В современном мире информация, как правило, обрабатывается на вычислительных машинах. Поэтому информатика тесно связана с инструментарием — вычислительной машиной.

Широко используется еще один термин: данные (лат. data), термин принято применять в отношении информации, представленной в виде, позволяющем хранить, передавать или обрабатывать с помощью технических средств.

Информатика – наука, связанная с: разработкой вычислительных машин и систем, технологий их создания; разработкой математических моделей естествознания и общест­венных явлений с целью их строгой формализации; обработкой данных, созданием численных и логических методов решения задач, сформулированных на этапе построения математиче­ской модели; разработкой алгоритмов решения задач управления, расчета и анализа математических моделей; программированием алгоритмов, созданием программного обес­печения ЭВМ.

Объект информатики

Объектом информатики выступают автоматизированные, осно­ванные на ЭВМ и телекоммуникационной технике, информационные системы (ИС) различного класса и назначения. Информационные технологии (PIT) — это машинизированные (инженерные) способы обработки семантической информации — данных и знаний, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем (АИС).

В настоящее время АИС получили широчайшее распространение. Классификация АИС осуществляется по ряду признаков, и в зависи­мости от решаемой задачи можно выбрать разные признаки класси­фикации.

Классификация отраслевых АИС по направлению деятель­ности: выделяют ораслевые АИС 1.) промышленной сферы 2.) непромышленной сферы 3.) научной сферы, образования и культуры. К промышленной сфере относятся АИС объединением, крупной фирмой, которые в свою очередь подразделяются на 1.) АСУП 2.) АСУ цехом 3.) АСУ технологическими процессами, которые подразделяются на АСУ непрервными, дискретными и периодическими технологическими процессами. К непромышленной сфере относятся 1.) АИС на транспорте 2.) АИС банков, кредитно-финансовой деятельности 3.) АИС в торговле 4.) АИС социальными процессами. К научной сфере, образованию и культуре относятся 1.) АИСНИИ, КБ вузов 2.) АСНИ 3.) САПР 4.) экспертные системы 5.) АИС «Библиотека».

Классификация АИС на предприятии: выделяют 1.) АИС управления производством 2.) АИС организации хозяйственной и экономической деятельности. АИС управления производством включает следующие подсистемы: оперативного управления, АСУ ТП, контроля качества продукции, диагностики, стратегического прогнозирования и планирования. АИС организации хозяйственной и экономической деятельности подразделяются на подсистемы бухгалтерского учета, финансов, транспорта, снабжения, складов, кадров, социальной сферы предприятия.

Информатика как наука

Категории информатики

Вся система категорий (понятий) информатики состоит из трех элементов:

- понятия, заимствованные информатикой из других наук;

- оригинальные понятия и аксиомы, отличающиеся принци­пиальной новизной;

- понятия более низких иерархий — субпонятия, раскрывающие содержание каждого из основных понятий информатики, как метанауки.

Понятия информатики, заимствованные из ранее появившихся дисциплин: информация (в тради­ционном шенноновском смысле), информационный шум, избы­точность, бит, байт и другие понятия математической теории связи. Сюда можно добавить понятия кибернетики: цель, управляющая и управляемая подсистемы (объект и орган управления), прямая и обратная связи и др.

Система оригинальных понятий информатики вырастает из основного понятия — понятия «информационный ресурс», а именно: информационный ресурс; социальная энтропия; полезная и информационная работа (отдача) ЭВМ; информационная среда; информационная напряженность; исходный и полный информационные потоки; информационные технологии; искусственный интеллект; творческая система; социальный (коллективный) интеллект.

Раскроем более подробно понятийный аппарат информатики.

Информационный ресурс (ИР) – симбиоз знания и информации. Это основное понятие, яв­ляющееся предметом информатики. ИР имеет две неразделимые стороны: формально-логическую (информационную) и семантическую (когнитивную). Когнитивный (от лат. cognition — знание, познание) означает познаваемый, соответствующий познанию. Первый аспект этого понятия (формально-логическая сторона) формируется в результате обобщения практики компьютеризации и развития инженерии знаний.

Развитие формально-логического направления в 70-е годы в основном было связанно с практикой создания интеллектуальных систем, главная особенность которых состоит в наличии у них базы знаний и механизма их вывода («логической машины»). Потребовалось развитие формально-логических подходов, машинных языков, создание моделей представления знаний на основе логики предикатов первого порядка. Возникли обобщенные представления в области АИС, их природы, функций, общей структуры, сущности ИТ и их уровней и т.д.

Однако всего этого оказалось недостаточно для развития работ в области ИИ. Нужны были продвижения в содержательном (ког­нитивном) направлении: в создании моделей, использовании фрей­мов, семантических сетей. С этим связано формирование второго аспекта категории ИР, его когнитивной, содержательной стороны.

Таким образом, в основе методов использования представления знаний (первый аспект ИР) лежат главным образом математическая формализация и логическая полнота. Напротив, когнитивный подход (второй аспект ИР) основан на понимании процесса осознания чего-либо человеком, поэтому представлению знаний в данном случае свойственно скорее выразительность, чем математические изящество и скорость. В рамках когнитивно-содержательного направления развивается понимание зависимости от коммуникаций, информа­ционных связей. Здесь главным объектом изучения выступает соотношение знания и информации, переход одного во второе, а так­же фазовый переход знания в социальную силу. В результате слияния формально-логического и когнитивно-содержательного нап­равлений и рождается фундаментальное понятие информационного ресурса.

Социальная энтропия. Вторая фундаментальная категория инфор­матики. Социальная энтропия — это мера отклонения от некоторого состояния, принимаемого за эталонное, оптимальное по критерию недоиспользования ИР.

Социальная энтропия — категория информатики для характеристики управленческих процессов, уровня их осущест­вления. Энтропия — не просто мера упорядоченности организа­ционных систем, а мера соответствия их состояния имеющимся целевым установкам. Чем выше информационный уровень функ­ционирования народнохозяйственной системы, т.е. чем ниже энт­ропия, тем экономнее расходует она традиционные ресурсы произ­водства: энергию, сырье, рабочую силу и особенно время.

Полезная работа (отдача) ЭВМ. Чтобы качественно и количественно определить отдачу ЭВМ, необходимо определить, что такое информационная работа вообще.

Информационная работа в полном цикле — это воздействие наблюдателя (управляющей подсистемы) на объект путем выработки и передачи сообщений, обусловливающих удержание объекта в имеющемся исходном состоянии, а также перевод его в новое состояние — достижение новой цели. Информационная работа имеет неэнтропийную природу.

Постановка новой цели объекту добавляет ему энтропию, снятие которой требует новой, дополнительной информационной работы. С другой стороны, информационная работа обеспечивает развитие объекта, перевод его в новое состояние. Иначе говоря, эта часть и определяет полезность информационной работы — внешнюю отдачу наблюдателя и, следовательно, ЭВМ.

Таким образом, полезная информационная работа наблюдателя, а значит и ЭВМ как орудия наблюдателя, есть остаток от работы, затраченной на компенсацию энтропии самого наблюдателя, его неупорядоченности и исходной энтропии объекта.

Полный информационный цикл включает рождение инфор­мации, ее накопление, обработку, прием и использование для целей развития системы.

Информационная среда. Это понятие связано с понятием инфор­мационной работы в ее полном цикле. Информационная среда — это весь набор условий для технологической переработки и эффек­тивного использования знаний в виде информационного ресурса.

Информационная напряженность – это та сила, побудительный мотив, с которой объект и его среда действуют на управляющую подсистему, вызывая ее действия по обеспечению достижения объектом новой цели в течение определенного времени.

Исходным информационным потоком называется поток от главного, верхнего элемента управляющей подсистемы (наблюдателя) к каждому элементу управляющей подсистемы.

Пол­ный информационный поток — это поток, воздействующий на объект за период его перехода в новое целевое состояние.

Категория искусственный интеллект (ИИ). Слово «интеллект» (от лат. Tntellectus) означает ум, рассудок, разум, мыслительная способность человека. Учение об интеллекте развивается по трем направлениям. Первое из них, приведшее к появлению самого термина «искус­ственный интеллект», связано с теорией эвристического поиска и созданием машинных «решателей задач», относящихся к разряду творческих. Второе направление связано с разработкой роботов, автономно действующих в реальной среде и решающих нетривиа­льные задачи, поставленные человеком. Третье — главное — направ­ление связано с коренной интеллектуализацией ЭВМ путем осна­щения их программно-техническими средствами высокого уровня, способными делать логические выводы.

Не вдаваясь в подробный анализ научных и инженерных изыс­каний, отметим главное: искусственный интеллект ориентирован на создание методов дублирования (разумеется, в пределах доступного) функций живых интеллектуальных систем искусственными сис­темами.

ЭВМ в виде ИИ рождают социальный интеллект как единую целенаправленную творческую систему. Социальный интеллект — не просто одно из важных понятий теоретической информатики. Это категория, посредством которой информатика смыкается с общественными науками. Подход к обществу и его отдельным подсистемам и звеньям с позиций социального (коллективного) интеллекта — это принципиально новый подход, отвечающий совре­менному этапу развития цивилизации.

Творческая система. Интеллектуальные системы — это информационные комплексы, оснащенные ИИ. Творческими системами называются интеллектуальные системы полного цикла, обеспечивающие фазовый переход знаний в силу, творящие объект. Творческие системы — это высшая форма информационных систем полного цикла. АСУ сложными системами, объединяющие АСУП, АСУТП, САПР, АСНИ, т.е. интегрированные АСУ, можно назвать прообразами творческих систем.

Аксиоматика информатики

Первая аксиома информатики

В сложных системах управления управляющая подсистема имеет иерархическую структуру. Назовем наблюдателем главный, верхний элемент управляющей подсистемы. К каждому элементу управ­ляющей подсистемы от наблюдателя идет исходный информа­ционный поток I_исх.(бит), равный:

I_исх. =N*H, (2.1.)

где N— количество сигналов (команд, документов, данных, указаний и т. п.), исходящих от наблюдателя; Н— энтропия этих сигналов ( 0< = Н< =1). Это первая аксиома информатики.

Вторая аксиома информатики

Информационная напряженность каждого элемента управляющей подсистемы g_j, определяется инфор­мационным воздействием на него наблюдателя (исходным инфор­мационным потоком) с учетом энтропии данного элемента Н_j:

g_j = I_исх. /Н_j, j=1, m (2.2.)

В содержательном аспекте энтропия любого элемента управ­ляющей подсистемы Н_j является показателем его способности к творчеству, т.е. функционированию с учетом отрицательной об­ратной связи с объектом. Если Н_j =1, это означает, что рассматриваемый элемент управляющей подсистемы лишь воспринимает и ретранслирует команды наблюдателя и не вырабатывает собственной информации, т.е. не осуществляет корректирующих воздействий на объект управления с учетом конкретных условий. Если Н_j = 0 — управляющий элемент осуществляет управление объектом неза­висимо от наблюдателя, полностью самостоятельно. При 0< Н_j< 1 управляющий элемент не только ретранслирует командную информацию, идущую от наблюдателя, но и вносит собственный творческий вклад в информационный потенциал управляющей подсистемы. Например, если Н_j = 0, 5, то элемент в два раза усиливает направленный на него информационный поток.

Третья аксиома информатики

Информационная напряженность всей управляющей подсистемы равна сумме напряженности все ее элементов, включая и наблюдателя:

Q=∑ g_j, j=1, m, (2.3.)

где g_j – информационная напряженность конкретного j-го элемента; т — число элементов управляющей подсистемы.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: