БИ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ. БИ_курс лекций. Р. С. Гиляревский основы информатики курс лекций
 Скачать 1.65 Mb.
|
|
Определение и предметная область информатики Использование термина "информатика" в значении информаци- онной технологии совместилось с уже принятым у нас более полутора десятилетий обозначением им научной дисциплины, изучающей струк- туру и общие свойства научной информации и общие свойства и зако- номерности научной коммуникации. Это породило некоторые терми- нологические трудности. Существу и путям преодоления этих трудно- стей в нашей стране посвящена достаточно большая литература. Среди высказанных точек зрения особого внимания заслуживают мнения А. П. Ершова, А. А. Дородницына и В. С. Михалевича. Серьезную ме- тодологическую помощь в этом вопросе оказывают и философы. Сре- ди них заслуживают быть особо отмеченными А. Д. Урсул и Э. П. Семенюк. Зарубежные специалисты иногда посмеиваются над нашим, как им кажется, чрезмерным пристрастием к обсуждению чисто терми- нологических проблем. Действительно, как просто решаются эти за- труднения в английском языке, где термин "информатика" упо- требляется редко, а вся совокупная область, обозначаемая этим словом по-русски, именуется "информационная наука и технология". Как буд- то бы о словах спорить не принято. Но это неверно. Термин это не просто слово, даже не более или менее удачное название понятия или дисциплины, за термином обычно (а в данном случае особенно) стоит концепция и предметная область. Наибольшее понимание вызывает позиция А. П. Ершова, кото- рый считал, что информатика должна быть "фундаментальной естест- венной наукой, изучающей процессы передачи и обработки инфор- мации". В этой позиции смущает только категорическое отнесение ин- форматики к естественным наукам, тем более, что довод самого А. П. Ершова "о единстве законов обработки информации в искусст- венных, биологических и общественных системах" скорее подтвержда- ет мнение Э. П. Семенюка об общенаучном характера информатики. Менее приемлемой представляется позиция А. А. Дородницына, который определял состав информатики как "три неразрывно и суще- ственно связанные части – технические средства, программные сред- ства и алгоритмические средства". Трудно представить себе фундамен- тальную научную дисциплину, в основе которой лежат технические средства. Нельзя согласиться и с тем, что информатика как научная 273 дисциплина должна объединить две различные, хотя и близкие дисци- плины, в англоязычной практике называемые "информационная наука" и "компьютерная наука". Соответствующие им в русском языке "ин- форматика" и "вычислительная техника" уже сложились как самостоя- тельные дисциплины и имеют определенные аналоги в мировой науке. Не может не настораживать и неумеренное расширение предме- та информатики путем включения в него всех философских, социоло- гических, психологических и других обществоведческих проблем, свя- занных с процессами передачи и обработки информации. Такая опас- ность возникнет, если без всяких ограничений последовать мнению В. С. Михалевича. Он характеризует информатику как новую ком- плексную научную дисциплину, изучающую все аспекты разработки, проектирования, создания, "встраивания" в социальную среду машин- ных систем обработки данных, а также их воздействие на ту или иную область общественной практики. С такой трактовкой предмета инфор- матики также нельзя согласиться. Дело в том, что наряду со становле- нием информатики закономерно развиваются информационные аспек- ты других наук от математики и биологии до социологии и философии. В некоторых науках эти аспекты оформляются в самостоятельные раз- делы. Объединение всех этих разделов в информатике превратило бы ее в "науку всех наук", что и неразумно и невозможно. Любопытно, что приведенные мнения относительно информати- ки как научной дисциплины высказываются так, будто она возникла внезапно и не имеет никаких исторических корней. Более того, созда- ется впечатление, что у этой науки нет аналогов за рубежом. Говорится о том, чем должна быть или стать информатика, но совершенно игно- рируется ее современное состояние. Мы знаем, что научные дисципли- ны не возникают на пустом месте, а наука в целом интернациональна. Говоря о развитии информатики, мы уже знакомились с мнением ряда специалистов США о ее предметной области. Прокомментируем их позицию. Хотелось бы обратить внимание на три момента. Во-первых, информационная наука в США на протяжении последних десятилетий проходила те же этапы, что и информатика в СССР, включая и нынеш- ний этап ее превращения в фундаментальную науку о семантической информации. Во-вторых, хотя в США нет терминологических трудно- стей с "информатикой", но как и в СССР имеется склонность к непра- вомерному отождествлению "информационной" и "вычислительной" наук. Примечательно, что русский термин "информация" шире, чем 274 английский, и включает не только сообщения, переданные по каналам связи, но и управляющие сигналы в автоматических системах, не имеющие семантики (смысла). В-третьих, и там и здесь проявляется особое внимание к семиотическим (знаковым) и семантическим (смы- словым) аспектам информатики и осознается ее междисциплинарное значение. Разумеется, имеются и существенные различия. Путь, кото- рый американцы проходили более или менее эволюционно, мы пыта- емся преодолеть скачком, сразу переходя к информационной техноло- гии, основанной на компьютерах новых поколений. Поэтому для нас представляют особый интерес те теоретические дискуссии, в которых рождалась современная информационная наука на Западе. Из многих таких обсуждений серьезностью подхода и дос- тигнутыми результатами выделяются два. Одно из них проходило в 1972 г. в Севен Спрингс (шт. Пенсильвания, США) под названием "Информационная наука: поиски своего лица". Несмотря на участие очень многих известных специалистов, обсуждение не привело к ясной формулировке предмета и границ информационной науки. Было вы- сказано много полезных мыслей о природе социальной информации, необходимости переходить от изучения процессов обработки докумен- тов к изучению структуры знания, о связи информационной науки с психологией творчества и искусственным интеллектом. М. Кочен, известный социолог науки, заключая доклад, вынуж- ден был признать что, "информационная наука в прямом смысле нача- лась с документации в химии, с одной стороны, и с информационного поиска, с другой. На всем протяжении ее существования ей недостава- ло научной инфраструктуры". Закрывая обсуждение, Дж. Ликлайдер, специалист в области информационных систем, призвал сконцентри- ровать усилия на двух направлениях: поисках фундаментальных осно- ваний науки и включении ее в разработку проблем информационных сетей. Второй из названных исследовательских форумов проходил в 1977 г. в Копенгагене под названием "Теория и применение ин- формационных исследований". На нем среди многих других проблем обсуждались и определения информационной науки. Наиболее извест- ное из них дано Международной организацией по стандартизации: "Информационная наука это область знания, изучающая структуру и функции информации и информационных систем, которые включают создание, сбор, анализ, представление, хранение, поиск, распростране- ние и использование информации". Британский стандарт, принятый в 275 1976 г., указывая на цель информационной науки, состоящую в изуче- нии теории и практики сбора, оценки, организации хранения и распро- странения информации, определяет ее как "науку о закономерностях и свойствах информации и ее обработки, преимущественно на ЭВМ для удовлетворения информационных потребностей людей". Б. Виккери подчеркнул, что современная проблематика инфор- мационной науки сложилась постепенно, главным образом, из нужд обучения информационных работников: "Термин информационная наука употребляется в разных контекстах. Сначала учеными в этой об- ласти назывались специалисты, которые вели информационное обслу- живание других ученых и инженеров. По мере развития этой профес- сии и курсов по подготовке ее специалистов совокупность знаний, не- обходимых для их обучения, стала называться информационной нау- кой. Возрастание роли системного анализа, проектирования и оценки систем информационного обслуживания, в также все более интенсив- ное использование таких технических средств, как микрофотография, вычислительные машины и телекоммуникация привели к тому, что многие стали считать, что все эти объекты также изучаются информа- ционной наукой". Однако сам Б. Виккери считает, что "информацион- ная наука изучает информационную коммуникацию в обществе", а его американский коллега А. Дебонс подчеркивает необходимость разви- тия теоретических основ этой дисциплины. В заключительном отчете форума было признано, что в инфор- мационной науке целесообразно различать фундаментальные аспекты (изучение информации и ее преобразований как явления) и прикладные аспекты (изучение методов преобразования данных в информацию) и использовать результаты исследования других наук: философии (об- щие методы подхода к проблеме), лингвистики, социо- и психолингви- стики (представление документов и обслуживание потребителей), пси- хологии и социальной психологии (создание и восприятие информа- ции), социологии (организация информационных потоков), компью- терной науки (проектирование информационно-поисковых систем), статистики (оценка эффективности систем), а также системного анали- за, исследования операций и математики как общенаучных методов. Чтобы закончить с определениями информатики, приведем еще одно, принадлежащее лондонскому Институту информатиков, ответст- венному за поддержание высокого уровня профессиональных знаний своих членов. "Информационная наука занимается теорией, методикой и практикой предоставления информации преимущественно, но не ис- 276 ключительно для поддержания профессиональной и академической деятельности. С этой целью она изучает информацию от ее создания до ее использования, а также ее передачу в различных формах и по раз- ным каналам". В этом определении, относящемся к 1977 г., признает- ся, что информатика изучает не только теорию, но также методику и практику, а изучаемая информация, хотя и называется специальной, но не ограничивается определенными видами научной, технической, эко- номической или какой-либо другой. К сожалению, за прошедшую со времени этих дискуссий четверть века поиски оснований информатики существенно не продвинулись. В этом месте предвижу недоуменный вопрос: "А где же то оп- ределение, которое нужно выучить, чтобы потом отвечать на экзамене или зачете?" Оно не приводится, потому что цель данных лекций за- ключается в том, чтобы пробудить интерес к обсуждаемой проблеме и стимулировать работу мысли. А верное определение имеется, и не од- но. Их может быть много, в зависимости от аспекта, в котором рас- сматривается информатика. Да и не одним только определением зада- ется предметная область. Это, как мы уже установили в начале данного курса лекций, может быть сделано и перечнем ее выдающихся пред- ставителей, и анализом тематики диссертаций, кластеров социтирова- ния, и многими другими методами, дающими относительно объектив- ные результаты. Существует разница в организации знаний, необходимых для создания технологии или другой практической цели, и знаний, состав- ляющих отрасль науки или научную дисциплину. Именно поэтому тео- ретические и прикладные аспекты одной и той же науки могут сильно различаться не только последовательностью, но и составом включае- мых в нее знаний. Не случайно при обсуждении предметной области информатики выделяются ее особенности как фундаментальной науки, прикладной области знаний и учебной дисциплины. Перспективы информатики Немаловажное значение для перспектив развития информатики имеет ее структура, в значительной мере определяющая направление проводящихся в ней научных исследований. Эта структура в разных модификациях (в соответствии со спецификой того или иного вида деятельности) находит отражение в рубрикаторах реферативных и дру- гих информационных изданий, монографиях, излагающих основы этой дисциплины, диссертациях, программах и планах научных исследова- 277 ний и разработок, учебниках и т. п. Наиболее чуткими к объективным изменениям структуры научной дисциплины являются рубрикаторы, поскольку они испытывают одновременное (хотя и не одинаковое по силе) воздействие как потоков литературы, так и интересов читателей. Несмотря на это, рубрикатор реферативного журнала ВИНИТИ "Ин- форматика" сохраняет устойчивую структуру, включающую семь раз- делов: общие вопросы теории и методологии, организация информационной деятельности, документальные источники информации, аналитико-синтетическая переработка, информационный поиск, информационное обслуживание, технические средства. Нетрудно заметить, что эта структура (если отбросить обяза- тельные разделы теории, организации и технических средств) отражает последовательность этапов информационной деятельности: отбор – обработка – хранение – поиск – распространение. Эта структура характерна и для большинства названных выше источников. Прослеживается она и в нашем курсе лекций. Не нужно забывать и о том, что предмет и структура информатики, круг разраба- тываемых ею проблем имеют не только теоретическое, но и практиче- ское значение. Подготовка кадров, повышение их квалификации, фор- мирование профессионального мышления, информационное обеспече- ние, создание коммуникационных традиций (как по формальным, так и по неформальным каналам) – вот далеко не полный перечень жизненно важных вопросов, решение которых зависит от того, какой круг вопро- сов будет исследовать информатика. Но, учитывая, что научная дисци- плина это не только совокупность знаний, но и институция, сообщест- во ученых, объединенных единым кругом изучаемых проблем и под- ходов к их изучению, инфраструктура дисциплины оказывает влияние на ее развитие. Как в этих условиях будет развиваться информатика? Если не выходить за очерченные нами рамки, то потребуется значительно ин- тенсифицировать исследования свойств и структуры семантической информации, подходов к определению ее сложности, количества, цен- ности, полезности, кумулятивности, старения, рассеяния и т. п. Необ- ходимы дальнейшие исследования информационных систем, разработ- ка их математических и других формальных моделей. Особую акту- альность приобретает построение интеллектуальных информационных 278 систем, позволяющих прогнозировать исследуемые свойства веществ, процессов, явлений на основе неполной информации. Информацион- ный поиск смыкается здесь с автоматизацией исследований и проекти- рования, что требует глубокой логической и лингвистической прора- ботки. В области технологии информационной деятельности возникает ряд важных проблем взаимодействия человека с развитыми техниче- скими системами: унификация представления научно-технических данных, методы кумуляции и концентрации информационных ресур- сов, методы структурирования информации в условиях ее машинного накопления и обработки, рациональное представление нетекстовой информации, эффективный ввод речевой и графической информации. Малоизученной, но крайне важной областью информатики являются ее экономические, социологические, психологические и правовые аспек- ты. Вся сфера информационной коммуникации недостаточно изучена с точки зрения ее соответствия экономическим структурам производства и процессам принятия решений. Перспективными представляются ис- следования влияния новых информационных технологий на внедрение достижений в народное хозяйство, в сферу образования, культуры, массовой коммуникации. Если же пойти еще дальше, за пределы того круга проблем, ко- торые легко укладываются в рамки обсуждаемой нами научной дисци- плины информатики, то мы выйдем в необозримое пространство про- блем, обозначаемых терминами "искусственный интеллект", "инфор- мационные технологии", "теория программирования", "теория фор- мальных языков" и т. п. Спору нет, информатика уже сейчас наталки- вается на многие вопросы, разрабатываемые в этих проблемных ком- плексах. К ним относятся "понимание" текста на естественных языках, логико-смысловые методы его обработки, представление знаний в ба- зах данных, программирование задач информационного обеспечения и многие другие вопросы подобного типа. По всей вероятности, они займут в информатике соответствующее их значению место. Но это не потребует расширения тех границ, которыми очерче- ны предмет и объекты изучения информатики. Все эти вопросы не вы- ходят за рамки изучения структуры и свойств семантической инфор- мации и ее воздействия на многообразные сферы человеческой дея- тельности. Ясно, что ближайшей перспективой развития информатики яв- ляется развертывание широкого фронта теоретических исследований. 279 Это не значит, что прикладные разработки, направленные на совер- шенствование нынешних информационных систем и методов инфор- мационного обеспечения должны быть отодвинуты на второй план. Они также будут развиваться и расширяться, но не они, а теоретиче- ские исследования определяют будущее информатики как фундамен- тальной науки. 280 Словарь терминов Значение терминов объясняется в словаре лишь в том аспекте, в котором они употреблены в данном курсе лекций. Адаптер – набор электронных цепей для связи процессора с периферийными устройствами. База данных – совокупность взаимосвязанных данных, хранящихся во внеш- ней памяти ЭВМ и используемых различными программами. База знаний – формализованная совокупность сведений о некоторой предмет- ной области, содержащая данные о свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений и правила использования этих данных в задаваемых ситуациях для принятия решений. Видеотекс – система, использующая клавиатуру и телевизор для доступа по те- лефону к информационным службам. Графопостроитель – см. плоттер. Дисплей – устройство визуального отображения информации, в качестве кото- рого обычно используется телевизионная трубка. Гипертекст – (1) форма организации текста, при которой его смысловые еди- ницы (фразы, абзацы, разделы) представлены не в линейной последовательности, а как система явно указанных возможных переходов, связей между ними; (2) формат пред- ставления информации, позволяющий логически связывать отдельные слова текста, графические и аудио-фрагменты. |