Учебный курс: Информатика и Компьютерные науки (1 курс) Доцент кафедры информационных систем ИМЭИ ИГУ, Кандидат физико-математических наук Потороченко Николай Анатольевич, М.т. 8 914 87 444 22 E-mail: potor@baikal.ru Сайт с информационными материалами презентация

ИГУ,
Кандидат физико-математических наук

Потороченко Николай Анатольевич,
М.т. 8 914 87 444 22
E-mail: potor@baikal.ru

Сайт с информационными материалами
для самостоятельного изучения:
http://potor.baikal.ru

но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий»
Козьма Прутков

«Окружающий нас мир
непознаваем, ввиду того, что
мы изучаем не его, а лишь
наше представление о нем»
Эммануил Кант

???

алгоритмизации (следовательно, и автоматизации с помощью ЭВМ), составляет только небольшую часть формализованных знаний, большая часть айсберга знаний пока плохо формализована и плохо структурирована.

Знания, в данный момент практически недосягаемые, в частности, неотделимые от их авторов (существующие, например, на уровне подсознания) и не формализуемые.

Простые (“ремесленнические”) знания, которые могут быть переданы по принципу “делай как я”.

Знания, доступные для объяснения, но не всегда формально описываемые.

Формально описываемые знания

Аксиоматически построенные теории

две категории:
- знание фактов («Я знаю, что...» ), декларативные* знания;
- знание правил («Я знаю, как...»), процедурные** знания.
Для того чтобы правильно определить свои действия в конкретной ситуации, т.е. воспользоваться знаниями, равно необходимы и те, и другие.

* - от Declaratio (лат.) - объявление
** - от Procedere (лат.) - продвигаться. Последовательность действий для совершения какого-либо дела

понятием нашего мира и поэтому в строгом смысле не может быть определена. Можно лишь перечислить ее основные свойства, например такие как:
1) информация приносит сведения об окружающем мире, которых в рассматриваемой точке не было до ее получения; 2) информация не материальна, но она проявляется в форме материальных носителей, дискретных знаков или первичных сигналах; 3) знаки и первичные сигналы несут информацию только для получателя, способного их распознать.

* - от Informatio (лат.) - ознакомление, разъяснение

могут воспринимать образную информацию (запахи, вкусы, шумы и многое другое). Человек же еще умеет представлять свои знания в знаковом (символьном) виде. Из различных символов (букв, цифр, знаков препинания) состоит текст; из символов - только уже звуковых (фонем) - состоит устная речь. Можно передать информацию с помощью жестов. И это тоже - символы.

Знаковую систему для представления информации называют языком, а полный набор символов языка - его алфавитом.

Языки делятся на разговорные (естественные) и формальные. Формальные языки специально создаются, чаще всего для определенной области человеческой деятельности (например, язык математики). В вычислительной технике тоже используются особые формальные языки – языки программирования.

- хранение;
- обработка.

Обмен информацией необходим для предания ей свойства «полезности».

Хранение информации:
в собственной памяти человека - и тогда ей можно воспользоваться сразу;
"на внешних носителях" (в книге, блокноте, на магнитной ленте и т. п.), откуда ее сперва нужно прочитать.

Обработка информации:
- получение новых знаний на основе уже известных фактов и правил;
- изменение формы представления (например, перевод на другой язык);
- упорядочивание (сортировка);
- поиск в большом массиве (словаре, справочнике, картотеке и т.п.)...

При этом, так же как при обмене и хранении, человек зачастую использует различные технические средства, наиболее универсальным из которых является компьютер.

информация представлена в виде, пригодном для последующей (ручной или автоматической) обработки, ее называют словом «данные».

Данные – это зарегистрированные сигналы.

Методы – способы переработки данных.

Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.

часть информации.

Физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния системы и многое другое.

В соответствии с методом регистрации данные могут хранится и транспортироваться на носителях различных видов.

Операции с данными

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов.
Трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают, что связано:
- с постоянным усложнением условий управления производством и обществом;
- с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств хранения и доставки данных.

полноты информации для принятия решения;
2. Формализация – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;
3. Фильтрация – отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;
4. Сортировка – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;
5. Группировка – объединение данных по заданному признаку с целью повышения удобства использования; повышает доступность информации;
6. Архивация – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат на хранение данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;
7. Защита – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведение и модификации данных;
8. Транспортировка – прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя – клиентом;
9. Преобразование – перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую, что связано как с изменением типа носителя, так и использованием средств, не предназначенными для транспортировки данного вида данных (например, телефонные модемы).

упорядочены, то есть образуют заданную структуру.
Основные типы структур данных:

Линейные структуры – это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером (например, список).

Табличные структуры данных (матрицы) – это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент (например, таблица умножения).

В иерархической структуре адрес элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу (например, система почтовых адресов).

Город А

Улица 1

Улица 2

Улица N

Дом 1

Дом 2

Дом L

Кв. 1

Кв. 2

Кв. R

(автоматика).
У американских исследователей существует аналог термина «Информатика» - “Computer Sciences” – «Компьютерные науки».
Может показаться, что предметом курса является исключительно проблемы автоматизации обработки информации с помощью компьютеров…

Классическое определение:
Информатика – наука, изучающая структуру, общие свойства, вопросы сбора, хранения, поиска, переработки, преобразования, использования знаний, научно-технической информации.
Расширенное определение:
Информатика – наука об информации и информационных процессах, о моделях и моделировании, об алгоритмах и алгоритмизации (о программах и программировании), о различных классах исполнителей алгоритмов (в частности, о компьютерах), о технологиях получения и актуализации информации, об их использовании в общественном развитии.

и структура, отношение и связь, порядок





изменение, изменчивость и выбор

- получение, переработка, сжатие, актуализация информации с помощью сообщений различного типа,
- происхождение и формы передачи (последовательная, параллельная и смешанная) сообщений.

- разработка эффективных алгоритмов для решения различных задач и оценка алгоритмической разрешимости;
- создание программ и программных комплексов, программирование.

- информационная система и структура представления информации и данных;
- отношения между их компонентами.

- оценка альтернатив и выбор решений на базе различных информационных систем и процессов.

среда





язык и грамматика




проектирование систем и технология

- описание и исследование систем различной природы с помощью моделей и моделирования.

- автомат (компьютер) и комплекс автоматов (компьютерная система);
- описание архитектуры и принципов работы технических средств и операционных сред (систем).

- формализация информации с помощью алгоритмических языков;
- языки программирования и языки общения с пользовательскими средами.

- проектирование сложных информационных систем;
- информационные и компьютерные технологии.

языки их описания и технологии их актуализации, направленные:
- на получение знаний (внутренняя сущность информатики),
- на применение знаний, принятие на их основе решений в различных проблемных областях (внешняя сущность информатики).

Период добумажной информатики

Период бумажной информатики

Период бумажной информатики

Период безбумажной информатики

Основные атрибуты общества безбумажной информатики (специально не используется 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

число новых пользователей растет в среднем на 15-20%.
Первая в истории компьютерная сеть начала разрабатываться в конце 60-ых годов, сегодня уже Интернет насчитывает более 50 тыс. компьютерных сетей, более 400 млн. пользователей и более 30 млн. компьютеров (мест доступа). В мировых базах данных накоплено более 155 млн. документов.

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%.

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.

количественные меры математической теории информации, Робертсон 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.

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 элементом 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.

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).