Информатика как научная дисциплина

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Брянский строительный колледж

имени профессора Н.Е. Жуковского

Лекция № 1

по дисциплине: «Информатика и ИКТ»

по теме:«Информатика как научная дисциплина. Основные этапы развития информационного общества. Этапы развития технических средств и информационных ресурсов.»

Лекция №1

Тема: Введение. Информатика как научная дисциплина. Основные этапы развития информационного общества. Этапы развития технических средств и информационных ресурсов.

История

Самые ранние основы того, что впоследствии станет информатикой предшествуют изобретению современного цифрового компьютера. Машины для расчёта нескольких арифметических задач, такие как счёты, существовали с древности, помогая в таких вычислениях как умножение и деление.

Блез Паскаль спроектировал и собрал первый рабочий механический калькулятор, калькулятор Паскаля, в 1642.

В 1673 году Готфрид Лейбниц продемонстрировал цифровой механический калькулятор, названный «Stepped Reckoner». Его можно считать первым учёным в области компьютерных наук и специалистом в области теории информации, поскольку среди прочего, он ещё описал двоичную (бинарную) систему чисел.

В 1820 году Томас де Кольмар запустил промышленный выпуск механического калькулятора после того, как он создал свой упрощённый арифмометр, который был первой счётной машиной достаточно прочной и надёжной для ежедневного использования служащими. Чарльз Бэббидж начал проектирование первого автоматического механического калькулятора, его разностной машины, в 1822, что в конечном счёте подало ему идею первого программируемого механического калькулятора, его аналитической машины.

Он начал работу над этой машиной в 1834 году и менее чем за два года были сформулированы многие из основных черт современного компьютера. Важнейшим шагом стало принятие перфокарт, произведенных на Жаккардовском ткацком станке ^[26], что открывает бесконечные просторы для программирования . В 1843 году, во время перевода французской статьи на аналитической машине, Ада Лавлейс написала в одной из её многочисленных записок алгоритм для вычисления чисел Бернулли, который считается первой компьютерной программой .

Около 1885 года Герман Холлерит изобрёл табулятор, который использовал перфокарты для обработки статистической информации; в конечном итоге его компания стала частью IBM. В 1937 году, спустя сто лет после несбыточной мечты Бэббиджа, Говард Эйкен, убедил руководство IBM, производившей все виды оборудования для перфорированных карт^] и вовлечённой в бизнес по созданию калькуляторов разработать свой гигантский программируемый калькулятор,ASCC/Harvard Mark I, основанный на аналитической машине Бэббиджа, которая, в свою очередь, использовала перфокарты и центральный вычислитель (central computing unit) Когда машина была закончена, некоторые называли её «мечта Бэббиджа сбывается».

В 1940-х, с появлением новых и более мощных вычислительных машин, термин компьютер стал обозначать эти машины, а не людей, занимающихся вычислениями (теперь слово «computer» в этом значении употребялется редко). Когда стало ясно, что компьютеры можно использовать не только для математических расчётов, область исследований информатики расширилась с тем, чтобы изучать вычисления в целом. Информатика получила статус самостоятельной научной дисциплины в 1950-х и начале 1960-х годов. Первая в мире степень по информатике, Диплом Кэмбриджа по информатике, была присвоена в компьютерной лаборатории Кембриджского университета в 1953 году. Первая подобная учебная программа в США появилась в Университете Пердью в 1962 году. С распространением компьютеров возникло много новых самодостаточных научных направлений, основанных на вычислениях с помощью компьютеров.

Мало кто изначально мог предположить, что сами компьютеры станут предметом научных исследований, но в конце 1950-х годов это мнение распространилось среди большинства учёных ^[35]. Ныне известный бренд IBM в то время был одним из участников революции в информатике. IBM (сокращение от International Business Machines) выпустила компьютеры IBM 704 и позже IBM 709^[37], которые уже широко использовались, в то время как такие устройства ещё только исследовались. «Тем не менее, работа с IBM (компьютером) была полна разочарований… если ты допускаешь ошибку в одной букве в одной инструкции, программа терпит крах и тебе приходится начинать весь процесс заново». В конце 1950-х годов информатика как дисциплина ещё только становилась, и такие проблемы были обычным явлением.

Со временем был достигнут значительный прогресс в удобстве использования и эффективности вычислительной техники. В современном обществе наблюдается явный переход среди пользователей компьютерной техники: от её использования только экспертами и специалистами к использованию всем и каждым. Изначально компьютеры были весьма дорогостоящими и чтобы их эффективно использовать нужна была помощь специалистов. Когда компьютеры стали более распространёнными и доступными, тогда для решения обычных задач стало требоваться меньше помощи специалистов.

В школах СССРучебная дисциплина «Информатика» появилась в 1985 году одновременно с первым учебником А. П. Ершова «Основы информатики и вычислительной техники».

4 декабря отмечается День российской информатики, так как в этот день в 1948 году Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10 475 изобретениеИ. С. Брука и Б. И. Рамеева — цифровуюэлектронную вычислительную машину.

Вклад информатики:

• Начало «цифровой революции», включающей информационную эпоху и интернет.

• Дано формальное определение вычислений и вычислимости, и доказательство того, что существуют алгоритмически неразрешимые задачи.

• Введено понятие языка программирования, то есть средства для точного выражения методологической информации на различных уровнях абстракции.

• В криптографии расшифровка кода «Энигмы» стала важным фактором победы союзных войск во Второй мировой войне.

• Вычислительные методы обеспечили возможность практической оценки процессов и ситуаций большой сложности, а также возможность проведения экспериментов исключительно за счет программного обеспечения. Появилась возможность углубленного изучения разума и картирования генома человека, благодаря проекту «Геном человека». Проекты распределенных вычислений, такие как Folding@Home, исследуют сворачивание молекул белка.

• Алгоритмическая торговля повысила эффективность и ликвидность финансовых рынков с помощьюискусственного интеллекта, машинного обучения и других статистических и численных методов на больших диапазонах данных. Частое использование алгоритмической торговли может усугубить волатильность.

• Компьютерная графика и CGI повсеместно используются в современных развлечениях, особенно в области телевидения, кино, рекламы, анимации и видео-игр. Даже фильмы, в которых нет (явного) использования CGI, как правило, сняты на цифровые камеры и впоследствии обработаны или отредактированы в программах обработки видео.

• Моделирование различных процессов, например в гидродинамике, физике, электрике, электронных системах и цепях, а также для моделирования общества и социальных ситуаций (в частности, военных игр), учитывая среду обитания и др. Современные компьютеры позволяют оптимизировать, например, такие конструкции, как проект целого самолета. Известным программным обеспечением является симулятор электронных схем SPICE, а также программное обеспечение для физической реализации новых (или модифицированных) конструкций, включающее разработку интегральных схем.

• Искусственный интеллект приобретает все большее значение, одновременно с этим становясь более сложным и эффективным. Существует множество применений искусственного интеллекта (ИИ), например роботы-пылесосы, которые можно использовать дома. ИИ также присутствует в видеоиграх, роботах огневой поддержки и противоракетных системах.

Информатика – широкая сфера, возникшая на стыке нескольких фундаментальных и прикладных дисциплин. Теоретическую основу информатики образует группа фундаментальных наук, которую в равной степени можно отнести и к математике, и к кибернетике: теория информации, теория алгоритмов, математическая логика, комбинаторный анализ, формальная грамматика и т.д. Информатика имеет и собственные разделы: операционные системы, архитектура ЭВМ, теоретическое программирование, теория баз данных и другие. «Материальная» база информатики связана со многими разделами физики, с химией, и особенно – с электроникой и радиотехникой.

Определение 1.Термином «Информатика» обозначают совокупность дисциплин, изучающих свойства информации, а также способы представления, накопления, обработки и передачи информации с помощью технических средств.
Определение 2.Информатика – это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы ее создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

На Западе применяют другой термин «computer science» – компьютерная наука или наука о средствах вычислительной техники.

Словоинформация происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление.

Основные направления:

• разработка вычислительных систем и программного обеспечения;

• теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приемом, преобразованием и хранением информации;

• методы искусственного интеллекта, позволяющие создавать программы для решения задач, требующих определенных интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и т.д.);

• системный анализ, заключающийся в анализе назначения проектируемой системы и в установлении требований, которым она должна отвечать;

• методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

• средства телекоммуникации, в том числе глобальные компьютерные сети, объединяющие все человечество в единое информационное сообщество;

• разнообразные приложения, охватывающее производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

В информатике выделяют следующие части: технические средства и программные.

Можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьтерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.

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 и 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.

Основным объектом внимания дисциплины «Информатика» является процесс информатизациии компьютеризации современного общества, который охватывает все сферы нашей жизни и развивается невиданными в истории темпами.

Информатизация (англ. informatization) — политика и процессы, направленные на построение и развитие телекоммуникационной инфраструктуры, объединяющей территориально распределенные информационные ресурсы.

Компьютеризация — техническое оснащение – это процесс внедрения электронно-вычислительной техники во все сферы жизнедеятельности человека.

Человеческое общество по мере своего развития прошло этапы овладения веществом, затем энергией и, наконец, информацией. С самого начала человеческой истории возникла потребность передачи и хранения информации.

Для передачи информации сначала использовался язык жестов, а затем человеческая речь. Для хранения информации стали использоваться наскальные рисунки, а в IV тысячелетии до нашей эры появилась письменность и первые носители информации (шумерские глиняные таблички и египетские папирусы).

История создания устройств для обработки числовой информации начинается также с древности – с абака (счетной доски, являющейся прообразом счетов).

В истории человечества несколько раз происходили настолько радикальные изменения в информационной области, что их можно назвать информационными революциями.

По мере развития общества, научно-технического прогресса человечество создавало все новые средства и способы сбора, хранения, передачи информации. Но важнейшее в информационных процессах — обработка и целенаправленное преобразование информации — осуществлялось до недавнего времени исключительно человеком.

Этапы информатизации общества (информационные революции):

I — изобретение письменности.

II — книгопечатание (середина XVI века)

III — освоение электричества, изобретение телеграфа, телефона, радио…(конец XIX века— середина XX в.)

IV—создание микропроцессора и ПК (70–е годы XX в.) на основе ЭВМ (40-50–е гг XX в.)

Первая информационная революция связана с изобретением письменности, обусловившей гигантский качественный скачок в развитии цивилизации. Появилась возможность накопления знаний и их передачи последующим поколениям. С позиций информатики это можно оценить как появление средств и методов накопления информации.

Вторая информационная революция (середина XV века) связана с изобретением книгопечатания, изменившего человеческое общество, культуру и организацию деятельности. Массовое распространение печатной продукции сделало доступными культурные ценности, открыло возможность самостоятельного обучения. С точки зрения информатики, значение этой революции в том, что она выдвинула качественно новый способ хранения информации.

Третья информационная революция (конец XIX века) связана с изобретением электричества, благодаря которому появился телеграф, телефон, радио, которые позволили оперативно передавать информацию на любые расстояния. Этот этап важен для информатики тем, что появились средства информационной коммуникации.

Четвертая информационная революция(70-е годы ХХ столетия) связана с изобретением микропроцессорной техники и появлением персональных компьютеров. Вскоре после этого возникли компьютерные телекоммуникации, радикально изменившие системы хранения и поиска информации.

Начиная примерно с XVII века, в процессе становления машинного производства на первом плане была проблема овладения энергией (машины и станки надо было приводить в движение).

Сначала совершенствовались способы овладения энергией ветра и воды, а затем человечество овладело тепловой энергией (в середине XVIII века была изобретена паровая машина, а в конце XIX века – двигатель внутреннего сгорания).

Переход к индустриальному обществу связан со второй информационной революцией – изобретением электричества и радио.

В конце XIX века началось овладениеэлектрической энергией, были изобретены электрогенератор и электродвигатель. И наконец, в середине ХХ века человечество овладело атомной энергией.

С середины XX века, с момента появления электронных устройств обработки и хранения информации (ЭВМ, а затем персонального компьютера), начался постепенный переход от индустриального общества к информационному.

Последняя информационная революция выдвигает на первый план новую отрасль — информационную индустрию, связанную с производством технических средств, методов, технологий для производства новых знаний. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды информационных технологий, особенно телекоммуникации. Современная информационная технология опирается на достижения в области компьютерной техники и средств связи.

Четвертая информационная революция привела к столь существенным переменам в развитии общества, что для его характеристики появился новый термин – «информационное общество».

Информационное общество - это общество, в котором большинство работающих людей занято производством, хранением, переработкой, продажей и обменом информации.
Отличительные черты информационного общества:

• увеличение роли информации, знаний и информационных технологий в жизни общества;

• возрастание числа людей, занятых информационными технологиями, коммуникациями и производством информационных продуктов и услуг;

• нарастающая информатизация общества с использованием телефонии, радио, телевидения, сети Интернет, а также традиционных и электронных СМИ;

• создание глобального информационного пространства, обеспечивающего: эффективное информационное взаимодействие людей, их доступ к мировым информационным ресурсам и удовлетворение их потребностей в информационных продуктах и услугах.

В информационном обществе деятельность как отдельных людей, так и коллективов будет все в большей степени зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-либо действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу и отысканию наиболее рационального решения.

Информатизация изменила характер труда в традиционных отраслях промышленности – появились робототехнические системы, повсеместно внедряются элементы микропроцессорной техники. Например, в станкостроительной отрасли в США в 1990 г. было занято 330 тысяч человек, а к 2005 году осталось 14 тысяч человек за счет внедрения роботов и манипуляторов.

В информационном обществе изменится не только производство, но и весь уклад жизни, система ценностей. По сравнению с индустриальным обществом, где все направлено на производство и потребление товаров, в информационном обществе средством и продуктом производства станут интеллект и знания, что, в свою очередь, приведет к увеличению доли умственного труда. От человека потребуется способность к творчеству, возрастет спрос на знания.

Согласно мнению ряда специалистов, США завершат в целом переход к информационному обществу к 2020 году. Япония и большинство стран Западной Европы – к 2030-2040 годам. В России имеется ряд объективных предпосылок к переходу ее в состояние информационного общества: быстрое развитие материальной базы информационной сферы, информатизация многих отраслей производства и управления, активное вхождение в мировое сообщество и др. Важно, что движение России к информационному обществу реализуется государством как стратегическая, приоритетная цель.

В начале XXI века созданная теоретиками картина информационного общества постепенно приобретает зримые очертания. Прогнозируется превращение всего мирового пространства в единое компьютеризированное и информационное общество людей, проживающих в домах, оснащенных всевозможными электронными приборами и «интеллектуальными» устройствами. Деятельность людей будет сосредоточена главным образом на обработке информации, а материальное производство и производство энергии будет возложено на машины.

В период перехода к информационному обществу человеку необходимо подготовиться к быстрому восприятию и обработке больших объемов информации, научиться работать с современными средствами, методами и технологиями.

Информационное общество опирается на интеллект как инструмент познания, на информацию, как результат познания, на интерес и активность к восприятию информации, на желание применить интеллект и информацию для определенных целей.

Этапы развития технических средств и информационных ресурсов

Ресурс — это запас или источник некоторых средств:

• традиционные (людские, материальные, энергетические);

• нетрадиционные (информационные, временные (перспективные))

«Информационные ресурсы — отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах)».

Появление и развитие компьютерной техники во второй половине xx века стало важнейшим фактором научно-технической революции.

В этом процессе выделим три этапа.

Первый этап начинается с создания первой ЭВМ в 1945 году.

Второй этап начинается с середины 70-х годов и связан с появлением и распространением ПК. ПК вошли в дом как один из видов бытовой техники наряду с радиоприемниками, телевизорами и т.д.

Третий этап связан с появлением глобальной компьютерной сети Интернет.

С появлением Интернета ПК, который помещается на письменном столе, стал своеобразным окном в огромный мир информации. Появились такие новые понятия, как «мировое информационное пространство», «киберпространство». Именно развитие Интернета дает основание говорить о том, что в истории цивилизации наступает этап «информационно-ориентированного общества».

Всякий ресурс, кроме информационного, после использования исчезает (сожженное топливо, израсходованные финансы и т.п.), а информационный ресурс остается, им можно пользоваться многократно, он копируется без ограничений.

К техническим средства относятся компьютеры, различные устройства вводы и выводы информации, средства связи и телекоммуникационные системы.

Современные внешние устройства ЭВМ обеспечивают ввод и вывод информации разного вида: символьной, графической, звуковой. для ввода символьной информации используется клавиатура, графической – сканер; звуковой – микрофон и специальные устройства, оцифровывающие звук. Задача ввода управляющей информации, регулирующей работу компьютера, решается, в основном , манипуляторами типа мышь. Экран дисплея и принтер позволяют, отображать символьную и графическую информацию, а звукогенератор звуковую.

К современным техническим средствам работы с ин­формацией относятся не только компьютеры, но и другие устройства, обеспечивающие ее передачу, обработку и хра­нение:

• Сетевое оборудование: модемы, кабели, сетевые адаптеры.

• Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

• цифровые фото- и видеокамеры, цифровые диктофоны.

• Записывающие устройства (CD-R, CD-RW, DVD-RW и др.).

• Полиграфическое оборудование.

• Цифровые музыкальные студии.

• Медицинское оборудование для УЗИ и томографии;

• Сканеры в архивах, библиотеках, магазинах, на экзаме­нах и избирательных участках;

• ТВ-тюнеры для подачи телевизионного сигнала в компьютер.

• Плоттеры и различные принтеры.

• Мультимедийные проекторы.

• Флэш-память, используемая также в плеерах и фотоап­паратах.

• Мобильные телефоны.

 Кроме персональных компьютеров существуют мощные вычислительные системы для решения сложных науч­но-технических и оборонных задач, обработки огромных баз данных, работы телекоммуникационных сетей:

• Многопроцессорные системы параллельной обработки данных (управление сложными технологическими про­цессами).

• Серверы в глобальной компьютерной сети, управляю­щие работой и хранящие огромный объем информации.

• Специальные компьютеры для проектно-конструкторских работ.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/486604-informatika-kak-nauchnaja-disciplina