Информатика как наука. Информатика в жизни общества
Мы начинаем изучать предмет, который носит название "Информатика".
Информатика - это наука, сложившаяся сравнительно недавно. Ее развитие связано с появлением в середине ХХ века электронно-вычислительных машин, которые явились мощными универсальными средствами для хранения, обработки и передачи информации.
Истоки информатики можно искать в глубине веков. Много столетий тому назад потребность выразить и запомнить информацию привела к появлению речи, письменности, счета. Люди пытались изобретать, а затем совершенствовать способы хранения, обработки и распространения информации. До сих пор сохранились свидетельства попыток наших далеких предков сохранять информацию - примитивные наскальные рисунки, записи на берестяной коре и глиняных дощечках, затем рукописные книги.
Появление в ХVI веке печатного станка позволило значительно увеличить возможности человека обрабатывать нужные сведения. Это явилось важным этапом развития человечества. Хранение информации в печатном виде стало основным способом хранения информации и продолжало им оставаться вплоть до середины ХХ века. Только с появлением ЭВМ возникли принципиально новые, гораздо более эффективные способы хранения информации.
Развивались способы передачи информации. Примитивный способ передачи посланий от человека к человеку сменился более прогрессивной почтовой связью. Изобретение телеграфа, телефона дало принципиально новые возможности обработки и передачи информации.
Появление электронно-вычислительных машин позволило обрабатывать, а в последствии и передавать информацию со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки и передачи информации человеком.
1.2. Цели и задачи информатики
На сегодняшний день информатика стала одной из самых популярных научных дисциплин. Вопросам этой науки посвящено много книг, журналов, различных публикаций. Однако, не всегда люди, интересующиеся проблемами информатики, могут достаточно четко определить круг вопросов, которые охватывает информатика как наука.
Бытует мнение, что эта дисциплина включает в себя лишь задачи программирования, обработки данных или изучения компьютеров. На самом деле, информатика этим занимается, но частично, кроме того, она включает в себя математические, инженерные и даже философские аспекты, через которые она становится фундаментальной наукой, занимающейся схематичным, "формализованным" представлением информации, вопросами ее обработки, а также различными средствами, с помощью которых можно производить необходимую обработку информации. При этом возникает необходимость в разработке способов решения задач информационной обработки на компьютерах, а также в разработке, организации и эксплуатации самих компьютеров.
Формирование моделей информатики нацелено на представление определенных структур, взаимодействий и процессов в какой-либо области применения с помощью формальных средств - таких как, структуры данных, языки программирования или логические формулы.
Задача информатики состоит в том, чтобы исследовать свойства формальных моделей и развивать их дальше, и не в последнюю очередь - устанавливать связи между формальными моделями и реальным миром в данной предметной области в смысле постановки задачи.
Таким образом, информатика - это наука, связанные с машинной обработкой, хранением и передачей информации.
Следует заметить, что в других источниках можно найти иные определения информатики. Они, наверняка, тоже верны. Почему возникает такая ситуация?
Во-первых, дело в том, что информатика - наука многогранная. Поэтому в определении информатики автор может сделать упор на тот аспект, которому уделяется больше внимания или который он считает более важным.
Во-вторых, следует отметить, что информатика - наука развивающаяся. Следовательно, как любое развивающееся явление, информатика постоянно претерпевает изменения. А это влечет за собой изменения понятий, терминов, определений.
Можно сделать вывод, что сформулированное определение информатики не является единственно верным, однако в нашем курсе информатики мы будем основываться именно на нем.
1.3. Информатика - развивающаяся наука
Информатика - дисциплина развивающаяся. Это является очень существенным фактом.
Как уже говорилось, информатика - наука молодая, если математикой, физикой или биологией человечество занимается несколько веков, то об информатике заговорили только в середине XX века, когда на смену механическим средствам обработки информации пришли электронные. Они позволяли во много раз сократить время сбора, обработки и передачи информации. Это явилось началом новой технологии - компьютерной. Можно считать, что с этого времени появилась наука информатика.
В мире компьютерной техники наблюдается непрерывный прогресс. Увеличиваются скорость и время сбора, хранения и обработки информации, совершенствуются программные продукты, вместе с развитием технических и программных средств реализации информационных процессов происходит и развитие информатики.
Информатика широко используется в различных приложениях.
1.4. Понятие информации
Из определения информатики можно увидеть, что центральное место в информатике занимает понятие информации.
Термин "информация" происходит от латинского слова informatio, что означает разъяснение, осведомленность. Каждый из нас интуитивно представляет, что такое информация.
Человек использовал информацию уже в самом начале своего существования. Доисторический период характерен тем, что люди добывали пищу в основном за счет охоты. Поэтому они криками предупреждали друг друга об опасности, свистом, стуком передавали какие-то сведения, то есть какую-то информацию. В дальнейшем появилась потребность расширить арсенал звуков, поэтому стала появляться осмысленная речь, а с ней и возможность лучше передавать и получать информацию.
Потребности человека в получении новой информации тоже постоянно возрастали. Можно сделать вывод, что этот процесс начался с появлением человека, продолжается до сих пор и будет продолжаться вместе с дальнейшем развитием человеческого общества.
Мы видим, как люди ежедневно общаются друг с другом, передают в той или иной форме какие-то сведения, осмысливают полученные факты, делают определенные умозаключения.
Однако, при изучении информатики как научной дисциплины, важно иметь точное определение информации. Без этого будет невозможным глубокое понимание предмета изучения.
Сразу надо заметить, что информация является абстрактной категорией и связана с процессом познания человеком окружающего мира. Поэтому понятие "информация" используется в различных смыслах в зависимости от конкретной области приложения. Следовательно, и определения могут сильно отличаться друг от друга.
Так, например, в философии говорится, что "информация есть отражение реального мира". Учитывая многогранность реального мира, можно понять, что это определение несет в себе некоторый обобщающий смысл.
Другие науки, наоборот, значительно сужают понятие информации. Это делается для того, чтобы придать сугубо практический, конкретный смысл этому понятию и использовать только в рамках своей дисциплины.
Информатика - это наука, которая находит применение в различных сферах человеческой деятельности. Поэтому понятия и определения, вводимые здесь, должны удовлетворять многим критериям и не должны зависеть от конкретной ситуации.
В информатике информацию понимают как абстрактное значение выражений, графических изображений, указаний и высказываний.
1.5. Аспекты понятия информации
В информатике рассматриваются вопросы информационной обработки данных. В связи с этим делается четкое различие между информацией как абстрактным содержанием значения и ее представлением.
Одной из задач информатики является нахождение систем представления информации, которые правильным образом представляли бы каждую группу, каждый класс информации. При этом уделяется большое внимание тому, чтобы одна и та же система представления информации могла использоваться для нескольких разных классов информации. Поэтому важно в каждом случае установить, для какого класса информации используется данная система представления. Или другими словами: какая интерпретация имеет силу для рассматриваемой системы представления. Для этого в информатике развиваются приемы, которые позволяют точно установить интерпретацию для систем представления.
Разделение понятий представления и абстрактного информационного содержания является фундаментальным для информатики.
Мы рассмотрели два важнейших аспекта понятия информации. Но, наука информатика предполагает наличие и третьего аспекта, а именно - отношение к реальности.
В такой постановке вопроса прослеживается некий философский смысл. Какое же отношение он имеет к точной дисциплине информатике?
Делая различие между представлением и абстрактным содержанием, мы не задавали вопрос, соответствует ли информация данной реальной ситуации. Тем не менее, этот вопрос очень важен.
Рассмотрим пример. Предложение "Светофор красный" посредством последовательности литер представляет обычным образом соответствующую информацию. Соответствует ли эта информация конкретной действительности в определенной ситуации? Ответ на этот вопрос неоднозначен. Он зависит от многих факторов, в том числе таких как субъективное восприятие. Дать ответ на этот вопрос - задача философии или какой-либо другой науки. Средствами информатики эта задача непосредственно рассматриваться и решаться не может. Но информатика может решать такие задачи, в которых истинность предложения "Светофор красный" оказывается существенной. Поэтому вопрос соответствия рассматриваемой информации данной реальной ситуации оказывается важным и должен быть решен только однозначно.
Итак, рассмотрены три аспекта понятия информация. Следует запомнить, что в связи с понятием информации различают:
Классификация методов получения информации. Современная жизнь не представляется возможной без постоянного получения новой информации. Со временем информация становится все более важной, и даже необходимой частью нашего развития. Информацию мы получаем всевозможными способами. Приведем некоторые из них. Самым простым является обмен информацией между людьми в процессе разговорного общения. Так обмениваться информацией могут даже маленькие дети, которые еще не умеют читать и не обладают навыками общения с техническими средствами. Затем, это печатные издания - книги, учебники, газеты, различные документы. Печатная продукция долгие годы оставалась основной возможностью получения информации. Так длилось до тех пор, пока не появились различные средства коммуникации - радио, телефон, телевидение, компьютер. В настоящее время различные средства телекоммуникации являются главными средствами получения информации. Теперь рассмотрим вопрос: откуда появляется новая информация? Каждый день любой человек проделывает какие-то определенные действия: добирается до работы, готовит пищу, пользуется в быту и на работе привычными предметами. Ежедневное безошибочное выполнение одних и тех же действий происходит потому, что эти действия выполнялись очень много раз. И данный человек, не задумываясь над этим, накопил необходимое количество информации. Иными словами, он накопил некоторый опыт. Вообще, опыт является важнейшим методом получения информации (рис. 1.6). В прошлом процесс накопления опыта был основным, а долгое время и единственным методом получения информации в жизни и развитии общества. Об этом говорят факты как повседневной, так и производственной деятельности. Опытный путь получения производственных достижений, например при разработке технологических процессов новых изделий, является очень эффективным. До сих пор известно, какого совершенства достигли древние мастера. На весь мир прославились изделия тульских оружейников, неповторимый китайский фарфор, венецианское стекло, дамасская сталь. Земледельцы вывели культурные сорта полезных растений, животноводы получили высокопродуктивные породы скота. Также множество других замечательных достижений было получено опытным путем. Получение желаемого результата могло быть достигнуто просто процессом накопления опыта и выводом определенных умозаключений. Например, крестьяне долгие годы наблюдали за различными природными явлениями, замечали особенности, запоминали в каких случаях получался хороший урожай. Эти сведения они передавали из поколения в поколение. Тем самым улучшая результаты своего труда. Это был непроизвольный процесс накопления опыта. У них не было возможности проводить целенаправленные эксперименты. В отличие от этого существовал и до сих пор существует так называемый метод проб и ошибок. В настоящее время он называется эвристическим. Его название происходит от слова "Эврика", что в переводе с древнегреческого означает "Я нашел!". Это восклицание приписывается древнегреческому ученому Архимеду, который будто бы произнес его при открытии одного из законов. С тех пор слово "Эврика" стало выражением удовлетворения, радости при решении сложной задачи или возникновении какой-либо новой идеи. При эвристическом подходе проводятся многократные эксперименты, после которых отбирают наиболее удачные варианты. Конечно, этот метод очень длительный и трудоемкий. Эксперименты могут носить длительный характер. Поэтому во многих случаях накопленный опыт передавался из поколения в поколение, прежде чем были получены требуемые результаты. В современной науке этот метод также имеет место. Наглядным примером может служить такая отрасль науки как растениеводство. Известно, что многие растительные культуры имеют довольно большой период роста и созревания. Поэтому, чтобы провести необходимые исследования, ученым приходится ждать многие годы. А во многих случаях - оставлять свои наблюдения последователям, чтобы они довели начатые опыты до конца. Но история знает примеры, когда эвристический подход позволял в относительно короткий период времени получать важные результаты. Примером может служить деятельность американского изобретателя Т.А.Эдисона. Он работал в разных областях, некоторые его изобретения были неожиданными для современников. Но наиболее ярко метод проб и ошибок, а также колоссальная работоспособность Эдисона позволили создать в довольно сжатые сроки лампу накаливания для электрического освещения. Для этого пришлось решать множество побочных вопросов, например: как делать проводку, каким образом включать лампу и т. п. Особенно сложно было подобрать подходящую нить накаливания. Следуя эвристическому методу, Эдисон испытывал подряд все материалы, которые у него были. После проведения трех тысяч неудачных опытов у его сподвижников появились сомнения в возможности создания электрического освещения. Однако Эдисон продолжал поиски, работая по 20 часов в сутки. Упорная работа дала свои плоды. Подходящая нить накаливания была найдена. Это было обугленное волокно бамбука. Первые лампы накаливания так и назывались - угольные. Со временем они были значительно усовершенствованы. Вместо угольных нитей стали использоваться вольфрамовые, но принципиальная возможность практического применения электрического освещения была доказана благодаря упорству Эдисона. Как говорилось, эвристический метод применяется в научных исследованиях до сих пор. Но он является недостаточно эффективным. ХХ век характерен быстрым ростом научно-технических достижений. Это явилось возможным только при научном подходе в достижении новых результатов. Научный подход характеризуется тем, что производится не беспорядочный перебор всех возможных вариантов, а целенаправленный поиск. При проведении исследования на научной платформе изучают, анализируют все известные достижения в конкретной области. Затем проводят опыты. Причем не беспорядочно, а с учетом всех известных фактов и с учетом того влияния, которое могут оказать эти опыты на окончательные результаты. В результате применения целенаправленного поиска люди создали новые материалы и процессы, неизвестные природе. Этому поиску способствует развитие современной техники, которая позволяет обрабатывать большие объемы информации и получать все новые и новые результаты. |
Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 8049;