Інформатика в природі

Інформатика в суспільстві

Світ зараз знаходиться на порозі інформаційного суспільства. У цьому суспільстві величезну роль будуть відігравати системи поширення, збереження й обробки інформації. Згодом, подібно світовій системі зв'язку, виникне єдине інформаційне середовище, яке забезпечить будь-якій людині доступ до всієї потрібної інформації, що накопичена людством. Широке впровадження комп'ютерів у всі сфери людської діяльності поряд з використанням інтелектуальних роботів докорінно змінить традиційне середовище проживання людей. Зростає кількість людей, що професійно зайняті збором, накопиченням, обробкою, поширенням і збереженням інформації. Інформація стане товаром, що має велику цінність, і індустрія інформації в суспільстві майбутнього стане достатньо значимим явищем.

Перспективи переходу до інформаційного суспільства викликають масу проблем соціального, правового, технічного характеру. Наприклад, застосування роботів на виробництві призведе до повної зміни технології, яка в наші дні орієнтована на участь людини. Розробка таких технологій уже почалася. Різко зміниться підготовка членів нового суспільства до самостійного життя. Вже розпочато пошукові роботи в галузі створення нових форм навчання, що замінять існуючі традиційні форми. Цілком зміниться номенклатура професій, спеціальностей і способів організації праці.

Усі ці проблеми складають об'єкт дослідження тих психологів, соціологів, філософів і юристів, що працюють у галузі інформатики. Створюються автоматизовані навчальні системи, автоматизовані робочі місця для фахівців різного профілю, розподілені банківські системи, чиє функціонування спирається на використання всього арсеналу інформатики.

Основна задача цього напрямку — вивчення інформаційних процесів, що протікають у біологічних системах, і використання накопичених знань при організації і керуванні природними системами і при створенні технічних систем. Три самостійні науки, що входять у цю галузь інформатики, вирішують зазначені задачі. Одна з них — біокібернетика. У сферу її інтересів входять проблеми, пов'язані з аналізом інформаційно-керуючих процесів, що протікають у живих організмах, діагностика захворювань і пошук шляхів їх лікування. Сюди ж відносяться системи, призначені для оцінки біологічної активності тих або інших хімічних сполук, без яких уже не може існувати фармакологія, а також для дослідження моделей внутрішньоклітинних процесів, що лежать в основі всього живого.

Друга наука, що входить у цей науковий напрямок, — уже згадувана біоніка.

Третя наука — біогеоценологія — націлена на вирішення проблем, що відносяться до системно-інформаційних моделей підтримки і збереження рівноваги природних систем і пошуку таких впливів на них, що стабілізують руйнівний вплив людської цивілізації на біомасу Землі.

Ми розглянули структуру того напрямку науки, який стали називати інформатикою. Усі дисципліни, що утворюють інформатику, націлені на вивчення загальних властивостей процесів збору, збереження, обробки, передачі і використання інформації. При цьому конкретні способи вираження інформації ролі не відіграють, а важливі лише загальні властивості. Фахівців, що працюють у цьому напрямку, поєднує, по-перше, центральна для інформатики ідея того, що інформаційні процеси мають властивості, які не залежать від їх фізичного втілення і є загальними для всіх сфер природи і суспільства, і, по-друге, загальна схема інформатизації, тобто представлення досліджуваних явищ і розв'язуваних задач у вигляді систем, які переробляють інформацію. Ця схема виглядає так. Спочатку створюється інформаційна математична модель досліджуваного об'єкта. Види цих моделей різноманітні: формальні системи, автомати, мережі Петрі, ігрові моделі й ін. Вибір виду моделі залежить від інформаційної сутності об'єкта, а не від його фізичної природи. Скажімо, логічні моделі використовуються і при моделюванні людських міркувань, і при описуванні логічних схем автоматики, і при побудові трансляторів. Потім розробляються алгоритми обробки інформації в цих моделях. Далі визначаються конкретні види символічних представлень інформації в створеній моделі (вибираються алфавіти, коди, мови). І, нарешті, на основі розроблених алгоритмів і представлень інформації створюються програми для ЕОМ.

Створення інформаційних моделей і засобів роботи з інформацією, а також вивчення їх властивостей і є змістом різних дисциплін, що входять у теоретичну інформатику. А методи дослідження, що в ній використовуються, спираються на ідеї і поняття дискретної математики, про яку варто поговорити докладніше.

До середини 20-го ст. природничі і прикладні науки орієнтувалися в основному на розкриття закономірностей матеріальних процесів. Провідними фундаментальними науками були науки про неживу природу, і насамперед фізика. З одного боку, саме їх досягнення істотно впливали на технічний прогрес; з іншого боку, їх потреби і задачі, які в них виникали, визначали розвиток математики. Шкільна математика (алгебра і геометрія) і математика, яку дотепер вивчають майже у всіх технічних вузах (математичний аналіз і диференційні рівняння), — це математика навколишнього фізичного світу, що спирається на поняття дійсного числа і безперервного тривимірного простору. Велика кількість її розділів виросли безпосередньо з фізичних задач. Наприклад, математичну дисципліну "Диференційні рівняння в частинних похідних" часто називають "Рівняння математичної фізики".

Основні поняття цієї математики мовою формул описують різні явища навколишнього світу, і одиничність фізичного світу створює відчуття одиничності математичних моделей, що описують цей світ. Не випадково математичні ідеї, що руйнували уявлення про одиничність світових моделей (наприклад, геометрія Лобачевского), сприймалися сучасниками негативно і надовго забувалися, а абстрактні розділи математики, що не мали прямих числових і фізичних інтерпретацій (загальна алгебра, логіка), розвивалися дуже повільно і вважалися екзотичними науками без прикладних перспектив.

Виникнення інформатики створило необхідність у зовсім іншій математиці. Об'єкти інформатики абстрактні і дискретні. Вони абстрактні, по-перше, у тому сенсі, що один і той же інформаційний процес може мати різні матеріальні втілення і, отже, сам по собі не має фізичної інтерпретації. Вона виникає при його використанні і може бути різною в залежності від галузі застосування. По-друге, вони абстрактні в тому смислі, що дуже часто не мають не тільки фізичної, але і числової інтерпретації. У зв'язку з цим цікавим історичним прикладом служать статті і книги з алгебри логіки, написані для інженерів з обчислювальної техніки в 50-х рр. минулого сторіччя, коли з'ясувалося, що ця алгебра їм дуже потрібна. Звичний тепер абстрактний підхід до логічних функцій (інтерпретація несуттєва, це просто функції, у яких аргументи і самі функції приймають два значення) здавався тоді занадто складним саме через свою абстрактність. Логічна інтерпретація, тобто зв'язок із законами логічного мислення, була далека від електричних схем і тому мало що пояснювала. Тому для ясності була вигадана арифметична інтерпретація, при якій кон’юнкція зображувалася як множення, а диз'юнкція як сума.

Якщо основні характеристики фізичних об'єктів можливо виразити числами, а фізичні закономірності — співвідношеннями, символи яких знов-таки мають числове значення, то серед характеристик інформаційних об'єктів з'являються такі поняття, як відношення, зв'язок, структура, які тільки за допомогою чисел виразити не можна. Об'єкти інформатики зручно розглядати як комбінації абстрактних символів, з якими проводяться механічні маніпуляції (так, як це робить машина, яка «не знає», з числами вона працює чи ні), і, отже, як об'єкти, що обов'язково дискретні.

Множинність фізичних інтерпретацій інформаційних моделей і пов'язане з нею відчуття множинності світів (не тільки "багато різних фізик", але і "багато різних логік") — характерна методологічна риса теоретичної інформатики.

Сукупність математичних дисциплін, що вивчають властивості абстрактних дискретних об'єктів, прийнято називати дискретною математикою. Оскільки теоретична інформатика — головний постачальник задач і споживач методів дискретної математики, межу між ними провести не завжди просто. Дисципліни, що утворюють фундамент дискретної математики: логіка, теорія графів, теорія алгоритмів — виникли до появи інформатики і використовуються не тільки в ній. Їх прийнято відносити до «чистої» математики. Проте в книзі про інформатику без знайомства з ними обійтися не можна, і про них розповідається у відповідних статтях. Інші, похідні від них дисципліни, такі, як теорія автоматів, теорія формальних граматик, що безпосередньо виникли з інформаційних задач, можна відносити і до математики, і до інформатики.

Поряд з дискретною математикою в інформатиці використовуються поняття і методи традиційної, безперервної математики. Наприклад, теорія інформації використовує методи теорії ймовірностей, дослідження операцій — методи лінійної алгебри і математичного аналізу. Коло математичних методів, що використовуються в інформатиці, досить широке і продовжує розширюватися.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Обчислювальна техніка	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.