По современным представлениям информация является одной из начальных категорий мироздания вместе с материей и энергией. Эти категории взаимосвязаны меж собой; усмотреть такие связи можно как в природных явлениях, так и в явлениях и процессах, порожденных человеком. Примерами природных явлений, в каких появляются связи меж материей, энергией и информацией, могут служить:
- фазовый переход из кристаллического состояния твердого тела в жидкое — в нем, вместе с вещественными преобразованиями и энергетическими затратами, происходит и утрата инфы относительно расположения атомов (сопровождаемая ростом энтропии);
- передача наследных признаков в живой природе средством инфы, заключенной в молекулы ДНК, что обеспечивает, благодаря различным наборам хромосом, с одной стороны, передачу доминантных признаков данного вида животных либо растений, а с другой стороны, адаптацию к изменениям наружных критерий существования;
- условные и бесспорные рефлексы — это информация, которая появилась и сохраняется в мозге животного благодаря вещественным и энергетическим воздействиям наружной среды.
Примерами связей материя — энергия — информация в обществе людей являются:
- хоть какое создание, включающее вещественную составляющую (начальные материалы), энергоресурсы, нужные для преобразования вещественных объектов, также информационное обеспечение в виде описания технологий, различной документации и пр.;
- подготовка новых членов общества — образование — информационный процесс, требующий как вещественного, так и энергетического обеспечения;
- управление в хоть какой сфере состоит в выработке решений на базе имеющейся инфы, которые могут иметь определенные вещественные и энерго проявления, к примеру падение с велика либо отключение электроэнергии.
Какая из 3-х перечисленных категорий важнее для человека? Такая постановка вопроса кажется глупой, так как всегда можно привести огромное количество примеров приоритетности каждой из этих категорий в определенных ситуациях. Совместно с тем прогресс населения земли безизбежно тянет повышение общего объема инфы, которым оно располагает, при этом объем этот вырастает со временем еще резвее, чем население земного шара и его вещественные потребности. Таким макаром, можно утверждать, что значимость инфы по отношению к остальным категориям растет. Конкретно по этой причине предстоящее развитие населения земли связывают с построением и переходом к новейшей формации — информационному обществу*.
* Интересующихся этой неувязкой можно адресовать к книжкам К.Поппера, Ф. Хайека, Г.Громова.
Почему роль информатики и информационных компьютерных технологий обработки инфы стала приметной только в последние несколько десятилетий? Почему информатика как самостоятельная научная дисциплина существует только около полвека, хотя с информационными процессами и переработкой инфы население земли имело дело всегда? Для ответа на эти вопросы нужно совершить лаконичный экскурс в историю, оценивая ее исходя из убеждений уровня развития информационных процессов. Стоит увидеть, что само выделение первобытных людей из мира животных и формирование исходных обществ связано с их коммуникацией в процессе решения совместных задач — охота, борьба со стихиями и пр., т.е. с информационным обменом. В отношении коммуникации ситуация нисколечко не поменялась за прошедшие с того времени тысячелетия — и на данный момент любые совместные деяния, решение хоть какой задачки, в каком участвует более 1-го человека, требуют обмена информацией, представленной в понятной всем участникам форме. Для свойства информационного обеспечения исторических эпох выделим несколько характеристик:
- организация передачи инфы в пространстве, т.е. распространение инфы с целью обеспечения доступа к ней людей (потребителей), удаленных друг от друга, в относительно маленький временной интервал;
- организация передачи инфы во времени, т.е. скопление и хранение инфы в интересах будущих потребителей;
- организация обработки инфы, т.е. преобразование имеющейся инфы с целью ее использования для решения задач практики — управления, обучения, сотворения новейшей инфы (наука и искусство) и пр.
По ходу истории населения земли улучшение характеристик, характеризующих уровень развития перечисленных процессов, происходило неравномерно, что повлекло появление и потом преодоление нескольких информационных барьеров. Информационные барьеры создавались в итоге противоречий меж информационными запросами общества и техническими способностями их обеспечения. Эти барьеры оказывались препятствием на пути прогресса общества, и поэтому, как и в случае барьеров вещественных либо энергетических, население земли всегда находило метод их преодоления. Таких информационных барьеров можно указать три.
I-й информационный барьер был преодолен примерно в V тысячелетии до н.э. До тех пор единственным хранилищем инфы был мозг человека. Передача инфы была связана с механическим перемещением самого человека, и, как следует, скорость передачи была очень низкой, а передача ненадежной. Обработка инфы также выполнялась человеком. Противоречие состояло в том, что населению земли требовалась возможность сохранять во времени опыт и познания, скопленные прошлыми поколениями с тем, чтоб они были бы переданы поколениям следующим. Барьер был преодолен благодаря возникновению письменности. Носителями инфы стали камешки, глиняные таблички, папирус, пергамент, береста, материя; позже (во И веке н.э.) появилась бумага.
II-й информационный барьер сформировался к XV в. из-за того, что в связи с развитием производства — возникновением цехов, мануфактур — появилась потребность в большенном числе образованных людей, способных этим созданием управлять. Противоречие состояло в том, что количество источников инфы — рукописей, рукописных книжек — не могло обеспечить обучение огромного количества людей. Изобретение книгопечатания (т.е. тиражирования инфы) в Европе в XV в. И. Гутенбергом и в XVI в. И. Федоровым позволило преодолеть данное противоречие. В то время скорость передачи инфы определялась скоростью механического перемещения ее картонного носителя. Обработка выполнялась человеком. Так как главным носителем инфы являлась бумага, и конкретно этим определялись технологии скопления и распространения инфы, по определению В. М. Глушкова это состояние можно именовать картонной информатикой.
К началу XX в. ситуация поменялась, сначала в отношении скорости распространения инфы: поначалу появилась почта; в XIX в. — телеграф, потом телефон; в 1905 г.- радио; в 1920-1930-е годы — телевидение. В итоге этих изобретений информация фактически одномоментно могла быть доставлена в всякую точку земного шара. Появились и новые устройства, обеспечивавшие другие (по сопоставлению с бумагой) принципы записи инфы для хранения — фото, потом кино, потом магнитная запись. Без существенных конфигураций оставалась только ситуация, связанная с переработкой инфы, — эту функцию как и раньше делал только человек.
К III-му информационному барьеру население земли подошло во 2-ой половине XX столетия, когда общие объемы инфы, которыми оно располагало, выросли так, что суммарной пропускной возможности людского мозга оказалось недостаточно для ее переработки. Прогресс населения земли стал зависеть от того, получится ли решить делему автоматизации обработки инфы. Варианты решения появились в 1945-46 гг., когда южноамериканские инженеры П. Экерт и Дж. Мочли выстроили первую цифровую вычислительную машину «ЭНИАК», математик Дж. фон Нейман обрисовал механизмы работы автоматических вычислительных устройств, а в 1948 г. К. Шеннон опубликовал известную работу «Математическая теория связи», где выложил математические принципы кодировки и передачи инфы, также предложил способ беспристрастного измерения количества инфы именно эти идеи и составили базу новейшей науки — информатики. Итак, преодоление нового информационного барьера породило необходимость сотворения устройств, обеспечивающих автоматическую обработку инфы, а это, в свою очередь, вызвало к жизни науку, которая определяла бы механизмы работы таких устройств и общие принципы представления и преобразования инфы.
Термин «информатика», обозначающий заглавие новейшей науки, появился и прижился не сходу. В нашей стране в 60-е гг. XX в. вопросы, связанные с разработкой, функционированием и применением автоматических систем обработки инфы, объединялись термином «кибернетика», хотя это было не полностью правильно, так как, по определению Н. Винера, кибернетика — это наука о законах управления в живой и неживой природе, т.е. сфера ее интересов обхватывает только часть (хотя необъятную и важную) применяемых человеком информационных процессов и систем. Более общую научную дисциплину, связанную с исследованием инфы, в английских странах стали именовать «Computer Science» — «вычислительная наука»; во Франции же появился термин «Informatique» — «информатика» — он и был позаимствован и с середины 1970-х гг. крепко вошел поначалу в научно-технический обиход, а потом стал общеизвестным и принятым. Но предметную область дисциплины информатика установившейся считать нельзя. Интернациональный конгресс по информатике 1978 г. предложил последующее определение: «Понятие информатики обхватывает области, связанные с разработкой, созданием, внедрением и материально-техническим обслуживанием систем обработки инфы, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные нюансы, также комплекс промышленного, коммерческого, административного и общественного воздействия». Сращивание информатики со средствами телекоммуникаций, как отмечает академик В.М. Глушков [12], привело к возникновению нового термина — телематика, хотя пока он не получил того же распространения, как информатика. Для нашего рассмотрения полностью применимым можно считать определение академиков А.П. Ершова и Б.Н. Наумова:
Информатика — базовая естественная наука, изучающая общие характеристики инфы, процессы, способы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача)
Отнесение информатики к базовым наукам значит, что она имеет общенаучную значимость, т.е. ее понятия, законы и способы применимы не только лишь в рамках самой науки, да и в других научных и прикладных дисциплинах.
В информатике выделяются два направления — теоретическое и прикладное. Исследования в области теоретической информатики обеспечивают выявление и формулировку общих законов, касающихся инфы и информационных процессов, определение принципов функционирования технических систем, связанных с информационными процессами и обработкой дискретной инфы, также построение методологии сотворения и использования информационных моделей. Прикладная информатика обеспечивает конкретное создание информационных систем и программного обеспечения для их, также их применение для решения практических задач.
Теоретическая информатика — дисциплина, использующая способы арифметики. Так как неважно какая информация может быть представлена в дискретном виде (этот термин будет раскрыт дальше), для описания информационных процессов может быть применен аппарат дискретной арифметики. Но в теоретической информатике этот аппарат заполняется определенным и специфичным содержанием, так как применяется к информационным объектам. Теоретическая информатика включает последующие дисциплины: теория инфы, теория алгоритмов, теория кодировки, теория систем и моделей, теория конечных автоматов, вычислительная математика, математическое программирование и целый ряд других. Так как данное пособие не является учебником по теоретической информатике и в нем решается более умеренная задачка — выложить некие фундаментальные базы информатики, из всего приведенного списка дисциплин будут затронуты только некие и в той мере, которая определяется понятием «минимальная достаточность». С другой стороны, рассмотрение вопросов прикладного нрава и определенных технических либо программных решений также выведено за рамки данного пособия — эти вопросы освещены в почти всех других источниках (см., к примеру, библиографию, приведенную в учебном пособии А.В. Могилева, Н.И. Пака, Е.К. Хеннера).
