Что такое информатика и какими свойствами обладает информатика
В этой статье будет рассмотрена история информатики как науки, также разберемся в том, чем она занимается, и в ее основных направлениях.
Цифровая эпоха
Современный мир очень сложно представить без информационных и цифровых технологий. Все они значительно облегчают жизнь, благодаря им человечество совершило ряд значительных прорывов в науке и промышленности. Рассмотрим более подробно дисциплины информатики и историю ее становления как науки.
Определение
Информатика – это наука, которая занимается исследованием методов сбора, обработки, хранения, передачи и анализа информации с применением различных компьютерных и цифровых технологий, а также изучением возможностей их применения.
Она включает в себя дисциплины, которые имеют отношение к обработке и расчету информации с применением различного рода вычислительных машин и сетей. Причем как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и конкретные, к примеру, разработка новых методов компрессии данных, протоколов обмена информации и языков программирования.
Как видим, информатика – это наука, которая отличается широтой исследовательских тем и направлений. В качестве примера можно привести следующие вопросы и задачи: что реально, а что невозможно реализовать в программах (искусственный интеллект, самообучение компьютеров и т. п), как решать различного рода специфические информационные задачи максимально эффективно (так называемая теория сложности вычислений), в каком виде следует сохранять информацию и восстанавливать ее, как наиболее эффективно люди должны взаимодействовать с программами (вопросы пользовательского интерфейса, новых языков программирования и т. п).
Теперь же кратко рассмотрим развитие информатики как науки, начиная с ее истоков.
История
Информатика – это молодая наука, которая возникала постепенно и наиболее сильное развитие получила во второй половине XX века. Очень важна она и в наше время, когда практически весь мир зависим от компьютерных и иных электронных вычислительных технологий.
Началось же все с середины XIX века, когда разными учеными были созданы механические калькуляторы и «аналитические машины». В 1834 году Чарльз Бэббидж начал разработку программируемого калькулятора, и, кстати, именно он впоследствии сформулировал множество основных черт и принципов современного компьютера. Также именно он предложил использовать перфокарты, которые затем были в употреблении вплоть до конца 80-x годов XX века.
В 1843 году Ада Лавлейс создала алгоритм для вычисления чисел Бернулли, и это считается первой в истории компьютерной программой.
Примерно в 1885 году Герман Холлерит создал табулятор – устройство для считывания данных с перфокарт. А в 1937 году, спустя почти сто лет после идей и мечты Бэббиджа, компания IBM создала первый программируемый калькулятор.
В начале 1950-х годов всем стало ясно, что компьютер можно использовать в различных сферах науки и промышленности, а не только как инструмент для математических расчетов. И что только зарождавшаяся тогда информатика – это наука, за которой будущее. А чуть позже она получила статус официальной науки.
Теперь же кратко рассмотрим ее структуру.
Структура информатики
Структура информатики многогранна. Как дисциплина, она охватывает широкий круг тем. Начиная от теоретического исследования различного рода алгоритмов и заканчивая практическим воплощением в жизнь отдельных программ или же созданием вычислительных и цифровых устройств.
Информатика – это наука, изучающая…
На данный момент различают несколько основных ее направлений, которые, в свою очередь, делятся на множество ответвлений. Рассмотрим самые основные:
- Теоретическая информатика. В ее задачи входит исследование как классической теории алгоритмов, так и ряда важных тем, что имеют связь с более абстрактными аспектами математических вычислений.
- Прикладная информатика. Это наука, вернее, один из ее разделов, который направлен на то, чтобы выявить определенные понятия в области информатики, которые можно использовать в качестве методов решения каких-то стандартных задач, к примеру, построение алгоритмов, хранение и управление информацией с использованием структуры данных. Кроме этого, прикладную информатику применяют в ряде промышленных, повседневных или научных сфер: биоинформатике, электронной лингвистике и прочих.
- Естественная информатика. Это направление, которое занимается изучением процессов различной обработки информации в природе, будь то человеческий мозг или же человеческое общество. Ее основы строятся на классических теориях эволюции, морфогенеза и прочих. Помимо них, используются такие научные направления, как исследования ДНК, мозговой активности, теория группового поведения и т. п.
Как видим, информатика – это наука, изучающая ряд очень важных теоретических вопросов, к примеру, создание искусственного интеллекта или разработка решений для каких-то математических задач.
Источник
План.
1. Предмет и задачи информатики.
2. Истоки и предпосылки информатики.
3. Проблемы
информатизации общества и управления.
4. Предметная область «информатика»:
a.
теоретическая информатика,
b.
кибернетика,
c.
программирование,
d.
искусственный интеллект,
e.
информатика в природе,
f.
информатика в обществе,
g.
вычислительная техника,
h.
информационные системы.
Содержание.
1. Предмет
и задачи информатики
Информатика – это техническая наука,
систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и
передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы
функционирования этих средств и методы управления ими.
Предмет информатики составляют следующие понятия:
·
Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
·
Программное обеспечение средств вычислительной техники;
·
Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
·
Средства взаимодействия человека с аппаратным и программным
обеспечением.
Особое внимание уделяется вопросам
взаимодействия, для этого вводится понятие интерфейса.
Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными
средствами называют пользовательским интерфейсом. Существуют аппаратные,
программные и аппаратно-программные интерфейсы.
Основной метод, используемый в информатике, это моделирование
информационных процессов с помощью компьютера.
Основной задачей информатики является систематизация приемов и
методов работы с аппаратными и программными средствами ВТ. Цель систематизации
состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных
технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а так же в методическом
обеспечении новых технологических исследований.
2. Истоки и предпосылки информатики.
Всю историю развития информатики
принято разбивать на два больших этапа: предысторию и историю.
В предыстории выделяют ряд этапов,
характеризующих возрастанием возможностей хранения, передачи и обработки
информации. Начальный этап –
освоение человеком развитой устной речи. Членораздельная речь, язык стал
специфическим социальным средством хранения и передачи информации. Второй этап – возникновение
письменности. По сравнению с предыдущим этапом возрастают возможности хранения
информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых
служб позволила использовать письменность как средство передачи информации.
Возникновение письменности было необходимым условием начала развития наук. С
этим же этапом связано возникновение понятия «натуральное число», затем той или
иной системы счисления. Третий –
книгопечатание. Это первая информационная технология. Воспроизведение
информации было поставлено на поток, промышленную основу. Этот этап позволил
увеличить возможность хранения информации, повысил доступность и точность ее
воспроизведения. Четвертый этап
связан с развитием точных наук (математики, физики) и начинающейся в то время
научно-технической революции. Он характеризуется возникновением таких мощных
средств связи, как радио, телефон и телеграф, к которым по завершению этапа
добавилось телевидение, фотография, кино, методы записи информации на магнитные
носители (магнитные ленты, диски).
С разработкой первых ЭВМ принято
связывать возникновение информатики как науки, т.к. сам термин информатика
появился на свет благодаря развитию ВТ,
Выделению информатики в отдельную
науку способствовало формирование единой
формы представления обрабатываемой и хранимой информации (в двоичной форме).
Поколения ЭВМ. В настоящее время
можно выделить 5 поколений компьютеров.
Первое поколение. После 1946 года. Применение
вакууно-ламповой технологии, использование систем памяти на ртутных линиях
задержки, магнитных барабанах, электронно-лучевых трубках (трубках Вильямса).
Для ввода-вывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты
и печатающие устройства. Была реализована концепция хранимой программы.
Быстродействие 10-20 тыс операций в
сек.
Второе поколение.
После 1955 года. Замена электронных ламп как основных компонентов компьютера на
транзисторы. Компьютеры стали более надежными, быстродействие их повысилось,
потребление энергии уменьшилось. С появлением памяти на магнитных сердечниках
цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Главный принцип структуры –
централизация.
Появились высокопроизводительные устройства для работы
с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках.
Быстродействие 100-500 тыс операций в сек.
Третье поколение.
В конце 60-х появились мини-компьютеры. Быстродействие порядка 1 млн операций в
сек.
В
1964 году фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System
360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом
оперативной памяти и производительностью.
Четвертое поколение. Появились после 1975 года. Использование
при создании компьютеров больших интегральных схем (БИС – 1000 – 100000
компонентов на кристалл) и сверхбольших интегральных схем (СБИС – 100000 – 10000000
компонентов на кристалл). В середине 70-х появились первые персональные
компьютеры устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на
Компьютеры проектировались на основе интегральных схем малой степени интеграции
(МИС – 10 – 100 компонентов на кристалл) и средней степени интеграции (СИС – 10
-1000 компонентов на кристалл). магнитных дисках. Быстродействие десятки и
сотни миллионов операций в сек.
Пятое поколение. После 1982 года. Главный упор при
создании компьютеров сделан на их “интеллектуальность”, внимание
акцентируется не столько на элементной базе, сколько на переходе от
архитектуры, ориентированной на обработку данных, к архитектуре,
ориентированной на обработку знаний.
Обработка знаний – использование и обработка компьютером знаний, которыми
владеет человек для решения проблем и принятия решений.
Быстродействие
более сотни млн операций в сек.
3. Проблемы информатизации общества и управления.
В информационном обществе
главным ресурсом является информация. На основе владения информацией о различных
процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.
В информационном обществе основная часть населения занята в сфере обработки
информации или использует информационные и коммуникационные технологии в своей
повседневной производственной деятельности. Информационные и коммуникационные технологии – это совокупность
методов, устройств и производственных процессов, используемых обществом для
сбора, хранения, обработки и распространения информации.
Для жизни и деятельности
в информационном обществе необходимо обладать информационной культурой, т.е.
знаниями и умениями в области информационных технологий, а также юридическими и
этическими нормами в этой сфере.
Информационный подход к
исследованию мира реализуется в рамках информатики, комплексной науки об
информации и информационных процессах, аппаратных и программных средствах
информатизации, информационных и коммуникационных технологиях, а также
социальных аспектах программы информатизации.
В настоящее время создана информационная
индустрия – производство технических средств, методов, технологий для
производства информации (новых знаний) и сферы управления.
Информационное общество – общество, в
котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и
реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний.
Характерные черты:
·
решена проблема
информационного кризиса (противоречие между информационной лавиной и
информационным голодом);
·
обеспечен приоритет
информации по сравнению с другими ресурсами;
·
главное – информационная
экономика;
·
информационная технология
приобретает глобальный характер;
·
формируется информационное
единство всей цивилизации;
·
с помощью средств
информатики реализован свободный доступ каждого человека к информационным
ресурсам всей цивилизации
·
наиболее часто понятие ИК
употребляется для характеристики широты знаний специалиста, определяются сами
эти знания, которыми он должен владеть;
·
ИК осмысливается как
качественная интегральная характеристика личности специалиста, которому
предстоит осуществлять профессиональную деятельность в XXI веке.
4. Основные направления применения и развития информатики.
Предметная
область «информатика»:
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ | ||||||
| ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ | Информация как семантическое Информация и эволюция в Начала общей теории Макро- и микроинформация. Метематические и Теория алгоритмов. Вычислительный эксперимент Информация и знания. Познание и творчество как Теория и методы разработки | |||||
СРЕДСТВА | Технические | Обработки, | Персональные Операционные Текстовые Системы Системы | |||
ПРОГРАММНЫЕ | Системных | |||||
Реализация технологий | Универсальных | |||||
Профессионально-ориентированных | ||||||
ИНФОРМАЦИОННЫЕ | Вводавывода, Подготовки Интеграции Защиты Программирования, | |||||
СОЦИАЛЬНАЯ | Информационные Информационное Новые Информационная | |||||
a.
теоретическая
информатика,
Теоретическая
информатика — математическая дисциплина. Она использует методы математики для
построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации,
создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание
информатики.
Научная информатика – информатика, изучающая структуру
и общие свойства научной информации, а так же закономерности всех процессов
научной коммуникации.
Прикладная
информатика объединяет информатику, вычислительную технику и
автоматизацию.
b. кибернетика,
Кибернетика ( от греч. kybernetike – искусство управления, от
kybernáo – правлю рулём, управляю), наука об управлении, связи и переработке информации.
Основным объектом исследования в кибернетике
являются так называемые кибернетические системы. Используя высокий уровень
абстракции можно рассматривать системы качественно различной природы, например
технические, биологические и даже социальные. Задача кибернетики – создать управление в системе.
c. программирование,
Управлять компьютером нужно по определенному
алгоритму. Точное определенное описание способа решения задачи в виде конечной
последовательности действий, представленной в виде, понятном компьютеру,
называют программированием. Т.о., программирование
– процесс составления логически упорядоченной последовательности команд,
необходимых для управления компьютером, с целью решения определенной задачи.
d. искусственный
интеллект (ИИ),
ИИ – это одно из направлений
информатики, целью которого является разработка аппаратно-программных средств,
позволяющих пользователю-непрограммисту ставить и решать свои, традиционно
считающиеся интеллектуальными задачи, общаясь с ЭВМ на ограниченном подмножестве
естественного языка. Предметом ИИ является изучение
интеллектуальной деятельности человека, подчиняющейся заранее неизвестным
законам. ИИ это все то, что не может быть обработано с помощью
алгоритмических методов, например,доказательство
теорем, управление
роботами, распознавание
изображений, машинный
переводипонимание текстов на
естественном языке, игровые
программы, машинное
творчество (синтез
музыки, стихотворений, текстов).
e. информатика в
природе,
Основная
задача этого направления — изучение информационных процессов, протекающих в
биологических системах, и использование накопленных знаний для принятия
оптимальных решений. А так же изучение влияния процессов информатизации на
человека и его взаимоотношения с природой.
f. информатика в
обществе,
Человек живет в мире
информации. Человеческое мышление можно рассматривать как процессы обработки
информации в мозгу человека. В процессе общения с другими людьми человек
передает и получает информацию. Процессы, связанные с хранением, получением,
обработкой и передачей информации, называются информационными процессами. История человеческого общества – это, в
определенном смысле, история накопления и преобразования информации.
g. вычислительная
техника,
Для решения задач поиска средств и методов
автоматизации обработки данных используют особые виды устройств, большинство их
которых являются электронными приборами. Совокупность устройств,
предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных,
называют вычислительной техникой. Набор взаимодействующих между собой устройств
и программ, предназначенных для обслуживания одного рабочего участка, называют
вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных
систем является компьютер. Компьютер –
это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения,
обработки и транспортировки данных.
h. информационные
системы.
Информационная система (ИС) — это
система, реализующая информационную модель предметной области, чаще всего —
какой-либо области человеческой деятельности. ИС должна обеспечивать: получение
(ввод или сбор), хранение, поиск, передачу и обработку (преобразование)
информации. Информационной системой (или информационно-вычислительной
системой) называют совокупность взаимосвязанных аппаратно-программных средств
для автоматизации обработки информации. В информационную систему данные
поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо
претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.
Источник