КОНЦЕПЦИЯ ЗА ИНФОРМАЦИОННАТА НАУКА. Компоненти
Научната основа на процеса на информатизация на обществото е научната дисциплина - Информатика. Първо, нека дефинираме какво е компютърна наука. В разбирането на някои хора това е набор от техники и методи за работа с компютри. Всъщност това не е така: компютрите са само технически инструмент, с помощта на който компютърната наука реализира своя приложен потребителски аспект - инструмент, който обаче е толкова сложен и интересен, че може да поеме много внимание не само от специалисти в областта на компютърните технологии, но и от непрофесионалисти.
Различните източници дефинират компютърните науки по различен начин. По-специално, като пример, ще запишем някои от тях:
Информатика -Това е област от човешката дейност, свързана с процесите на преобразуване на информация с помощта на компютри.
Информатика -наука, която изучава структурата и свойствата на информацията, както и въпроси, свързани с нейното събиране, съхранение, търсене, предаване, трансформиране, разпространение и използване в различни сфери на човешката дейност.
Информатикае наука, която изучава свойствата, структурата и функциите информационни системи, основите на тяхното проектиране, създаване, използване и оценка, както и информационни процеси, възникващи в тях. В същото време под информационна системаразбирайте система, която организира, съхранява и трансформира информация, тоест система, в която основният предмет и продукт на труда е информация.
Третото определение най-пълно разкрива същността на информатиката.
Голямото внимание към компютърните науки е свързано с бързото нарастване на обема на човешкото знание, което понякога се нарича „информационен взрив“.Общата сума на човешкото познание се е променяла много бавно. Тогава процесът на придобиване на нови знания получи забележимо ускорение. Така общото количество човешко знание се удвоява на всеки 50 години до 1800 г., на всеки 10 години до 1950 г., на всеки 5 години до 1970 г. и годишно до 1990 г.
Компютърните науки са тясно свързани с кибернетика, наука за управление, но не го замества, а има своя собствена област на изследване. Кибернетиката изучава общите модели на процесите на управление в системи от всякакво естество, абстрахиране от конкретен вид и тяхната специфика. Компютърните науки изучават само общите свойства на информационните системи и процеси.с предварителното им обособяване (управленски, медицински, образователни, информационно-търсени и др.).
Компютърните науки най-общо могат да бъдат разделени на теоретиченИ приложено.
Теоретична информатикаразглежда всички аспекти на развитието автоматизирани информационни системи: тяхното проектиране, създаване и използване не само от формална и техническа страна, но и от страна на съдържанието, както и комплекс от икономическо, политическо и културно въздействие върху социалната динамика. Традиционната информатика също попада в орбитата на анализа на теоретичната информатика. системи за преобразуване на информацияИ разпространение на знания: средства и системи средства за масова информация, система за лекционна пропаганда, кино, театри, информационни услуги и др. В същото време информатиката ги разглежда от гледна точка на получаване и използване информационен ресурс, формите и методите на въздействие на тези системи върху обществения прогрес.
Информационен ресурс- Това е основно понятие в компютърните науки. Той е интелектуален ресурс на обществото, фактор на колективното творчество, а основната трудност при разбирането на неговата природа и функции е да се разкрие механизмът на прехода на „знанието в сила“, начините на неговото влияние върху материалните фактори на прогреса.
Един информационен ресурс има две неразделни страни: формално-логически(информационен) и семантичен. Формално-логическата страна се формира в резултат на обобщаването на практиката на компютъризацията и развитието на инженерството на знанието. Семантичната страна се основава на разбирането на процеса на осъзнаване на нещо от човек. Основният обект на изследване е връзката между знание и информация, преходът на едното във второто, както и фазовият преход на знанието в социална сила.
Теоретичната информатика изучава законите на функционирането на информационния ресурс и използването му като движеща сила на социалния прогрес, както и общи, фундаментални проблеми информационни технологиикато историческо явление, което извежда обществото на нов етап на развитие.
Под информационни технологииразбират системата от процедури за преобразуване на информация с цел нейното формиране, обработка, разпространение и използване. Информационни технологииможе да се разглежда като набор от модели, методи, алгоритми и програми за формиране и рационално използванеинформационен ресурс.
Основата на съвременните информационни технологии е:
Компютърна обработка на информация по зададени алгоритми;
Съхраняване на големи обеми информация на компютърни носители;
Прехвърляне на информация на всяко разстояние за ограничено време.
Могат да се посочат следните основни отличителни чертимодерни (често наричани нови) информационни технологии:
1. Удобен за потребителя софтуерен и хардуерен интерфейс на компютъра с обширна система от менюта и подкани (потребителят може да работи не в режим на програмиране, а в режим на манипулиране на данни; може вижИ акт, но не знаяИ помня).
2. Интерактивен (диалогов) режим за решаване на проблеми с широки възможности за потребителя бързо да влияе върху хода на решението.
3. Информационна поддръжка от край до край за всички етапи на трансформация на информацията с помощта на интегрирана база данни и унифицирани форми на представяне на информация.
4. Способността за колективно решаване на проблеми, базирани на информационни мрежи и телекомуникационни системи, осигуряващи на всички потребители бърз достъп до всякакви технически, софтуерни и информационни ресурси на системата.
5. Безхартиена технология, при която основният носител на информация не е хартия, а електронен документ, генериран на машинен носител (в паметта на компютъра) и доставен на потребителя чрез екран на дисплея.
Технологичният процес на преобразуване на информация в общия случай може да включва такива процедури (етапи), като получаване, събиране, регистрация информация, прехвърляне, съхранение, обработка, издаванеобработена (резултантна) информация, вземане на решениеда развива контролни действия.
Приложна информатикаизучава специфични видове информационни технологии, които се формират с помощта на специални информационни системи (административни, медицински, образователни, военни и др.). Информационните технологии в различни индустрии, въпреки че имат общи характеристики, в същото време се различават значително една от друга. Различни операции и процедури, различно оборудване, специализация на критерии и показатели, дори различни носители на информация - всичко това става обект на изследване от специфични функционални и индустриални информатици. Така се зараждат клонове на приложната информатика, обслужващи създаването на системи за проектиране, експертни системи, контролни и други функционални системи.
В съвременното разбиране информатиката е област на знанието, която изучава информационните процеси и методите за тяхната автоматизация на базата на съвременни хардуерни и софтуерни компютри.
Нека разгледаме компонентите на „ядрото“ на съвременната компютърна наука. Всяка от тези части може да се разглежда като относително самостоятелна научна дисциплина; връзката между тях е приблизително същата като между алгебрата, геометрията и математическия анализ в класическата математика - въпреки че всички те са независими дисциплини, те несъмнено са части от една и съща наука. Ядрото на съвременната информатика се състои от: теоретична информатика, компютърни технологии, програмиране, информационни системи, изкуствен интелект и др.
Теоретична информатика –част от компютърните науки, включително редица математически раздели. Тя се основава на математическата логика и включва такива раздели като теория на алгоритмите и автоматите, теория на информацията и теория на кодирането, теория на формалните езици и граматики, изследване на операциите и други. Този клон на компютърните науки използва математически методи за общо изследване на обработката на информация.
Компютърно инженерство– раздел, в който са разработени общи принципи за изграждане на компютърни системи. Не говорим за технически подробности и електронни схеми (това е извън обхвата на компютърните науки като такива), а за фундаментални решения на ниво т.нар. архитектураизчислителни (компютърни) системи, които определят състава, предназначението, функционалността и принципите на взаимодействие на устройствата. Примери за фундаментални, класически решения в тази област са архитектурата на Нойман на компютрите от първите поколения, архитектурата на шината на компютрите от по-старите поколения и архитектурата на паралелната (мултипроцесорна) обработка на информация.
Програмиране– дейности, свързани с разработване на софтуерни системи. Тук отбелязваме само основните раздели на съвременното програмиране: създаването на системен софтуер и създаването на приложен софтуер. Сред системните е разработването на нови езици за програмиране и компилатори за тях, разработването на интерфейсни системи (например добре познатата операционна обвивка и системата Windows). Сред приложния софтуер с общо предназначение най-популярни са системите за текстообработка, електронните таблици (процесорите за електронни таблици) и системите за управление на бази данни. Във всяка област на предметни приложения на компютърните науки има много специализирани приложни програми за по-тясна цел.
Информационни системи– клон на компютърните науки, свързан с решаването на проблеми, свързани с анализа на информационните потоци в различни сложни системи, тяхната оптимизация, структуриране, принципи на съхранение и извличане на информация. Информационни и справочни системи, системи за търсене на информация, гигантски съвременни глобални системи за съхранение и извличане на информация (включително добре познатия Интернет) през последното десетилетие на 20 век привличат вниманието на все по-голям брой потребители. Без теоретична обосновка за фундаментални решения в океана от информация можете просто да се задавите.
Изкуствен интелект- област на компютърните науки, в която се решават сложни проблеми, които се пресичат с психология, физиология, лингвистика и други науки. Как да научим компютъра да мисли като човек? Тъй като не знаем всичко за това как мисли човек, изследванията върху изкуствения интелект, въпреки своята половинвековна история, все още не са довели до решаването на редица фундаментални проблеми. Основните направления на разработки, свързани с тази област, са моделиране на разсъждения, компютърна лингвистика, машинен превод, създаване на експертни системи, разпознаване на образи и други. Успехът на работата в областта на изкуствения интелект зависи по-специално от решението на такъв важен приложен проблем като създаването на интелигентни интерфейсни системи за взаимодействие човек-компютър, благодарение на които това взаимодействие ще прилича на човешкото взаимодействие и ще стане по-ефективно .
Информатиката като наука не е възникнала от нищото. Тя е усвоила постиженията на редица науки: кибернетика, теория на информацията, теория на системите, системно инженерство, семиотика и др. Следователно всички система от категории(концепции) на компютърните науки се състои от три елемента:
Понятия, заимствани от други науки;
Оригинални концепции и аксиоми, отличаващи се с фундаменталната си новост;
Концепции от по-ниски йерархии, разкриващи съдържанието на всяка от основните концепции на компютърните науки, като метанаука.
ДА СЕ взети назаемМогат да се включат следните понятия: информация, информационен шум, излишък, бит, байт и др. (от теорията на информацията); цел, управляваща и управлявана система (подсистема), управляващ орган, управляващ обект и др. (от кибернетика).
Оригиналенпонятията в компютърните науки са:
Информационен ресурс;
Информационна среда;
Автоматизирани информационни системи;
Информационни технологии;
Изкуствен интелект и редица други.
Информационна среда- това са хардуер, софтуер, телекомуникации, ниво на подготовка на специалисти и потребители, методи и форми на управление и др. Информационната среда включваразглеждат като елементи на единна система всички фактори, влияещи върху информационните процеси и информационните системинавсякъде жизнен цикълот дизайна до употребата.
Автоматизирани информационни системи(AIS) са набор от хардуер и софтуер, предназначени за автоматизирана обработка на информация с минимална човешка намеса. Неразделна част от всяка AIS е електронен компютър (или няколко компютъра).
Изкуствен интелекте насочена към създаване на методи за дублиране (разбира се, в границите на достъпност) на функциите на живи интелигентни системи с изкуствени системи. Естествено, изкуственият интелект не е синоним на изкуствен интелект. В нашето разбиране думата „интелигентност“ означава ум, разум, ум и мисловна способност на човек. В този смисъл кибернетичният автомат, компютърът, никога няма да може да притежава интелект. Въпреки факта, че автоматите могат да „знаят“ повече от конкретен човек, бързо да изчисляват, филтрират данни, да правят подбор и дори формални логически заключения, да натрупват знания - разбират света по смислен начин, задълбочават разбирането на реалността, премахват несигурността на своите съществуване, изкуствените системи не могат. Следователно под фразата „изкуствен интелект“ ще разбираме на първо място какво е свързано с радикалната интелектуализация на компютрите чрез оборудването им със софтуер и хардуер на високо ниво, способни да правят логически заключения.
Информатиката като отделен отрасъл на индустрията включва всички основни и спомагателни предприятия и организации за обработка на данни и производство на алгоритми, програми и компютърно оборудване. Следователно е легитимно да се говори за индустрията на компютърните науки.
Индустрия на компютърните науки- е инфраструктурен отрасъл на националната икономика, обслужващ други сектори на материалното производство и непроизводствените сфери, осигурявайки им необходимите информационни ресурси, създавайки условия за тяхното ефективно функциониране и развитие (вид “ нервна система„обществено производство).
Основните елементи на производствената структура на тази индустрия включват:
Предприятия, произвеждащи компютърна техника и нейните елементи;
Различни по вид и предназначение компютърни центрове (индивидуални, клъстерни, за колективно ползване и др.);
Локални пунктове за обработка на информация, оборудвани с компютри и свързани с разпределени компютърни мрежи (включително автоматизирани работни места (АРМ) на специалисти);
Абонатни точки за системи за телеобработка и компютърни мрежи;
Системи за комуникация и предаване на данни като част от компютърни мрежи;
Предприятия, произвеждащи софтуер и проектиращи автоматизирани системи за управление (ACS) и информационни системи (по-специално бази данни).
Като всяка наука и компютърната има свои собствени предметИ вещпроучване (изследване).
Обект на познанието- това е фрагмент от реалния свят, предмет на познанието– това е страна, аспект, аспект на обект, избран за изследване с помощта на методите на тази наука.
Обектприложенията на компютърните науки са автоматизирани информационни системи (AIS) за различни цели. Сред тях по-специално можем да подчертаем:
Автоматизираните системи за управление (ACS) са набор от технически и софтуерни средства, които във взаимодействие с хората организират управлението на обекти в производството или обществената сфера (например системите ACS-VUZ се използват в образованието). В зависимост от вида на обекта на управление има Персонал на ACSИ АСУ чрез технически средства;
Системи за подпомагане на вземането на решения (DSS) - AIS, предназначени да автоматизират дейностите на определени служители, когато изпълняват служебните си (функционални) отговорности в процеса на управление на персонала и (или) технически средства;
Автоматизираните информационни и изчислителни системи (AICS) са AIS, предназначени да решават математически сложни проблеми, които изискват големи обеми от широка гама информация. Тези системи се използват за подпомагане на научни изследвания и разработки, както и подсистеми на автоматизирани системи за управление и DSS в случаите, когато производството управленски решениятрябва да разчита на сложни изчисления;
Автоматизирани системи за обучение (ATS) - AIS, предназначени да автоматизират обучението на специалисти с или без участието на преподавател и осигуряват обучение, подготовка на курсове за обучение, управление на учебния процес и оценка на резултатите от него. Основните видове ATS са автоматизирани програмирани системи за обучение (ASPO), системи за обучение на бизнес игри (ASODI), симулатори и учебни класове (TTK);
Автоматизираните информационно-справочни системи (АИСС) са АИС, предназначени да събират, съхраняват, търсят и предоставят справочна информация на потребителите в необходимата форма.
Да споменем и диагностичните системи в медицината, системите за организиране на продажбата на билети, системите за водене на счетоводна и финансова дейност, системите за подпомагане на редакционната и издателската дейност - обхватът на приложение на информационните технологии е изключително широк.
ПредметИзучаването на компютърни науки е информационна технология, която се прилага на практика в автоматизирани информационни системи за различни цели.
Информатиката като наука: предмет на изучаване и изследване.
Компютърните науки са сравнително наскоро развита наука. Развитието му се свързва с появата в средата на ХХ век на електронните компютри, които се превръщат в универсално средство за съхранение, обработка и предаване на информация.
Информатиката е комплексна техническа наука, основана на използването на компютърни технологии, изучаваща структурата и общите свойства на информацията, както и моделите и методите за нейното създаване, съхранение, търсене, трансформация, предаване и приложение в различни сфери на човешкия живот. дейност.
Терминът „информатика“ (фр. informatique) произлиза от френските думи information (информация) и automatique (автоматизация) и буквално означава „информационна автоматизация“. Този термин е въведен във Франция в средата на 60-те години на 20 век, когато започва широкото разпространение на компютърните технологии. След това в англоговорящите страни се използва терминът "Computer Science", което буквално означава "компютърна наука", за да обозначи науката за преобразуване на информация, която се основава на използването на компютърни технологии. Сега тези термини са синоними.
Предметът на компютърните науки като наука е:
1. Компютърен хардуер;
2. Компютърен софтуер;
3. Средства за взаимодействие между хардуер и софтуер;
Средства за взаимодействие на човека с хардуер и софтуер.
Основната задача на компютърните науки като наука е систематизирането на техниките и методите за работа с хардуера и софтуера на компютърните технологии.
Информатиката като наука: основни понятия и определения.
Основни термини
Информационни ресурси - Различни формализирани знания (теории, идеи, изобретения), данни (включително документи), технологии и средства за тяхното събиране, обработка, анализ, интерпретация и приложение. Както и обмен между източници и потребители на информация.
Информационни технологии -
Набор от научни дисциплини, участващи в изучаването, създаването и прилагането на методи, методи, действия, процеси, инструменти, правила, умения, използвани за получаване на нова информация (информация, знания), събиране, обработка, анализ, интерпретация, подбор и прилагане на данни, съдържание и информация с цел задоволяване на информационните потребности на националната икономика и обществото в необходимия обем и определено качество.
Съвкупността от тези методи, методи, действия и т.н.
Информационен процес - Поредица от действия (операции) за събиране, предаване, обработка, анализиране, изолиране и използване на информация (и/или нейни медии) за различни цели по време на функционирането и взаимодействието на материални обекти.
Процес на информационни технологии - Компонент на информационните технологии като практическо средство за рецептурна дейност, част производствен процес, състоящ се от последователност от координирани технологични операции, свързани със събирането и обработката<данных>като информационни носители, извличане от тях на необходимата информация, новини, знания, тяхното натрупване, анализиране, интерпретиране и прилагане.
Информацията е съдържанието на съобщение, информация за нещо, разглеждано от гледна точка на предаването му в пространството и времето.
Системата от знания е способността за решаване на проблеми от определен набор от проблеми, включително не само процедурни задачи, но и творчески, проблемни и търсещи задачи.
Понятието „информация“, видове съществуване и начини на предаване.
Информацията се отнася до фундаменталните, недефинирани концепции на науката компютърни науки. Смисълът на това понятие обаче трябва да се изясни. Нека се опитаме да разгледаме това понятие от различни позиции.
Терминът информация идва от латинската дума informatio, което означава информация, обяснение, представяне. В момента науката се опитва да намери общи свойства и закономерности, присъщи на многостранната концепция за информация, но досега тази концепция до голяма степен остава интуитивна и получава различно семантично съдържание в различни отрасли на човешката дейност:
··В ежедневието информация са всякакви данни, сведения, знания, които интересуват някого. Например съобщение за всякакви събития, за нечии дейности и т.н.;
··в технологиите информацията се разбира като съобщения, предавани под формата на знаци или сигнали (в този случай има източник на съобщения, реципиент (получател) на съобщения, комуникационен канал);
··в кибернетиката информацията се разбира като тази част от знанието, която се използва за ориентация, активно действие, управление, т.е. с цел запазване, подобряване и развитие на системата;
··в теорията на информацията под информация се разбира информация за обекти и явления от околната среда, техните параметри, свойства и състояние, които намаляват степента на несигурност и непълнота на знанията за тях.
Според Големия енциклопедичен речник, информация - първоначално - информация, предавана от хора устно, писмено или по друг начин (с помощта на конвенционални сигнали, технически средства и др.); от сер. ХХ век - общонаучно понятие, което включва обмен на информация между хора, човек и машина, машина и машина; обмен на сигнали в животинския и растителния свят; трансфер на характеристики от клетка на клетка, от организъм на организъм; едно от основните понятия на кибернетиката.
Във връзка с компютърната обработка на данни информацията се разбира като определена последователност от символни обозначения (букви, цифри, кодирани графични изображения и звуци и др. - виж билет № 2), носещи семантично натоварване и представени в разбираема за потребителите форма. компютър. Всеки нов знак в такава последователност от знаци увеличава информационния обем на съобщението.
Информацията може да съществува под формата на:
·· текстове, рисунки, рисунки, снимки;
·· светлинни или звукови сигнали;
·· радио вълни;
·· електрически и нервни импулси;
·· магнитни записи;
·· жестове и мимики;
·· миризми и вкусови усещания;
·· хромозоми, чрез които се унаследяват характеристиките и свойствата на организмите и др.
Форми на трансфер на информация:
- от човек на човек
- от човек на компютър
- от компютър на компютър
Както и обмяната на сигнали в животинския и растителния свят, пренасянето на характеристики от клетка на клетка, от организъм на организъм.
Информацията в техническите устройства може да се предава чрез електрически, магнитни и светлинни импулси.
Понятието „информация“, методи за количествено изразяване, мерни единици.
Информацията, въведена в компютъра, трябва да бъде конкретна и недвусмислена. Хората използват шифри от дълго време. Най-простият и удобен от тях бяха цифровите шифри. Голямо разнообразие от информация - цветове, бележки, дни от седмицата - може да бъде представена под формата на числа. .
Количеството информация се отнася до броя кодирани, предадени или съхранени символи.
Най-малката единица информация е битът (от англ. binary digit (bit)).
Битът е най-малката единица памет, необходима за съхраняване на един от двата знака 0 и 1, използвани за машинно представяне на данни и инструкции.
В съвременните компютри освен двоичната бройна система се използват и други: осмична и шестнадесетична бройна система – за компактен запис на двоичните кодове на числата и командите.
В компютърните науки е обичайно да се разглеждат последователности с дължина 8 бита. Тази последователност се нарича байт (1 байт = 8 бита).
Байтът е осембитов двоичен код, който може да се използва за представяне на един символ.
Ергономичността е свойство, което характеризира удобството на формата или обема на информацията от гледна точка на даден потребител.
Информацията трябва да се разглежда като специален вид ресурс, което означава интерпретацията на „ресурс“ като запас от определени знания за материални обекти или енергийни, структурни или други характеристики на обект. За разлика от ресурсите, свързани с материални обекти, информационните ресурси са неизчерпаеми и изискват значително различни методи за възпроизвеждане и актуализиране от материалните ресурси.
От тази гледна точка можем да разгледаме следните свойства на информацията:
запомняемост;
· преносимост;
· възпроизводимост;
· конвертируемост;
· възможност за миене.
Запомняемостта е едно от най-важните свойства. Запомнената информация ще наричаме макроскопична (има предвид пространствения мащаб на клетката за съхранение и времето за запаметяване). Именно с макроскопична информация имаме работа в реалната практика.
Възможността за прехвърляне на информация чрез комуникационни канали (включително тези със смущения) е добре проучена в рамките на информационната теория на К. Шанън. В този случай имаме предвид малко по-различен аспект - способността на информацията да бъде копирана, т.е. на факта, че може да бъде „запомнен“ от друга макроскопична система и в същото време да остане идентичен на себе си. Очевидно количеството информация не трябва да се увеличава по време на копирането.
Възпроизводимостта на информацията е тясно свързана с нейната преносимост и не е нейно независимо основно свойство. Ако преносимостта означава, че пространствените отношения между частите на системата, между които се предава информацията, не трябва да се считат за значими, то възпроизводимостта характеризира неизчерпаемостта и неизчерпаемостта на информацията, т.е. че когато се копира, информацията остава идентична на себе си.
Основното свойство на информацията е конвертируемостта. Това означава, че информацията може да промени начина и формата на своето съществуване. Копируемостта е вид трансформация на информация, при която нейното количество не се променя. В общия случай количеството информация в процесите на трансформация се променя, но не може да се увеличи.
Свойството изтриваемост на информацията също не е независимо. Свързва се с такова преобразуване на информация (трансфер), при което нейното количество намалява и става равно на нула.
Сигналът е промяна на някаква физическа величина във времето, която се характеризира с определени параметри. Непрекъснатият сигнал се нарича аналогов. Сигналът се нарича дискретен, ако параметърът на сигнала може да приеме краен брой стойности.
Транспортирането на данни е приемане и предаване на данни между участниците в информационния процес. Източникът на данни обикновено се нарича сървър, а потребителят се нарича клиент;
Информатизацията е сложен социален процес, свързан със значителни промени в начина на живот на населението. Това изисква сериозни усилия в много области, включително премахване на компютърната неграмотност, създаване на култура за използване на новите информационни технологии и др.
Информатизацията на обществото е организиран социален, икономически, научен и технически процес за създаване на оптимални условия за задоволяване на информационните нужди и реализиране на правата на гражданите, държавните органи, местните власти, организациите, обществени сдружениявъз основа на формирането и използването на информационни ресурси.
Информационната технология е набор от методи и методи за получаване, обработка, представяне на информация, насочени към промяна на нейното състояние, свойства, форма, съдържание и извършвани в интерес на потребителите.
Има три нива на разглеждане на информационните технологии:
първото ниво е теоретично. Основната задача е да се създаде набор от взаимосвързани модели на информационни процеси, които са съвместими по параметри и критерии;
второто ниво е изследване. Основната задача е да се разработят методи, които позволяват автоматизация за проектиране на оптимални специфични информационни технологии;
Информатизацията на обществото е организиран социално-икономически, научен и технически процес на създаване на оптимални условия за задоволяване на информационните нужди и реализиране на правата на гражданите, държавните органи, местните власти, организациите, обществените сдружения въз основа на формирането и използването на информация Информацията винаги е била играе изключително важна роля в живота на човек.
Сега, в първата половина на 21 век, ролята на информацията в живота на човека е определяща - колкото повече умения и знания притежава той, толкова по-високо е ценен като специалист и служител, толкова повече уважение има в обществото.
Разбирайки света около нас, човек постоянно се занимава с информация. Той помага на човек да оцени правилно текущите събития, да вземе информирано решение и да намери най-успешния вариант за своите действия. Интуитивно разбираме, че информацията е това, което всеки от нас добавя към собствения си запас от знания. Информацията е и най-силното средство за въздействие върху индивида и обществото като цяло. Който има най-много информация по даден въпрос, винаги е в по-добра позиция от другите.
Информацията се превърна в един от най-важните стратегически и управленски ресурси, наред с ресурсите – човешки, финансови и материални. Неговото производство и потребление представляват необходимата основа за ефективното функциониране и развитие на различни сфери на обществения живот и преди всичко на икономиката. Това означава, че не само източниците на информация във всяка част на нашата планета стават достъпни за всеки човек, но и генерираната от него нова информация става собственост на цялото човечество. В съвременните условия правото на информация и достъпът до нея са жизненоважни за всички членове на обществото. Нарастващата роля на информацията в обществото е обект на научно разбиране. Изложени са теории, които обясняват мястото и значението му. Най-популярните теории са постиндустриалното и информационното общество.
Светът навлиза нова ера– информация, в ерата на електронната икономическа дейност, онлайн общности и организации без граници. Настъпването на нови времена коренно ще промени икономическите и социални аспекти на обществото. Такива промени засягат най-пряко мястото на човека в информационния свят. Човек се променя в съответствие с вектора на информацията и техническите характеристики на обществото. Това обаче съвсем не е пасивно приемане на новите условия на производство и потребление. Човек действа като субект на информационна реалност, която далеч надхвърля информацията и техническите характеристики. Информатизацията на ежедневието и възникването на ново информационно поле на човешкото съществуване не минава без да остави следа в света на човешкия живот. В електронното пространство се променят поведенческите стандарти и ценностните ориентации на индивидите.
Бройна система: основни понятия
Когато преобразувате цяло десетично число в система с основа q, то трябва да бъде последователно разделено на q, докато остане остатък, по-малък или равен на q–1. Число в основа q се записва като последователност от остатъци от деление, записани в обратен ред, започвайки с най-новия.
Пример: Преобразувайте числото 75 от десетично в двоично, осмично и шестнадесетично:
Допълнителен код.
Последните две форми се използват особено широко, тъй като позволяват да се опрости дизайна на аритметично-логическото устройство на компютъра чрез замяна на различни аритметични операции с операцията за събиране.
Правилото за извършване на операцията събиране е еднакво за всички бройни системи: ако сумата от добавените цифри е по-голяма или равна на основата на бройната система, единицата се прехвърля към следващата цифра отляво. При изваждане, ако е необходимо, направете заем. Във VT, за да се опрости изпълнението на аритметичните операции, се използват специални кодове: предни, обратни, допълнителни. Поради това е по-лесно да се определи знакът на резултата от операцията и операцията за изваждане на числа се свежда до аритметично добавяне. В резултат на това устройствата, които извършват аритметични операции, са опростени.
Кодиране на информация: предназначение, основни понятия и определения
Нека да разгледаме основните понятия, свързани с кодирането на информацията. За предаване към комуникационен канал съобщенията се преобразуват в сигнали. Символите, с които се създават съобщения, образуват основната азбука, като всеки символ се характеризира с вероятността да се появи в съобщението. Всяко съобщение уникално съответства на сигнал, представляващ определена последователност от елементарни дискретни символи, наречени кодови комбинации. Кодирането е превръщането на съобщенията в сигнал, т.е. конвертиране на съобщения в кодови комбинации. Код - система за съответствие между елементите на съобщението и кодовите комбинации. Енкодерът е устройство, което извършва кодиране. Декодерът е устройство, което извършва обратната операция, т.е. конвертиране на кодова комбинация в съобщение. Азбуката е набор от възможни кодови елементи, т.е. елементарни символи (кодови символи) X = (xi), където i = 1, 2,..., m. Броят на кодовите елементи - m се нарича негова база. За двоичен код xi = (0, 1) и m = 2. Крайната последователност от символи на дадена азбука се нарича кодова дума (кодова дума). Броят на елементите в кодовата комбинация - n се нарича стойност (дължина на комбинацията). Броят на различните кодови комбинации (N = mn) се нарича обем или мощност на кода.
Ако N0 е броят на съобщенията източник, тогава N N0. Наборът от състояния на кода трябва да покрива набора от състояния на обекта. Пълният унифициран n-цифрен код с основа m съдържа N = mn кодови комбинации. Такъв код се нарича примитивен.
Едно от първите устройства (VI-V век пр. н. е.), което улеснява изчисленията, е специална дъска за изчисления, наречена „сметало“. Изчисленията върху него са направени чрез преместване на камъчета или кости във вдлъбнатините на дъски от бронз, камък или слонова кост. С течение на времето тези дъски започнаха да се разделят на няколко ивици и колони. В Гърция сметалото е съществувало още през 5 век пр.н.е. д., сред японците се наричаше „серобян“, сред китайците - „суанпан“
В началото на 17 век, когато математиката започва да играе ключова роля в науката, все повече се усеща необходимостта от изобретяването на изчислителна машина. И през 1642г Младият френски математик и физик Блез Паскал създава машина за „сумиране“, наречена Паскалина, която освен събиране извършва и изваждане.
През 30-те години на 20-ти век у нас е разработена по-модерна сумираща машина Феликс. Тези устройства за броене се използват в продължение на няколко десетилетия, превръщайки се в основно техническо средство за улесняване на човешкия труд.
Новият инструмент - компютърът - служи на хората само малко повече от половин век. Компютърът е едно от най-великите изобретения на средата на 20-ти век, което промени човешкия живот в много от неговите проявления. Компютърните технологии се превърнаха в един от лостовете за осигуряване на развитието и постигането на научно-техническия прогрес. Германският учен К. Цузе се смята за първия създател на автоматична изчислителна машина. Той започва работата си през 1933 г., а през 1936 г. създава модел на механичен компютър, който използва двоична бройна система, форма на представяне на числа с плаваща запетая, триадресна програмна система и перфокарти. (там има много, вижте бележките §2.1, 2.2).
Разработването на първата серия електронни машини UNIAC (Universal Automatic Computer) започва около 1947 г. D. P. Eckert и D. Mauchly, които основават компанията Eckert-Mauchly
През 1960 г. IBM разработи мощна изчислителна система „Stretch“ (IBM-7030), чиито разработчици постигнаха 100-кратно увеличение на производителността: тя включваше 169 хиляди дрейф транзистори с честота на превключване от 100 MHz.
Устройства (транзистори).
- Трето поколение (70): компютри, базирани на интегрирани полупроводници
Малки компютри.
PC (персонални компютри).
Компютърни мрежи.
Принципи на изграждане на компютър.
Информационни задачи.
Програми за изчисление.
Международен стандарт).
Обработка.
Потребителски изисквания за извършване на изчислителна работа
UVS – входно устройство.
УУ – управляващо устройство.
UV – изходно устройство.
ZU+ALU+UU – процесор.
В изпълнение.
устройства
Компютърът е електронно устройство, предназначено да работи с информация, а именно въвеждане, обработка, съхранение, извеждане и предаване на информация. В допълнение, компютърът е едно цяло от две единици - хардуерни и софтуерни части (което е отразено в следната диаграма)
Компютърни компоненти
Работната станция е мощен компютър, обикновено базиран на двупроцесорна платформа, оборудван с максимална скорост оперативна памет, масив от твърди дискове и често включени в корпоративната локална мрежа. В зависимост от задачите, които се решават, работните станции могат да бъдат графични, за научни изчисления или за други цели.
Графичната работна станция е оборудвана с професионална 3D видеокарта, устройства за дигитализиране и улавяне на сигнали в телевизионен формат, високопрецизни скенери и друго необходимо оборудване.
Домашният компютър обикновено се използва за забавление и изпълнение на не твърде сложни училищни (работни) задачи. Мултимедийната насоченост на домашния компютър се изразява в оборудването му с процесор и видеокарта от среден клас, DVD устройство, висококачествен монитор и набор от добра акустика. Често е необходимо да свържете компютър към телевизор, за да гледате филми във формат MPEG-4 и DVD на телевизионния екран. Предпоставка е интернет връзка чрез модем или мрежова карта. Допълнително оборудване за домашен компютър са ТВ тунер, скенер, мастиленоструен фотопринтер и WEB камера.
Компютърът за игри изисква най-мощната графична подсистема. Следователно основният му елемент е графична карта и процесор, адекватни на нуждите с достатъчно количество RAM. Компютърът за игри е допълнително оборудван с джойстик, волан, педали и устройства за виртуална реалност (каски, очила, ръкавици).
Компютърът за проектиране е проектиран да извършва сложна графична работа (с изключение на 3D графики на кинематографично ниво) и обработка на видео в реално време. По същество това е работна станция от начално ниво в доста компактен дизайн. Конкретната конфигурация на проектантския компютър зависи от спецификата на решаваните задачи. За да работите с 3D графика, ви е необходима мощна видеокарта, за да работите с видео, ви трябва най-мощният процесор и т.н.
Лаптопът е преносим персонален компютър. Освен с компактните си размери, лаптопът се различава от настолния компютър и по способността си да работи на батерии. Автономната работа поставя високи изисквания към консумацията на енергия на компонентите. Обикновено лаптопите използват специални модификации на процесори, графични чипсети и твърди дискове с ниска консумация на енергия и автоматичен контрол на производителността в зависимост от поставената задача.
Обикновено лаптопите се класифицират по размер, диагонал на дисплея и брой „шпиндели“ (индивидуални устройства: твърд диск, CD-ROM устройство, флопи устройство и др.). Например изразът „лаптоп с двоен шпиндел“ предполага, че компютърът има твърд диск и друго устройство (обикновено комбинирано DVD/CD-RW устройство).
Настолен преносим компютър (DeskNote). Този клас компютри се появи и разви през 2002 г. Разликата му от лаптопите се състои в липсата на батерии (и в резултат на това невъзможността за автономна работа), използването на процесори за обикновени настолни компютри и понякога висококачествени 3D графични адаптери.
Таблетният компютър се характеризира с наличието на отделен сензорен дисплей с ръкописно въвеждане и специална електронна писалка. Някои модели са оборудвани с клавиатура, тракбол, CD-ROM устройство и твърд диск.
Pocket PC (Personal Digital Assistant, PDA) е в съседство с продуктовата ниша на персоналните компютри. Ниска производителност, ограничен набор от програми и неудобен потребителски интерфейс стесняват обхвата на PDA. Въпреки това, много PDA ви позволяват да се свържете с настолен компютър, за да прехвърляте данни: телефонен указател, бележник и други, ви позволяват да четете литературни произведенияв електронен вид, гледайте видеоклипове и др.
Персоналните компютри са най-разпространени, чиято мощност непрекъснато нараства, а обхватът им се разширява. Въпреки това, техните възможности са ограничени и за решаване на специфични проблеми, които изискват мащабни изчисления и висока скорост, се използват „нелични“ компютри: суперкомпютри, големи компютри (мейнфрейми), мини компютри.
Мултимедията (мултимедия) са интерактивни системи, които осигуряват работа с неподвижни изображения и движещи се видео, анимирани компютърни графики и текст, реч и висококачествен звук.
Мултимедията се дели на софтуерна и хардуерна. Хардуерната страна на мултимедията може да бъде представена както от стандартни средства - видео адаптери, монитори, дискови устройства, твърди дискове, така и от специални средства - звукови карти, CD-ROM устройства и звукови високоговорители. Софтуерната страна без хардуера е безсмислена. Софтуерните средства се делят на приложни и специализирани. Приложните приложения са самите Windows приложения, които представят информация на потребителя под една или друга форма. Специализирани са инструменти за създаване на мултимедийни приложения - мултимедийни проекти (например програма за създаване на мултимедийни презентации MicroSoft Power Point). Това включва графични редактори, видео редактори (например Adobe Premier), инструменти за създаване и редактиране на аудио информация и др.
Мултимедията също може грубо да се класифицира като линейна и нелинейна. Аналог на линейния метод на представяне може да бъде киното. Нелинейният начин на представяне на информация позволява на човек да участва в извеждането на информация, като взаимодейства по някакъв начин със средствата за показване на мултимедийни данни.
Една от основните области на приложение на мултимедийните системи е образованието в широкия смисъл на думата, включително области като видео енциклопедии, интерактивни ръководства, симулатори, ситуационни ролеви игри и др. Компютърът, оборудван с мултимедийна карта, веднага се превръща в универсален учебен или информационен инструмент за почти всяко промишлено знание и човешка дейност. Има много големи перспективи за мултимедия в медицината: бази от знания, хирургични техники, каталози с лекарства и др. В бизнес сферата компаниите за недвижими имоти вече използват мултимедийни технологии за създаване на каталози с къщи за продажба - купувачът може да види къщата от различни ъгли на екрана, да направи интерактивна видео обиколка на всички помещения и да се запознае с плановете и чертежи. Технологичната мултимедия получава голямо внимание от военните: например Пентагонът изпълнява програма за прехвърляне на цялата техническа, оперативна и учебна документация за всички оръжейни системи на интерактивни видео дискове, както и създаването и масовото използване на симулатори, базирани на такива дискове.
Друга бързо развиваща се, абсолютно фантастична за нас област на приложение на компютрите, в която мултимедийните технологии играят важна роля, са системите за виртуална или алтернативна реалност, както и подобни системи за „телеприсъствие“.
Първият блок е изходни устройства, тоест тези устройства, които отговарят за извеждането на информация. Информацията може да се показва на екрана, на лист хартия и т.н. Други раздели предоставят подробности за всяко устройство.
Например, мониторът е изходно устройство, защото отговаря за показването на информация на екрана.
PC устройство
Дънна платка (системна) платка – съществен елементКомпютър, към който е свързано всичко, което съставлява самия компютър. Той служи за комбиниране и организиране на взаимодействието на други компоненти. Всъщност изборът на компютърна конфигурация започва с избора на дънна платка. В него са инсталирани процесор и RAM, към него са свързани твърд диск и CD-ROM, както и различни допълнителни устройства към него чрез конектори и портове, съответстващи на различни интерфейси. По този начин дънната платка, централния процесор и RAM формират основата на компютъра; производителността на компютъра като цяло до голяма степен зависи от тяхната производителност. Дънните платки се различават по вида на процесорите, които могат да бъдат инсталирани на тях и имената на фирмите, които ги произвеждат. На дънните платки има специални джъмпери - джъмпери, които ви позволяват да го настроите според типа процесор и други устройства, инсталирани на него.
Компютърът трябва да е готов да добави стандартни допълнителни устройства към системата, като използва стандартни методи за свързване. Всички компютърни възли са свързани помежду си физически и логически. Дънната платка има конектори за инсталиране на допълнителни устройства - слотове за разширение.
Всички допълнителни устройства взаимодействат с процесора и RAM чрез системната шина за пренос на данни - шината. Типовете разширителни слотове се различават в зависимост от типа на шината. Данните могат да се прехвърлят между външни устройства и процесор, RAM и процесор, външни устройства и RAM или между I/O устройства. Шината се характеризира с вида, капацитета, честотата и броя на свързаните външни устройства. При работа с RAM шината търси желаната област от паметта и обменя информация с намерената област. Тези задачи се изпълняват от две части на системната шина: адресна шина и шина за данни.
Микропроцесорът може да обработва данни от всякакво естество: текст, числа, графики, звук и т.н. Това е възможно, защото данните се преобразуват в най-простата си форма, представени в двоичен код, и се „дигитализират“, преди да бъдат използвани на компютър. Физически това може да изглежда като редуване на намагнетизирани и демагнетизирани зони на твърдия диск, отразяващи и неотразяващи области на компактдиска, предавани сигнали с високо и ниско напрежение и т.н.
Капацитетът на битовете е броят на двоичните битове, които процесорът обработва в един тактов цикъл. Когато посочват, че размерът на бита на процесора е 64, те означават, че процесорът има 64-битова шина за данни, т.е. той обработва 64 бита в един такт.
Структура на компютъра: видове компютърна памет, предназначение, основни параметри. Компютърната памет е набор от устройства за съхраняване на програми, входна информация, междинни резултати и изходни данни.
Външната памет може да бъде с произволен или последователен достъп. Устройствата с памет с произволен достъп ви позволяват достъп до професионална външна памет. Устройствата с външна памет са много разнообразни. Предложената класификация отчита вида на носителя, т.е. материален обект, способен да съхранява информация.
(1) Устройствата с магнитна лента исторически предхождат устройствата с магнитни дискове. Задвижванията с макари се използват в суперкомпютри и мейнфрейми. Лентовите устройства се наричат лентови устройства и са предназначени за създаване на резервни копия на ценни програми и документи. Записът може да се извърши на обикновена видеокасета или на специална касета. Капацитетът на такава касета е до 1700 MB, дължина на лентата 120 m, ширина 3,81 mm (2 - 4 песни). Скоростта на четене на информация е до 100 Kb/sec.
(2) Дисковете се класифицират като носители за съхранение с директен достъп, т.е. Компютърът има достъп до песента, където започва секцията с необходимата информация или където трябва да се напише директно нова информация.
Магнитни дискове (MD) - като носител за съхранение се използват магнитни материали със специални свойства, които позволяват запис на две посоки на намагнитване. На всяко от тези състояния се задават двоични цифри - 0 и 1. Информацията върху MD се записва и чете от магнитни глави по концентрични кръгове - писти. Всяка песен е разделена на сектори (1 сектор = 512 b). Обменът между дисковете и ОП става с цял брой сектори. Клъстерът е минималната единица за разполагане на информация върху диск; той може да съдържа един или повече съседни сектора на пистите. При писане и четене MD се върти около оста си, а механизмът за управление на магнитната глава го премества в пистата, избрана за запис или четене.
Данните на дисковете се съхраняват във файлове - наименувани области от външна памет, разпределени за съхраняване на масив от данни. Клъстерите, разпределени към файл, могат да бъдат разположени във всяко свободно дисково пространство и не е задължително да са съседни. Цялата информация за това къде точно се записват частите от файла се съхранява в таблицата за разпределение на файлове FAT (таблица за разпределение на файлове). За MD пакети (това са дискове, инсталирани на една ос) и за двустранни дискове се въвежда концепцията за цилиндър - набор от MD писти, разположени на същото разстояние от центъра.
В GMD магнитен слой се прилага върху гъвкава основа. GMD диаметър: 5,25" и 3,5". GMD капацитет от 180 KB до 2,88 MB. Броят на пистите на една повърхност е 80. Скоростта на въртене е от 3000 до 7200 об / мин. Средно време за достъп 65 - 100 ms.
Всяка нова дискета трябва да бъде форматирана преди употреба, т.е. създадена е структура за записване на информация върху повърхността му: маркиране на пътеки, сектори, записващи маркери, FAT таблици. Дискетите трябва да се съхраняват внимателно, защитени от прах, механични повреди, излагане на магнитни полета и разтворители. Това е основният недостатък на този тип задвижване.
HDD или „хард дискове“ са направени от алуминиеви сплави или керамика и са покрити с феролак, заедно с блок от магнитни глави, поставени в херметически затворен корпус. Благодарение на изключително плътния запис, капацитетът за съхранение достига няколко гигабайта, а производителността също е по-висока от тази на сменяемите дискове (поради увеличаване на скоростта на въртене, тъй като дискът е твърдо фиксиран към оста на въртене). Първият модел се появи в IBM през 1973 г. Имаше капацитет от 16 KB и 30 писти/30 сектора, което случайно съвпадаше с калибъра на популярната пушка Winchester 30"730".
Диаметър на LMD: 3.5" (предлага се в 1.8" и 5.25"). Скорост на въртене 7200 rpm, време за достъп - 6 ms.
Тази статия ще разгледа историята на компютърните науки като наука; ние също ще разберем какво прави и основните му направления.
Дигитална ера
Много е трудно да си представим съвременния свят без информация и цифрови технологии. Всички те значително улесняват живота, благодарение на тях човечеството направи редица значителни пробиви в науката и индустрията. Нека разгледаме по-подробно дисциплините на компютърните науки и историята на нейното формиране като наука.
Определение
Информатиката е наука, която изучава методите за събиране, обработка, съхраняване, предаване и анализ на информация с помощта на различни компютърни и цифрови технологии, както и изучава възможностите за тяхното приложение.
Включва дисциплини, които се отнасят до обработката и изчисляването на информация с помощта на различни видове компютри и мрежи. Освен това, както абстрактни, като анализ на алгоритми, така и конкретни, например разработване на нови методи за компресиране на данни, протоколи за обмен на информация и езици за програмиране.
Както можете да видите, компютърните науки са наука, която се отличава със своята широта на изследователски теми и направления. Като пример можем да посочим следните въпроси и задачи: какво е реално и какво е невъзможно да се внедри в програми (изкуствен интелект, самообучаващи се компютри и др.), как да се решават различни видове специфични информационни проблеми възможно най-ефективно. (т.нар. теория на изчислителната сложност), под каква форма трябва да се записва и възстановява информацията, как хората трябва да взаимодействат с програмите най-ефективно (проблеми с потребителския интерфейс, нови езици за програмиране и др.).
Сега ще разгледаме накратко развитието на компютърните науки като наука, започвайки от нейния произход.
История
Информатиката е млада наука, която възниква постепенно и получава най-силно развитие през втората половина на 20 век. Това е много важно и в наше време, когато почти целият свят зависи от компютърни и други електронни изчислителни технологии.
Всичко започва в средата на 19 век, когато различни учени създават механични калкулатори и „аналитични машини“. През 1834 г. Чарлз Бабидж започва разработването на програмируем калкулатор и, между другото, той впоследствие формулира много от основните характеристики и принципи на съвременния компютър. Той също така предлага използването на перфокарти, които след това се използват до края на 80-те години на 20 век.
През 1843 г. Ада Лавлейс създава алгоритъм за изчисляване на числата на Бернули и това се счита за първата компютърна програма в историята.
Около 1885 г. Херман Холерит създава табулатор, устройство за четене на данни от перфокарти. А през 1937 г., почти сто години след идеите и мечтите на Бабидж, IBM създава първия програмируем калкулатор.
В началото на 50-те години на миналия век на всички става ясно, че компютърът може да се използва в различни области на науката и индустрията, а не само като инструмент за математически изчисления. И тази компютърна наука, която тъкмо се появяваше по това време, е науката, която принадлежи на бъдещето. И малко по-късно тя получи статут на официална наука.
Сега нека разгледаме накратко неговата структура.
Структура на компютърните науки
Структурата на компютърните науки е многостранна. Като дисциплина обхваща широк кръг от теми. Започвайки от теоретични изследвания на различни видове алгоритми и завършвайки с практическото прилагане на отделни програми или създаването на изчислителни и цифрови устройства.
Информатиката е наука, която изучава...
В момента има няколко основни направления, които от своя страна са разделени на много клонове. Нека да разгледаме най-основните:
- Теоретична информатика. Нейните задачи включват изучаване както на класическата теория на алгоритмите, така и на редица важни теми, които са свързани с по-абстрактните аспекти на математическите изчисления.
- Приложено Информатика. Това е наука, или по-скоро един от нейните раздели, който е насочен към идентифициране на определени концепции в областта на компютърните науки, които могат да се използват като методи за решаване на някои стандартни проблеми, например изграждане на алгоритми, съхраняване и управление на информация с помощта на данни структури . В допълнение, приложната компютърна наука се използва в редица индустриални, ежедневни или научни области: биоинформатика, електронна лингвистика и др.
- Естествена информатика. Това е посока, която изучава процесите на различна обработка на информация в природата, било то човешкия мозък или човешкото общество. Неговите основи са изградени върху класическите теории за еволюцията, морфогенезата и др. Освен тях се използват научни области като изследване на ДНК, мозъчна дейност, теория на груповото поведение и др.
Както можете да видите, компютърните науки са наука, която изучава редица много важни теоретични въпроси, например създаването на изкуствен интелект или разработването на решения за някои математически проблеми.
1 Информатиката като наука. Предмет и задачи на информатиката.
Терминът „информатика“ (фр. informatique) произлиза от френските думи information (информация) и automatique (автоматизация) и буквално означава „информационна автоматизация“.
Информатиката е дисциплина, основана на използването на компютърни технологии, която изучава структурата и общите свойства на информацията, както и моделите и методите за нейното създаване, съхранение, търсене, трансформация, предаване и приложение в различни сфери на човешката дейност.
През 1978 г. Международният научен конгрес официално възлага понятието „компютърни науки“ на области, свързани с разработването, създаването, използването и логистичната поддръжка на системи за обработка на информация, включително компютри и техния софтуер, както и организационни, търговски, административни и социални -политически аспекти компютъризация - масовото навлизане на компютърни технологии във всички сфери на живота на хората.
Така информатиката се основава на компютърни технологии и е немислима без тях.
Компютърните науки са научна дисциплина с широк спектър от приложения. Основните му направления:
разработване на компютърни системи и софтуер;
теория на информацията, която изучава процесите, свързани с предаването, приемането, трансформирането и съхранението на информация;
методи за изкуствен интелект, които ви позволяват да създавате програми за решаване на проблеми, които изискват определени интелектуални усилия, когато се изпълняват от човек (логически изводи, обучение, разбиране на речта, визуално възприятие, игри и др.);
системен анализ, който се състои в анализ на предназначението на проектираната система и установяване на изискванията, на които тя трябва да отговаря;
методи на компютърна графика, анимация, мултимедия;
средства за телекомуникации, включително глобални компютърни мрежи, които обединяват цялото човечество в единна информационна общност;
разнообразие от приложения, обхващащи производството, науката, образованието, медицината, търговията, селското стопанство и всички други видове икономически и социални дейности.
Терминът компютърни науки се отнася до набор от дисциплини, които изучават свойствата на информацията, както и методите за представяне, натрупване, обработка и предаване на информация с помощта на технически средства.
Теоретичната основа на компютърните науки се формира от група фундаментални науки, които еднакво могат да бъдат приписани както на математиката, така и на кибернетиката: теория на информацията, теория на алгоритмите, математическа логика, теория на формалните езици и граматики, комбинаторен анализ и др. В допълнение към тях компютърните науки включват такива раздели като компютърна архитектура, операционни системи, теория на базите данни, технология за програмиране и много други.
Предмет и задачи на информатиката
Предметът на компютърните науки се състои от следните понятия:
Компютърен хардуер;
Компютърен софтуер;
Инструменти за осигуряване на хардуерни и софтуерни компоненти;
Средства за взаимодействие на човека с хардуерни и софтуерни компоненти.
Както можете да видите, в компютърните науки се обръща много внимание на взаимодействието. За целта се използва специално понятие – интерфейс. Според поставените задачи се прави разлика между хардуер, софтуер, фърмуер и потребителски интерфейси.
Основната задача на компютърните науки е да систематизира техниките и методите за работа с хардуера и софтуера на компютърните технологии.
Задачи по информатика:
· създаване на оборудване и технологии за преобразуване на информация;
· решаване на проблеми, възникващи при развитието и използването на информационните технологии и компютърната техника;
· изследване на информационните процеси
Предмет и задачи на информатиката. Основни понятия на информатиката. Цели на компютърните науки
Тази статия е посветена на разглеждането на такива въпроси като предмета и задачите на компютърните науки. Преди да преминем към тяхното отразяване, нека дефинираме термин, чието значение трябва да бъде ясно дефинирано.
Думата "компютърни науки" се появява за първи път във Франция през 60-те години на миналия век, за да обозначи областта, която се занимава с автоматизирана обработка на информация и използва електронни компютри за това. Този термин се образува чрез сливането на други два - „автоматизация“ и „информация“. Това означава автоматизирана обработка на информация или информационна автоматизация. Този термин съответства в англоезичните страни на понятието „компютърна наука“, тоест науката за компютърните технологии.
Каним читателя да започне разглеждането на такива теми като предмета и задачите на компютърните науки, като се запознае с историята на нейния произход.
История на компютърните науки
Можем да открием произхода на информацията назад в мъглата на времето. Необходимостта да се изрази и запомни това доведе преди много векове до появата на речта, броенето и писането. Нашите предци са се опитвали да измислят и допълнително да подобрят начини за съхранение, обработка и разпространение на информация. В наши дни са открити различни доказателства за опити на хора от далечното минало да го запазят. Това са методи като писане върху глинени плочки и брезова кора, скални рисунки и след това ръкописни книги.
През 16 век се появява печатарската преса. Неговото изобретение допринесе за значително увеличаване на способността за съхраняване и обработка на необходимата информация. Информацията, представена в печатна форма, беше основният метод за обмен и съхранение и продължи да бъде такъв до средата на 20 век. Едва с появата на компютъра се появиха принципно нови, много по-ефективни начини за съхранение, събиране, предаване и обработка и бяха формулирани предметът и задачите на компютърните науки.
Обща дефиниция на компютърните науки
Могат да се дадат много определения. Това се дължи на многообразието на присъщите му методи, форми, възможности и функции. Следното определение на понятието „компютърни науки“ е едно от най-общите.
Компютърните науки са област на човешката дейност, която е свързана с различни процеси на преобразуване на информация, извършвани с помощта на компютри, както и тяхното взаимодействие със съответната приложна среда.
Кибернетика и компютърни науки
Често има объркване между две понятия: „кибернетика“ и „компютърни науки“. Нека да определим какви са техните прилики и как се различават един от друг.
Кибернетиката е наука за някои общи принципи на управление, действащи в различни системи: социални, биологични, технически и др. Предметът и задачите на компютърните науки са малко по-различни. Тя изучава по-широко процесите на създаване и трансформиране на информация, почти без да засяга решаването на проблеми, свързани с управлението на определени обекти, както прави кибернетиката. Появата му стана възможна благодарение на развитието на компютърните технологии, които се базират на него и са немислими без него. Развитието на кибернетиката протича самостоятелно и въпреки че доста активно използва постиженията на компютърните технологии, то изобщо не зависи от тях, тъй като изгражда различни модели за управление на обекти.
Информатика в широк и тесен смисъл на думата
В най-широкия смисъл на думата информатиката е съвкупност от различни отрасли на науката, производството и технологиите, които са свързани с обработката на информация. Но какво в тесен смисъл? Тя може да бъде разделена на 3 взаимосвързани части на компютърните науки.
1. Информатиката като отрасъл на националната икономика
Първият от тях е отрасъл на националната икономика. В този смисъл компютърната наука се състои от определен хомогенен набор от фирми, които извършват различни формипредприятия, които произвеждат софтуерни продукти, компютърно оборудване и разработват технологии за обработка на информация. Значението, спецификата, целите и задачите на информатиката в този смисъл се определят от факта, че растежът на производителността на труда в различни сектори на националната икономика до голяма степен зависи от нея. Много работни места по света днес са оборудвани с инструменти за автоматизация.
2. Информатиката като фундаментална наука
Като фундаментална наука информатиката разработва методология за информационна поддръжка на различни процеси на управление на обекти, базирани на компютърни информационни системи. Могат да се разграничат следните водещи научни области, съществуващи в Европа: медицинска и икономическа информатика, компютърно интегрирано производство, развитие на мрежова структура, екологична и социалноосигурителна информатика, професионални информационни системи.
Нека опишем основните цели и задачи на фундаменталната компютърна наука. Целта му е да получи обобщени знания за различни информационни системи, както и да се идентифицира в тяхното функциониране и изграждане общи модели. Задачите му са следните:
Изследвайте различни теории за информационните системи и технологии;
Разработване на методология за създаване на информационна поддръжка за определени компютърни системи.
3. Приложен аспект
Описвайки предмета на компютърните науки като приложна наука, отбелязваме, че той се занимава с:
Създаване на различни информационни комуникационни модели, работещи в много области на човешката дейност;
Изучаване на закономерностите, които съществуват в информационните процеси (разпределение, обработка, натрупване);
Разработване на технологии и информационни системи в конкретни области, както и разработване на препоръки относно техния жизнен цикъл за различни етапи (проектиране, производство, експлоатация и др.).
Основни задачи на информатиката
Основната му функция е да разработва средства и методи за преобразуване на информация, както и да ги използва при организиране на различни технологични процеси на нейната обработка.
Могат да се разграничат следните основни задачи на компютърните науки:
Изследване на информационни процеси от всякакво естество;
Решаване на инженерни и научни проблеми на внедряване, създаване, осигуряване на макс ефективно приложениекомпютърни технологии и инженерство в различни области на обществения живот;
Развитието на информационните технологии, както и създаването, въз основа на резултатите от изследванията на различни информационни процеси, на най-новите технологии за обработка на информация.
Компютърните науки като всеобхватна дисциплина
Трябва да се каже, че той не съществува сам по себе си. Информатиката е комплексна дисциплина (научна и техническа), която е насочена към създаване на нови информационни технологии и техники. Те служат за решаване на проблеми, които възникват в други области. В информационното общество водещ е неговият отраслов комплекс. В света има тенденция към повишаване на информираността. Това зависи до голяма степен от развитието на тази конкретна област на знанието, нейното единство като наука, производство и технология.
Области на приложение на компютърните науки
Днес компютърните науки се използват широко в различни области на нашия живот: в науката, производството, образованието и много други области на дейност. Необходимостта от провеждане на скъпи и сложни експерименти неизбежно възниква във връзка с развитието на съвременната наука. Пример за това е разработването на термоядрени реактори. Ролята на компютърните науки е да замени реалните експерименти с компютърни. Това спестява значителни ресурси и дава възможност за обработка на най-много модерни техникирезултати. Освен това подобни експерименти отнемат много по-малко време от реалните. И в някои области на научното познание (например в астрофизиката) е просто невъзможно да се проведе истински експеримент. Тогава на помощ идва информатиката. По принцип в тези области всички изследвания се извършват с помощта на моделни и изчислителни експерименти.
По-нататъшното развитие на компютърните науки, както всяка друга наука, води до нови открития и постижения. Появяват се нови области на приложение, които преди беше трудно дори да си представим.
Връзка на компютърните науки с други отрасли на знанието
Компютърните науки са широка област от научно познание, възникнала в пресечната точка на приложни и фундаментални дисциплини. Като комплексна научна дисциплина тя се свързва със следните отрасли на знанието:
С психология и философия (чрез теорията на познанието и учението за информацията);
С математика (чрез дискретна математика, теория на математическото моделиране и алгоритми, математическа логика);
С лингвистиката е свързана чрез учението за знаковите системи и формалните езици;
С кибернетиката, както вече отбелязахме, чрез теорията на управлението и информацията;
С радиотехника, електроника, химия и физика – чрез материалната част на информационните системи и компютрите.
Науката за компютърните науки включва компютърни науки, които изучават методите и принципите на организиране на различни изчислителни процеси, глобални и локални компютърни мрежи. От друга страна, тя включва и когнитивни науки, които са предназначени да изучават човешките усилия в областта на мисленето с цел подобряване на интелектуалните качества на компютрите.
Информатиката като отрасъл на икономиката
Като клон на икономиката, компютърните науки са набор от икономически субекти, които са предназначени да обслужват потребителите (информация), да произвеждат инструменти за обработка и да създават софтуер. Има тенденция към преминаване от индустриално общество, където всичко е насочено към производството и потреблението на стоки, към информационно общество.
Днес различни инструменти за компютърни науки се използват широко в икономиката. На практика се използват:
Търговски, индустриален и банков мениджмънт;
Одит и счетоводство;
Бюджетен процес в общински и държавни институции;
Електронно предприемачество и електронна търговия;
Управление на трезори, аукциони и търговски борси.
Икономическата информатика е наука, която има за цел да формира теория за моделиране на дейността на различни икономически субекти, общински, държавни и регионални образувания. Неговите цели се определят от целите на икономиката. Тоест те се състоят в предоставяне на информационни технологии на икономически субекти, общински и държавни служби и организации. Какъв е предметът на икономическата информатика? Състои се от търсене на модели, които съществуват в информационно моделиране, както и методи за предоставяне на знания за икономическите дейности на организации (предприятия) на икономически и други субекти и въвеждане на информационни технологии в управленската практика.
Методи за моделиране и изследване на икономически процеси
Има много методи за моделиране и изследване на икономическите процеси. Те са както специфични, така и общонаучни. Общонаучни: синтез, анализ, индукция, дедукция, абстракция, аналогия, конкретизация. Всички те разкриват закономерности, които съществуват в устойчиви явления или процеси. Специфични методи са насочени към информационни явления, отразяващи икономически процеси, като:
Математически: детерминистичен, стохастичен, симулационен, оптимизационен и мрежов модел, размита математика, математически, системен, факторен, регресионен и други видове анализи;
Информационно-логически: графики и диаграми, графики, визуални и стандартизирани средства за представяне на информационни потоци и бизнес процеси.
Какво е компютър?
Основните понятия на информатиката включват различни компютри, тъй като те са основното техническо средство, използвано за нейната обработка. Те могат да бъдат класифицирани по редица критерии: по предназначение, принцип на работа, размер на изчислителната мощност, методи за организиране на самия изчислителен процес, функционалност и др.
Класификация на компютрите по предназначение
Можете да разделите компютрите според тяхното предназначение на следните 3 групи.
1. Общо предназначение (универсално). Те са предназначени за решаване на различни инженерни и технически задачи: математически, икономически, информационни и други, които се характеризират с голям обем данни за обработка, както и сложност на алгоритмите. Характеристикиданните на компютрите е тяхната висока производителност, както и разнообразието от форми на данни, които подлежат на обработка (символни, десетични, двоични), разнообразието от извършвани операции (специални, логически, аритметични), значителен капацитет на RAM, както и развита информационна входно-изходна система.
2. Втората група е проблемно ориентирана. Тяхната цел е да решават определен по-тесен кръг от проблеми, които обикновено са свързани с технологични обекти, натрупване, регистриране и обработка на малки количества данни.
3. Специализираните се използват за решаване на много тесен кръг от проблеми. Това намалява цената и сложността на такива компютри, като същевременно запазва надеждността и по-голямата производителност.
Информационни технологии
Описвайки основните понятия на компютърните науки, е невъзможно да не кажем няколко думи за информационните технологии. Това е набор от специфични софтуерни и хардуерни инструменти, използвани за извършване на различни операции, свързани с обработката на информация във всички области на нашия живот. Информационните технологии понякога се наричат приложна информационна наука или компютърна технология. Тази концепция възниква с формирането на информационното общество, в което основата на социалната динамика е информацията, а не традиционните материални ресурси. Това са наука, знания, интелектуални способности, организационни фактори, творчество, инициативност и др. Това понятие, за съжаление, е толкова всеобхватно и общо, че експертите все още не са стигнали до ясна формулировка за него. Най-успешното му определение е дадено от академик Глушков, който тълкува информационните технологии като човеко-машинна технология за предаване, обработка и събиране на информация, базирана на използването на различно компютърно оборудване. Тя се развива бързо и обхваща все повече видове социални дейности: управление, производство, образование, наука, медицина, финансови и банкови операции, бита и др.
Училищен курс по информатика
Основната задача на учебния предмет "Информатика" е да осигури съзнателно и трайно овладяване на знания от учениците, свързани с процесите на преобразуване, получаване, използване и съхранение на информация. На тази основа учителят по информатика трябва да разкрие и ролята си във формирането на научната картина на света, която се е развила днес, значението на компютърните технологии и информационните технологии в развитието на съвременното общество. Целта е също да се възпитат у учениците умения за рационално и съзнателно използване на компютри в образователната и бъдеща професионална дейност.
Следните въпроси трябва да бъдат адресирани към учениците от учител по информатика:
Информация, различни информационни процеси, както и езици за нейното представяне;
Информационно моделиране;
Програмиране и алгоритмизиране;
Компютърът като средство за обработка на информация;
Нови информационни технологии за неговата обработка, които съществуват днес.
Тези линии са междусекторни по природа, т.е. те се изучават на всички етапи (от 2 до 11 клас). Информатиката в училище е разделена на три нива. Тези нива отчитат възрастта на учениците, както и тяхната подготовка.
Първото ниво е начално (2 до 6 клас), второто е основно (7 до 9 клас), а третото е профилирано (10 и 11 клас). В същото време програмата за 2 до 9 клас е задължителен минимум. В гимназията се провежда задълбочено обучение по компютърни науки в различни области. Това осигурява подготовка за професионална дейност. Разглеждат се по-подробно вече разгледаните теми и се изучават различни класове програми.
Информатика: Единен държавен изпит
По този предмет Единният държавен изпит е един от най-дългите изпити, който продължава около 4 часа. През 2014 г. минималният резултат за преминаване беше 40. Подготовката трябва да започне много преди деня на теста и в този случай ще бъдат осигурени високи резултати.
Задачите по информатика са разделени на блокове в зависимост от тяхната сложност. A1-A13 - въпроси от основно ниво с избор от няколко варианта на отговор. За всеки правилен избор се присъжда 1 точка. Задачите по информатика B1-B15 вече са задачи с повишена сложност. За отговор на тях служат числата или последните цифри. Най-трудните задачи в информатиката са C1-C4. На тях е необходимо да се даде най-пълен отговор.
Във всеки версия на единния държавен изпитзадачите по информатика са свързани по един или друг начин с компютър. При решаване на задачи от категория С обаче е забранено използването на калкулатор и компютър.
Глава 1. Основни понятия и дефиниции на компютърните науки § 1.1. Предметна област и структура на информатиката
Последната информационна революция от втората половина на 20 век, свързана с изобретяването и развитието на микропроцесорната техника и създаването на съвременни информационни комуникации, компютърни мрежи и системи за предаване на данни, доведе до създаването на нова индустрия - информационна индустрия, насочени към производството на технически средства и създаването на нови технологии за производство на знания. Появата на нова индустрия за производство на знания доведе до глобални промени в обществото - информатизация на обществото- участие на всички свои членове в общия процес на производство и внедряване на знания, базирани на нови компютърни и телекомуникационни технологии и изискващи определено ниво от всички свои членове информационна култура, определени базисни знания и способност целенасочено да използват съвременни информационни технологии, технически средства и методи в дейността си. Научната основа на процеса на информатизация на съвременното общество и развитието на информационната индустрия е нова научна дисциплина - Информатика.
Срок Информатикаидва от сливането на две френски думи информация (информация)И Automatique(автоматизация)и буквално дефиниран нова наукаотносно " автоматична обработка на информацията". В англоговорящите страни този термин съответства на синоним компютърНаука(наука за компютърните технологии).
В съвременна интерпретация Информатика - е всеобхватна научна и инженерна дисциплина, която изучава различни аспекти на разработването, проектирането, създаването, оценката, функционирането на различни видове технически информационни системи (ИС) , предназначени за автоматизация информационни процеси събиране, съхраняване, търсене, показване, обработка и предаване на данни с помощта на съвременни изчислителни, информационни и измервателни технологии и модерни средствакомуникации, както и изучаване на приложението на тези системи и тяхното въздействие върху различни сфери на социалната практика(по материали от заседанието на годишното събрание на Академията на науките на СССР през 1983 г.). В това широко тълкуване компютърните науки съчетават и използват постиженията на редица научни и технически области, свързани с развитието на:
съвременни технически средства ( хардуер) събиране, съхранение, търсене, показване, обработка и предаване на данни на IP, както и технологии за тяхното създаване и използване;
математически модели на природни науки и социални явления с цел тяхната формализация, числени и логически методи за решаване на проблеми, възникващи при изграждането и прилагането на тези модели;
алгоритмичен ( мозъчен софтуер) и софтуер ( софтуер) средства за автоматизиране на информационни процеси за събиране, съхраняване, търсене, показване, обработка и предаване на данни IP.
Този комплекс от научни и технически дисциплини, както фундаментални, така и приложни, ни позволява да разгледаме целия широк спектър от проблеми, възникващи при разработването и прилагането на автоматизирани IP, и представлява структурата на ново научно и техническо направление, наречено компютърни науки.
Както в другите фундаментални науки (физика, химия, биология, математика и др.), така и в компютърните науки е възможно да се разграничат различни аспекти на един и същи обект – информация. В тази връзка компютърните науки могат да бъдат разделени на няколко области, взаимосвързани помежду си.
Теоретична информатика - е математическа дисциплина, чието съдържание на различни съставни дисциплини е създаването на информационни модели и инструменти за работа с информация и изследването на техните свойства. Изследователските методи, използвани в него, се основават на идеи и концепции дискретна математика.
Теоретичната информатика е разделена на редица независими дисциплини, които могат да бъдат разделени на пет класа
. Първият клас включва дисциплини, базирани на математическа логика . Те разработват методи за анализ на процесите на обработка на информация с помощта на компютри ( теория на алгоритмите , теория паралелно изчисление ), както и методи, които изучават въз основа на модели на логически тип процеси, протичащи в самия компютър ( теория на автоматите, теория мрежи на Петри .)
. Втори клас е изчислителна математика и изчислителна геометрия, което позволява да се намалят решенията на математически проблеми до последователност от извършване на елементарни операции с числа, за да могат да бъдат приложени на компютри.
. Изучаването на компютърните науки като такива, идентифицирането на общите свойства на информацията, законите, управляващи нейното раждане, развитие и унищожаване, се занимава с теория на информацията . В непосредствена близост до него теория на кодирането . В теорията на информацията има раздел, който специално се занимава с предаването на информация чрез различни комуникационни канали.
V. Преходът от реални обекти към модели, които могат да се използват за изследване и внедряване в компютри, изисква разработването на специални техники, които се изучават от системен анализ . Част от системния анализ е общата теория на системите. Граничната позиция между теоретичната информатика и кибернетиката се заема от две науки - симулация И теория на опашката .
V. Последният клас дисциплини, включени в теоретичната компютърна наука, са фокусирани върху използването на информация за вземане на решения в различни ситуации. Проучването на общите схеми, използвани при избора на правилното решение, се извършва от теория на решенията . Ако изборът става в условия на конфликт, тогава това е субект теория на играта . В дисциплината се изучава изборът на оптимално решение математическо програмиране . При организиране на поведение, водещо до желаната цел, решенията трябва да се вземат многократно. Следователно изборът на отделни решения трябва да бъде подчинен на единен план. Научната дисциплина изучава как да се съставят такива планове и тяхното използване. оперативни изследвания.
Основателят на компютърните науки е кибернетика , възникнал в края на 40-те години на миналия век. Тя се основава на понятията управление И информация . Основоположник на кибернетиката е американският математик Норберт Винер.
Кибернетиката изигра голяма роля за появата структурна лингвистика .
Най-активно се развива техническата кибернетика. Включва теория на автоматичното управление , което се превърна в теоретична основа автоматизация . Свързан с теорията на автоматичното управление техническа диагностика , чиито задачи включват наблюдение на функционирането на системите и търсене на повреди в тях.
Заема видно място в кибернетиката теория за разпознаване на образи . Неговата задача е да търси решаващи правила, с помощта на които би било възможно да се класифицират множество явления от реалността и да се съпоставят с определени стандартни класове. Тя е гранична наука между кибернетиката и изкуствен интелект .
Занимава се с използването на принципите на действие на живи системи в изкуствени обекти бионика . Неврокибернетика опитва се да приложи кибернетични модели при изучаване на структурата и действието на нервните тъкани.
Постигането на равновесие във взаимодействието на много конкуриращи се системи се разглежда в хомеостатика - наука, която се появи наскоро и все още е в начален стадий.
Кибернетиката може да се разглежда като приложна компютърна наука в областта на създаването и използването на автоматични или автоматизирани системи за управление с различна степен на сложност - от управлението на отделни обекти до най-сложните системи за управление на цели индустрии, банкови системи, комуникационни системи и дори общности от хора.
Хардуерната основа на компютърните науки е Компютърно инженерство , което е напълно независима област на изследване. В рамките на тази посока се решават много проблеми, които не са пряко свързани с компютърните науки. Например, многобройни изследвания се провеждат, насочени към подобряване на елементната база на компютрите. Основното съдържание на микроелектрониката се състои от теорията, методите за изчисляване и технологията на производство на интегрални схеми, големи интегрални схеми и много големи интегрални схеми (LSI, VLSI). Но, разбира се, развитието на съвременната информатика е немислимо без компютрите - основният и засега единствен инструмент за работа с разнообразна информация.
Ефективното използване на компютри е невъзможно без познаване на тяхната архитектура и принципи на работа. Те не работят извън специално създадени за тях операционни системи, програми за тестване, преводачи - целият софтуер, който съставлява софтуерната среда, в която „съществува“ компютърът.
Това означава, че самото развитие на компютърните технологии е невъзможно без използване на резултатите, получени в програмирането, изкуствения интелект и други области, съставляващи компютърните науки. Дори проектирането на съвременните компютри и развитието на тяхната елементна база изисква специални системи за компютърно проектиране - CAD, чието създаване се извършва от специалисти, работещи в областта на компютърните науки.
Научната посока, която дължи появата си на изчислителните машини, е програмиране , чиято цел е да разработи инструменти за подготовка на задачи за решаване на компютър и да създаде софтуерни инструменти, с помощта на които се осъществява изчислителният процес на компютър и обменът на информация с външния свят.
В началния период на своето развитие програмирането нямаше силна теоретична основа и приличаше на работата на висококвалифицирани занаятчии, когато качеството на работата се определя не от знанията, а от професионалните умения. С натрупването на опит в програмирането се определят общите идеи и разпоредби, залегнали в изграждането на компютърни програми и в самите процедури на програмиране. Това доведе до създаването на теоретично програмиране, в което се разграничават няколко направления.
Една от тях е свързана със създаването на различни програмни езици. В допълнение към разработването на езика, на който потребителят пише програми, са необходими специални инструменти, за да се осигури автоматичен превод на програмния запис във форма, която може да бъде разбрана от компютър. Това става с помощта на специални софтуерни системи - преводачи, които също са създадени от системни програмисти.
Друга област на дейност на системните програмисти е създаването операционна система , без които нито един компютър не може да функционира.
Тенденцията през последните десетилетия е преходът от отделни компютри към интегрирането на много различни видове машини в една мрежа за събиране, обработка и предаване на данни. За да могат различните компютри да „разбират“ взаимно съобщенията, са необходими специални езици, т.нар. протоколи комуникации. Това е и сферата на дейност на системните програмисти.
Освен системната има проблемно ориентиран програмиране. Специалистите в тази област създават персонализирани програми, насочени към решаване на проблеми в определена област на човешката дейност. Същите тези програмисти създават специални пакети с приложения , които са удобен инструмент за потребител, работещ във фиксирана предметна област.
Голяма група програмисти е свързана със създаването на програми за различни видове информационни системи, например за банки с данни.
Една от най-младите области на компютърните науки е изкуствен интелект , възникнал в началото на 70-те години на 20 век.
Основната цел на работата в областта на изкуствения интелект е желанието да се проникне в тайните на човешката творческа дейност и да се реализира тяхното подобие в изкуствени системи.
Изкуственият интелект възниква на базата на компютърни технологии, математическа логика, програмиране, психология, лингвистика, неврофизиология и други области на знанието.
Оказа се, че с появата на компютрите стана възможно да се решават не само изчислителни задачи, но и различни пъзели, логически проблеми, играйте шах, творете игрови програми, композирайте музикални мелодии, стихове, приказки, превеждайте от един език на друг, разпознавайте изображения, доказвайте теореми и др.
Има няколко основни проблема, изучавани в областта на изкуствения интелект: представяне на знания; моделиране на разсъждение; диалогови процедури за комуникация на естествен език; планиране на целесъобразни дейности; обучение на интелигентни системи в процеса на тяхната дейност.
Интелигентните системи вече се въвеждат в практиката на човешката дейност. Това експертни системи , интелектуалец Информационни системи , интелектуални произведения.
Информационна система е информационно хранилище, оборудвано с процедури за въвеждане, търсене, публикуване и издаване на информация.
При създаването им се решават следните задачи:
анализ и прогнозиране на различни информационни потоци, движещи се в обществото;
изследване на начини за представяне и съхраняване на информация, създаване на специални езици за официално описание на информация от различно естество, разработване на специални техники за компресиране и кодиране на информация, анотиране на обемисти документи и тяхното обобщаване;
изграждане на различни процедури и технически средства за тяхното прилагане, с помощта на които можете да автоматизирате процеса на извличане на информация от документи, които не са предназначени за компютри, но са фокусирани върху възприемането им от хората;
създаване на системи за извличане на информация, способни да приемат заявки към информационни хранилища, формулирани на естествен човешки език, както и специални езици за заявки за системи от този тип;
създаване на мрежи за съхранение, обработка и предаване на информация, които включват информационни банки от данни, терминали, центрове за обработка и комуникационно оборудване.
От голямо практическо значение е изучаването на информационните процеси, протичащи в биологични системи , използването на натрупаните знания в организацията и управлението на природни системи и създаването на технически системи. Този клон на компютърните науки включва три независими науки:
-биокибернетика , разрешаващ проблемисвързани с анализа на информацията и контролните процеси, протичащи в живите организми, с диагностика на заболявания и търсене на начини за тяхното лечение и създаване на подходящи системи;
- бионика, занимаващи се с използването на принципите на работа на живи системи в изкуствени обекти;
- биогеоценология, насочени към решаване на проблеми, свързани със системно-информационни модели за поддържане и опазване на баланса на природните системи и търсене на такива въздействия върху тях, които стабилизират разрушителните ефекти на човешката цивилизация върху биомасата на Земята.
Светът вече е на прага информационно общество . В това общество системите за разпространение, съхранение и обработка на информация ще играят огромна роля. С течение на времето, като глобална комуникационна система, ще се появи единна информационна среда, която ще осигури на всеки човек достъп до цялата информация, от която се нуждае. Широкото въвеждане на компютрите във всички среди на човешката дейност, заедно с използването на интелигентни роботи, коренно промени традиционната среда на живот на хората. Нараства броят на хората, които се занимават професионално със събиране, натрупване, разпространение и съхраняване на информация. Информацията се превръща в стока с голяма стойност.
Перспективите за преход към информационно общество пораждат много проблеми от социален, правен и технически характер. Например, използването на роботи в производството ще доведе до пълна промяна в технологията, която днес е фокусирана върху човешкото участие. Подготовката на членовете на новото общество за независим живот ще се промени драматично. Вече е започнала изследователска работа в областта на създаването на нови форми на обучение, които да заменят съществуващите традиционни форми. Напълно ще се промени наборът от професии, специалности и методи на организация на труда.
Всички тези проблеми представляват обект на изследване на онези психолози, социолози, философи и юристи, които работят в областта на компютърните науки. Създават се автоматизирани системи за обучение (AOC), автоматизирани работни станции (AWS) за специалисти в различни области, разпределени банкови системи и много други, чието функциониране се основава на използването на целия арсенал от компютърни науки.
В по-тесен смисъл компютърните науки се разбират като основна академична дисциплина, която обхваща основни въпроси в изучаването на технически, софтуерни и алгоритмични средства за организиране на съвременни IPи формиране у студента на определен мироглед, обем от знания, ниво на алгоритмично мислене, както и практически умения за работа със специфични софтуерни системи, необходими за по-нататъшното му обучение в приложението IPв определени сфери на човешката дейност.
Какво е компютърни науки?
Константин
Това е баба с очила, която 30 минути разказва как да пусне компютър (имахме такъв в нашия техничар) XD
Информатика (срв. немски Informatik, френски Informatique, английски компютърни науки - компютърни науки - в САЩ, английски компютърни науки - компютърни науки - във Великобритания) - наука за методите за получаване, натрупване, съхраняване, трансформиране, предаване и използване на информация . Той включва дисциплини, които по един или друг начин са свързани с обработката на информация в компютри и компютърни мрежи: както абстрактни, като анализ на алгоритми, така и доста специфични, например, разработването на езици за програмиране.
Изследователските теми в областта на компютърните науки включват следните въпроси: какво може и какво не може да бъде внедрено в програми и бази данни (теория на изчислимостта и изкуствения интелект), как специфични изчислителни и информационни проблеми могат да бъдат решени с максимална ефективност (теория на изчислителната сложност) и под каква форма трябва да се съхранява и реконструира информация от специфичен вид (структури и бази данни), как програмите и хората трябва да взаимодействат помежду си (потребителски интерфейс и езици за програмиране и представяне на знания) и др.
Анна Готика
Терминът "компютърни науки" започва да се използва в местната научна и техническа литература в началото на 80-те години и бързо придоби широка популярност. Първоначално възниква във Франция в средата на 60-те години (на френски informatique) и се използва в европейските страни за обозначаване на областта на научните знания, свързани с автоматизацията на обработката на информация с помощта на компютър. В англоезичните страни за тази цел се използва терминът "computer science". Понякога терминът „компютърни науки“ се използва и от местни специалисти (виж, например, RZh VINITI, компютърни науки).
Методите и средствата на компютърните науки се материализират и достигат до крайния потребител под формата на информационни технологии. Терминът „информационни технологии“ се появява в края на 70-те години и започва да се използва широко във връзка с използването на съвременни електронни технологии за обработка на информация. В момента информационните технологии обхващат всички компютърни и комуникационни технологии, както и потребителска електроника, телевизионно и радиоразпръскване. Информационните технологии се използват широко в науката, промишлеността, търговията, управлението, образованието, медицината, бита и др.
Работата описва развитието на дефинициите на термините „компютърни науки” и „информационни технологии” през 80-90-те години. Разглеждат се някои подходи към структурирането на компютърните науки и информационните технологии.
Ангелина автомонова
Информатиката (от информация и автоматизация) е наука за методите и процесите на събиране, съхраняване, обработка, предаване, анализиране и оценка на информация с помощта на компютърни технологии, което прави възможно използването й за вземане на решения.
ИНФОРМАТИКА (англ. informatics), наука за извличане на информация от съобщения, създаване на информационни ресурси, програмиране на поведението на машината и други обекти, свързани с изграждането и използването на среда човек-машина за решаване на проблеми на моделиране, проектиране, взаимодействие, обучение и др. , Изучава свойствата на информацията, методите за извличането й от съобщения и представянето й в зададен вид; свойства, методи и средства за информационно взаимодействие; свойства на информационните ресурси, методи и средства за тяхното създаване, представяне, съхраняване, натрупване, търсене, предаване и защита; свойства, методи и средства за конструиране и използване на програмируеми машини и среда човек-машина за решаване на проблеми.
Научни продукти на компютърните науки
Научните продукти на компютърните науки служат като методологична основа за изграждане на човеко-машинна среда за решаване на проблеми (фиг. 1), свързани с различни области на дейност.
Резултатите от изследванията на обекти (обикновено наричани обекти в науката) са представени чрез техните символни и/или физически модели. Символните модели са описания на придобитите знания [вж Символно моделиране(s-моделиране)], а физическите са прототипи на изследваните обекти, отразяващи техните свойства, поведение и др. Научният резултат е модел на система от знания (или компонент на предварително дефиниран и публикуван модел), описващ набор от обекти, включително обекта, който се изучава, и връзките между тях. Описанието на модела е представено под формата на съобщение, предназначено да бъде разпознато и интерпретирано от научната общност. Значимостта на резултата зависи от предсказващата сила, възпроизводимостта и приложимостта на модела, както и от свойствата на съобщението, съдържащо неговото описание.
Примери за резултати, които изиграха изключителна роля в методологичната подкрепа за изграждането на среда човек-машина за решаване на проблеми, включват: моделът на цифрова електронна машина, изобретен от J. von Neumann с програмни инструкции и данни, съхранявани в споделена памет [ известен като модела на фон Нойман] и архитектурата на фон Нойман] ; изобретен от създателя на мрежата (вж Световната мрежа) T. Бърнърс-Лий HTTP протокол (английски HyperText Transfer Protocol - протокол за трансфер на хипертекст), който е протокол на ниво приложение, който определя правилата за предаване на съобщения в хипермедийни (вижте Мултимедийни) системи, и единен идентификатор на ресурс URI (английски Uniform Resource Identifier), който стана стандарт за записване на адреси на ресурси, публикувани в Интернет. Трудно е да се намери в наши дни (2017) област на дейност, където да не се прилагат научни продукти на компютърните науки. На негова основа са създадени електронна поща, мрежа, търсачки, IP телефония, интернет на нещата и други интернет услуги (виж Интернет); цифрово аудио, фото и видеозапис; системи за автоматизирано проектиране (CAD); компютърни симулатори и роботи (вж. Компютърно моделиране), цифрови комуникационни системи, навигационни системи, 3D принтери и др.
Основни понятия
Продължаващото развитие на компютърните науки е съпроводено с развитие на нейния концептуален апарат и изясняване на предмета на изследване. През 2006 г. в Института по проблеми на информатиката на Руската академия на науките (ИПИ РАН) беше създадена нова област на изследване - символно моделиране на произволни обекти в среда човек-машина (съкратено- С моделиране на персонажи или s-моделиране). Един от първите научни проекти в тази област беше посветен на методологията за конструиране на символен модел на система за знания по компютърни науки в среда човек-машина. . В теорията на символното моделиране (s-моделиране), създадена през 2009 г., беше предложена друга версия на символния модел на основната система от понятия в компютърните науки, включително следните понятия.
Съобщение(англ. message) се разглежда като краен подреден набор от символи (визуални, аудио и т.н.; вижте Символ в компютърните науки) или техния код (вижте Код в компютърните науки), удовлетворяващ протокола за взаимодействие между източника и получателя. Съществуването на съобщение предполага наличието на източник на съобщение, получател, носител, преносна среда, превозно средство за доставка и протокол за взаимодействие между източника и получателя. В среда за решаване на проблеми човек-машина (s-среда) хората, използвайки програмируеми машини (s-машини), формират съобщения, представяйки ги на езици за заявки, програмиране и др.; извършват различни преобразувания (например от аналогово към цифрово и обратно; от некомпресирано към компресирано и обратно; от една форма на представяне на документ в друга); разпознават и използват съобщения за конструиране на нови съобщения (програми, документи и др.); интерпретирайте върху модели на концептуални системи (които също се съхраняват в паметта на интерпретатора под формата на съобщения); обмен на съобщения с помощта на хардуерно и софтуерно внедрени системи от правила (мрежови протоколи, вижте Компютърна мрежа); запазване и натрупване на съобщения (създаване на електронни библиотеки, енциклопедии и други информационни ресурси), решаване на проблеми с търсене и защита на съобщения.
Интерпретатор на съобщениясе изучава като конструктор на изходно съобщение на базата на входно съобщение в съответствие с дадена система от правила за интерпретация. Необходимо условие за изграждане на интерпретатор на съобщения е наличието на модели на входните и изходните езици, както и модели на концептуални системи, в които съобщенията, написани на входните и изходните езици, трябва да бъдат интерпретирани.
Данни(англ. data) – съобщение, необходимо за решаване на определен проблем или набор от проблеми, представено във форма, предназначена за разпознаване, трансформиране и интерпретиране от решаващ (програма или човек). Човек възприема данни (текст, изображения и др.) в символна форма, а компютърна програма или компютърно устройство (смартфон, цифров фотоапарат и др.) в кодова форма.
Информация(Английска информация) се изучава в резултат на интерпретацията на съобщение с помощта на модел на система от понятия [вж. Символно моделиране(s-моделиране)]. За да се извлече информация от съобщение, е необходимо полученото съобщение да бъде представено във форма, предназначена да бъде разпозната и интерпретирана от получателя на съобщението; модели на концептуални системи, съхранявани в паметта на интерпретатора, включително тези, необходими за интерпретиране на полученото съобщение; механизми за търсене на необходимия модел, интерпретиране на съобщението, представяне на резултата от интерпретацията в предназначена за реципиента форма (фиг. 2).
Например резултатът от интерпретирането на съобщение ma, представено на език a, получено от преводач (човек или робот) под формата на съобщение mb на език b, е информация, извлечена от съобщение ma.
Програмируема задача(s-задача) се разглежда като набор (Formul, Rulsys, Alg, Prog), където Formul е постановката на проблема; Rulsys - набор от системи от задължителни и ръководни правила за решаване на проблем, поставени в съответствие с Formul; Alg – обединение от набори от алгоритми, всеки от които съответства на един елемент от Rulsys; Prog е обединение от набори от програми, всеки от които е присвоен на един от елементите на Alg. За всеки елемент от Rulsys, Alg и Prog трябва да се посочи описание на приложението. Описанията на използването на елементите на Rulsys включват спецификация на типа решаващ проблем (автономна s-машина, мрежово сътрудничество на s-машини, сътрудничество „човек - s-машина“ и т.н.), изисквания за информационна сигурност и др. Описания на използването на елементи от Alg включват данни за приемливи режими на работа на решаващия проблем (автоматичен локален, автоматичен разпределен, интерактивен локален и т.н.), изисквания за получения резултат и т.н. Описанията на използването на програмите включват данни за внедряването езици, операционни системи и др.
Алгоритъм– формализирано описание на краен набор от стъпки за решаване на проблем, съответстващ на един от елементите на Rulsys и позволяващ уникално съпоставяне на даден набор от входни данни с резултантния набор от изходни данни.
програма– алгоритъм, реализиран на език за програмиране от високо ниво, машинно-ориентиран език и/или в система с машинни инструкции. Представено под формата на съобщение, определящо поведението на s-machine решаващ проблем с дадени свойства. Съществува в символни, кодови и сигнални изпълнения, свързани чрез транслационни връзки (вижте Компилатор в компютърните науки).
Символ(английски символ) е заместител на естествен или измислен обект, обозначаващ този обект и представляващ елемент от определена система за конструиране на символни послания (текстове, музикални ноти и др.), предназначени за възприемане от човек или робот. Например руската азбука е система от текстови символи; буквата А в тази система е символ, който замества съответния звук от системата от речеви звукови символи на руския език; Буквата A съответства на тактилен текстуриран символ (възприеман чрез докосване с пръсти) в системата за текстови съобщения за незрящи, известна като Брайлова система (вижте фиг. Брайл). Наборът от визуални, звукови и други символи, избрани за конструиране на съобщения от определен тип, се разглежда като набор от елементарни конструктивни обекти, всеки от които е надарен с набор от атрибути и набор от допустими операции. Създаването на структури от елементите на този набор се определя от система от правила за конструиране на символни модели [за повече подробности вижте статията Символ в компютърните науки (s-символ)].
Код(английски код) е заместител на символ или символно съобщение, използван за представянето им в компютри, смартфони и други програмируеми машини и предназначен за конструиране, съхраняване, предаване и интерпретиране на символни съобщения [за повече подробности вижте статията Код в компютърните науки ( s код)].
Сигнал(английски сигнал) - оптичен, звуков или друг ефект, възприет от човешки сетива или машинни сензори, или кодово представяне под формата на честота на електромагнитно излъчване, композиции от стойности на електрическо напрежение или друго, предназначено да бъде възприемано от машината хардуер (например централен процесор на компютър, микропроцесоравтомобилен навигатор). Символите, кодовете и сигналите са свързани помежду си чрез трансформационни отношения. На всеки символ и символна структура, предназначени за възприемане от човек или робот, може да бъде присвоено уникално съответствие с кодове, предназначени да ги манипулират с помощта на компютърен софтуер и компютърни устройства.
Концептуален системен модел. S-моделът Cons на система от понятия се разглежда като двойка (ConsSet, ConsRel), където ConsSet е набор от понятия; ConsRel е семейство от релации, дефинирани на ConsSet. Дефиниция на система от понятия - описание на нейния модел, придружено от указание за обхвата на приложимост. Описанието се представя под формата на съобщение, предназначено за интерпретация от получателя, представяне, съхранение, разпространение, натрупване и търсене в човеко-машинната среда на интелектуална дейност. Система от понятия, която се счита за определена, не трябва да включва понятия, които нямат дефиниции (и в същото време не се отнасят до аксиомни понятия). Определяне на обхвата на приложимост на модела - описание на видовете кореспондент (към когото е адресирана дефиницията), целта, в процеса на постигане на която дефиницията има смисъл (класове проблеми, при изучаването на които дефиницията може да бъде полезно), етапът, на който е препоръчително да се използва определението (концепция, методология на решение и т.н.) .d.).
Модел на система от знания.Концепцията за „познаване“ в s-моделирането [вж Символно моделиране(s-modeling)] се дефинира като състояние на получателя на съобщението, когато изходното съобщение, получено в резултат на интерпретацията на входа, се разпознава като вече известно и не изисква промени в моделите на концептуалните системи, съхранени в паметта на получател на съобщението. Понятието „знание“ се дефинира като сложна способност за извличане на информация от съобщения, съдържащи условията на задачи от определен клас (това могат да бъдат проблеми с разпознаване на образи, превод от един език на друг или други класове задачи). S-моделът на система от знания се разглежда като триада (Cons, Lang, Interp), където Cons е s-моделът на система от понятия; Lang – s-модел на набор от езици за съобщения, интерпретирани в Cons; Interp е s-модел на набор от интерпретатори на Cons на съобщения, компилирани на езици от Lang.
Тълкуването на съобщението в модела „Против“ включва:
1) конструиране на изходно съобщение (извличане на информация) въз основа на дадено входно съобщение (съобщенията се представят на езици от колекцията Lang);
2) анализ на изходното съобщение (необходими ли са промени в модела Cons);
3) ако е необходимо, променете модела Cons; ако не, край.
Например, нервният център на съвременната система за автоматизирано проектиране (CAD) е системата от знания. Производителността на дизайна зависи от това колко добре е конструиран.
Програмируема машина(s-machine) – софтуерна и хардуерна структура за решаване на проблеми. Суперкомпютри, мейнфрейми, персонални компютри, лаптопи, смартфони, навигатори, цифрови фото и видео камери – всичко това са s-машини. Клавиатури, мишки, тракболи, тъчпадове и други устройства за въвеждане са компоненти на s-машини, които преобразуват символи в кодове, възприемани от драйверите (вижте Драйвер в компютърните науки) на съответните устройства. Монитори на персонални компютри, дисплеи на лаптопи, навигатори и т.н. трансформират кодове, генерирани от видео контролери, в символни композиции, предназначени за човешкия визуален канал.
(s-среда) - комбинация от компютърни мрежи и отделни програмируеми машини, използвани за решаване на различни проблеми. Средство за информатизиране на различни видове дейности. S-средата трябва да осигури представяне на цифрови кодове на символни модели и манипулиране на такива кодове с помощта на s-машини. В основата на съвременните цифрови комуникационни технологии, компютърно-подпомогнатия дизайн и т.н. е идея, забележителна с последствията от нейната реализация, - да се сведе цялото символно разнообразие до цифрови кодове [и всеки от тях до единичен код (все още остава двоичен код)] и присвояват работа с кодове за програмируеми машини, интегрирани в среда човек-машина за решаване на проблеми.
Информационно взаимодействие в s-средата(фиг. 3) се изучава като набор от интерфейси от типа „човек - човек“, „човек - програма“, „човек - хардуер на програмируема машина“, „програма - програма“, „програма - хардуер“ (вж. Порт интерфейс в компютърните науки). Човек възприема входните аналогови сигнали (светлина, звук и др.) С помощта на визуални, слухови и други входни устройства на биоинтелигентността (биологична система, която осигурява функционирането на интелигентността). Той преобразува интересуващите го сигнали в символни визуални, звукови и други структури, използвани в мисловните процеси. Изходните сигнали на биоинтелигентността се реализират чрез жестове (например използвани при влизане от клавиатура и мишка), реч и др. Входът и изходът на програмите са кодовете на входните данни и резултата (вж. Кодв компютърните науки), а входът и изходът на хардуера са сигнали. Входните аналогови сигнали се преобразуват в цифрови аналогово-цифрови преобразуватели(ADC), а цифровите изходи се преобразуват в аналогови цифрово-аналогови преобразуватели(DAC).
В съвременната (2017 г.) s-среда естествените средства за възприемане, обработка и съхранение на човешки сигнали се допълват от изобретени: цифрови фото и видео камери, смартфони и др. Широко известна част от технологиите за информационно взаимодействие е представена от бързо развиващия се интернет услуги. Използва се за взаимодействие между хората електронна поща(английска електронна поща), различни видове интернет комуникации [ Интернет телефония(IP телефония); например реализирани в интернет услугата Skype; месинджъри (англ. messenger – свързан); например интернет услугата Telegram), социални мрежи и др. За взаимодействието на нещата, използвани от хората (системи за осветление, поддържане на температура и др.) помежду си и с външната среда, информационните технологии на „Интернет на нещата“ се използват (виж. Интернет ).
Класове основни задачи
Въз основа на изследване на свойства и модели символно моделиране(s-моделиране) са дефинирани следните класове основни проблеми на компютърните науки.
Представяне на модели на произволни обекти, предназначен за възприемане от хора и програмируеми машини, е свързан с изобретяването на езици за съобщения, които отговарят на определени изисквания. Този клас разглежда системите от символи и кодове, използвани съответно в езиците, ориентирани към човека и машината. Първият включва спецификация, програмиране и езици за заявки, а вторият включва системи за машинни инструкции. Този клас включва и задачи за представяне на данни. Включва задачата за представяне на модели на концептуални системи, върху които се интерпретират съобщенията. На най-високото ниво на йерархията на задачите на този клас е представянето на модели на система от знания.
Преобразуване на типове и представяне на символни моделиви позволява да установите съответствие между моделите. Проблемите с преобразуването на типове (например говор в текст и обратно) и форми (например аналогово в цифрово и обратно; некомпресирано в компресирано и обратно; *.doc в *.pdf) са необходимо допълнение към задачите на представяне на модели.
Разпознаване на съобщенияпредполага необходимостта от представянето му във формат, познат на получателя. Когато това условие е изпълнено, за разпознаване на съобщения се решават задачите за съпоставяне с примерни модели или сравняване на свойствата на разпознатия модел със свойствата на примерни модели. Например, в задачата за биометрична идентификация на човек, неговите биометрични данни (входно съобщение) се сравняват с биометрична проба от базата данни на биометричната система.
Моделна конструкциясистеми от понятия, системи от знания, интерпретатори на съобщения по модели на системи от понятия; модели на задачи, технологии за програмиране, взаимодействие в s-среда; модели на s-machine архитектури, компютърни мрежи, сервизно-ориентирани архитектури; модели на съобщения и средства за тяхното изграждане, документи и документооборот. На най-високото ниво на йерархията на този клас са задачите за конструиране на модели на s-среда и технологии за символно моделиране.
Тълкуване на съобщения(извличане на информация) предполага наличието на получено съобщение, модел на концептуалната система, върху която то трябва да бъде интерпретирано, и механизъм за интерпретация. Решаване на проблеми в среда човек-машина – интерпретация на изходни данни (входно съобщение) с помощта на модел на система от понятия, представени в алгоритъма. Резултатът от решението е изходното съобщение (информация, извлечена от входното съобщение). Ако интерпретаторът е изпълнима програма, тогава изходните данни, програмата и резултатът от решаването на проблема са представени от съответните кодове (вижте Код в компютърните науки). За програмируем машинен микропроцесор съобщенията, които трябва да се интерпретират, и резултатите от интерпретацията се представят чрез сигнали, съответстващи на машинни инструкции и кодове на данни. Например, когато снимате с цифров фотоапарат, съобщение (под формата на светлинен сигнал) действа върху светлочувствителна матрица, разпознава се от нея и след това се преобразува в цифров код на изображението, който се интерпретира от програма, която подобрява качеството на изображението. Полученият резултат се преобразува и записва (във вградената памет или карта с памет на фотоапарата) като графичен файл.
Размяна на съобщения:проблемите на конструирането на интерфейси от типа "човек - човек", "човек - програма", "човек - хардуер на програмируема машина", "програма - програма", "програма - хардуер" (виж Интерфейс в компютърните науки), " хардуер - хардуер" (виж Порт в компютърните науки); задачи за изпращане на съобщения в среда за решаване на проблеми човек-машина (с въвеждане на податели и получатели; средства за изпращане, предаване и получаване на съобщения; среди за предаване на съобщения). Измислени са системи от правила за съобщения (мрежови протоколи); мрежови архитектури; системи за управление на документи. Например съобщенията се обменят между процесите операционна система(OS), s-machine програми в компютърна мрежа, потребители електронна пощаи т.н.
Запазване, натрупване и търсене на съобщения:изучават се и се типизират запаметяващите и запаметяващите устройства и механизмите за тяхното управление; форми на съхранение и натрупване; носители, методи за съхранение, натрупване и извличане; бази данни и програмни библиотеки. Изучават се модели на обекта на търсене (по модел, по характеристики, по описание на свойства) и методи за търсене.
Защита на информацията:Изследват се проблемите на предотвратяването и откриването на уязвимости, контрола на достъпа, защитата срещу прониквания, зловреден софтуер, прихващане на съобщения и неразрешено използване.
Области на изследване
Най-важните научни идеи, влияещи върху развитието на компютърните науки, са въплътени в методическата подкрепа за изграждане на инструменти за подпомагане на процесите на познание, информационно взаимодействие и автоматизирано решениеразлични задачи. На настоящия етап (2017 г.) от развитието на компютърните науки са актуални следните взаимосвързани комплекси от научни области.
Автоматизация на изчисленията(компютинг с програмируеми машини): изучават се модели, архитектури и командни системи на програмируеми машини; алгоритмизиране на програмируеми задачи [алгоритми и структури от данни, разпределени алгоритми (Distributed Algorithms), рандомизирани алгоритми (Randomized Algorithms) и др.]; разпределени изчисления (Distributed Computing), облачни изчисления (Cloud Computing); сложност и ресурсоемкост на изчисленията.
Програмиране:изучават се системи от текстови символи и кодове; езици за програмиране и спецификации на задачи; преводачи; програмни библиотеки; системно програмиране; ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА; системи за инструментално програмиране; системи за управление на бази данни; технологии за програмиране; онлайн услуги за решаване на проблеми и др.
Среда човек-машина за решаване на проблеми(s-среда): изучават се модели, методи и средства за изграждане на s-среда, компютърни мрежи, цифрови комуникационни мрежи и Интернет.
Възприемане и представяне на съобщения, взаимодействие в s-средата:изучават се модели, методи и средства за възприемане и представяне на визуални, звукови, тактилни и други съобщения; компютърно зрение, слух и други изкуствени сензори; генериране на аудио, визуални, тактилни и други съобщения (включително комбинирани), предназначени за човек и робот партньор; разпознаване на аудио, визуални и други съобщения (говор, жестове и др.); обработка на изображения, компютърна графика, визуализация и др.; съобщения (модели на съобщения, методи и средства за получаването и предаването им); потребителски интерфейси, програми, хардуер, програми с хардуер; услуги за онлайн взаимодействие (месинджъри, социални мрежи и др.).
Информационни ресурси и системи за решаване на проблеми в s-средата:изучават се модели, методи и средства за конструиране, представяне, съхраняване, натрупване, търсене, предаване и защита на информационни ресурси; управление на електронни документи; електронни библиотеки и други информационни системи; Уеб (виж Световната мрежа).
Информационна сигурност и криптография:изучават се методи за предотвратяване и откриване на уязвимости; контрол на достъпа; защита на информационните системи от прониквания, зловреден софтуер и прихващане на съобщения; неразрешено използване на информационни ресурси, софтуер и хардуер.
Изкуствен интелект:изучават се модели, методи и средства за конструиране на интелигентни роботи, използвани като човешки партньори (за решаване на проблеми със сигурността, ситуационно управление и др.); експертни методи за вземане на решения.
Символно моделиране:изучават се системи от визуални, звукови, тактилни и други символи, разглеждани като конструктивни обекти за конструиране на модели на произволни обекти, предназначени за хората (системи от понятия и системи от знания, обекти на околната среда и обекти, измислени от хората); кодови системи, поставени в съответствие със символни системи, които са предназначени да конструират кодови еквиваленти на символни модели, предназначени за манипулиране с помощта на програми; езици за описание на символни модели; типизиране на символни модели и техните кодови еквиваленти; методи за конструиране на символни модели на системи от понятия и системи от знания (включително системи от знания за програмируеми задачи) [за повече подробности вижте статията Символно моделиране(s-моделиране)].
Формирането на компютърните науки
Символно моделиране на изучавани обектиотдавна е основен инструмент за представяне на придобитите знания. Изобретяването на символи (жестове, графични и др.) И модели на символни съобщения, изградени от тях, представянето и натрупването на такива модели във външната среда се превърнаха в ключово средство за формиране и развитие на интелектуалните способности. Доминиращата роля на символните модели в интелектуалната дейност се определя не само от тяхната компактност и изразителност, но и от факта, че няма ограничения за видовете медии, използвани за съхраняването им. Носителите могат да бъдат човешка памет, лист хартия, матрица на цифров фотоапарат, памет на цифров диктофон или нещо друго. Разходите за конструиране, копиране, прехвърляне, съхраняване и натрупване на символни модели са несравнимо по-ниски от подобни разходи, свързани с несимволични модели (например модели на кораби, сгради и др.). Без инструменти за символично моделиране е трудно да си представим развитието на науката, инженерството и други дейности.
В ранните етапи на развитие на моделирането разнообразието от моделирани обекти беше ограничено до това, което обикновено се наричаше обекти от околната среда, а моделите на тези обекти бяха физически. Развитието на звука, жестовете и други средства за символично моделиране на значения, причинени от необходимостта да се съобщава за опасност, местоположението на обекти за лов и други обекти на наблюдение, допринесе за подобряване на механизмите на познание, взаимно разбиране и обучение. Започват да се появяват езици за съобщения, които включват звукови и знакови символи. Желанието да моделираме поведение (включително нашето собствено) постави нови предизвикателства. Може да се предположи, че първоначално това желание е било свързано с усвояване на рационално поведение по време на лов, в ежедневието и по време на природни бедствия. На определен етап започнахме да мислим за създаване на инструменти за моделиране, които да ни позволят да създаваме модели, които могат да се съхраняват, копират и прехвърлят.
Желанието да се повиши ефективността на обясненията, придружаващи дисплея, доведе до подобряване на концептуалния апарат и средствата за неговото вербално въплъщение. Развитието на символни модели под формата на графични диаграми и подобряването на речта доведе до графичен модел на речта. Писането беше създадено. Той стана не само важен етап в развитието на символното моделиране, но и мощен инструмент в развитието на интелектуалната дейност. Сега описанията на обектите за моделиране и връзките между тях могат да бъдат представени чрез композиции от текстове, диаграми и рисунки. Създаден е набор от инструменти за показване на наблюдения, разсъждения и планове в символични модели, които могат да се съхраняват и предават. Неотложни станаха задачите за изобретяване на медии, инструменти за писане и създаване на изображения, оцветители и т. н. Това бяха първите задачи по пътя към изграждането на среда за символно моделиране.
Важен етап в графичното моделиране е свързан с модели на схематични изображения (предците на чертежите) - основата на дизайна. Представянето на проектиран триизмерен обект в три двуизмерни проекции, които показват размерите и имената на частите, изигра решаваща роля в развитието на инженерството. По пътя от ръкописни текстове, рисунки и диаграми до типография и графични модели в дизайна, от звукозапис, фотография и радио до кино и телевизия, от компютри и локални мрежи до глобалната мрежа, виртуални лаборатории и дистанционно обучение, ролята на символичното модели, които хората създават с помощта на машини.
Производителността на решаващите проблеми е ключов въпрос за интелектуалната производителност, който е постоянен фокус за изобретателите. Необходимостта от количествени оценки на материалните обекти отдавна е стимулирала изобретяването на системи от звук, жестове и след това графични символи. От известно време се задоволихме с правилото: всяко количество има свой символ. Броенето с помощта на камъчета, пръчки и други предмети (предметно броене) предхожда изобретяването на символното броене (въз основа на графично представяне на количества). С нарастването на броя на обектите, които трябва да се използват, задачата за символично представяне на количествата става все по-важна. Формирането на концепцията за „числа“ и идеята за запазване на символи при моделиране на числа доведе до изобретяването на числови системи. Специално внимание заслужава идеята за позиционни бройни системи, една от които (двоична) през 20 век. е предопределено да играе ключова роля в изобретяването на цифрови програмируеми машини и цифровото кодиране на символни модели. Промяната на значението на символ с промяна на позицията му в последователността от символи е много продуктивна идея, която осигури напредък в изобретяването на изчислителни устройства (от сметалото до компютъра).
Инструменти за повишаване на производителността на хората, решаващи проблеми. През 1622–33 г. английският учен Уилям Оутред предлага вариант диаграма, който се превърна в прототип на логаритмите, които инженери и изследователи по целия свят използваха повече от 300 години (преди персоналните компютри да станат достъпни). През 1642 г. Б. Паскал, опитвайки се да помогне на баща си с изчисления при събиране на данъци, създава устройство за добавяне на пет цифри („Паскалин“ ), изграден на базата на зъбни колела. През следващите години той създава шест- и осемцифрени устройства, предназначени за събиране и изваждане на десетични числа. През 1672 г. немският учен G.W.Лайбниц създава цифров механичен калкулатор за аритметични операции с дванадесетцифрени числа десетични числа. Това беше първият калкулатор, който извършваше всички аритметични операции. Механизъм, наречен "Колелото на Лайбниц" до 1970 г. възпроизвеждани в различни ръчни калкулатори. През 1821 г. започва промишленото производство на сумиращи машини.През 1836–48 г. Ч. Бабидж завършва проект за механичен десетичен компютър (който той нарича Аналитична машина), който може да се разглежда като механичен прототип на бъдещи компютри. Изчислителната програма, данните и резултатите бяха записани на перфокарти. Автоматичното изпълнение на програмата се осигуряваше от управляващото устройство. Колата не е произведена.През 1934 г. – 38 г. К. Цузе създаде механичен двоичен компютър (дължина на думата– 22 двоични бита; памет– 64 думи; операции с плаваща запетая). Първоначално програмата и данните се въвеждаха ръчно. Около година по-късно (след началото на проектирането) е направено устройство за въвеждане на програми и данни от перфорирана филмова лента, а механичният аритметичен блок (AU) е заменен с AC, изграден върху телефонни релета. През 1941 г. Цузе, с участието на австрийския инженер Г. Шрайер, създава първия в света работещ напълно релеен бинарен компютър с програмно управление (Z3). През 1942 г. Цузе създава и първия в света цифров компютър за управление (S2), който се използва за управление на самолети снаряди. Поради секретността на работата, извършена от Цузе, резултатите от нея стават известни едва след края на Втората световна война. Първият в света език за програмиране на високо ниво Plankalkül (на немски: Plankalkül - план на смятане) е създаден от Zuse през 1943–45 г., публикуван през 1948 г. Първите цифрови електронни компютри, започвайки с американския компютър ENIAC [(ENIAC - Electronic Numerical Integrator и Компютър - електронен цифров интегратор и калкулатор); разработката започва през 1943 г., представена на обществеността през 1946 г.], са създадени като средство за автоматизиране на математически изчисления.
Създаване на наука за изчисленията с помощта на програмируеми машини. Всички Р. 20-ти век Започва производството на цифрови компютри, които в САЩ и Великобритания се наричат компютри, а в СССР - електронни машини (компютри). От 1950 г в Обединеното кралство и от 60-те години на миналия век в САЩ започва да се развива науката за изчисленията с помощта на програмируеми машини, наречена Computer Science. През 1953г Кеймбриджки университетсформирана е програма по специалност Компютърни науки; в САЩ подобна програма е въведена през 1962 г. в университета Пърдю.
В Германия компютърните науки се наричат Informatik (компютърни науки). В СССР областта на научните изследвания и инженерството, посветена на конструирането и използването на програмируеми машини, се наричаше „компютърна технология“. През декември 1948 г. И. С. Брук и Б. И. Рамеев получават първото свидетелство за авторски права в СССР за изобретяването на автоматична цифрова машина. През 50-те години на миналия век създадено е първото поколение домашни компютри (елементна база - вакуумни тръби): 1950 г. - MESM (първият съветски електронен компютър, разработен под ръководството на S.A. Лебедева ); 1952 г. – М-1, БЕСМ (до 1953 г. най-бързият компютър в Европа); 1953 – „Стрела“ (първият масово произвеждан компютър в СССР); 1955 –"Урал-1" от семейството на цифровите компютри с общо предназначение "Урал" (главен дизайнер B.I. Rameev).
Подобряване на методите и инструментите за автоматизация. С нарастващата наличност на компютри за потребители от различни сфери на дейност, която започна през 70-те години на миналия век, се наблюдава намаляване на дела на математическите задачи, решавани с помощта на компютри (първоначално създадени като средство за автоматизиране на математически изчисления), и нарастване на делът на нематематическите проблеми (комуникация, търсене и др.) .). Когато през втората половина на 60-те години на ХХ в. започват да се произвеждат компютърни терминали с екрани и започва разработването на програми за екранни редактори, предназначени за въвеждане, записване и коригиране на текст и показването му на цял екран [един от първите екранни редактори е O26, създаден през 1967 г. за конзолни оператори на CDC Компютри от серия 6000; през 1970 г. е разработен vi - стандартен екранен редактор за операционни системи Unix и Linux]. Използването на екранни редактори не само увеличи производителността на програмистите, но и създаде предпоставки за значителни промени в средствата за автоматизирано изграждане на символни модели на произволни обекти. Например използването на екранни редактори за генериране на текстове за различни цели ( научни статиии книги, учебни помагала и др.) още през 70-те години. позволява значително да се увеличи производителността на създаването на текстови информационни ресурси. През юни 1975 г. американският изследовател Алън Кей [създател на обектно-ориентирания език за програмиране Smalltalk и един от авторите на идеята за персонален компютър] в статията „Персонални компютри“ (« Персонални компютри» ) написа: „Представете си себе си като собственик на автономна машина за знания в преносим калъф, с размерите и формата на обикновен бележник. Как бихте го използвали, ако сензорите му превъзхождаха вашето зрение и слух, а паметта му ви позволяваше да съхранявате и извличате хиляди страници справочни материали, стихове, писма, рецепти, както и рисунки, анимации, музика, графики, динамични модели и Има ли нещо друго, което бихте искали да създадете, запомните и промените?“ . Това твърдение отразява обрата, настъпил по това време в подхода към конструирането и използването на програмируеми машини: от средства за автоматизация на предимно математически изчисления до средства за решаване на проблеми от различни области на дейност.През 1984 г. компанията "Kurzweil Music Systems" (KMS), създаден от американския изобретател Реймънд Кърцвейл, произведе първия в света цифров музикален синтезатор, Kurzweil 250. Това беше първият в света специализиран компютър, който преобразува жестови символи, въведени от клавиатура, в музикални звуци.
Усъвършенстване на методите и средствата за информационно взаимодействие. През 1962 г. американските изследователи J. Licklider и W. Clark публикуват доклад за онлайн взаимодействието човек-машина. Докладът съдържаше обосновка за осъществимостта на изграждането на глобална мрежа като инфраструктурна платформа, която осигурява достъп до информационни ресурси, разположени на компютри, свързани към тази мрежа. Теоретичната обосновка на комутацията на пакети при предаване на съобщения в компютърни мрежи е дадена в статия, публикувана през 1961 г. от американския учен Л. Клайнрок.През 1971 г. Р. Томлинсън (САЩ) изобретява електронната поща, а през 1972 г. тази услуга е внедрена. Ключово събитие в историята на създаването на Интернет е изобретяването през 1973 г. от американските инженери V. Cerf и R. Kahn на протокола за управление на предаването - TCP. През 1976 г. те демонстрираха предаването на мрежов пакет, използвайки TCP протокола. През 1983 г. фамилията протоколи TCP/IP е стандартизирана. През 1984 г. е създадена системата за имена на домейни (DNS) (вж.Домейн по компютърни науки). През 1988 г. е разработен чат протоколът [Интернет услуга за обмен на текстови съобщения в реално време (IRC - Internet Relay Chat)].През 1989 г. беше реализиран проектът Web (вж. Световната мрежа), разработен от Т. Бърнърс-Лий. 6.6.2012 г. е важен ден в историята на интернет: големи интернет доставчици, производители на оборудване за компютърни мрежии уеб компаниите започнаха да използват IPv6 (заедно с IPv4), на практика решавайки проблема с недостига на IP адреси (вижте Интернет). Високата скорост на развитие на Интернет се улеснява от факта, че от самото му създаване професионалистите, ангажирани с научните и технически задачи по изграждането на Интернет, обменят идеи и решения без забавяне, използвайки неговите възможности. Интернет се превърна в инфраструктурна платформа за среда човек-машина за решаване на проблеми. Служи като комуникационна инфраструктура електронна поща, Мрежа, търсачки, Интернет телефония(IP телефония) и други Интернет услуги, използвани в информатизацията на образованието, науката, икономиката, контролирани от правителствотои други дейности. Създадените на базата на Интернет електронни услуги направиха възможно успешното функциониране на различни търговски и нетърговски интернет обекти: онлайн магазини, социални мрежи[Facebook, VKontakte, Twitter и др.], търсачки [Google, Yandex и др.], енциклопедични уеб ресурси [Wikipedia, Webopedia и др.], електронни библиотеки [Световна цифрова библиотека, eLibrary на научна електронна библиотека и др.], корпоративни и държавни информационни портали и др.
От 2000-те години броят на интернет решенията бързо нараства - „Умна къща“, „Интелигентна мрежа“ и др., въплъщаващи концепцията за „Интернет на нещата“. Успешно се развиват M2M решения (M2M - Machine-to-Machine), базирани на информационни технологии за взаимодействие машина-към-машина и предназначени за наблюдение на температурни сензори, електромери, водомери и др.; проследяване на местоположението на движещи се обекти на базата на GLONASS и GPS системи (виж. Система за сателитно позициониране); контрол на достъп до охраняеми обекти и др.
Официална регистрация на компютърните науки в СССР. Официалното формализиране на компютърните науки в СССР се случи през 1983 г., когато в Академията на науките на СССР беше създадена катедрата по информатика, компютърна техника и автоматизация. Той включва създадения през същата година Институт по проблеми на информатиката на Академията на науките на СССР, както и Института по приложна математика на Академията на науките на СССР, Изчислителния център на Академията на науките на СССР, Института за предаване на информация Проблеми на Академията на науките на СССР и редица други институти. На първия етап изследванията в областта на техническите и софтуерни средства за масови изчисления и базираните на тях системи се считат за основни. Получените резултати трябваше да станат основа за създаването на семейство домашни персонални компютри (PC) и използването им за информатизация на научни, образователни и други подходящи дейности.
Проблеми и перспективи
Методическа подкрепа за изграждане на лична s-среда. През следващите години една от текущите области на методологична подкрепа за подобряване на s-средата ще бъде свързана със създаването на персонализирани системи за решаване на проблеми, чийто хардуер е поставен в оборудването на потребителя. Скоростите на напредналите безжични комуникационни технологии вече са достатъчни за решаване на много проблеми, базирани на интернет услуги. Очаква се до 2025 г. скоростта и разпространението на безжичните комуникационни технологии да достигнат такива нива, при които някои от днешните кабелни интерфейси ще бъдат заменени от безжични. Намаляването на цените на интернет услугите ще допринесе и за насърчаване на технологиите за персонализиране на s-средата на потребителя. Актуални проблеми, свързани с персонализирането на s-средата, са: създаване на по-усъвършенствани символни и кодови системи; Софтуерно и хардуерно преобразуване на аудио и тактилни съобщения, изпратени от човек, в графични, представени чрез композиция от текст, хипертекст, специални знаци и изображения; технологично усъвършенстване и унификация на безжичните интерфейси [предимно видео интерфейси (извеждане по избор на потребителя: към специални очила, екрани на монитори, телевизор или друго видео изходно устройство)].
Методическата подкрепа за изграждането на лична s-среда трябва да се основава на резултатите от изследванията в областта на изкуствения интелект, насочени към изграждането не на машинен симулатор на човешкия интелект, а на интелектуален партньор, контролиран от човек. Развитието на технологиите за създаване на лична s-среда включва подобряване на методологиите дистанционно обучение, взаимодействия и др.
Понятие на термина
Срок Информатика(сливане на информация и автоматизация) възниква през 60-те години на миналия век във Франция, за да определи областта на човешката дейност, която се занимава с автоматизирана обработка на информация с помощта на електронни компютри (компютри). В повечето страни Западна Европаи САЩ използва термина компютърни науки; наскоро тези две понятия бяха идентифицирани.
С бързото развитие на микропроцесорната техника компютърните науки се обособиха като самостоятелна научна област, която изучава свойствата на информацията, процесите на предаване и обработка на информация.
Няма еднозначна дефиниция на понятието информатика и това се дължи на многообразието на нейните функции, възможности, инструменти и методи. Нека дадем пример за един от тях:
Определение 1
Информатикае област на човешката дейност, която е свързана с процесите на обработка на информация с помощта на компютърни технологии и взаимодействието на тези инструменти със средата на приложение.
Предмет и задачи на информатиката
Като се има предвид компютърната наука като фундаментална наука, нейната основна посока е разработването на методи и средства за създаване на информационна поддръжка за процеси на управление на всякакви обекти, базирани на компютърни информационни системи.
Една от основните задачи на информатикатае изучаването на информационни системи; пространството, което заемат; структурите, които трябва да имат; характеристики на функциониране; техните общи модели.
Задачите на компютърните науки са:
- изследване на информационни процеси от всякакво естество;
- развитие на компютърните технологии и създаване нова технологияобработка на информация въз основа на резултатите от изследване на информационни процеси;
- научни и инженерни разработки с цел създаване, внедряване и осигуряване на ефективно използване на компютърна техника и технологии във всички сфери на човешкия живот.
Основната задача на компютърните наукисе състои в систематизиране на техники и методи за работа със софтуер и хардуер на компютърните технологии.
Целта на фундаменталните изследвания в компютърните наукие систематизирането на знанията за всички възможни информационни системи, определянето на общи модели на изграждане на тези системи и тяхното функциониране.
Предмет компютърни науки– разработване на ефективни методи за преобразуване на информация.
Компонентите на предмета компютърни науки са следните понятия:
- компютърен хардуер;
- компютърен софтуер;
- средства за взаимодействие между хардуер и софтуер.
Основната функция на компютърните наукие разработването на методи и средства за обработка на информация и тяхното използване при организиране на технологичния процес на обработка на информация.
В наши дни компютърните науки са тясно преплетени с други науки и обхващат почти всички видове човешка дейност: производство, търговия, медицина, образование, криминалистика и др.
Фигура 1. Мястото на компютърните науки в системата на науките
Области на практическо приложение на компютърните науки:
- Архитектура на изчислителните системи.
- Интерфейси на компютърни системи (хардуер, софтуер и фърмуер).
- Програмиране.
- Трансформация на структурата на данните.
- Защита на данни.
- Автоматизация.
- Стандартизация.
Фигура 2. Структура на компютърните науки
Научната област, която въплъщава практическото приложение на компютърните науки, се основава на базата от знания на следните раздели:
Теоретична информатика– клон на компютърните науки, който активно използва математически апарат за описание на различни информационни процеси. Базира се на математическата логика и съдържа теорията на алгоритмите и автоматите, теорията на информацията и теорията на кодирането, теорията на формалните езици и граматики, изследване на операциите (операционно смятане) и др.
Компютърно инженерство– раздел, в който се извършва разработването на общи принципи за изграждане на компютърни системи. Разделът не изучава техническите детайли на изчислителните системи, а фундаментални решения на архитектурно ниво, които включват описание на състава, функционалността и принципите на взаимодействие на отделните устройства.
Програмиране– клон на компютърните науки, който се занимава с разработването на системен и приложен софтуер. С помощта на програмирането се формира връзка между различни научни области, което ви позволява да моделирате и решавате проблеми от тези области с помощта на изчислителни системи (компютри).
Информационни системи– неразделна част от компютърните науки, отговорна за анализа на информационните потоци, тяхната оптимизация, структуриране, принципи на съхранение и извличане на информация. Значението на информационните системи се оценява от изследвания в тази област, което позволява създаването на нови операционни системи за персонални компютри, създадена е и успешно се развива глобалната интернет мрежа.
Изкуствен интелект– раздел от компютърните науки, който се занимава с проблеми на различни науки (например психология, лингвистика, математика и др.): моделиране на разсъждения, генериране на нови знания, превод от един език на друг с помощта на софтуер и др. Развитие в областта на изкуствените интелигентността влияе най-пряко върху създаването на интелигентни интерфейсни системи за взаимодействие човек-компютър, които ще сведат това взаимодействие до по-ефективна комуникация и тя ще стане по-подобна на комуникацията между хората.
