какие задачи решает информатика как наука
Информатика как наука
Вы будете перенаправлены на Автор24
Понятие термина
С бурным развитием микропроцессорной техники информатика выделилась в самостоятельную область науки, которая занимается изучением свойств информации, процессами передачи и обработки информации.
Однозначного определения понятия информатики не существует, и связано это с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Приведем пример одного из них:
Информатика – это область человеческой деятельности, которая связана с процессами обработки информации с помощью средств вычислительной техники и взаимодействием этих средств со средой применения.
Предмет и задачи информатики
Рассматривая информатику в качестве фундаментальной науки, основным ее направлением является разработка методов и средств создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем.
Одной из главных задач информатики является изучение информационных систем; места, которое они занимают; структуры, которую должны иметь; особенностей функционирования; их общих закономерностей.
Задачами информатики являются:
Основная задача информатики заключается в систематизации приёмов и методов работы с программно-аппаратными средствами вычислительной техники.
Готовые работы на аналогичную тему
Целью фундаментальных исследований информатики является систематизация знаний о всех возможных информационных системах, определение общих закономерностей построения этих систем и их функционирования.
Предмет информатики – разработка эффективных методов преобразования информации.
Составляющими предмета информатики являются понятия:
Особое внимание информатика уделяет методам и средствам взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами (пользовательским интерфейсам).
Главной функцией информатики является разработка методов и средств обработки информации и использование их в организации технологического процесса обработки информации.
В наше время информатика тесно переплетается с другими науками и охватывает практически все виды жизнедеятельности человека: производство, торговые операции, медицину, образование, криминалистику и т.д.
Рисунок 1. Место информатики в системе наук
Направления практических приложений информатики:
Структура информатики
Рисунок 2. Структура информатики
Научная область, которая воплощает практическое применение информатики, основана на базе знаний следующих разделов:
Теоретическая информатика – раздел информатики, который активно использует математический аппарат для описания различных информационных процессов. Опирается на математическую логику и содержит теорию алгоритмов и автоматов, теорию информации и теорию кодирования, теорию формальных языков и грамматик, исследование операций (операционное исчисление) и т.д.
Вычислительная техника – раздел, в котором выполняется разработка общих принципов построения вычислительных систем. Раздел не изучает технические детали вычислительных систем, но принципиальные решения на уровне архитектуры, которые подразумевают описание состава, функциональных возможностей и принципов взаимодействия отдельных устройств.
Программирование – раздел информатики, который занимается разработкой системного и прикладного программного обеспечения. С помощью программирования образуется связь между различными научными областями, которая позволяет моделировать и решать задачи из этих областей с помощью вычислительных систем (компьютеров).
Информационные системы – составная часть информатики, отвечающая за анализ потоков информации, их оптимизацию, структурирование, принципы хранения и поиска информации. Значение информационных систем оценивается исследованиями в этой области, которые позволяют создавать новые операционные системы для ПК, была создана и успешно развивается глобальная сеть Интернет.
Искусственный интеллект – раздел информатики, в котором решаются вопросы различных наук (например, психологии, лингвистики, математики и т. д.): моделирование рассуждений, генерация новых знаний, перевод с одного языка на другой с помощью программного обеспечения и др. Разработки в области искусственного интеллекта самым прямым образом влияют на создание интеллектуальных интерфейсных систем взаимодействия человека и компьютера, которые сведут это взаимодействие к более эффективному общению и оно станет более схожим на общение между людьми.
Какие задачи решает информатика как наука
Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatigue (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatigue (автоматика) и означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации». В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).
Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники. Причем основная заслуга в этом принадлежит микропроцессорной технике, появление которой в середине 70-х гг. послужило началом второй электронной революции. С этого времени элементной базой вычислительной машины становятся интегральные схемы и микропроцессоры, а область, связанная с созданием и использованием компьютеров, получила мощный импульс в своем развитии. Термин «информатика» приобретает новое дыхание и используется не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации.
В нашей стране подобная трактовка термина «информатика» утвердилась с момента принятия решения в 1983 г. на сессии годичного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как «комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики».
Информатика в таком понимании нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т.п. с помощью информационных моделей.
Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Обобщая опубликованные в литературе по информатике определения этого термина, предлагаем такую трактовку.
Информатика это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.
Часто возникает путаница в понятиях «информатика» и «кибернетика». Попытаемся разъяснить их сходство и различие.
Основная концепция, заложенная Н. Винером в кибернетику, связана с разработкой теории управления сложными динамическими системами в разных областях человеческой деятельности. Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютеров.
Кибернетика это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.
Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Поэтому может сложиться впечатление об информатике как о более емкой дисциплине, чем кибернетика. Однако, с другой стороны, информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает ее, казалось бы, обобщающий характер. Между этими двумя дисциплинами провести четкую границу не представляется возможным в связи с ее размытостью и неопределенностью, хотя существует довольно распространенное мнение, что информатика является одним из направлений кибернетики.
Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются, скорее всего, в расстановке акцентов:
в информатике на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;
в кибернетике на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.
СТРУКТУРА ИНФОРМАТИКИ
Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.
Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware). В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций (рис. 1.3): как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.
Рис. 1.3. Структура информатики как отрасли, науки, прикладной дисциплины
Информатика как отрасль народного хозяйства состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации.
Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. Более того, для нормального развития этих отраслей производительность труда в самой информатике должна возрастать более высокими темпами, так как в современном обществе информация все чаще выступает как предмет конечного потребления: людям необходима информация о событиях, происходящих в мире, о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности, о развитии науки и самого общества. Дальнейший рост производительности труда и уровня благосостояния возможен лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных интерфейсов, ориентированных на прием и обработку больших объемов мультимедийной информации (текст, графика, видеоизображение, звук, анимация). При отсутствии достаточных темпов увеличения производительности труда в информатике может произойти существенное замедление роста производительности труда во всем народном хозяйстве. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.
Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Существует мнение [17], что одна из главных задач этой науки выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.
Цель фундаментальных исследований в информатике получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.
Информатики как прикладная дисциплина занимается:
Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.
Задачи информатики состоят в следующем:
Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Она предоставляет методы и средства исследования другим областям, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за неформализуемости процессов и явлений. Особенно следует выделить в информатике методы математического моделирования и методы распознавания образов, практическая реализация которых стала возможной благодаря достижениям компьютерной техники.
Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция ко все большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единство науки, техники и производства.
Какие задачи решает информатика как наука
1. Предмет и задачи информатики.
a. теоретическая информатика,
d. искусственный интеллект,
e. информатика в природе,
f. информатика в обществе,
g. вычислительная техника,
h. информационные системы.
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.
Быстродействие 10-20 тыс операций в сек.
Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках.
Быстродействие 100-500 тыс 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.
Быстродействие более сотни млн операций в сек.
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.
· 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.
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
Информация как семантическое свойство материи.
Информация и эволюция в живой и неживой природе.
Начала общей теории информации. Методы измерения информации.
Макро- и микроинформация.
Метематические и информационные модели.
Теория алгоритмов. Стохастические методы в информатике.
Вычислительный эксперимент как методология научного исследования.
Информация и знания. Семантические аспекты интеллектуальных процессов и информационных систем. Информационные системы искусственного интеллекта. Методы представления знаний.
Познание и творчество как информационные процессы.
Теория и методы разработки и проектирования информационных систем и технологий.
Обработки, отображения и передачи данных
Персональные компьютеры. Рабочие станции. Устройства ввода\вывода и отображения информации. Аудио- и видеосистемы, системы мультимедиа. Сети ЭВМ. Средства связи и компьютерные телекоммуникационные системы.
Операционные системы и среды. Системы и языки программирования. Сервисные оболочки, системы пользовательского интерфейса. Программные средства межкомпьютерной связи (системы теледоступа), вычислительные и информационные среды.
Текстовые и графические редакторы. Системы управления базами данных. Процессоры электронных таблиц. Средства моделирования объектов, процессов, систем. Информационные языки и форматы представления данных и знаний; словари; классификаторы; тезаурусы. Средства защиты информации от разрушения и несанкционированного доступа.
Издательские системы.
Системы реализации технологий автоматизации расчетов, проектирования, обработки данных (учета, планирования, управления, анализа, статистики и т. д.)
Системы искусственного интеллекта (базы знаний, экспертные системы, диагностические, обучающие и др.)
Ввода\вывода, сбора, хранения, передачи и обработки данных.
Подготовки текстовых и графических документов, технической документации.
Интеграции и коллективного использования разнородных информационных ресурсов.
Программирования, проектирования, моделирования, обучения, диагностики, управления (объектами, процессами, системами).
Информационные ресурсы как фактор социально-экономического и культурного развития общества.
Информационное общество – закономерности и проблемы становления и развития. Информационная инфраструктура общества. Проблемы информационной безопасности.
Новые возможности развития личности в информационном обществе. Проблемы демократизации в информационном обществе и пути их решения.
Информационная культура и информационная безопасность.
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.
Прикладная информатика объединяет информатику, вычислительную технику и автоматизацию.
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.
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.
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.
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.
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.