4837-1 (История информатики как науки о знаниях и технологиях), страница 2

Этап информатизации, информационно - логического представления знаний. С появлением ЭВМ впервые в человеческой истории стал возможен способ записи и долговременного хранения профессиональных знаний, ранее формализованных математическими методами (алгоритмов, программ, баз данных, эвристик и т.д.). Эти знания, а также опыт, навыки, интуиция могли уже использоваться широко и без промежуточного воздействия на человека влиять на режим работы производственного оборудования. Процесс записи ранее формализованных профессиональных знаний в форме, готовой для воздействия на механизмы (автоматы), получил изначально название программирование. Эту деятельность часто отождествляют с искусством. Рост численности людей, занятых в информационной сфере, был вызван постоянным усложнением индустриального общества и связей в нём. В начале 70-х годов начал наблюдаться информационный кризис. Он проявился в снижении эффективности информационного обмена: резко возрос объём научно-технической публикации; специалистам различных областей стало трудно общаться; возрос объём используемой неопубликованной информации; возникли сложности в восприятии, переработке информации, выделении нужной информации из общего потока и др. Если машины и системы автоматизации в сфере материального производства постоянно совершенствовались и, соответственно, производительность труда там росла, то в сферу обработки информации средства автоматизации проникали с большим трудом. Численность людей в информационной сфере к началу 80-х годов в большинстве развитых стран составляло около 60% от общего числа занятых в производстве и продолжало расти, т.е. ЭВМ применялась там, где существовала формальная постановка задач, алгоритм. Кроме этого, ЭВМ использовалась для хранения и обработки больших наборов данных по стандартным процедурам. В то же время, область профессионально-человеческой деятельности, которая поддается пока формализации, алгоритмизации, а, следовательно, - и автоматизации с помощью ЭВМ, составляет только небольшую часть формализованных знаний, большая часть айсберга знаний пока плохо формализована и плохо структурирована. Общую структуру накопленных человечеством профессиональных знаний можно представить в виде пирамиды. Пирамида – это универсальная и замечательная структура - инвариант многих развивающихся процессов (возможно, этим объясняется тяга к построении пирамид в древности). В основании этой пирамиды лежит слой знаний, в данный момент практически недосягаемый, в частности, неотделимый от их авторов (существующий, например, на уровне подсознания) и не формализуемый. Следующий слой – это простые (“ремесленнические”) знания, которые могут быть переданы по принципу “делай как я”. Выше расположены знания, доступные для объяснения, но не всегда формально описываемые. Затем идут формально описываемые знания. Самый верхний, относительно меньший по объёму слой составляют аксиоматически построенные теории.

Этап автоформализации знаний. Этот этап тесно связан с развитием когнитологии, персональных компьютеров и вычислений, делающих возможным формальное описание (а, следовательно, актуализацию, передачу, хранение, сжатие) исследователями накопленного знания, опыта, профессиональных умений и навыков. Развиваются когнитивные методы и средства, позволяющие строить решения проблем “по ходу решения, на лету”, особенно эффективно в тех случаях, когда исследователю неизвестен путь решения. Развиваются методы виртуализации и визуализации. Этот этап очень важен для информатики, ибо он стал позволять решать межпредметные задачи, как правило, плохо структурируемые и формализуемые, а также позволил использовать типовые инструментальные системы. Используется когнитивная графика – графика, порождающая новые решения, а также “виртуальный мир” – искусственное трехмерное пространство (одну из осей координат можно условно считать “пространственной”, другую - “временной”, третью - “информационной”) и визуальные среды (например, Visual-среды).

Рассмотрим, наконец, наиболее развитый период безбумажной информатики.

Этап развитой безбумажной информатики и глобальных систем связи (Интернет), этап информационного общества. Переход к безбумажной информатике, электронным информационным технологиям и использованию сетей Интернет, информационному производству товаров и услуг характерен для всех стран вступивших в стадию построения информационного общества. Основные атрибуты общества безбумажной информатики (мы специально не используем здесь термин «информационное общество», так как такое общество полностью ещё нигде не построено, а критерии могут изменяться):

безбумажные (электронные) документооборот и делопроизводство, их государственная поддержка и целенаправленное развитие;

информационная (компьютерная, сетевая) грамотность населения и её государственная поддержка и развитие;

превращение информации в товар (со всеми атрибутами товара);

развитая (интеллектуальная) и доступная система баз данных и знаний, доступа к сетям и информации Интернет;

информатизация и информационная безопасность основных систем общества;

актуализация вещественно-энерго-информационных связей систем и процессов.

В мировой глобальной информационной системе сетей Интернет каждый месяц число новых пользователей растет в среднем на 15-20%. Хотя первая в истории компьютерная сеть начала разрабатываться в конце 60-ых годов, сегодня уже Интернет насчитывает более 40 тыс. компьютерных сетей, более 200 млн. пользователей и более 20 млн. компьютеров (мест доступа). В мировых базах данных накоплено более 150 млн. документов. Во второй половине 60-х годов в Японии возникло понятие “информационное общество”, которое используется в качестве одного из главных ориентиров при планировании экономического развития страны. Это понятие в дальнейшем было взято на вооружение и в других странах. Отметим, что стоимость информационных услуг и количество людей, занятых в сфере информационного обслуживания резко начали расти, например, в США в начале 80-ых годов в сельском хозяйстве было занято около 5%, в промышленности - 20%, в сфере обслуживания - 30%, в сфере информационных услуг - 45% всех работающих в стране. Прогнозируемый аналогичный показатель начала нового тысячелетия - 70 %.

Рост числа работников в информационной сфере вызван, в первую очередь, пространственно-временным увеличением и усложнением информационных потоков. Вступление государства в “информационную цивилизацию” прежде всего, подтверждается макроэкономическими показателями, в частности, - увеличением доли информационного сектора в валовом национальном продукте и повышением доли работников информационной сферы в общей численности занятых. Информационный бизнес занимает заметное место в структуре экономики промышленно развитых стран.

Д.С.Робертсон (США) выдвинул формулу “цивилизация - это информация”. Опираясь на количественные меры математической теории информации, он ранжирует цивилизации по количеству производимой ими информации на 5 следующих уровней:

0 - информационная емкость мозга отдельного человека - примерно 10⁷ бит;

1 - устное общение внутри общины, деревни или племени, количество циркулирующей информации - примерно 10⁹ бит;

2 - письменная культура; мерой информированности общества служит Александрийская библиотека, имеющая 532800 свитков, в которых содержится примерно 10¹¹ бит информации;

3 - книжная культура: имеются сотни библиотек, выпускаются десятки тысяч книг, газет, журналов, совокупная емкость которых оценивается примерно в 10¹⁷ бит;

4 - информационное общество с электронной обработкой информации объемом примерно 10²⁵ бит.

Информатика завершает этап спонтанного, возможно, несколько хаотичного развития и накопила достаточный опыт и знания для её систематизации, осмысления, структурирования, теоретизации, превращения в фундаментальную науку.

Информатика, рассматриваемая с точки зрения хранения и преобразования информации, как правило, сводится, в основном, к компьютерам (служащим определенным человеческим целям). Это ресурсный или технократический подход к информатике. Если же информатика рассматривается с коммуникационных позиций, например, с позиции передачи знаний, то она выступает неотъемлемым фрагментом культуры общества. Оба подхода должны быть взаимосвязаны. Абсолютизация первого подхода приводит к заблуждению, что технические возможности предопределяют цели развития общества (возникают технократические утопии). Абсолютизация второго подхода может привести к забвению технических возможностей информатики, недооценке технических нововведений, к излишнему формализму.

Можно, видимо, говорить о завершении этапа информатики, понимаемой как основы информатики и вычислительной техники и наступлении этапа научной, системно-междисциплинарной информатики. Отсутствие развитой и развивающей понятийной системы, понятийного аппарата в образовательной информатике, искусственное “притягивание” неадекватного целям, задачам, значению информатики понятийного аппарата из других наук (кибернетика, микропроцессорная техника, управление и др.) сводит его к тривиальному изучению программирования, ЭВМ и пользовательского интерфейса (мы ничуть не умаляем их практического значения).

Использование более полных, точных и адекватных методов и методологии позволяет фундаментальной науке и образовательной дисциплине “информатика”:

придерживаться более точных и строгих (формализованных) правил исследования информационных процессов и систем, что позволяет выявить общее, инвариантное в этих процессах и системах, прогнозировать и повышать надежность принимаемых решений;

формулировать более точные и строгие (формализованные) законы эволюции информационных процессов и систем, что позволяет изучать и актуализировать общее, инвариантное в этих процессах и системах, прогнозировать и повышать надёжность принимаемых решений;

переосмысливать и перестраивать ранее сформулированные правила и законы и определять (расширять) границы применимости знаний и строить технологии применения этих знаний.

Информатика - наука, изучающая информационные аспекты системных процессов и системные аспекты информационных процессов. Это определение можно считать системным определением информатики.

Информатика - это наука об инвариантах (т.е. неизменных сущностях) информационных процессов, о их выявлении, описании, изучении, применении, пространственно-временной организации и самоорганизации. Такое определение естественно назвать синергетическим определением информатики и оно имеет важное значение при исследовании синергетики информационных процессов в различных системах.

Информатика тесно связана и с философией. Философия дает общие методы содержательного анализа, а информатика даёт общие методы формального анализа предметных областей (особенно, теоретическая, математическая информатика).

Можно дать философское определение информатики: информатика - это наука, изучающая общие свойства и процессы отражения материи, порядок в материи, ее структурированность и отражение в сознании человека, общества.

Дадим математическое определение информатики (определение математической информатики): информатика - наука, изучающая вопросы построения и исследования математических методов и моделей, алгоритмов, формальных систем для описания и актуализации различных информационных систем и процессов, различных классов операционных пространств. Эта – наука, математически (формальным языком) описывающая и исследующая их инварианты, абстрагируясь при этом от материальной основы информационных процессов.

Фундаментальность информатике придаёт не только широкое и глубокое использование математики, формальных методов и средств, а общность и фундаментальность её результатов, их универсальная методологическая направленность в производстве знаний. В этом смысле математическая информатика аналогична математической физике, математической биологии, математической экономике и др.

Предмет информатики точно (“математически”) невозможно определить, в силу его сложности, многосторонности, динамической изменчивости. Тем не менее, можно отметить следующие три основные ветви информатики (в классическом понимании), определяемые её познавательной и прагматической функциями, её внутренней и внешней сущностями (заметим, что деление информатики как науки и человеческой деятельности на те или иные части зависит от целей, задач, ресурсов).

Теоретическая, математическая информатика (brainware) изучает теоретические проблемы информатики (большей частью связанные с формальными системами, моделями, алгоритмами и теорией программирования, кодирования и организации систем).

Практическая, прикладная информатика (software) изучает практические, конкретные проблемы информатики (большей частью связанные с программированием и использованием моделей, программными и компьютерными технологиями и системами).

Техническая, инженерно-физическая информатика (hardware) изучает инженерно-физические, технические проблемы информатики (большей частью связанные с разработкой и использованием технических средств обработки информации, ЭВМ и систем ЭВМ, сетей).

Информатика базируется на следующих основных и важных понятиях:

информация и сообщение, в частности, получение, переработка, сжатие, актуализация информации сообщениями различного типа;

алгоритм и алгоритмизация, в частности, программа и программный комплекс, проектирование программ и программирование;

система и структура, отношение и связь, порядок, выбор, в частности, информационные система и структура, отношения в них;

модель и моделирование, в частности, описание и исследование систем с помощью моделей и моделирования;

исполнитель и его операционная среда, в частности, ЭВМ и система ЭВМ;

языки и грамматики, в частности, алгоритмические языки, языки программирования, языки общения с различными системами и средами;

проектирование систем и технология, в частности, информационная, компьютерная технология.

Предметная область науки “информатика” - информационные процессы и системы, модели, языки их описания, технологии их актуализации, направленные как на получение знаний (это - внутренняя сущность информатики), так и на применение знаний, принятие на их основе решений в различных предметных областях (это - внешняя сущность информатики).

Эти информационные процессы могут происходить в живых существах (организмах), автоматах (технических устройствах), обществе, в индивидуальном и общественном сознании.

Научная база информатики представлена на рис. 1.

Научные основы информатики