Введение. Основные теоретические задачи Информатики заключаются во вскрытии общих закономерностей создания научной информации
Основные теоретические задачи Информатики заключаются во вскрытии общих закономерностей создания научной информации, её преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности. Информатика не изучает и не разрабатывает критериев оценки истинности, новизны и полезности научной информации, а также методов её логической переработки с целью получения новой информации. Прикладные задачи Информатики заключаются в разработке более эффективных методов и средств осуществления информационных процессов, в определении оптимальной научной коммуникации как внутри науки, так и между наукой и производством.
Данное учебное пособие предназначено для студентов 1 курса, которые уже изучали информатику, в школе имеют базовые знания. Это учебное пособие поможет им вспомнить школьный курс и продвинуться дальше в изучении данного предмета. Учебное пособие состоит из двух: лекции и лабораторные работы. Также здесь представлены тестовые задания. Каждая лекция и лабораторная работа заканчиваются контрольными вопросами для проверки знаний студентов.
Лекция 1. Основные понятия информатики.
В лекции рассматривается общий смысл понятий информатики. Даются основные понятия, относящиеся к информатике, что такое информатика, информатизация, как измеряется количество информации, какими свойствами обладает информация.
Цель лекции: Уяснить разницу между терминами информация и информатика. Понять, как измеряется количество информации. В лекции рассматривается понятия бита и байта информации.
Информатика – понятие, определение.
Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".
Широко распространён также англоязычный вариант этого термина — "Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука".
Инфоpматика —это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.
В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.
Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.
Информатика — комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения.
Её приоритетные направления:
· разработка вычислительных систем и программного обеспечения;
· теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;
· математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;
· методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);
· системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;
· биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;
· социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;
· методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;
· телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;
· разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.
Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные и алгоритмические.
Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия".
Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению, используется слово Software (буквально — "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.
Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brainware (англ. brain — интеллект).
Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации.Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.
Что такое информация?
Анализ опубликованных работ по информатике показывает, что общепринятой трактовки крайне дискуссионного понятия «информация» на сегодняшний день пока не существует.
Термин «информация» происходит от латинского слова «informatio», что означает сведения, разъяснения, изложение. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
Под информацией в быту (житейский аспект) понимают сведения, которые интересны, необходимы и доступны для понимания потребителю. Устранение хотя бы одного из этих атрибутов сразу лишает их в глазах потребителя информативности (например, "развлекательное" чтение на досуге справочника движения поездов дальнего следования или прослушивание лекции на китайском языке).
Под информацией в технике (технический аспект) понимают любой сигнал, прошедший по каналу связи.
Под информацией в теории информации понимают сведения, которые, снимают полностью или уменьшают существующую неопределенность (иначе говоря, информация – это устраненная неопределенность).
Под информацией в кибернетике понимают сведения, которые могут быть использованы для ориентирования и принятия правильного управленческого решения в целях сохранения, совершенствования и развития системы.
Под информацией в семантике понимают сведения, обладающие новизной.
С методологической точки зрения при изучении информатики наиболее всеобъемлющим "определением" информации следует считать ее общенаучную трактовку (философский аспект):
Под информацией понимается способность объектов, процессов и явлений живой и неживой природы порождать многообразие различных состояний, которые посредством отражения передаются от одного объекта к другому и запечатлеваются в том или ином виде в его структуре.
В каком виде существует информация?
Информация может существовать в виде:
· текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
· световых или звуковых сигналов;
· радиоволн;
· электрических и нервных импульсов;
· магнитных записей;
· жестов и мимики;
· запахов и вкусовых ощущений;
· хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.
Это многообразие называют информационными объектами.
Информационными объектами называются предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств.
Как передаётся информация?
Современная наука утверждает, что мы живем в окружении трех основных полей: энергетическое поле, которое включает в себя все известные виды энергии (механическую, тепловую, электрическую, атомную и др.), гравитационное поле, а также информационное поле. То как воздействуют на человека первые два поля нам хорошо известно из повседневной жизни. Информационное же поле воздействуют на человека через свои информационные потоки.
Выделяются три основных потока:
· вербальный поток (письменные и устные слова);
· сенсорный поток, воспринимаемый органами чувств (зрение, слух, вкус, обоняние и осязание);
· структурный поток, компонентами которого являются вещества, находящиеся в различных фазовых состояниях (твердые, жидкие и газообразные тела, а также плазма).
Информацию можно:
| · создавать; · передавать; · воспринимать; · использовать; · запоминать; · принимать; · копировать; · собирать; · хранить; · искать; | · формализовать; · распространять; · преобразовывать; · комбинировать; · обрабатывать; · делить на части; · упрощать · измерять; · разрушать; · и др. |
Следует отметить, что сбор, хранение, обработка и передача информации присущи как живой и неживой природе (человеку, обществу, техническим устройствам). В системах различной природы такие действия с информацией в своей основе одинаковы и называются информационными процессами:
· прием-передача информации между автоматическими устройствами выполняется с использованием технических средств связи.
Например, ретрансляционная вышка передает информацию, которую воспринимает блок приема радиоприемника. Видеомагнитофон передает информацию с видеокассеты на экран телевизора.
· устройства хранения информации: аудиокассета, видеокассета, кинолента и др. называются носителями информации.
Носитель информации может быть разной природы: механический, магнитный, электрический, оптический. Носители информации различаются по форме представления информации, по принципу считывания, по типам материала.
· обработка информации означает преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам.
Обработка информации по принципу "черного ящика" – процесс, в котором пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание. Кроме этого, автоматизированная обработка не подразумевает осмысления потребителем информации на этапе ее обработки.
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
Примеры:
1. Сообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
2. Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.
Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.