ТЕМА 1. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ. 

1. История развития информатики.
2. Основные объекты и методы изучения науки информатики.
3. Роль и место информации в современной естественнонаучной картине мира.
4. Основные подходы к феномену информации в современной науке.
5. Основные подходы к определению понятия «информация». 
6. Носители информации. Виды и свойства информации.
7. Измерение информации.

“Кто  владеет информацией - владеет миром”

Талейран 

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ  ИНФОРМАТИКИ

Информатика как самостоятельная отрасль научного знания и область практической деятельности появилась во второй половине ХХ века. Ее истоками можно считать:

• теорию информации, тесно связанную с теорией связи в технических системах (телефон, телеграф, радиосвязь), в частности, математическую теорию связи (Клод Шеннон, 1948 год);
• кибернетику, исследующую общие законы управления в системах различной природы, основы которой заложил Ноберт Винер (1948 год);
• теорию автоматов, основы которой заложил Джон фон Нейман (1946 год);
• теорию алгоритмов (Н.Вирт, Э.Дейкстра, А.П.Ершов, Д.Кнут и др.).

    Информатику традиционно связывают с развитием  компьютерной техники. Но компьютер  послужил лишь катализатором тенденций, которые возникли в науке и  практике задолго до его появления. Каковы же эти тенденции? Прежде всего, резкое нарастание объема информации, которая с развитием средств связи становится доступной отдельному человеку. Приходит осознание того, что человеческие возможности восприятия и переработки информации ограничены. В то же время научно-технический прогресс, сопровождаемый высокими скоростями, развитием сложных технических комплексов, ставит человека в условия, когда ему необходимо научиться быстро и безошибочно перерабатывать информацию, чтобы эффективно управлять техникой.  Решения часто приходится принимать в условиях дефицита времени, которые, к тому же, они могут быть чреваты большими последствиями. Задачи управления требуют применения таких средств, которые помогают собрать более полную информацию, надежно ее хранить, быстро распространять и безошибочно обрабатывать. Таким средством и стал компьютер. По сути, информатика призвана заниматься решением проблем, связанных с необходимостью организации информационных процессов (сбор, хранение, передача, обработка, защита и т.п.) и эффективного использования информационных ресурсов.

Компьютерные  средства работы с информацией как  основной объект изучения современной  информатики представляет собой  неразрывное единство трех частей –  технического, программного и алгоритмического обеспечения информационных процессов и информационных систем. Основной вопрос информатики – какие информационные процессы и как могут быть эффективно автоматизированы?

    Информатика широко использует достижения таких  дисциплин, как математика, лингвистика, семиотика (наука о знаковых системах), логика, computer science, робототехника, инженерия знаний и др. В становлении информатики как науки вклад внесли многие замечательные ученые, среди них А.Н.Колмогоров, В.А.Котельников, А.А.Ляпунов, А.П.Ершов, В.С.Леднев, А.А.Харкевич, А.Я.Хинчин и др.  

2. ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ  И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ НАУКИ ИНФОРМАТИКИ.

      Существует  много определений информатики  как науки и учебной дисциплины. Такое многообразие мнений отражает тот факт, что информатика –  это бурно развивающаяся наука, находящаяся в периоде становления. Сегодня быстро изменяются не только аппаратные средства и программное обеспечение, но и методы работы с информацией, а также понимание роли информации в эффективном использовании ограниченных материальных ресурсов и технических возможностей современного производства.

      Чтобы определиться с основными объектами  изучения в информатике, приведем несколько  определений информатики, которые  представляют спектр основных мнений.

      В 1978 году на Международном конгрессе  по информатике было предложена следующая формулировка определения понятия “информатика”: “Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия”.

      В следующем определении в явном  виде подчеркивается двойственный характер информатики - фундаментальность и  технологичность: "Информатика - в настоящее время одна из фундаментальных областей научного знания, формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации. Вместе с тем информатика - это стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся сфера практической деятельности человека, связанная с использованием информационных технологий".

      Методологическое  определение: "Информатика - комплекс научных направлений и наукоемких технологий, объединенных общим методом исследования - информационным подходом и общим предметом исследования - информационными процессами".

      На  наш взгляд, информатика - это наука о закономерностях протекания информационных процессов в системах различной природы, о методах, средствах и технологиях автоматизации информационных процессов, о закономерностях создания и функционирования информационных систем.

      В данной формулировке подчеркивается, что объектом изучения информатики как науки являются именно законы, закономерности, поскольку цели любой науки не только объяснительные, но и прогностические. Основной предмет изучения - информационные процессы, но не сами по себе, а в их привязке к “носителю” - информационным системам. Прагматизм информатики обусловлен тем, что предметом ее исследования являются также методы, средства и технологии, обеспечивающие эффективную организацию информационных процессов и их автоматизированное выполнение.

      С точки зрения вузовского образования, информатику следует рассматривать как существенный элемент гуманитарной культуры человека, который вносит решающий вклад в формирование современного научного мировоззрения, дает ключ к пониманию многих явлений нашей жизни, снабжает умениями, необходимыми для ориентирования в современном информационном пространстве и успешной деятельности в нем.

     Таким образом, основными объектами изучения в информатики являются:

• информационные объекты (тексты, совокупности данных, алгоритмы и т.п.), то есть информация, зафиксированная на каком-либо носителе;
• информационные ресурсы общества, как совокупность созданных человечеством информационных объектов;
• информационные процессы (поиск, отбор, хранение, передача, обработка, хранение, кодирование, защита);
• информационные модели (в частности, структуры данных, алгоритмы, программы);
• информационные технологии, как совокупность методов, способов, протоколов реализации информационных процессов;
• информационные системы, как совокупность информационных ресурсов вместе допустимыми для них информационными процессами, реализуемыми с помощью информационных технологий;
• компьютер и компьютерные системы как универсальные средства автоматизации информационных процессов.

      В любом научном исследовании важно  не только то, что исследуется, но и то, как исследуется, то есть важно иметь представлении об основных методах исследования, а также о специфике применения общенаучных методов в данной области знания. Общими для всех наук методами исследования являются наблюдение, теоретический анализ, эксперимент, в том числе вычислительный, моделирование и др. В каждой конкретной науке эти методы приобретают свою специфику.

Основными методами исследования в информатике являются:

• системно-информационный анализ как конкретизация системного подхода;
• информационное моделирование как конкретизация общенаучного метода моделирования;
• компьютерный эксперимент как разновидность свойственного всем наукам вычислительного эксперимента.

     Быстрое увеличение объема существующей и циркулирующей  в обществе информации ставит современного человека перед проблемой умения работать с ней: находить, отбирать нужное, хранить, упаковывать и быстро извлекать из хранилища, обрабатывать и преобразовывать. Причем, информация все чаще может быть представлена не только в текстовом, наиболее привычном виде, но и как видео- и аудиоматериалы, схемы и анимационная графика и т.п. Владение методами, приемами и средствами работы с информацией становится одним из основных профессионально важных качеств специалиста любого профиля. 

3. РОЛЬ И МЕСТО ИНФОРМАЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЕ МИРА.

     В основе современной естественнонаучной картины мира лежит понятие  материи. Для человека материя является объектом изучения и преобразования. Материя проявляется в двух формах: в форме вещества и в форме поля. Человек научился преобразовывать в своих интересах и вещество, и поле. Но чтобы успешно осуществлять преобразования, нужны определенные усилия – умственные и физические. Размышляя об этом, человек пришел к понятию энергии, как неотъемлемого свойства материи. Важность этого понятия для развития производства была такова, что установление законов изменения энергии, поиск ее источников на какое-то время стали одними из главных задач науки.

     XX век с полным правом можно  назвать веком научных революций. Теория относительности, квантовая теория, психоанализ, кибернетика и, наконец, информатика в корне поменяли научное представление о мире. Постепенно стало ясно, что преобразовательская деятельность, даже при достаточном количестве энергии, имеет свои ограничения. После взрыва атомной бомбы человечество особенно серьезно задумалось о том, что его действия могут иметь непредусмотренные последствия.

     Постепенно  пришло научное осознание факта (который на уровне религиозных воззрений  был известен в глубокой древности), что каждый предмет, явление, событие имеет какой-то вполне определенный смысл в общей картине мироздания. Человек в своей преобразовательской деятельности может учитывать или не учитывать этот смысл, однако в последнем случае есть опасность нарушить какие-то до конца не осознанные законы. А нарушение объективных законов всегда ведет к непредсказуемым, часто катастрофическим последствиям. Поэтому одной из главных задач современной науки стало выяснение смысловых или, иначе говоря, семантических свойств материи. Причем, большинство ученых склоняются к мысли, что в наибольшей степени семантическое свойство материи нашло свое отражение в научном языке в понятии "информация".

     Иными словами, информация как философская  категория отражает семантические свойства материи. Это, в частности, означает, что:

• будучи свойством материи, информация присуща каждому материальному объекту;
• будучи семантическим свойством материи, она отражает смысловую сторону материального объекта;
• поскольку всеобщей формой существования материи является ее движение, изменение, то информация - это свойство материи, задающее (определяющее, отражающее) направление этого движения, его цель и смысл.

Рис. 1.1. Схематичное представление современной  естественнонаучной картины мира. 

     Таким образом, понятие информации - одно из фундаментальных в современной науке. Наряду с такими понятиями, как вещество, энергия, пространство и время, оно составляет основу современной научной картины мира.

      Методология современной науки базируется на информационном, системном, синергетическом подходах. Суть информационного подхода к научным исследованиям заключается в том, что при изучении любого объекта, процесса или явления (природного, технического или социального) в первую очередь выявляются и анализируются их информационные характеристики. При этом часто удается выяснить такие ранее незамеченные свойства этих объектов, которые оказываются принципиально важными для понимания глубинной сущности явлений и закономерностей их дальнейшего развития. Анализ информационной среды, в которой находятся изучаемые объекты, также помогает исследователю выявить причины многих явлений, в глубине которых, как правило, оказываются скрытыми информационные процессы.