жүмыстарының мазмүны мен орындалуын түбегейлі түрде өзгертті деуге болады. Ең алдымен ЭЕМ-дер өндірістің автоматтандырылған технологиясын жасауға мүмкіндіктер ашып береді. Оның

үстінде сол технология көмегімен ЭЕМ-дермен басқарылатын жаңа машина, құрал-сайман және құрылғылар жасалынады. Осылардың  негізінде XXI ғасырдың басында есептеу  машиналары "адамсыз" жүмыс атқара алатын өндіріс технологиясын жасау мүмкіндіктерін беріп отыр. Осы сияқты "болашақтың" фабрикаларында қолмен істелетін жүмыстардың бәрін роботтар орындайды да, адамдардың рөлі өндірісті жоспарлау, роботтар жүмысын басқару және ЭЕМ көмегімеи жаңа бұйым жасау істерін жобалау ғана болып қалады. Бүгіннің өзінде-ақ көптеген қызмет салаларында ЭЕМ-дерді пайдалану адамдарға информацияны жинау, дайындау және өңдеу жүмыстарын оңайлатып, жобалау жәнз ғылыми-зерттеу жұмыстарын жылдам жүргізуге мүмкіндік берді. ЭЕМ-дер мектептерге келе бастады, олар физика мен математика, химия мен биология сияқты және басқа да пәндерді оқып-үйрену ісіне үлкен көмек береді.    

 ЭЕМ-мен  қарым-қатынас жасау және оларды  өз жұмысында пайдалана білу  бұдан бұрынғы аталарымыздың  қаламсаппен сауат ашқаны сияқты, алдағы 10-15 жылда біздер үшін ең керекті зат болып, компьютерлік сауаттылықтың негізін қалайды.     

  Компьютерлік сауаттылық  деп компьютерді пайдалана отырып, оқу, жазу, есептеу, сурет салу және информация іздеу жолдарын меңгеруді айтады.   

 ЭЕМ-ді  жұмыста тиімді пайдалану белгілі  бір мәдшиет иесі болуды талап  етеді, яғни ол мәдениеттіліктің  белгісі болып саналады. Ол үшін  ЭЕМ-нің негізгі мүмкіндіктерін  жақсы білу қажет, олар: мәселелерді  (есептерді) айқын түрде қоя  білу, оларды шешудің жоспарын жасау және ЭЕМ-ге түсінікті түрде жазу; есеп шығаруға керекті мәліметтерді айқындай білу және алынған нәтижелерді талдау тәсілдерін әрбір адамның жетік меңгеруі болып табылады. Мұндай мәдениеттілікті игеру логика мен информатика заңдарын білуге барып тіреледі.

1.2.1.  Информация

 

     Біз бәріміз  бала кезімізден бастап информация  алмасу процесіне қатысамыз. Кітап,  газет және журнал оқығанда, радио  тыңдап, теледидар көргенде, мұғаліммен, ата-аналармен, достарымызбен әңгімелескенде  әртүрлі информация аламыз. Адамдардың үйде, мектепте, жұмыста және көшеде бір-бірімен сөйлесуі де информация түрлерінің: сөздердің, ойлардың, хабарлардың, мәліметтердің алмасуына мысал бола алады. Адамдардың араласуы мен бірге жүруі - жұмыс істеу, оқу және ойнау - информация алмасуынсыз жүзеге аса алмайды. Берілген информациялар өзімізге, заттарымызға қатысты айтылып, айнала ортамызда болып жатқан оқиғалармен тығыз байланыста болады.   

 Информацияны  жазу мүмкіндігі пайда болғаннан  бастап, информация алмасу тек  ауызба-ауыз айтумен немесе әртүрлі қимылдармен ғана емес, оқу-жазу арқылы да беріле бастады. Оқи білу жәнз ойын жазып жеткізе білу - адамзаттың сауаттылығының белгісі бола бастады. Ойды жазып қалдыру тек мағлұмат пен хабар алмасу ғана емес, адамзаттың ізгі қазыныларын ұрпақтан ұрпаққа жеткізу мүмкіндігін берді.    

XV ғасырда  мәліметті қағазға басып шығару  станогының пайда болуы кітап  шығару ісін жолға қойып, адамзаттың  алтын ойларын тікелей көпшілікке  жеткізуге мүмкіндік жасады. Кітаптарды, оқулықтарды көптеп басып шығару, көпшілік кітапханаларының ашылуы адамзатты жалпы сауаттылыққа жетелеп, мәдениеттің жаңа даму кезеңін бастады деуге болады.   

 ХІХ-ХХ  ғасырлардағы телеграфтың, телефонның, радионың шығуы информацияны  кез келган қашықтыққа жарық  сәулесінің тарау жылдамдығымен жеткізуге мүмкіндік берді. Ал теледидардың шығуы үйде отырып-ақ, дүниеде не болып жатқанын біліп, кино, спектакльдерді көріп, оқып үйрену бағдарламаларын толық жүзеге асыра алатын күйге жеткізді.    

 Мәліметтерді  іздеу мен өңдеудің бүрын болмаған жаңа мүмкіндіктерін XX ғасырдың ортасында шыққан электрондық есептеу машиналары (ЭЕМ, шет елдерде олар компьютер деп аталады) берді. ЭЕМ-дер әуелде есеп-қисап жұмыстарын автоматтандыру үшін шығарылған еді. Кейіннен олардағы мәліметтерді магниттік таспаларға жазып, қағазга басып, ЭЕМ экранына шығару қасиеттері бар екені анықталды. Оларды дамыта отырып, архив жасау ісінде, мәтіндерді теріп түзетуде, сызу мен графикалық жұмыстарда, өндірісті автоматтандыруда және де басқа адамның көптеген қызмет салаларында қолдана бастадық    

"Информация" термині латынның түсіндіру, баяндау, білу деген үғымынан туындаған ағылшынның information сөзінен шыққан. Информацияны біз ауызша немесе жазбаша түрде, қимыл не қозғалыс түрінде бере аламыз. Кез келген керекті информацияның мағынасын түсініп, оны басқаларға жеткізіп, соның негізінде белгілі бір ой түйеміз.

Сабақ үстінде мүғалім жаңа информацияны оқушыларға жеткізеді, ал оқушылар оны  қабылдап, мағынасын түсініп, естерінде  сақтайды және жауап береді. Оқып үйренуге керекті информацияны компьютерден де алуға болады, мәселен ол суреттерді, оған қажет түсіндіру мәтіндерін, тексеру сүрақтарын арнайы программа көмегімен экранға шығарып береді. Біз өзімізге қажет информацияны оқулық пен кітаптардан, газет-журналдардан, теледидар хабарлары мен кинофильмдерден алып, керектілерін дәптерге конспект түрінде жазып аламыз. Өндірістегі информация жиыны сызулар мен мәтіндер түрінде, анықтамалар мен есеп беру, кестелер түрінде кездеседі. Осындай информацияларды ЭЕМ арқылы да алуға болады. Информация кез келген түрде бізге белгілі бір мағлүматтар береді. Ол біздің айналамызда не болғаны немесе не болып жатқаны туралы деректер бере алады, мысалы: кеше не істедік, ертең не істейміз, мектеп бітіру кешінде қандай көйлек киеміз немесе қайда жүмыс істейміз деген сүрақтарға жауап бере алады. Бірақ информация әрқашан белгілі бір түрде - әңгіме, сурет, мақала және т.б. түрінде болуға тиіс. Сызулар мен музыкалық шығармалар, кітаптар мен суреттер, спектакльдер мен кинофильмдер - бәрі де информацияны жеткізу түрлері болып саналады. Қандай түрде берілсе де информация өзімізді қоршаған ортаның нақты немесе қиялдағы көрінісі болады. Жалпы түрғыдан алғанда, информация - таңбалар мен сигналдар түрінде берілген әлемнің, заттың бейнесі болып саналады. Информация алу дегеніміз - бізді қоршаған құбылыстар меи нысандардың өзара байланыстары, құрылымы немесе олардың бір-біріне қатысуы жөнінде нақты мағлұаттар мен мәліметтер алу деген сөз.   

 Сонымен,  информация - белгілі бір нәрсе (адам, жануар, зат, құбылыс) туралы таңбалар мен сигналдар түрінде берілетін мағлұматтар.

Информацияның түпкі заттық мазмүны оның негізгі  қасиеттерін - дәлдігі мен толықтығын, бағалылығы мен қажеттілігін, анықтылығы мен түсініктілігін ашуға көмектеседі. Информация істің ақиқаттық жағдайын толық ашатын болса, оның дәл болғаны. Дәлдігі жоқ информация оны түсінбеушілікке және соған байланысты теріс шешім қабылдауға әкеліп соқтыруы мүмкін.   

 Егер  информация оны түсінуге және  белгілі бір шешім қабылдауға  жеткілікті болса, онда оның толық болғаны. Информацияның толық болмауы ол жөнінде белгілі бір тұжырымға келуге кедергісін тигізіп, қателікке үрындыруы мүмкін. Информацияның бағалылығы, оны пайдалана отырып, қандай мәселелер шеше алатынымызға байланысты болады. Өзекті (дер кезінде берілген) информация жүмыс шарттары өзгерген жағдайда өте керек болады.   

 Егер  бағалы, әрі өзекті информация  түсініксіз сөздермен жазылса,  оның пайдаға аспайтыны өзінен-ақ  белгілі. Егер информацияны пайдаланушылар  тілінде жазса, ол тусінікті болады.   

 Информация түрлері: мәтін, сурет, фотобейне, дыбыстық сигналдар, электр сигналдары, магниттік жазба және т. б. Қоғамның даму кезеңдерінде адамдар көптеген тілдерді пайдаланды, олар: қимылдар мен мимика тілі, сызу-сурет тілдері, музыка тілі мен сөйлесу тілдері, т.б. Көптеген тілдердің негізі алфавит (әліп-би) болып саналады.

Алфавит - белгілі бір тілдің кез келгея сөздерін құрай алатын

символдарының жиыны.

Алфавит мысалдары:1. Латын алфавиті: A, B, С, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, О, Р, Q, R, S, T, U, V, W, X, Ү, Z.

2. Қазақ  алфавиті: А, Ә, Б, В, Г, F, Д,  Е, Ё, Ж, 3, И, Й, К, Қ, Л,

м, н, ң, о, ө, п, Р, с, т, у, ұ, ү, ф, х, һ, ц, ч, ш, щ, ъ,

Ы, I, Ь, Э, Ю, Я.

3. Табиғи (натурал) сандар алфавиті: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

4. Екілік  сандар алфавиті: 0, 1.

Екілік сандар алфавитінің қарапайымдылығы оны есептеу техникасында кең қолдануға мүмкіндік берді. 0 жәж 1 мәндері

ЭЕМ-дерде  "магниттелген - магниттелмеген", "заряды бар - заряды жоқ", "іске қосылған - қосылмаған" деген сияқты және тағы да басқа физикалық қалыптармен көрсетіледі. Екілік сандар көмегімен кез келген алфавиттің символдары кодтар түрінде таңбалана алады, яғни бұл - кез келген тілде жазылған мәлімет екілік кодтар түрінде бейнелешді деген сөз.

Мысалы, ЭЕМ-де латын, қазақ алфавиттерінің әріптері және цифрлар 0 мен 1 тізбегінен тұратын сегіз екілік таңбамен бейнеленеді:

Әріп  Код Әріп Код Сан Код

A 10000000 A 01000001 0 00110000

Ә 11110000 В 01000010 1 00110001

Б 10000001 С 01000011 2 00110010

В 10000010 D 01000100 3 00110011

Г 10000011 Е 01000101 4 00110100

F 11110001 F 01000110 5 00110101

"AHA" деген сөз 24-разрядты мынадай  екілік сандармен бейнеленеді:

AHA - 10000000 10001011 10000000    

 Компьютердің  жадында сақталатын информацияның  барлық түрлері - сөздер, сандар, суреттер, компьютер жұмысын басқару  программалары - бәрі де екілік сандар тізбегі түрінде жазылады. Сондықтан есептеу техникасында 0 мен 1-ден тұратын екілік сан таңбалары арнайы терминмен бит деп аталады. Бит - ағылшын тіліндегі bit (binary digit - екілік таңба) деген қысқарған сөз. ЭЕМ-де қолданылатын символдық таңбаларды бейнелейтін сегіз разрядты екілік сэнды "байт" (ағылшынның byte деган сөзінен) деп атау келісілген. Сонымен 1 байт бір бірімен қатарласа тізбек түрінде орналасқан 8 биттен тұрады, мысалы,

Е - 10000101, е - 10100101, / - 00101111, 8 – 00111000 т.с.с.    

 Кез  келген ондық сан белгілі бір  ереже арқылы екілік санға  айналады жәнз екілік санды  қайтадан ондық санға айналдыру  қиын емес. Ал әріптер мен символдарға  келетін болсақ, олар ретті түрде  жазылып, әрқайсысы тұрған нөміріш  сәйкес екілік кодқа ие болады. Екілік сандарды ондық сандар тәрізді қосуға, азайтуға, көбейтуге және бөлуге болады.    

 Екілік  сандарды ондық сандарға айналдыру  ережесі қиын емес, ол үшін  мына жолдарды карастырайық.

Ондықсан: 010 1Ш 210 310 410 510 610 1010 11]0

Екіліксан: 02 12 102 112 1002 1012 1102 10102 1011,

Мүнда жоғарғы жолда 1-ден 11-ге дейінгі  ондық сандар, ал төменгі жолда  соларға сәйкес екілік сандар жазылған. Екілік сандарды ондық сандарға айналдыру  олардың әрбір разрядын (1 немесе 0 санын) түрған орнына байланысты екінің

дәрежелеріне - 1, 2, 4, 8, 16, т.с.с. көбейтіп, шыққан сандарды қосу арқылы жүргізіледі. Мысалы, 1011 болып  жазылатын екілік сан ондық санға  былай түрлендіріледі: 23 22 21 2° - екінің осындай дәрежелері санның разрядтарымен  көбейтіліп қосылады 1 0 1 12 = 1*23+0*22+1*2'+1*2°=8 + 0 + 2+ 1 =11]0