Історія інформатики як науки про знання і технології

Размещено на http://www.allbest.ru/

Історія інформатики як науки про знання і технології

СОДЕРЖАНИЕ

1 Допаперова інформатика. Ієрогліфічна символіка

2 Абстрактна символіка

3 Картографія, технічна графіка й інформаційна візуалізація

4 «Камінняпис», «глинопис», «деревопис», «пергаментопис»

5 Паперова інформатика

6 Винахід друкарства

7 Технічна (індустріальна) революція XIX ст.

2 АБСТРАКТНА СИМВОЛІКА

Ієрогліфічний лист, хоча і є найдавнішим, зберігся в ряді регіонів і до наших днів (Китай, Японія, Корея). Це пов'язано зі зручністю і наочністю ієрогліфічного представлення інформації, а також з тим, що народи цих країн були етнічно однорідні і через особливості культури, традицій, географічного положення слабко мігрували.

У Середземномор'я ж були передумови удосконалювання листа: різні язикові форми, розвинуті міжнаціональні торговельні зв'язки, відносно нестабільна політична обстановка в державах і міграція населення. Тому тут за короткий історичний період завершився перехід від ієрогліфічної системи листа клинопису на сирих глиняних табличках (III-II ст. до н.е.). Одним з важливих періодів створення послідовного складового листа на глиняних табличках є вавілонський. Вавілонська мова вперше в історії стала засобом міжнародного спілкування в дипломатії і торгівлі, тобто придбала комунікаційні і термінотворчі функції.

Найважливішим етапом розвитку абстрактної символіки з'явилося створення в X-IX ст. до н.е. фінікійського алфавіту. Етап переходу до алфавітної системи завершився в VIII ст. до н.е. створенням на основі фінікійського листа грецького алфавіту, що згодом став основою всіх західних письмових систем. Удосконаленням цієї інформаційної символіки з'явилося уведення в II-I ст. до н.е. в Олександрії початків пунктуації. Розвиток письмової символіки завершився в Європі в XV ст. створенням пунктуації сучасного виду.

Поява давньогрецької наукової термінології сприяло усуненню зайвої інформаційної надмірності. У період Відродження давньогрецькі і латинські мови послужили основою для створення термінологічних систем у різних областях знань. Це був час розквіту не тільки культури, мистецтва, поезії, але і такого способу актуалізації знань, як віртуалізація зв'язків і відносин (наприклад, архітектурні спорудження). У період технічної революції термінологічні системи значно розширилися в обсязі й упорядкувалися за рахунок фундаментальних законів природи і суспільства, а також унаслідок взаємопроникнення термінів різних наук. Завдяки фундаментальним відкриттям математики продовжувала якісно розвиватися математична символіка: була створена алгебраїчна символіка (XIV-XVII ст.). уведено знаки операцій (XV ст.), рівності, нескінченності (XVII ст.), ступеня, диференціала, інтеграла, похідній (XVII ст.).

3 КАРТОГРАФІЯ, ТЕХНІЧНА ГРАФІКА Й ІНФОРМАЦІЙНА ВІЗУАЛІЗАЦІЯ

Особлива форма представлення (візуалізації) знань - карти, що відображають явища природи і суспільства у вигляді інформативних образів і знаків. Перші з карт, що збереглися до наших днів, були складені у Вавилоні (III-I тис. до н.е.). Карта світу була вперше складена давньогрецьким ученим Птолемеєм у II ст. до н.е. Створення нових картографічних проектів і технологій їхнього складання відбулося наприкінці XVI ст.

Виникнення технічної графіки відноситься до часів появи ранньої писемності, а її розвиток відбувається у зв'язку зі спорудженням складних об'єктів (пірамід, палаців, шахт, водопровідних систем) у III-II тис. до н.е. Подальший розвиток технічна графіка одержала в епоху Відродження у зв'язку з конструюванням складних машин і механізмів (наприклад, військового характеру) і зведенням великих міст.

Значно пізніше елементи віртуалізації зв'язків і відносин одержали розвиток у картинах багатьох відомих художників (А. Дюрер і ін.).

4 «КАМІННЯПИС», «ГЛИНОПИС», «ДЕРЕВОПИС», «ПЕРГАМЕНТОПИС»

Допаперові інформаційні технології характеризуються постійним удосконалюванням носія інформації. Запис на камені вперше дозволила спромогтися ефекту знеособлення процесу передачі інформації. Запис на глиняних табличках і дерев'яних дощечках дав можливість перейти до інформаційних комунікацій (з'являється нова властивість інформаційної динамічності). Винахід папірусу (III тис. до н.е.) означало значне підвищення ємності носія інформації, дозволило стискати інформацію (актуалізується нова властивість інформації - стискальність). Застосування пергаменту завершило допаперову фазу: з'явився оптимальний носій інформації - книга (IV ст. до н.е.).

На розвиток механізму інформаційної взаємодії людей у допаперову епоху впливали соціальні, політичні, регіональні й інші фактори. У кам'яному віці піктограма являла собою загальнодоступне інформаційне повідомлення, що відповідало низькому рівневі розвитку праці і соціальної ієрархії. На етапі створення перших держав глиняні і дерев'яні таблички зберігалися в закритому приміщенні, а користуватися ними могла тільки аристократія, тому виникла потреба в навчанні. З'явилися централізовані сховища інформації; наприклад, у столиці Хетської держави в палаці зберігалося близько 20 тис. глиняних клинописів. Якісно новий, більш динамічний і відкритий характер інформаційні комунікації придбали, коли у великих державах (Греція, Персія, Єгипет) виник добре налагоджений поштовий зв'язок. У цей період бібліотеки стали центрами зосередження інформаційних носіїв, доступними для вільних громадян. Уперше з'явився інструмент масової інформаційної комунікації.

5 ПАПЕРОВА ІНФОРМАТИКА

Паперовий етап розвитку інформатики можна відраховувати, очевидно, з X ст., коли папір став вироблятися на підприємствах у країнах Європи.

Досягнення епохи Відродження зіграли виняткову роль у розвитку не тільки літератури і мистецтва, але й інформатики, особливо її гуманітарних основ і додатків. З розширенням торгівлі і ремесел з'явилися міські пошти: у XV ст. - приватна пошта, у XVI ст. - королівська пошта. Завдяки цим стабільним комунікаціям інформаційна діяльність починає розширюватися; з'являються перші університети (Італія, Франція), що починають відігравати роль центрів збереження і передачі інформації, центрів культури і знання. Класичне університетське утворення базується на фундаментальності, універсальності, гармонізації утворення, методів і засобів актуалізації інформації.

6 ВИНАХІД ДРУКАРСТВА

Винахід друкарства в Німеччині в XV ст. (верстат І. Гутенберга, 1440 - 1450) ознаменувало початок нового наукового етапу в природознавстві. Головним якісним досягненням того часу стало виникнення систем науково-технічної термінології в основних галузях знань.

З'явилися журнали, газети, енциклопедії, географічні карти, тобто відбувалося масове тиражування інформації на матеріальних носіях, що приводило до росту професійних знань і розвитку інформаційних технологій. «Друкарство явилося могутнім знаряддям, що охороняло думку особистості, збільшувало її силу в сотні разів» (В.І. Вернадський).

7 ТЕХНІЧНА (ІНДУСТРІАЛЬНА) РЕВОЛЮЦІЯ XIX СТ.

Друкарство сприяло розвиткові науки, систематизації і формалізації знань по галузях. Ці знання тепер можна було швидко тиражувати (у наявності поява ще однієї важливої властивості інформації). Знання стали доступні багатьом учасникам трудового процесу, у тому числі територіально і за часом вилученим один від одного (підсилюються просторово-тимчасові властивості інформації). З'являються ознаки паралелізму в передачі й актуалізації інформації, знань. Почала розкручуватися спіраль технічної цивілізації: поточне знання - поточне суспільне виробництво - нове знання - нове суспільне виробництво.

Новий етап у розвитку інформатики, зв'язаний з технічною революцією XIX ст., асоціюється з початком створення регулярного поштового зв'язку як форми стабільних міжнародних комунікацій. Потім уже з'являються такі засоби комунікації, як фотографія (1839), телеграф (1832), телефон (1876), радіо (1895), кінематограф (1905), бездротова передача зображення (1911), промислове телебачення (1920), цифрові фотографія і телебачення, стільниковий зв'язок, IP-телефонія (кінець XX ст.).

8 МАТЕМАТИЗАЦІЯ І ФОРМАЛІЗАЦІЯ ЗНАНЬ

З розвитком промислової революції ставала все більш гострою потреба в створенні системи опису професійних знань, уведенні фундаментальних і професійних понять, формуванні основних елементів технології формалізації професійних знань.

Перші ознаки цього процесу відносяться до тих часів, коли жреці відмовилися від контролю над всім і всіма і перейшли до індивідуальної спеціалізації (з'явилися перші фахівці - звіздарі, лікарі й ін.). Найбільше успішно розвивався в цьому відношенні процес формалізації астрономічних знань - з'являлися книги з астрономічними формулами і таблицями, на їхній базі розроблялися навігаційні інструменти, що дозволяло передавати професійні знання й уміння (наприклад, за кілька років навчати професійному мореплаванню).

Можливість процесу відчуження професійних знань від їхніх носіїв до самого останнього часу визначалася можливістю формалізації професійних знань математичними методами й апаратом. Області професійних знань, що виявилися більш здатними до формалізації, одержали назву точних, або природних, наук - математика, фізика, біологія, хімія й ін. Інші області утворили гуманітарні науки.

Процес формалізації знань, як правило, зводився до спроб виділення з усього різноманіття зведень з деякої області людської діяльності невеликої їхньої частини, що логічно визначає досить багато чого (система аксіом і правила висновку). Відправник і одержувач інформації (знань) користувалися деяким загальним набором правил для їхнього представлення і сприйняття - формалізмом представлення знань. Думка, яку не можна виразити формалізмом (мовою), не може бути включена в інформаційний обмін, в обмін знаннями. У галузях науки формувалися специфічні язикові системи, серед яких особливо важлива мова математики як інформаційна основа системи знань у природничих науках. Свої мови мають хімія (мова структурних хімічних формул), фізика (мова опису атомних зв'язків), біологія (мова генетичних зв'язків і кодів) і т.д. Нинішній етап розвитку інформатики характерний створенням і становленням мови інформатики.

9 ІНФОРМАТИЗАЦІЯ, ІНФОРМАЦІЙНО-ЛОГІЧНЕ ПРЕДСТАВЛЕННЯ ЗНАНЬ

З появою ЕОМ вперше в людській історії стали можливі запис і довгострокове збереження професійних знань, раніше формалізованих математичними методами (алгоритмів, програм, баз даних, евристик і т.д.). Ці знання, а також досвід, навички, інтуїція могли вже широко використовуватися і впливати на режим роботи виробничого устаткування без проміжного впливу на людину. Процес запису раніше формалізованих професійних знань у формі, готової для впливу на механізми (автомати), одержав споконвічну назву «програмування».

Ріст числа людей, зайнятих в інформаційній сфері, був викликаний постійним ускладненням індустріального суспільства і зв'язків у ньому. На початку 70-х рр. XX ст. почала спостерігатися інформаційна криза, що проявилася в зниженні ефективності інформаційного обміну: різко виріс обсяг науково-технічної літератури; фахівцям різних областей стало важко спілкуватися один з одним; зріс обсяг використовуваної неопублікованої інформації; виникли складності в сприйнятті, переробці інформації, виділенні потрібної інформації з загального потоку й ін. Якщо машини і системи автоматизації в сфері матеріального виробництва постійно удосконалювалися і, відповідно, продуктивність праці в цій сфері росла, то в сферу обробки інформації засобу автоматизації проникали на превелику силу. Кількість людей, зайнятих в інформаційній сфері, до початку 80-х рр. у більшості розвинутих країн складало близько 60% від загального числа зайнятих у виробництві і продовжувало зростати. ЕОМ застосовувалися там, де існувала формальна постановка задач, алгоритм, а також використовувалися для збереження великих наборів даних і обробки їх стандартними процедурами. Однак область професійно-людської діяльності, що піддається формалізації, алгоритмізації, а отже, автоматизації за допомогою ЕОМ, складає тільки невелику частину формалізованих знань, велика частина айсберга знань поки погано формалізована і погане структурована.

(Загальну структуру накопичених людством професійних знань можна представити у вигляді піраміди. Піраміда - це універсальна і чудова структура - інваріант багатьох процесів, що рохвиваються (можливо, цим пояснюється тяга до побудови пірамід у стародавності). В основі розглянутої піраміди лежить шар знань, у даний момент практично недосяжний, зокрема невіддільний від їхніх авторів (існуючий, наприклад, на рівні підсвідомості) і не здатний до формалізації. Наступний шар - це прості («ремісницькі») знання, що можуть бути передані за принципом «роби, як я». Вище розташовані знання, доступні для пояснення, але не завжди формально описувані. Потім йдуть формально описувані знання. Найвищий, відносно менший за обсягом, шар складають аксіоматично побудовані теорії.)

10 АВТОФОРМАЛІЗАЦІЯ ЗНАНЬ

Даний етап тісно пов'язаний з розвитком когнітології, персональних комп'ютерів, а також обчислень, що роблять можливим формальний опис (а отже, актуалізацію, передачу, збереження, стиск) дослідниками накопиченого знання, досвіду, професійних умінь і навичок. Розвиваються когнітивні методи і засоби, що дозволяють будувати рішення проблем «по ходу рішення, на ходу» і особливо ефективні в тих випадках, коли дослідникові невідомий шлях рішення. Удосконалюються методи віртуализації і візуалізації.

Цей етап дуже важливий для інформатики, тому що саме його досягнення дозволили вирішувати міжпредметні задачі (як правило, погано здатні до структурування і формалізації), а також використовувати типові інструментальні системи. З'являються такі нововведення, як когнітивна графіка - графіка, що породжує нові рішення; «віртуальний світ» - штучний тривимірний простір (одну з осей координат можна умовно вважати «просторовою», іншу - «тимчасовою», третю - «інформаційною») і візуальні середовища (наприклад, Visual-середовища).

11 БЕЗПАПЕРОВА ІНФОРМАТИКА. РОЗВИНУТА БЕЗПАПЕРОВА ІНФОРМАТИКА І ГЛОБАЛЬНІ СИСТЕМИ ЗВ'ЯЗКУ (ІНТЕРНЕТ), ІНФОРМАЦІЙНЕ СУСПІЛЬСТВО

В другій половині 60-х рр. XX ст. у Японії виникло поняття «інформаційне суспільство». Побудова цього суспільства стала одним з головних орієнтирів при плануванні економічного розвитку країни. Поняття «інформаційне суспільство» надалі стало використовуватися й в інших країнах. Перехід до безпаперової інформатики, електронним інформаційним технологіям, використанню Інтернету, а також виробництву інформаційних товарів і послуг характерний для всіх країн, що вступили в стадію побудови інформаційного суспільства.

Можна відзначити наступні основні атрибути суспільства безпаперової інформатики (ми спеціально не використовуємо тут термін «інформаційне суспільство», тому що таке суспільство цілком ще ніде не побудоване, а критерії можуть змінюватися):

- безпаперові (електронні) документообіг і діловодство, їхня державна підтримка і цілеспрямований розвиток;

- інформаційна (комп'ютерна, мережна) грамотність населення державна підтримка її освоєння й удосконалювання;

- перетворення інформації в товар (із усіма властивими цій категорії атрибутами);

- розвита (інтелектуальна) і доступна система баз даних і знань, доступ до інформації Інтернет;

- інформатизація основних систем суспільства, їхня інформаційна безпека;

- актуалізація речовинно-енергоінформаційних зв'язків систем і процесів.

Д.С. Робертсон (США) висунув формулу «Цивілізація - це інформація». Спираючи на кількісні міри математичної теорії інформації, він ранжирував цивілізації за кількістю виробленої ними інформації на 5 наступних рівнів:

0-й рівень - інформаційна ємність мозку окремої людини - приблизно 10⁷біт;

1-й рівень - усне спілкування усередині громади, села або племені; кількість циркулюючої інформації - приблизно 10⁹ біт;

2-й рівень - письмова культура; мірою інформованості суспільства служить Олександрійська бібліотека, що має 532800 сувоїв, у яких утримується приблизно 10¹¹ біт інформації;

3-й рівень - книжкова культура: існують сотні бібліотек, випускаються десятки тисяч книг, газет, журналів, сукупна ємність яких оцінюється приблизно в 10¹⁷ біт;

4-й рівень - інформаційне суспільство з електронною обробкою інформації, обсяг якої складає приблизно 10²⁵ біт.

Вступ держави в «інформаційну цивілізацію» підтверджується, насамперед, макроекономічними показниками, зокрема збільшенням частки інформаційного сектора у валовому національному продукті і підвищенням частки працівників інформаційної сфери в загальній чисельності працюючого населення. Інформаційний бізнес займає помітне місце в структурі економіки промислово розвинутих країн. Так, наприклад, у США на початку 80-х рр. XX ст. у сільському господарстві було зайнято близько 5% працюючого населення, у промисловості - 20%, у сфері обслуговування - 30%, у сфері інформаційних послуг - 45%, а прогнозований аналогічний показник початку тисячоріччя, що наступило - 70%. Зростання числа працівників в інформаційній сфері викликаний у першу чергу просторово-тимчасовим збільшенням і ускладненням інформаційних потоків.

В даний час завершується етап спонтанного, трохи хаотичного розвитку інформатики; накопичено досить досвіду і знань, що вимагають осмислення, систематизації, структурування, теоретизації. А це буде, у свою чергу, сприяти перетворенню інформатики у фундаментальну науку.

Можна виділити два досить розповсюджених підходи до інформатики. Перший полягає в тім, що інформатика, розглянута з погляду збереження і перетворення інформації, зводиться до комп'ютерів (які служать визначеним цілям). Це ресурсний, технократичний підхід до інформатики. Другий підхід полягає в тому, що інформатика розглядається з комунікаційних позицій, наприклад з позиції передачі знань. При такому підході вона виступає невід'ємним фрагментом культури суспільства. Звичайно, ідеальним було би об'єднання цих двох підходів, їхній взаємозв'язок, оскільки абсолютизація першого підходу приводить до омани в тім, що технічні можливості визначають мету розвитку суспільства (виникають технократичні утопії), абсолютизація другого підходу може привести до забуття технічних можливостей інформатики, недооцінці технічних нововведень, зайвого формалізму.

Можна, очевидно, говорити про завершення етапу інформатики, що розуміється як основи інформатики й обчислювальної техніки, і настанні етапу наукової, системно-міждисциплінарної інформатики.

Відсутність в освітній інформатиці розвитого понятійного апарата, штучне «притягання» неадекватного цілям, задачам, значенню інформатики понятійного апарата з інших областей (кібернетики, мікропроцесорної техніки, керування й ін.) зводить її до тривіального вивчення програмування, принципів роботи ЕОМ і користувальницького інтерфейсу.

Використання повних, точних і адекватних методів і методології дасть можливість фундаментальній науці й освітній дисципліні «Інформатика»:

- дотримуватись точних і суворих (формалізованих) правил дослідження інформаційних процесів і систем, що дозволяє виявити загальне, інваріантне в цих процесах і системах;

- формулювати точні і суворі (формалізовані) закони еволюції інформаційних процесів і систем, що дозволяє вивчати й актуалізувати загальне, інваріантне в цих процесах і системах, прогнозувати і підвищувати надійність прийнятих рішень;

- переосмислювати і перебудовувати раніше сформульовані правила і закони і визначати (розширювати) границі застосовності знань і будувати технології застосування цих знань.

Розглядаючи інформатику з різних точок зору, можна дати різні її визначення. Інформатика - наука, що вивчає інформаційні аспекти системних процесів і системні аспекти інформаційних процесів. Це визначення можна вважати системним визначенням інформатики.

Інформатика - це наука про інваріанти (тобто незмінні сутності) інформаційних процесів, їхнє виявлення, опис, вивчення, застосування, просторово-тимчасову організацію і самоорганізацію. Таке визначення природно назвати сінергетичним визначенням інформатики. Воно має важливе значення при дослідженні сінергетики інформаційних процесів у різних системах.

Інформатика тісно пов'язана з філософією. Філософія дає загальні методи змістовного аналізу, а інформатика - загальні методи формального аналізу предметних областей (особливо теоретична, математична інформатика). Можна дати таке філософське визначення інформатики: інформатика - це наука, що вивчає загальні властивості і процеси відображення матерії, порядок у матерії, її структурованість і відображення у свідомості людини, суспільства.

Дамо математичне визначення інформатики (або, вірніше, визначення математичної інформатики), інформатика - наука, що вивчає питання побудови і дослідження математичних методів і моделей, алгоритмів, формальних систем для опису й актуалізації різних інформаційних систем і процесів, різних класів операційних просторів. Це наука, що математично (тобто формальною мовою) описує і досліджує інваріанти інформаційних процесів, абстрагуючись при цьому від їхньої матеріальної основи.

Фундаментальність інформатики додає не тільки широке і глибоке використання математики, формальних методів і засобів, а спільність і фундаментальність її результатів, їхня універсальна методологічна спрямованість у виробництві знань. У цьому змісті математична інформатика аналогічна математичній фізиці, математичній біології, математичній економіці й ін.

Предмет інформатики точно («математично») неможливо визначити в силу його складності, багатосторонності, динамічній мінливості. Проте, можна відзначити наступні три основні галузі інформатики, обумовлені її пізнавальною і прагматичною функціями, її внутрішньою і зовнішньою сутностями (помітимо, що розподіл інформатики як науки і людської діяльності на ті або інші частини залежить від цілей, задач, ресурсів):

- теоретична, математична інформатика (brainware) вивчає теоретичні проблеми інформатики (в основному пов'язані з формальними системами, моделями, алгоритмами і теорією програмування, кодування й організації систем);

- практична, прикладна інформатика (software) вивчає практичні, конкретні проблеми інформатики (в основному пов'язані з програмуванням і використанням моделей, програмними і комп'ютерними технологіями і системами);

- технічна, інженерно-фізична інформатика (hardware) вивчає інженерно-фізичні, технічні проблеми інформатики (в основному пов'язані з розробкою і використанням технічних засобів обробки інформації, ЕОМ і систем ЕОМ, мереж).

Основними поняттями інформатики є:

- інформація і повідомлення (одержання, переробка, стиск, актуалізація інформації і т.д.);

- алгоритм і алгоритмізація (програма, програмний комплекс, проектування програм, програмування і т.д.);

- система і структура, відношення і зв'язок, порядок, вибір (інформаційна система і відносини в ній; інформаційна структура і відносини в ній і т.д.);

- модель і моделювання (опис і дослідження систем за допомогою моделей і моделювання);

- виконавець і його операційне середовище (ЕОМ, система ЕОМ і т.д.);

- мови і граматики (алгоритмічні мови, мови програмування, мови спілкування з різними системами і середовищами);

- проектування систем і технологія (зокрема, інформаційна, комп'ютерна технологія).

Предметна область науки інформатики - це інформаційні процеси і системи; моделі; мови їхнього опису; технології їхньої актуалізації, спрямовані як на одержання знань (внутрішня сутність інформатики), так і на їхнє застосування, прийняття на їхній основі рішень у різних предметних областях (зовнішня сутність інформатики). Зазначені інформаційні процеси можуть відбуватися в живих істотах (організмах), автоматах (технічних пристроях), суспільстві, в індивідуальній і суспільній свідомості.

історія інформатика графіка

Рисунок - Наукова база інформатики

Інформатика, як і математика, є наукою для опису і дослідження проблем інших наук. Вона надає свої загальні і/або приватні методи дослідження іншим наукам, допомагає прокладати і підсилювати міждисциплінарні зв'язки, досліджувати проблеми різних наук, цементує них своїми ідеями, методами, технологіями й особливо своїми результатами.

Інформатика надає наступні міждисциплінарні методи і процедури:

- абстрагування і конкретизація;

- аналіз і синтез;

- індукція і дедукція;

- формалізація;

- віртуалізація;

- візуалізація;

- структурування;

- алгоритмізація і програмування;

- інфологічне (інформаційно-логічне) моделювання;

- математичне моделювання;

- комп'ютерне моделювання, обчислювальний експеримент;

- програмне керування;

- розпізнавання, класифікація й ідентифікація образів;

- експертне оцінювання, тестування, макетування;

- і інші.

Размещено на Allbest.ru