Теоретична інформатика

Рис. 3.1. Структура інформатики

Тема: Основні напрями в теорії інформації

Розглянемо «генетичне дерево» інформатики. Вісім гілок, які виходять з одного стовбура, позначають вісім основних направлень науки.

Оскільки до середини 70-х рр. використовували термін «кібернетика», а не «інформатика», то відповідно теоретична інформатика мала назву "теоретична (або математична) кібернетика".

Теоретична інформатика — математична дисципліна. Вона використовує методи математики для побудови і вивчення моделей обробки, передачі і використання інформації, створює той теоретичний фундамент, на якому будується весь будинок інформатики.

За своєю природою інформація прагне до дискретного представлення. Множину інформаційних повідомлень, як правило, можна описувати у вигляді дискретної множини. Отже, за своїм характером теоретична інформатика близька до дискретної математики, що вивчає об'єкти саме такого типу. Тому багато моделей теоретичної інформатики запозичені з дискретної математики. Але, як правило, ці моделі наповнені конкретним змістом, пов'язаним зі специфікою інформації — того об'єкта, що цікавить інформатиків.

Сама теоретична інформатика розділяється на ряд самостійних дисциплін. За ступенем близькості розв'язуваних задач їх можна умовно розділити на п'ять класів.

1. До першого класу відносяться дисципліни, що спираються на математичну логіку. В них розробляються методи, що дозволяють використовувати досягнення логіки для аналізу процесів переробки інформації за допомогою комп'ютерів (теорія алгоритмів, теорія паралельних обчислень), а також методи, за допомогою яких можна на основі моделей логічного типу вивчати процеси, що протікають у самому комп'ютері під час обчислень (теорія автоматів, теорія мереж Петрі).

2. Комп'ютери, як відомо, оперують з числами, тобто з інформацією, що представлена в дискретній формі. А самі процедури, що реалізуються комп'ютером, є алгоритми, описані у вигляді програм.Щоб скласти програму, необхідно розробити спеціальні прийоми рішення задач. Раніше математики не піклувалися про можливість переведення своїх методів рішення задач у таку форму, що допускає програмування. В результаті розвитку пристроїв, що автоматизують обчислення, з'явилися сучасні комп'ютери, і це стимулювало розвиток спеціальних прийомів і методів рішення задач у математиці. Так виникли дисципліни, що знаходяться на межі між дискретною математикою і теоретичною інформатикою. Це обчислювальна математика й обчислювальна геометрія.Слово "обчислювальна" підкреслює, що ці науки спрямовані на створення методів, орієнтованих на реалізацію в комп'ютерах.

3. Спеціально вивченням інформації як такої (тобто у вигляді абстрактного об'єкта, позбавленого конкретного змісту), виявленням загальних властивостей інформації, законів, що керують її виникненням, розвитком і знищенням, займається теорія інформації. До цієї науки близько примикає теорія кодування, у задачу якої входить вивчення тих форм, з яких може бути «виліплений» зміст будь-якої конкретної інформаційної одиниці (переданого повідомлення, гранули знань тощо).

4. Інформатика має справу з реальними й абстрактними об'єктами. Інформація, циркулюючи в реальному вигляді, втілюється в різних фізичних процесах, але в інформатиці вона виступає як деяка абстракція. Такий перехід породжує необхідність використання в комп'ютерах спеціальних абстрактних (формалізованих) моделей того фізичного середовища, у якому «живе» інформація в реальному світі. Іншими словами, замість реальних об'єктів у комп'ютерах треба використовувати їх моделі. Перехід від реальних об'єктів до моделей, які можна використовувати для вивчення і реалізації в комп'ютерах, вимагає розвитку особливих прийомів. Їх вивченням займається системний аналіз - наука, що виникла ледь більше трьох десятиліть назад. Системний аналіз вивчає структуру реальних об'єктів і дає способи їх формалізованого опису. Частиною системного аналізу є загальна теорія систем, що вивчає найрізноманітніші за характером системи з єдиних позицій. Системний аналіз займає граничне положення між теоретичною інформатикою і кібернетикою. Таке ж граничне положення займають ще дві дисципліни. Імітаційне моделювання — одна з них. У цій науці створюються і використовуються спеціальні прийоми відтворення процесів, що протікають у реальних об'єктах, у моделях цих об'єктів, які реалізуються в обчислювальних машинах. Друга наука — теорія масового обслуговування — вивчає спеціальний, але досить широкий клас моделей передачі і переробки інформації, так звані системи масового обслуговування.

5. Останній клас дисциплін, що входять у теоретичну інформатику, орієнтований на використання інформації для прийняття рішень у різноманітних ситуаціях, що зустрічаються в навколишньому світі. Сюди, насамперед, входить теорія прийняття рішень, що вивчає загальні схеми, які використовуються людьми при виборі потрібного їм рішення з множини альтернативних можливостей. Такий вибір часто відбувається в умовах конфлікту або протиборства. Моделі такого типу вивчаються в теорії ігор.

Завжди хочеться серед усіх можливих рішень вибрати найкраще або близьке до такого. Проблеми, що виникають при рішенні цієї задачі, вивчаються в дисципліні, що одержала назву математичне програмування (не можна плутати з програмуванням для комп'ютерів, слово «програмування» тут вживається в іншому змісті). При організації поведінки, що веде до потрібної мети, приймати рішення доводиться багаторазово. Тому вибір окремих рішень повинен підкорятися єдиному плану. Вивченням способів побудови таких планів і їх використанням для досягнення поставлених цілей займається ще одна наукова дисципліна — дослідження операцій. У цій же науці вивчаються і способи організації різного роду процесів, що ведуть до одержання потрібних результатів.

Якщо рішення приймаються не одноосібно, а в колективі, то виникає чимало специфічних ситуацій: утворення партій, коаліцій, поява угод і компромісів. Ці проблеми частково вивчаються у вже згаданій теорії ігор, але останнім часом активно розвивається нова дисципліна — теорія колективної поведінки, для якої задачі колективного прийняття рішень — предмет спеціального вивчення.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ДОДАТОК В	\|	Кібернетика

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.