Учебное пособие: Предмет и содержание кибернетики
Учебное пособие: Предмет и содержание кибернетики
Лекция №1. Информатизация общества»
Основы информатики и кибернетики
Особенностью современного этапа развития общества является переход от индустриального общества к информационному. Деятельность людей, коллективов и организаций зависят от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что невозможно без привлечения специальных технических средств.
Возрастание объемов информации стало особенно заметно в середине ХХ века. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. Подчас стало выгоднее разработать новый материальный и интеллектуальный продукт, чем вести розыск аналогов, сделанных ранее.
Наступил информационный кризис (взрыв), который породил парадоксальную ситуацию: в мире накоплен громадный информационный потенциал, на люди не могут им воспользоваться в силу ограниченности своих возможностей. Информационный кризис поставил общество перед необходимостью поиска выхода из создавшегося положения, что привело к информационной революции.
В истории цивилизации произошло несколько информационных революций, т.е. преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества.
Первая информационная революция связана с изобретением письменности. Появилась возможность передачи знаний от поколения поколению.
Вторая информационная революция (середина XVI века) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.
Третья информационная революция (конец XIX века) обусловлена изобретением электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие передавать и накапливать информацию в большом объеме.
Четвертая информационная революция (70-е годы ХХ века) связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера (ПК). На микропроцессорах и интегральных схемах создаются ПК, компьютерные сети (КС), системы передачи данных (информационные коммуникации). Этот период характеризуют три фундаментальные инновации:
· Переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным.
· Миниатюризация всех узлов, приборов машин.
· Создание программно-управляемых устройств и процессов
Процесс, обеспечивающий этот переход называют информатизацией.
Таким образом, информатизацией общества можно назвать организованный социально-экономический и научно – технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, организаций, объединений, и т.д. на основе формирования и использования соответствующих информационных ресурсов. Причиной, вызывающей этот процесс, является информационный кризис в обществе, который имеет следующие проявления:
- Появляются противоречия между возможностями человека по восприятию и переработке информации и ростом ее объема;
- Возникновение социально-экономических и политических барьеров, препятствующих свободному распространению информации.
В общем случае под информационными ресурсами (ИР) понимают весь имеющийся объем информации, отчужденной от ее создателей и предназначенной для общественного использования. Основной особенностью ИР является то, что в отличие от других видов ресурсов (материальных, природных и др.) они практически неисчерпаемы, т. к. по мере развития общества и роста потребления информации их запасы не убывают, а растут.
Базовой технической составляющей процесса информатизации общества является компьютеризация. Под компьютеризацией понимается развитие и внедрение технической базы – компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов переработки информации и ее накопление. Внедрение ЭВМ, современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности послужило началом эволюционного процесса, называемого информатизацией общества, находящегося на этапе индустриального развития.
Для создания более целостного представления об этом периоде целесообразно познакомиться со сменой поколений электронных вычислительных машин (ЭВМ).
Научным фундаментом процесса информатизации общества является информатика, призванная создавать новые информационные технологии и системы для решения задач информатизации.
Термин информатика возник в 60-х годах во Франции с помощью слияния слов информация и автоматика и означал «информационная информатика или автоматизированная обработка информации».
Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники. В связи с чем термин информатика приобрел новое значение и используется не только для отображения достижения компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации.
Существует много определений информатики, что связано с многогранность ее функций. Запишем несколько примеров определения информатики:
Информатика это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.
Информатика – это наука о методах и способах сбора, представления, хранения, обработки, передачи информации с помощью средств вычислительной техники.
Не надо путать информатику и кибернетику. Поскольку в кибернетику заложена концепция разработки теории управления сложными динамическими системами в разных областях человеческой деятельности Н. Винера, то о ней можно сказать, что это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.
Поэтому информатика и кибернетика это две самостоятельные науки и отличаются расстановкой акцентов:
– в информатике – на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;
– в кибернетике – на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.
Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.
Задачи информатики состоят в следующем:
– исследование информационных процессов любой природы;
– разработка информационной техники создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
– решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.
Информационные процессы, системы и технологии
Процессы получения, хранения, накопления, преобразования, представления и передачи информации называются информационными процессами (ИП). А система приемов, способов, методов осуществления информационных процессов, а также технические и программные средства реализации информационных процессов называются информационными технологиями (ИТ).
Иными словами, ИП – это все, что может произойти с информацией. А ИТ – это то, как это может произойти. (Например: мы сидим на занятиях и узнаем для себя, что-то новое – это информационный процесс. Мы узнаем это, слушая преподавателя или читая книгу – это информационные технологии.)
Потребность человека общаться с окружающими его людьми, то есть выразить и передать информацию, привела к появлению языка и речи – древнейшей ИТ. Затем появились книгопечатание, почта, телеграф, телефон, радио, телевидение, космическая связь и, на конец, компьютеры.
Информационные технологии дают человеку возможность получать информацию о событиях не только в данном месте, но и в других местах и в прошлом времени. Технология в переводе с греческого означает искусство, мастерство, умение, а это не что иное, как процессы.
Процесс – это определенная совокупность действий для достижения поставленной цели.
Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается как единое целое и как объединенная совокупность разнородных элементов в интересах достижения поставленных целей.
Основные направления: теория информации; разработка новых аппаратных средств (hardware); разработка программного обеспечения (software); языки программирования; компьютерные сети; робототехнические средства и системы искусственного интеллекта.
ИС – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Основу ИС составляют хранящиеся в ней данные. Хорошая ИС должна предоставлять достоверную информацию в определенное время конкретному лицу с ограниченными затратами.
Лекция №2. Структура ИС
Структуру ИС составляет совокупность ее частей называемых подсистемами. Подсистема – это часть системы, выделенная по какому либо признаку.
Структуру ИС составляют:
– Информационное обеспечение – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документов, схем информационных потоков, методология построения баз данных.
– Техническое обеспечение – комплекс технических средств, предназначенных для работы ИС.
– Математическое и программное обеспечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ, необходимых для нормального функционирования ИС.
– Организационное обеспечение – совокупность методов и средств, регламентирующих действие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации ИС. Это: выявление задач, подлежащих автоматизации, подготовка задач к решению на ЭВМ.
– Правовое обеспечение – совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование ИС. Цель правового обеспечения – укрепление законности.
Информационно-поисковые ИС производят ввод, систематизацию, хранение и выдачу информации по запросу пользователей. (ИС в библиотеках, железнодорожных и авиа кассах по продаже билетов и т.д.)
Информационно-решающие ИС осуществляют операции по переработке информации по определенному алгоритму. Среди них можно выделить управляющие и советующие.
Управляющие ИС вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Например система оперативного планирования выпуска продукции, система бух. учета и т.д.
Советующие ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению, но не превращается немедленно в серию конкретных действий. Например, медицинские ИС, которые предлагают врачу диагноз больного, но решающее слово остается за специалистами-медиками.
Таким образом ИТ как процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, переработки и передачи данных (первичной информации), для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта), предполагает наличие фаз, этапов, операций и действий, набор инструментов.
Цель ИТ – производство информации для ее анализа человеком и принятия на ее основе решения по выполнению какого-то действия. (Н-р, для приготовления одного и того же блюда, каждый человек применяет свою технологию приготовления. Соответственно результаты могут получиться разными.)
ИТ делятся на аналоговые и цифровые. Аналоговые технологии основаны на способе представления информации в виде какой-либо непрерывной (аналоговой) физической величины, являющейся носителем информации. Цифровые технологии основаны на дискретном (разделенный, прерывистый) способе представления информации в виде чисел (обычно с использованием двоичной системы счисления), значение которых является носителем информации. Из-за неоспоримых преимуществ ЦТ все новые ИТ являются цифровыми. К ним относятся, например, архивация и сжатие информации, сканирование и распознавание текстов, цифровое и радио телевидение, цифровая фотография и видео съемка, сеть Интернет и электронная почта, виртуальная реальность.
Программное обеспечение ПО
Техническим устройством для работы с информацией и инструментом для выполнения тех или иных действий, программируемых человеком, является Компьютер. Поэтому набор команд работы с информацией, выполняемых компьютером, описывают программой, составленной на одном из языков программирования. Информация сохраняется на самых разных носителях. Записывается и воспроизводится она с помощью целого ряда аппаратов: дисководов, винчестеров, динамиков, мониторов и др. Это все аппаратное обеспечение персонального и любого компьютера. Но для работы компьютера необходим целый набор программ, и поэтому важное значение имеет и программное обеспечение этих аппаратов – совокупность программ для обработки информации.
Т.о. ПО – это комплекс компьютерных программ и конфигурационных файлов с сопутствующими эксплуатационными документами, обеспечивающий определенный уровень эффективности функционирования системы обработки информации (СОИ) при решении вычислительных, информационных и функциональных задач.
К ПО относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:
– технология проектирования программ (н-р, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);
– методы тестирования программ;
– анализ качества работы программ;
– документирование программ;
– разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения.
Все программы по характеру использования и категориям пользователя можно разделить на два класса: утилитарные программы и программные продукты.
Утилитарные («программы для себя») предназначены для удовлетворения нужд их разработчиков. Чаще всего утилитарные программы выполняют роль сервиса в технологии обработки данных. Например, программы восстановления поврежденных файлов, программы для восстановления информации на дисках, программы диагностики дисков и т.д.
Программные продукты (изделия) предназначены для удовлетворения потребностей пользователей, широкого распространения и продажи.
Программный продукт должен быть соответствующим образом подготовлен к эксплуатации, иметь необходимую техническую документацию, предоставлять сервис и гарантию надлежащей работы программы, иметь товарный знак изготовителя и код государственной регистрации.
Программный продукт – комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленный к реализации как любой вид промышленной продукции.
Как правило, программные продукты требуют сопровождения, которое осуществляется специализированными фирмами – распространителями программ (дистрибьютерами), реже фирмами – разработчиками.
Программные продукты имеют многообразие показателей качества, которые отражают следующие аспекты:
– насколько хорошо (просто, надежно, эффективно) можно использовать программный продукт;
– насколько легко эксплуатировать программный продукт;
– можно ли использовать программный продукт при изменении условий его применения и др.
Программные продукты можно классифицировать по различным признакам. Рассмотрим классификацию по сфере использования ПП:
– аппаратная часть автономных компьютеров и сетей ЭВМ;
– функциональные задачи различных предметных областей;
– технология разработки программ.
В зависимости от ролевого участия СОИ выделяют прежде всего прикладное и системное ПО. Само по себе ПО создается инструментальными программными средствами специального и общего назначения. На их основе существуют системы программирования и интегрированные среды разработки. Последние трансформируются в среды программной инженерии. С их помощью поддерживается эффективная реализация процессов создания спецификаций, требований, разработки, модификации и сопровождения программных систем.
