Е.Н. Кордюкова, Е.Д. Федорков
ИнформатикА:
КУрс лекций
Воронеж 2007
ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»
Е.Н. Кордюкова, Е.Д. Федорков
ИнформатикА:
КУрс лекций
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2007
УДК 004.8
Кордюкова Е.Н. Информатика: курс лекций: учеб. пособие / Е.Н. Кордюкова, Е.Д. Федорков. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2007. 213 с.
Курс лекций содержит основные теоретические сведения, необходимые для успешного освоения дисциплины «Информатика». Курс лекций состоит из 17 лекций. В каждой лекции приведен перечень контрольных вопросов.
Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 654700 «Информационные системы», специальности 230202 «Информационные технологии в образовании», дисциплине «Информатика».
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 230202 «Информационные технологии в образовании» очной формы обучения (в том числе по сокращенной программе), изучающих дисциплину «Информатика».
Пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word и содержится в файле Informatica.doc.
Табл. 1. Ил. 17. Библиогр.: 9 назв.
Рецензенты:
канд. пед. наук, доц. кафедры ИТ и ММЭ ВГУ Л.В. Листрова
канд. техн. наук А.В. Питолин
© Кордюкова Е.Н., Федорков Е.Д., 2007
© Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2007
Введение
Учебное пособие представляет собой систематическое, комплексное изложение фундаментальных принципов и понятий информатики, так как предназначено для студентов.
Рассмотрение основных понятий информатики представляет собой актуальную задачу, так как компьютерные науки (computer science) и информационные технологии стали вездесущими и продолжают сулить перемены, которые еще больше затрагивают практически все сферы нашей жизни. Компьютеры превратились в неотъемлемую часть современной культуры и являются движущей силой экономического роста во всем мире. Информатика развивается с поразительной скоростью: постоянно появляются новые технологии, а существующие становятся устаревшими. В такой ситуации выигрывают люди, которые могут учиться, умеют учиться и обладают необходимыми базовыми знаниями.
Традиционно компьютерные науки имеют весьма тесные связи с математикой, причем первые оказывают сильное влияние на последнюю. Информатика вместе с математикой закладывает в образование опорный треугольник главных проявлений человеческого интеллекта: способность к обучению, рассуждению и действию.
Рассмотрение информационных технологий, теории и практики их использования на современном этапе в обучении - главная задача преподавания курса информатики.
Пособие представляет собой руководство по информатике для студентов, обучающихся по специальности Информационные технологии в образовании Воронежского государственного технического университета.
Лекция 1. Предмет информатики. Информатика как наука
Предмет информатики.
Информатика как наука.
Связь информатики с другими науками.
Термин «информатика» возник в 60-х годах 20 века 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, основная заслуга в этом принадлежит микропроцессорной технике, появление которой в середине 70-х гг. послужило началом второй электронной революции. 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. Методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, процесса и т.п. с помощью информационных моделей.
Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, средств и методов.
Макарова Н.В. дает следующее определение:
Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.
Источники информатики – наука документалистика и кибернетика. Документалистика возникла (к. XIX в) в связи с буржуазным развитием производственных отношений. Ее расцвет пришелся на 20-30 годы XX века, а основным предметом стало изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота.
Основы технической науки кибернетики были заложены трудами по математической логике Норбертом Винером. Впервые термин кибернетика ввел французский физик Андре Мари Ампер в первой половине XIX в. Он предложил, что должна существовать некая наука, занимающаяся изучением искусства управления. Он имел в виду искусство управления людьми, то есть обществом, и назвал эту несуществующую науку кибернетикой. С тех пор о кибернетики забыли более чем на 100 лет. В 1948 году американский ученый Норберт Винер вновь возродил термин «Кибернетика» и определил кибернетику как науку об управлении в живой природе и технических системах. Это определение оказалось весьма спорным, привело к неприятию его учеными многих стран.
Предмет кибернетики - принципы построения автоматического управления, основные задачи – методы моделирования процесса принятия решений техническими средствами, связь между психологией человека и математической логикой, между информационными процессом отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта. Кибернетика изучает общие закономерности процессов управления сложными системами в разных областях человеческой деятельности независимо от наличия, отсутствия компьютеров. Информатика же изучает общие свойства только конкретных информационных систем.
Информатика в широком смысле – это 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). Информатику, как в целом, так и каждую ее часть рассматривают с разных позиций (рис. 1): как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.
Рис. 1. 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. 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. 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, 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.
Цель фундаментальных исследований в информатике – получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.
Информатики как прикладная дисциплина занимается:
изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);
созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;
разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.
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:
исследование информационных процессов любой природы;
разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни,
систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации - выделение, внедрение и развиттие передовых, более эффективных технологий автоматизации этапов работы с данными.
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.
Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни. Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности.
В рамках информатики, как технической науки можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии.
Контрольные вопросы
Какие определения информатики Вы знаете?
Каков предмет и область исследования информатики?
Что изучает информатика?
Что общего и в чем различие информатики и кибернетики?
Какова структура современной информатики?
Что Вы знаете об информатике как об отрасли, как о науке и как о прикладной дисциплине?
Цели и задачи информатики?
Место информатики в системе наук?
Из каких частей и разделов состоит информатика?
Социальные, правовые и этические аспекты информатики.