Основные понятия информатики

Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними. Термин "информатика" происходит от французского слова Informatique и образован из двух слов: информация и автоматика. Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин "Computer Science" для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники. Теперь эти термины являются синонимами.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях.
Предмет информатики как науки составляют:

1. аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
2. программное обеспечение средств вычислительной техники;
3. средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
4. средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом. Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами - интерфейсом пользователя.

Основной задачей информатики как науки - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения :

1. архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
2. интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
3. программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);
4. преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
5. защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
6. автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
7. стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым вопросом есть эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение производительности оснащение к его стоимости. Для программного обеспечения под эффективностью принято понимать производительность работающих с ним пользователей. В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, созданного программистами за единицу времени. В информатике всю жестко ориентированное на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию, для информатики важный, но не основной. Основным есть вопрос как совершить данную операцию эффективно.

В рамках информатики, как технической науки можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии.


Информация - это совокупность сведений (данных), которая воспринимается из окружающей среды (входная информация), выдается в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы.

Понятие "информация" - есть первичное и неопределяемое понятие (как, например «точка» в геометрии, «множество» в математике).

Сам термин "информация" происходит от латинского слова informatio - разъяснение, пояснение.

Первоначально смысл слова «информация» трактовался как нечто присущее только человеческому сознанию и общению – знания, сведения, известия. Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться. Так, с позиций материалистической теории познания одним из всеобщих свойств материи (наряду с движением, развитием, пространством, временем и др.) было признано отражение, заключающееся в способности адекватно отображать одним реальным объектом другие реальные объекты, а сам факт отражения одного объекта в другом и означает присутствие в нем информации об отражаемом объекте. Таким образом, как только состояния одного объекта находятся в соответствии с состояниями другого объекта (например, соответствие между положением стрелки вольтметра и напря­жением на его клеммах или соответствие между нашим ощущением и реальностью}, это значит, что один объект отражает другой, т. е. содержит информацию о другом.
Высшей, специфической формой отражения является сознание человека.

Особенностью понятия «информация» является его универсальность - оно используется во всех без исключения сферах человеческой деятельности: в философии, естественных и гуманитарных науках, в биологии, медицине, в психологии человека и животных, в социологии, искусстве, в технике и экономике и, конечно, в повседневной жизни.

При этом хранение информации связана с фиксацией состояния носителя (например уже напечатанный текст на бумаге), а распространение информации – с процессом, который протекает в носителе. Но только с нестационарным  процессом, то есть характеристики которого меняются. (стационарный информацию не переносит – лампа просто горит и все, а мигает – уже азбука Морзе). И при этом информация связывается не с существованием процесса (просто горит лампа), а именно с изменением какой-либо его характеристики.

Опр: Изменение характеристики носителя, которое используется ля представления информации, называется сигналом, а значение этой характеристики, отнесенное к некоторой шкале измерений, называется параметром сигнала.
Опр: Последовательность сигналов называется сообщением.

Сообщение, таким образом, служит переносчиком информации, а информация является содержанием сообщения.

Выше уже говорилось о том, что в отличие от материи и энергии информация может создаваться и исчезать.
Опр.: изменение с течением времени содержания информации или представляющего его сообщения  – это информационный процесс.

Основные виды информационных процессов:
1.     создание новой информации
2.     преобразование информации
3.     уничтожение информации
4.     передача информации

Понятие «информация» обычно предполагает наличие двух объектов – источника и приемника информации. Информация передается от источника к приемнику в материально-энергетической форме в форме сигналов, распространяющихся в определенной среде. 

Опр: Источник информации – это субъект или объект, порождающий информацию и представляющий ее в виде сообщения.

Опр: Получатель информации - это субъект или объект, принимающий сообщение и способный правильно его интерпретировать. Получатель информации не равен получателю сообщения (слышу речь на керунди – я получатель сообщения, но не информации)

Итак, информация передается в форме сообщений от некоторого источника информации к получателю посредством системы связи между ними.

Совокупность технических средств, используемых для передачи сообщений от источника к получателю, называется системой связи.

Канал связи – совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от передатчика к приемнику.

Кодирующее устройство предназначено для кодирования информации (преобразования исходного сообщения от источника к виду, удобному для передачи информации).

Декодирующее устройство предназначено для преобразования полученного сообщения в исходное.
Выше говорилось о том. что передача информации производится с помощью сигналов. Их различают два вида:

Опр: Сигнал называется непрерывным (или аналоговым), если его параметр моожет принимать любое значение в пределах некоторого интервала (речь, музыка)
Опр: Сигнал называется дискретным , если его параметр может принимать конечное число значений в пределах некоторого интервала.
В этом случае говорят соответственно дискретная и непрерывная информация.
Следует различать непрерывность или дискретность сигнала по уровню и во времени.

Пример дискретного сообщения – процесс чтения книги, информация в которой представлена текстом, то есть дискретной последовательностью отдельных букв. Примеров непрерывной информации служит человеческая речь, передаваемая модулированной звуковой волной, параметром сигнала в этом случае является давление, создаваемое этой волной в точке нахождения приемника - человеческого уха.

Важнейшие свойства информации:

1. объективность и субъективность;
2. полнота;
3. достоверность;
4. адекватность;
5. доступность;
6. актуальность.

Данные являются составной частью информации, представляющие собой зарегистрированные сигналы.

Во время информационного процесса данные преобразовываются из одного вида в другого с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество разных операций. Основными операциями есть:

1. сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;
2. формализация данных - приведение данных, которые поступают из разных источников к единой форме;
3. фильтрация данных - устранение лишних данных, которые не нужны для принятия решений;
4. сортировка данных - приведение в порядок данных за заданным признаком с целью удобства использования;
5. архивация данных - сохранение данных в удобной и доступной форме;
6. защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения и модификации данных;
7. транспортирование данных - прием и передача данных между отдаленными пользователями информационного процесса. Источник данных принят называть сервером, а потребителя - клиентом;
8. преобразование данных - преобразование данных с одной формы в другую, или с одной структуры в другую, или изменение типа носителя.

Информационная система
В информатике понятие "система" чаще используют относительно набора технических средств и программ. Системой называют также аппаратную часть компьютера. Дополнение понятия "система" словом "информационная" отображает цель ее создания и функционирования.

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.

Современное понимание информационной системы предусматривает использование компьютера как основного технического средства обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом информационной системы.

В работе информационной системы можно выделить слудующие этапы:

1. Зарождение данных - формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п..
2. Накопление и систематизация данных - организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защита их от искажений, потери, деформирование целостности и др.
3. Обработка данных - процессы, вследствии которых на основании прежде накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные тоже можно обраббатывать, получая более обобщенные сведения.
4. Отображение данных - представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, то есть создание документов на так называемых твердых (бумажных) носителях. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.

Сообщения, которые формируются на первом этапе, могут быть обычным бумажным документом, сообщением в "машинном виде" или тем и другим одновременно. В современных информационных системах сообщения массового характера большей частью имеют "машинный вид". Аппаратура, которая используется при этом, имеет название средства регистрации первичной информации.

Потребности второго и третьего этапов удовлетворяются в современных информационных системах в основном средствами вычислительной техники. Средства, которые обеспечивают доступность информации для человека, то есть средства отображения данных, являются компонентами вычислительной техники.

Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме диалога с пользователем. Типичные программные компоненты информационных систем включают: диалоговую подсистему ввода-вывода, подсистему, которая реализует логику диалога, подсистему прикладной логики обработки данных, подсистему логики управления данными. Для сетевых информационных систем важным элементом является коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети при общем решении задачи. Значительная часть функциональных возможностей информационных систем закладывается в системном программном обеспечении: операционных системах, системных библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки. Кроме программной составной информационных систем важную роль играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику и типы данных, а также тесно связана с логикой управления данными.

Информационные технологии
В широком смысле слово технология - это способ освоения человеком материального мира с помощью социально организованной деятельности, которая включает три компоненты: информационную (научные принципы и обоснование), материальную (орудие работы) и социальную (специалисты, имеющие профессиональные навыки). Эта триада составляет сущность современного понимания понятия технологии.

Понятие информационной технологии появилось с возникновением информационного общества, основой социальной динамики в котором являются не традиционные материальные, а информационные ресурсы: знания, наука, организационные факторы, интеллектуальные способности, инициатива, творчество и т.д. К сожалению, это понятие настолько общее и всеохватывающее, что до сих пор специалисты не пришли к четкой, формализованной формулироваке. Наиболее удачным определением понятия информационной технологии дано академиком Глушковым В.М., который трактовал ее как человеко-машинную технологию сбора, обработки и передачи информации, которая грунтується на использовании вычислительной техники. Эта технология быстро развивается, охватывая все виды общественной деятельности: производство, управление, науку, образование, финансово-банковские операции, медицину, быт и др.