Информатика – состав и структура

Сфера информатики является в достаточной степени неопределенной по той же причине, по которой неопределенной является область интересов родственной дисциплины – кибернетики, а именно – значительная широта и «размытость» критериев отбора соответствующих знаний для включения в предметную область. Для кибернетики таким критерием является применение математических методов и моделей для описания процессов управления и связи.

Informatique во французском языке трактуется как «вычислительная техника» что, в частности, зафиксировано в названии одной из фирм-производителей ЭВМ – CII («La Compagnie Internationale pour l Informatique», т.е. «Международная компания по информатике», что является почти полным синонимом названия другой фирмы – «International Business Machines» — IBM, гораздо более известным).

В немецком языке Informatik есть совокупность знаний, связанных с документоведением, библиотековедением, архивоведением и т. д. (включая музеи, ландшафты, картографию), т. е. охватывает любые проявления и применения информации.

В англоязычных странах приняты термины computer science (вычислительная техника, программирование и смежные дисциплины), что является аналогом «французской информатики» и information science (информационные науки), что аналогично «немецкой информатике».

Таким образом, здесь мы имеем варианты как наиболее узкого, так и наиболее широкого толкования информатики.

Любая из наук, взаимодействуя с информатикой, может породить свою специальную «отраслевую» информатику, которая будет обслуживать соответствующую науку, содействуя внедрению в нее информационных технологий и способствуя информатизации общества.

Область интересов информатики включает разработку общих подходов к применению информационных технологий в естественно-научных и социально-гуманитарных исследованиях (в том числе – специализированного программного обеспечения); создание баз и банков данных/знаний; применение информационных технологий представления данных и анализа структуриро­ванных, текстовых, изобразительных и др. источников; компьютерное моделирование; использование информационных сетей (Internet и др.); развитие и применение мультимедиа и других новых направлений информатизации, а также применение информационных технологий в образовании.

В соответствии со сказанным выше, можно говорить о прикладной информатике (связанной с использованием стандартных и разработкой специфичных информационных технологий) и теоретической информатике.

Развитие информатики сформировало устойчивую структуру профессионального сообщества, состоящего из нескольких групп (слоев), взаимодействующих, но несколько различающих­ся по своей роли:

• первая группа – это разработчики алгоритмов, программ и технологий;

• вторая группа – квалифицированные пользователи информационных технологий и программного обеспечения; они осваивают реалии стремительно меняющегося мира информационных технологий, творчески адаптируют его новые достижения (с учетом специфики данных источников и задач их обработки) и внедряют их в свою практику;

• третья (и, возможно, наиболее многочисленная) группа – широкий слой пользователей, пришедших к необходимости применять в своей работе информационные технологии, которые они используют, ориентируясь преимущественно на тот опыт и те образцы, которые продуцируют первые две группы.

Конечно, эта «стратификация» достаточно условна – группы могут пересекаться; специалисты из третьей группы могут переходить во вторую, а из второй группы – в первую и т. д. Важно, однако, другое – эта структура должна не только обеспечивать науку и производство новыми методами и современными технологиями, но и давать убедительные примеры их использования при решении крупных проблем.

Сегодня предмет информатики связывают с совокупность таких понятий, как:

• средства вычислительной техники;

• программное обеспечение средств вычислительной техники;

• методы взаимодействия человека с вычислительной техникой и программными средствами (программным обеспечением);

• информационные ресурсы (ИР), в том числе средства создания, хранения, поиска информации;

• средства и технологии доступа к распределенным информационным ресурсам;

• методы и средства взаимодействия человека с информационными ресурсами на базе вычислительной техники с использованием программного обеспечения;

• инструментальные средства и технологии, обеспечивающие жизненный цикл ИР.

Таким образом, определения понятий «информатика» и «информационные технологии» должны рассматриваться во взаимосвязи с понятиями «информация», «данные», «знания».

Информатика занимается обработкой информации (хотя и представленной преимущественно в числовой и символьной форме), а не собственно вычислениями – обработкой данных, являющимися предметами программирования.

1.2 Соотношение понятий «информация», «данные», «знания»

Понятие «информация» достаточно широко используется в обычной жизни современного человека. Значение информации жизни общества стремительно растет, меняются методы работы с информацией, расширяются сферы применения информационных технологий. Динамизм информатики как науки отражается и в постоянном появлении новых определений и толкований основного понятия информатики – информации.

Информация

Наиболее часто термин «информация» употребляется в его исходном значении (от латинского слова informatio) – это сведения, сообщения о каком-либо событии, деятельности и т. д. При этом в различных областях знаний могут вводиться разные определения этого понятия.

Информация в кибернетических системах – основа функционирования самоуправляемых систем (технических, биологических, социальных), и она рассматривается как обозначение содержания сигнала, полученного системой из окружающего мира в процессе взаимодействия системы с ним (Н. Винер).

Объединяющим (по крайней мере, с философской точки зрения) определением является следующее: «Информация – это отраженное разнообразие» (А. Д. Урсул). Разнообразие и отражение в развивающемся материальном мире неразрывно связаны и взаимно определяют друг друга: чем выше внутреннее разнообразие системы, тем более адекватно отражение ею внешнего мира. Чем выше возможности отражения (восприятия и понимания взаимодействия с окружающей средой), тем больше у системы возможностей адаптироваться – развиваться и увеличивать свое разнообразие (принцип необходимого разнообразия).

Данные

Остановимся на понятии «данные», которое, например, в [17] вводится следующим образом. «Мы живем в материальном мире. Все, что нас окружает, и с чем мы сталкиваемся, относится либо к физическим телам, либо к физическим полям. Все объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которое сопровождается обменом энергией и ее переходом из одной формы в другую. Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств – это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать теми или иными способами – при этом возникают и регистрируются новые сигналы, т. е. образуются данные».

Это определение принимает первичность и объективность существования данных, в том числе – независимость от субъекта их использующего. Но если существование данных не зависит от того, будут ли они когда-либо использованы или нет, эффективность функционирования многих процессов (имеющих контур управления) зависит от данных. Например, данные, используемые для изменения поведения процесса на основе построения прогноза (т. е. факты, характеризующие предшествующие состояния), позволят оптимизировать получение конечного результата, и будут уже выступать в роли управляющей информации. Роль и характер используемых данных в целом отражены на обобщенной схеме управляемого функционального процесса, представленной на рис. 1.1.

Система преобразования ресурса, функциональность которой обусловлена проблемным контекстом (данными, представляющими целевую задачу), фактически преобразует и информацию. Потенциально полезные данные, выделенные из общего множества в соответствии с контекстом задачи (исходная информация) в результате использования порождает выходную информацию – актуализированные данные, подтверждающие или отрицающие действенность выбранных исходных данных для решения задачи.

Знания

Переходя к рассмотрению роли понятия «информация» в человеко-машинных комплексах, используемых в когнитивных, социальных и производственных системах, необходимо более полно определить понятие «знания».

Понятие «знания» может быть определено следующим образом: «Научное знание – вся совокупность сведений, являющаяся результатом отражения материальной и нематериальной действительности в человеческом сознании» (Урсул А. Д.).

С другой стороны, утверждается, что «научно-техническая информация – это задокументированное научное знание, введенное в оборот, участвующее в функционировании и развитии общества» (Муранивский Т. В.). То есть, знание, являющееся достоянием чьего-либо сознания и не получившее «толчка» для циркулирования в обществе, не может рассматриваться как информация.

Основываясь на этом, можно констатировать условность превращения знания в информацию и информации в знание. Информация выступает как форма знания, отчужденная от его носителя (сознания субъекта), и обобществляющая его для всеобщего использования: информация – это динамическая форма существования знания, обеспечивающая его распространение и действенность (применение). Получая информацию, пользователь превращает ее путем интеллектуального усвоения (информационно-когнитивного процесса) в свои новые личностные знания, т. е. происходит воссоздание знаний на основе информации.

Соответственно можно сказать, что на начальном этапе знания – это данные, актуализированные субъектом, особенностью которых является то, что они не могут быть использованы без участия самого субъекта.

Результаты решения задач (обычно, «субъективизированного»), обобщения в виде законов, теорий, совокупностей взглядов и представлений, выступающие как истинная, проверенная информация, отчужденные от субъекта их сформировавших, образуют обобществленные знания. Представленные обычно в форме документов и сообщений, они, в свою очередь, могут рассматриваться как объективно существующие данные.

Функциональное соотношение этих понятий иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 1.2, где когнитивный процесс рассматривается как неотъемлемая составляющая любого созидательного, как творческого, так и производственного процесса, предполагающего возможность прогнозирования и управления.

Станут ли данные информацией, зависит от того, известен ли метод преобразования (отражения) данных в новые или уже известные понятия. То есть, чтобы извлечь информацию из Данных, необходимо иметь метод получения информации, адекватный форме представления данных. Причем необходимо учитывать тот факт, что информация не является статичным объек­том – она динамична и существует только в момент взаимодействия данных и методов. Можно сказать, что все прочее время она пребывает в «потенциальном» состоянии и представлена как данные.

Кроме того, одни и те же данные могут представлять разную информацию в зависимости от степени адекватности взаимодействующих с ними методов, к которым надо отнести и условия ее извлечения (например, наличного знания субъекта).

Таким образом, в отличие от данных, которые по своей природе являются объективными (так как это результат регистрации объективно существующих сигналов, вызванных изменениями в материальных телах или полях), методы являются субъективными в том смысле, что они создаются или выбираются и далее целенаправленно применяются для решения практически значимых задач конкретного субъекта. В основе создаваемых (искусственных) методов лежат алгоритмы (упорядоченные последовательности команд), составленные и подготовленные субъектами (людьми), а в основе естественных методов лежат биологические свойства субъектов. Соответственно информация возникает и существует в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов.