47214 (Информационные технологии с точки зрения КСЕ)

Содержание

Введение

1. Естественно-научные аспекты информатики

2. Проблемы изучения и представления информационных задач

3. Построение современных информационных технологий

4.Роль вычислительных средств в информатике и их развитие

5. Персональные компьютеры и поколения ЭВМ

6. Современные средства накопления информации

7. Мультимедийные системы и виртуальный мир

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Современная, удивительно многообразная техника выросла из естествознания, которое и по сей день является основной базой для развития многочисленных перспективных направлений.

• от наноэлектроники до сложнейшей космической техники, и это очевидно для многих.

Но как связать современное естествознание с философией?

Философы всех времен опирались на новейшие достижения науки и в первую очередь естествознания. Достижения последнего столетия в физике, химии, биологии и других наук позволили по новому взглянуть на сложившиеся веками философские представления. Многие философские идеи рождались в недрах естествознания, а естествознание в свою очередь в начале развития носило натурфилософский характер. Про такую философию можно сказать словами немецкого философа Артура Моненгауэра (1788-1860):

«Моя философия не дала мне совершенно никаких доходов, но она избавила меня от очень многих трат».

Знание концепции современного естествознания помогут многим вне зависимости от их профессии понять и представить, каких материальных и интеллектуальных затрат стоят современные исследования, позволяющие проникнуть внутрь микромира и освоить внеземное пространство, какой ценой дается высокое качество изображения современного телевизора, каковы реальные пути совершенствования персональных компьютеров и как чрезвычайно важна проблема сохранения природы, которая, как справедливо заметил римский философ и писатель Сенека дает достаточно, чтобы удовлетворить потребности человека. Человек, обладающий хотя бы общими естественнонаучными знаниями, т.е. знаниями о природе, будет действовать непременно так, чтобы польза как результат его действия всегда сочеталась с бережным отношением к природе и с ее сохранением не только для настоящего, но и для грядущих поколений. И только в этом случае каждый из нас сможет осознанно с благоговением и с восторгом повторить замечательные слова русского писателя и историка Николая Карамзина (1766-1826):

«Нежная матерь Природа!

Слава тебе!»

1. Естественно-научные аспекты информатики

Удовлетворение все возрастающих потребностей общества при неуклонном росте народонаселения земного шара требует резкого повышения эффективности всех сфер общественной деятельности, непременным условием, которого выступает адекватное повышение эффективности информационного обеспечения. Под информационным обеспечением понимается предоставление необходимой информации с соблюдением требований своевременности, актуальности и толерантности выдаваемой информации.

Решение весьма важной проблемы повышения эффективности информационного обеспечения чаще всего связывается с абсолютизацией роли средств электронно-вычислительной техники (ЭВТ), которые представляются в виде универсальных преобразователей в самой широкой интерпретации понятия универсальности. В теоретическом отношении абсолютизация роли ЭВТ неизбежно ведет к существенному сужению рамок и неадекватности интерпретации того научного направления, которое уже почти повсеместно получило название информатики и вполне обоснованно представляется как научно-методологический базис информатизации современного общества. А поскольку информатизация общества уже в настоящее время (не говоря о перспективе) приобретает решающее значение в обеспечении его жизнедеятельности, то сужение рамок и неадекватная интерпретация научно-методологического базиса информатизации таят в себе серьезную угрозу выработки неадекватных (и даже ложных) решений со всеми вытекающими последствиями.

В соответствии с определением, приведенным в Словаре по кибернетике (Киев, УСЭ, 1989) информатика — наука, изучающая информационные процессы и системы в социальной среде, их роль, методы построения, механизм воздействия на человеческую практику, усиление этого воздействия с помощью вычислительной техники. Возникла как дополнение и конкретизация теории информации из потребностей автоматизации социально-коммуникативных процессов и начала формироваться в 70-е годы как научная база использования электронных вычислительных машин в управлении, науке, проектировании, образовании, сфере услуг и т. д.

Можно привести еще ряд определений подобного содержания, принадлежащих весьма авторитетным авторам, что говорит о широком распространении и глубоком укоренении данного определения.

Но если средства ЭВТ предоставляют все необходимые и достаточные условия для эффективного решения всех проблем информатизации общества, то в рамках информатики должны быть сформулированы и научно обоснованы концепции рационального решения этих проблем. Работы в данном направлении интенсивно ведутся весьма продолжительное время. Наиболее общим их результатом стала концепция так называемого искус­ственного интеллекта, которая и предлагается в качестве основного базиса решения проблем информатизации.

Первые работы по искусственному интеллекту велись, с учетом предпосылки, что человек не может мыслить без мозга, но может создать мозг, который будет мыслить без человека. Когда задача в такой постановке оказалась нерешимой, она была сужена до уровня разработки так называемых эвристических программ, которые имитировали бы мыслительные функции мозга человека. Комплексированием таких программ предполагалось создать системы, способные решать интеллектуальные задачи без участия человека. Из проектов подобных систем наибольшую известность получил универсальный комплекс эвристических программ, параметрически настроенный на решение широкого спектра интеллектуальных задач.

Когда в данной постановке задачу решить не удалось (с помощью эвристических программ решались лишь такие задачи, которые только с натяжкой могут быть отнесены к интеллектуальным), ее постановка была еще более сужена и сведена до разработки так называемых экспертных систем, каждая из которых представляет собой комплекс программ, способных воспринимать, синтезировать, хранить и выдавать информацию о способах и методах решения задач соответствующего класса экспертами — специалистами определенного профиля. Предполагается, что после накопления и обработки достаточно большого объема сведений, поступивших от экспертов, такие системы могут стать эффективными советчиками широкому кругу специалистов данного профиля при решении ими сложных задач. В теории и практике искусственного интеллекта данное направление получило название инженерии знаний. Такое название объясняется тем, что поступающая от экспертов информация представляет собой знания по соответствующей специальности, а посредниками между экспертами и экспертными системами выступают специалисты особого профиля — инженеры знаний.

Инженерия знаний в настоящее время представляется последним достижением в области искусственного интеллекта, хотя сведения о широком и высокоэффективном применении экспертных систем на практике пока отсутствуют.

2. Проблемы изучения и представления информационных задач

С учетом потребностей общества в процессе изучения и представления информационных задач решаются в основном две проблемы структуризации: технологических схем осуществления изучаемых видов деятельности и той информации, которая необходима для реализации указанных схем на регулярной основе. Содержание данных проблем и подходы к их решению рассмотрим на примере такой важной сферы деятельности, как управление в организационных системах, составной частью которых может быть и экономическая деятельность.

Излишне доказывать, что управление относится к одной из наиболее нуждающихся в информационном обеспечении сфер деятельности. Более того, если понятие управления интерпретировать расширенно, можно утверждать, что информационное обеспечение управления есть монопольная задача информатики. В то же время общеизвестно, что управление — наименее продвинутая в плане информатизации сфера деятельности. Попытки лобового решения этой задачи путем массового внедрения печально известных АСУ — автоматизированных систем управления (они внедрялись почти в каждой структурной единице, включая многочисленные организации и предприятия) оказались безуспешными, особенно в экономической сфере деятельности. Углубленный и беспристрастный анализ опыта разработки и использования АСУ привел к выводу: основной причиной их низкой эффективности оказалась неподготовленность самих процессов управления. Новые средства и методы обработки информации внедрялись в старую технологию управления.

Под структуризацией какой-либо системы или какого-либо процесса понимается расчленение системы или процесса на составные компоненты, четкое определение и упорядочение содержания и организации каждого компонента, характера и содержания взаимосвязей между ними.

Применительно к управлению содержание структуризации может быть представлено следующим образом: формирование и обоснование необходимого и достаточного перечня функций управления; разработка и обоснование алгоритмов (последовательности и содержания ) осуществления каждой из функций; объединение алгоритмов осуществления функций в единый алгоритм — технологическую схему управления.

Совокупность решений указанных вопросов методологии структуризации управления вместе с их научным обоснованием составляет предмет конструктивной теории управления, находящейся в настоящее время на стадии становления.

3. Построение современных информационных технологий

0дин из важных вопросов разработки концепции информатизации заключается в создании унифицированной в широком спектре приложений и полностью структурированной информационной технологии, охватывающей процессы сбора, накопления, хранения, поиска, переработки и выдачи всей информации, необходимой для информационного обеспечения деятельности.

Чтобы информационная технология была унифицированной в широком спектре приложений, в неменьшей степени должны быть унифицированы: представление об информации, т. е. ее классификация и описание параметров основных видов, выделенных в классификационной структуре; структура и общее содержание информационного потока, т. е. процессов генерирования, фиксации и циркуляции информации в целях информационного обеспечения деятельности; перечень и содержание процедур обработки информации во все время и на всех этапах информационного обеспечения деятельности; перечень и содержание методов решения задач обработки информации.

Перечисленные проблемы (особенно последние две) оказались достаточно сложными, однако к настоящему времени не только доказана принципиальная возможность их решения, но и получены конкретные решения, представляющиеся достаточно эффективными: обоснована системная классификация информации; построена унифицированная структура информационного потока; доказана возможность разделения всех процедур обработки информации на три унифицированных класса задач — информационно-поисковые, логико-аналитические и поисково-оптимизационные и осуществлена детализация задач в пределах каждого класса; произведена систематизация методов решения задач каждого класса. А это означает, что уже создана практически полная совокупность предпосылок, необходимых для построения унифицированной информационной технологии и полной ее структуризации.

Возможности унификации информационных технологий открывают широкие перспективы развития как самих технологий, так и информатики в целом. На основе естественно-научных предпосылок уже в настоящее время может быть создана и реализована информационная технология, унифицированная в такой степени, что, с одной стороны она может использоваться в различных сферах деятельности без дополнительной трансформации и адаптации, а с другой — она может быть стабильной, не нуждаться в принципиальном совершенствовании достаточно продолжительное время.

Названные обстоятельства создают весьма благоприятные предпосылки для поэтапного, эволюционного и целенаправленного, т. е. по единому перспективному плану, развития и совершенствования способов реализации, распространения и использования информационных технологий. Последовательное решение совокупности решаемых задач означает не что иное, как эволюционный переход от ЭВТ в универсальном исполнении к технике информационных технологий.

4. Роль вычислительных средств в информатике и их развитие

При любом подходе к определению информатики и глобальной постановке целей и задач информационных технологий вычислительные средства в разнообразных формах, начиная от мини-ЭВМ, персональных компьютеров и кончая суперЭВМ и сложнейшими вычислительными системами и комплексами, играют первостепенную, основную роль в информационном обеспечении и развитии общества.

Для более рельефного представления этой роли целесообразно перейти от обобщенного и в некоторой степени абстрактного изложения проблем информатики, рассмотренных выше, к конкретным вопросам, касающимся информации в повседневном понимании, возможностей электронных вычислительных машин и развития в течение длительного времени технических средств вычислительной техники.

Управление сложнейшими автоматизированными процессами, быстрая переработка колоссальных объемов научно-технической, политической, экономической и другой информации стали уделом не сотен и тысяч, а миллиардов людей, практически в той или иной степени — каждого из нас. Информация — постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают нам не только ориентироваться в окружающей среде, но и активно воздействовать на нее, выбирая при этом наиболее рациональные и оптимальные способы.

5. Персональные компьютеры и поколения ЭВМ

Современная вычислительная техника, в том числе и персональные компьютеры, — это продукт поступательного развития естествознания на протяжении длительного времени, результат кропотливой работы естествоиспытателей многих поколений и прежде всего ученых и специалистов разных и в то же время смежных отраслей естественных наук: в первую очередь механики, на всех этапах развития весьма важной математики, с все возрастающей ролью физики, сравнительно молодой микроэлектроники, зарождающейся наноэлектроники и др. Совершенно очевидно, что крупные достижения, прежде всего в физике во второй половине XX в. послужили базой для стремительного развития средств вычислительной техники. Поэтому неслучайно в развитии средств вычислительной техники выделяют четыре поколения, непосредственно связанных с открытиями в прикладной физике.

ЭВМ первого поколения (40-е — начало 50-х годов) базировались на электронных лампах. С появлением дискретных полупроводниковых приборов связывают второе поколение ЭВМ (середина 50-х — 60-е годы). В 60-е годы создано третье поколение ЭВМ, основанное на интегральных микросхемах. Середина 60-х годов считается началом разработки ЭВМ четвертого поколения, элементная база которых включает большие интегральные схемы. В последнее время проводятся интенсивные работы по освоению не только модернизированной элементной базы ЭВМ, но и принципиально новых средств накопления, хранения и об-раб9тки информации для создания более совершенных ЭВМ следующих поколений.

ЭВМ 40-х и 50-х годов представляли собой крупногабаритные устройства, занимавшие огромные помещения. На их создание тратились колоссальные деньги, и поэтому они были доступны только лишь крупным учреждениям и компаниям. Благодаря применению передовых технологий, основанных на развитии естествознания в целом, современные ЭВМ стали гораздо компактнее и существенно дешевле (стоимость современных пер­сональных компьютеров колеблется от нескольких сотен до 10 тыс. долл.). По сравнению с большими ЭВМ и мини-ЭВМ персональные компьютеры выгодны для многих деловых применений. Без преувеличения можно сказать, что персональный компьютер стал важным инструментом в условиях рыночной экономики.

Стремительный рост индустрии персональных компьютеров объясняется и другими не менее важными особенностями, присущими персональным компьютерам: простота пользования, обеспеченная диалоговым взаимодействием пользователя с компьютером; удобные и понятные программы, включающие меню, подсказки, "помощь" и т.п.; возможность индивидуального взаимодействия с компьютером без посредника; относительно большие возможности по переработке информации (типичная скорость — не менее миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти — десятки и более Мбайт; емкость жестких дисков — несколько сотен и более Мбайт); высокая надежность;

простота ремонта, основанная на интеграции компонентов компьютера; возможность адаптации к особенностям применения компьютера: один и тот же компьютер может быть оснащен различными периферийными устройствами и разным программным обеспечением; наличие программного обеспечения, охватывающего практически все сферы деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения.