В конце XX века человечество вступило в стадию развития, по­лучившую название -постиндустриальное или информационное общество, а высказывание известного исследователя массовых ком­муникаций Г. М. Маклюэна, о том, что «смена исторических эпох определяется сменой коммуникационных технологий», получило новое подтверждение. Письменность, печатный станок, телефон, телевидение и, нако­нец, сеть Internet — вот наиболее впечатляющие вехи этой эволю­ции в передаче знаний. В этом плане нельзя говорить, что мы живем в век информации и коммуникаций. Знания, информация и комму­никации были всегда, а постиндустриальное общество уникально тем, что его характеризует исключительно быстрое развитие информа­ционных и коммуникационных технологий. Их возможности стано­вятся беспрецедентными — для развития человека, для эффектив­ного решения многих профессиональных, экономических, социаль­ных и бытовых проблем.

Распорядиться этими возможностями смогут лишь те члены общества, которые будут обладать необходимой ком­петентностью, позволяющей ориентироваться в новом информаци­онном пространстве — сохраняя свою самобытность, использовать преимущества глобализации. И тогда люди, живущие в разных горо­дах, разных странах, на разных континентах, благодаря легкости и оперативности коммуникаций смогут работать над одним целостным проектом, вести совместные исследования и оперативно обменивать­ся текущими результатами. Но для этого нужно обладать информа­ционной культурой, одним из слагаемых общей культуры, понимае­мой как высшее проявление человеческой образованности, включая личностные качества и профессиональную компетентность.

Сущность и сила современных информационных и коммуника­ционных технологий — в их универсальности. Благодаря своей мно­гофункциональности они способны помочь в решении множества задач. Но при всех возможностях они остаются только средством повышения эффективности человеческой деятельности. Изучение информатики формирует уже в самом начале обучения в вузе компе­тенции, помогающие продуктивно использовать весь спектр возмож­ностей современных технологий и при изучении других дисциплин, и в будущей профессиональной деятельности. Приобретенные знанияи практические навыки будут применяться студентами на различных этапах образовательного процесса: при написании и оформлении рефератов, контрольных и курсовых работ; для выполнения различ­ных расчетов, построения диаграмм, схем и графиков; для поиска и обработки информации, в ходе выполнения совместных исследова­тельских проектов.

Что изучает информатика

Слово информатика — французского происхождения (infor- matique). Оно происходит от слов информация (information) и автоматика (automatique) и дословно означает информационная автоматика. За рубежом термин информатика к концу 1970-х гг. был официально закреплен за научными направлениями, связанными с разработкой, созданием, использованием и обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационными, коммерческими, админи­стративными и социально-политическими аспектами массового вне­дрения компьютерной техники во все области жизни. В нашей стране термин информатика начал применяться для обо­значения совокупности научных направлений, связанных с примене­нием компьютеров в различных предметных областях, с некоторым опозданием — в середине 1980-х годов.

До этого, в соответствии с определением Большой Советской энциклопедии, под информати­кой понималась «дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различ­ных сферах человеческой деятельности». Такое определение неоправданно сужало предметную область, связывая информатику только лишь с библиотековедением, систе­мами и методами поиска информации и т. п. В современном понимании точнее всего содержание этого поня­тия отражает научная область, называемая computer science, т. е. компьютерные науки.

Компьютерные науки изучают различные аспекты, связанные не только с протеканием и использованием информационных процес­сов, с теми структурами, в которых представляется информация, но и с теми процедурами, которые используются при ее переработке. Этот последний момент связывает теоретические аспекты обработ­ки информации с теорией компьютеров и методами их использова­ния в системах переработки информации.

Нужно представлять себе также и то, что совокупность научных направлений, называемых теперь информатикой в современном по­нимании этого слова, раньше именовалась по-разному. В качестве объединяющего названия использовался термин кибернетика, его сменила прикладная математика и т. д. Поэтому, говоря об исто­рии развития информатики в бывшем СССР и теперешней России, по сути, надо излагать историю отечественной кибернетики, приклад­ной математики и вычислительной техники.

История развития информатики

История информатики как науки свидетельствует как о постепен­ном, так и о бурном, скачкообразном расширении области ее инте­ресов, связанном с развитием компьютеров и систем телекоммуни­каций, накоплением моделей и методов их применения при решении задач различного типа. Кратко восстановим тот путь, который оте­чественная информатика прошла за полвека, отделяющие нынеш­нее время от начала эпохи компьютеризации.

Во второй половине 30-х годов 20 века сразу же в нескольких странах появились первые проекты электромеханических и электрон­ных устройств, предназначенных для проведения массовых вычис­лений. Первый проект, завершившийся созданием прообраза буду­щих вычислительных машин, был выполнен в США. К декабрю 1939 года Дж. Атанасов и К. Берри создали макет процессора, а в мае 1942 года первая в мире вычислительная машина начала дейст­вовать. Эти работы велись в условиях секретности, что впоследст­вии породило судебное разбирательство по вопросу о приоритете с разработчиками машины ЭНИАК, созданной в США в период с 1943 по 1946 годы.

Именно с ЭНИАК связано появление той вычислительной тех­ники, которая способствовала развитию сначала кибернетики, а за­тем и информатики. В этой машине впервые была реализован прин­цип программного управления, предложенный Джоном фон Ней­маном. Программа для выполнения вычислений стала объектом, доступным для обработки с помощью вычислительной машины. Так возникло программирование.

В эти же годы и в СССР также началась активная работа по со­зданию отечественных вычислительных машин. В конце 30-х годов в Институте электротехники АН УССР под руководством С. А. Лебе­дева уже начиналась разработка вычислительной машины, исполь­зующей двоичную систему счисления, но начавшаяся война прерва­ла эти исследования, которые были продолжены только после ее окончания.

В 1951 году в Киеве заработала первая в СССР вычис­лительная машина — МЭСМ, созданная коллективом, возглавляе­мым С. А. Лебедевым. Вскоре появилась БЭСМ — большая элек­тронно-счетная машина. В 1952 году стали действовать машины М-1 и М-2, созданные в коллективе И. С. Брука, в 1953 году появилась ЭВМ «Стрела», а с 1954 года начался выпуск семейства машин «Урал», главным кон­структором которого был Б. И. Рамеев.На протяжении 1960-х годов в СССР наблюдались две тенден­ции. Первая — широкое развертывание работ в области теории вы­числительных машин, программирования и внедрение вычислитель­ной техники в самые разные области.

Вторая — начавшееся отста­вание от ведущих стран в области технологии создания новых поколений вычислительных машин. Если отечественные транзистор­ные машины 60-х годов (такие, как БЭСМ-6 или МИР-2) по своей архитектуре были на уровне передовых зарубежных образцов, а в чем-то явно превосходили их, то элементная база, на которой эти ЭВМ были созданы, была для западных стран уже вчерашним днем. Транзисторы в массовом порядке заменялись интегральными, а по­том и сверхбольшими интегральными схемами. К концу 60-х техно­логический разрыв в области вычислительных машин достигал уже 6-7 лет.

Этот разрыв в технологии на первых порах никак не сказывался на исследованиях в области теоретических основ информатики, не сдерживал исследования, связанные с разработкой и внедрением вычислительных машин. В эти годы в СССР быстрыми шагами раз­вивалась космическая программа, происходило техническое перево­оружение армии, решались крупные народно-хозяйственные зада­чи. В планах развития промышленности, сельского хозяйства, обо­ронной мощи страны вычислительным машинам отводилось немалое место.

К середине 60-х годов 20 века в СССР сложились такие важ­ные новые направления кибернетики и ее приложений, как теория управляющих систем; теория оптимального и помехоустойчивого кодирования информации; био- и медицинская кибернетика; инже­нерная психология; применение кибернетики в обучении. Успешно развивались исследования в области теории построения систем уп­равления энергетическими и транспортными процессами, теории систем научно-технической информации, эвристического програм­мирования и др.

В этот период кибернетика уже понималась скорее не как наука, а как особая всеобъемлющая научная парадигма. Действительно, кибернетика возникла как чрезвычайно широкое научное и техниче­ское направление. С одной стороны, ее рождение было связано с конструированием и применением сложных автоматов, с автомати­зацией производства, с электроникой и универсальными вычисли­тельными машинами. С другой стороны, к кибернетике вели науки, издавна изучавшие процессы управления и переработки информа­ции в конкретных областях. Идеи и методы кибернетики постепенно меняли «лицо» многих научных дисциплин.

На 1960-70-ые годы приходится расцвет кибернетических иссле­дований в СССР. Активно развивались все ее направления. Во мно­гих из них, результаты советских специалистов или находились на мировом уровне, или опережали его. Вот только несколько облас­тей, в которых достижения были наиболее впечатляющими:

• Разработка программ для машинного перевода, основанных на новых структурных и математических подходах к проблемам анализа и синтеза языковых конструкций. И в дальнейшем, когда по многим позициям в области кибернетических исследований наша страна ста­ла заметно отставать, работы в области машинного перевода оста­вались на мировом уровне.
• Применение кибернетической методологии и математических моделей и методов в психологических исследованиях. Их последую­щее развитие показало значимость подобных моделей для создания интеллектуальных систем.
• Создание шахматной программы «Каисса», победившей на Вто­ром чемпионате мира среди шахматных программ.

Модельная теория мышления, развитая в работах В. Н. Пуш­кина, послужила основой для разработки метода ситуационного уп­равления большими системами. Этот метод, возникший во второй половине 1960-х годов, во многом предвосхитил технологию реше­ния задач в системах, опирающихся на знания (такая технология воз­никла в исследованиях по искусственному интеллекту лишь в сере­дине 1970-х в экспертных системах).

Нельзя не отметить, что со второй половины 1960-х кибернети­ческие модели управления и методы решения сложных задач на ЭВМ стали активно внедряться в реальные системы управления самого различного уровня. Это начинание было активно поддержано прави­тельством — были развернуты государственные программы по со­зданию автоматических систем управления предприятиями, отрас­лями, регионами и общегосударственными системами. Программы развития сетей передачи и обработки информации, которые должны были охватить всю страну, увязывались с глобальной идеологичес­кой программой построения коммунистического общества.

Хотя эти планы не подкреплялись необходимой технической базой и были об­речены на неудачу, определенная польза от этого движения была. Создавались десятки отраслевых институтов, вычислительных цент­ров на предприятиях, что потребовало массовой подготовки специа­листов по автоматизированным системам управления разного про­филя. В дальнейшем именно это позволило сделать информатику массовой профессией. И, наконец, были получены новые результа­ты в области информатики и управления в больших технических, эко­номических, организационных и социальных системах.

C начала 1970-х годов стремительно развивается новое научное направление — искусственный интеллект. Сначала исследуют­ся лишь вопросы, связанные с моделированием интеллектуальной деятельности, но постепенно в сферу приложений искусственного ин­теллекта втягиваются практически все направления информатики.

Даже такие традиционные для информатики направления, как сис­темное программирование или вычислительные модели, с течением времени стали обогащаться идеями, возникшими в ходе работ в об­ласти искусственного интеллекта (использование логических мето­дов доказательства правильности программ или обеспечение интер­фейса с пакетами прикладных программ на профессиональном естес­твенном языке— лишь два примера такого обогащения).

Наконец, в 1986 году вышел сборник «Кибернетика. Становле­ние информатики», открывавшийся статьями президента Академии наук СССР А. П. Александрова и вице-президента Академии наук Е. П. Велихова, в которых говорилось об определяющем значении информатики для развития человеческого общества в следующем, 21-м веке. Основной идеей авторов сборника была мысль о том, что информатика уже стала самостоятельной научной дисциплиной.

Современные направления информатики

На протяжении более чем 60-летней истории информатики в ней не только неоднократно возникали новые идеи, ставились очеред­ные проблемы, но и исчезали те или иные направления. В настоящее время ее структура, в основном, определилась, и включает следую­щие основные области фундаментальных и прикладных иссле­дований:

• теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, пробле­мы вычислимости, сложность вычислений и т. п.);
• базы данных (структуры данных, поиск ответов на запросы, ло­гический вывод в базах данных, активные базы и т. п.);
• искусственный интеллект (представление знаний, вывод осно­ванный на знаниях, обучение, распознавание образов, экспертные системы, теория роботов и т. п.);
• математическое и программное обеспечение компьютеров (язы­ки и системы программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т. п.);
• теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т. п.);
• компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез тек­стов, машинный перевод и т. п.);
• числовые и символьные вычисления (компьютерно-ориентиро­ванные методы вычислений, модели переработки информации в раз­личных прикладных областях и т. п.);
• системы человеко-машинного взаимодействия (распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т. п.);
• нейроматематика и нейросистемы (теория формальных нейрон­ных сетей, использование нейронных сетей для обучения, нейроком­пьютеры и т. п.);
• использование компьютеров в замкнутых системах (модели ре­ального времени, интеллектуальное управление, системы мониторин­га и т. п.).

Понятие об информации и ее свойствах

Термин информация произошел от латинского слова infor- matio — разъяснение, осведомление. Данное понятие является од­ним из ключевых понятий информатики и понимается как совокуп­ность каких-либо сведений или данных. В то же время это поня­тие относится к фундаментальным, исходным понятиям предельного уровня общности, и, как многие подобные понятия, не имеет обще­принятого строго научного определения.

Понятие информация пока во многом остается интуитивным и ему часто придают различный смысл. В обиходном понимании ин­формация — это некоторые данные, представляющие для кого-то интерес. То есть информация в этом смысле означает сообщение о чем-то ранее неизвестном. В технической терминологии под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов. В кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для активного действия, управления системой, т. е. в целях сохранения и развития системы.

Основоположник теории информации (см. далее), американский ученый Клод Шеннон рассматривал информацию как снятую нео­пределенность наших знаний о чем-то. Современное научное пред­ставление об информации было очень емко и точно сформулировано Норбертом Винером, определившим информацию как обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Современная наука о свойствах информации и закономерностях информационных процессов называется теорией информации. Рас­смотрим смысл понятия информация на примере двух подходов к из­мерению количества информации: подходов Хартли и Шеннона. Первый базируется на принципах теории множеств и комбинатори­ки, а для второго фундаментом служит теория вероятностей.

В основе всей теории информации лежит открытие, сделанное Р. Хартли в 1928 году, и состоящее в том, что информация допускает количественную оценку. К. Шеннон в 1948 году придал этой тео­рии завершенность. Большой вклад в дальнейшее развитие и обоб­щение теории информации внесли отечественные ученые А. Н. Кол­могоров, А. А. Харкевич, Р. Л. Стратанович. Сравнительно недавно исследователи советских архивов сообщили о том, что теория, изве­стная сегодня как теория Шеннона, была создана А. Н. Колмогоро­вым еще в 1938 году, но была засекречена, так как использовалась в военных разработках.