INFORMĀCIJAS ZINĀTNES JĒDZIENS. Sastāvdaļas
Sabiedrības informatizācijas procesa zinātniskais pamats ir zinātnes disciplīna - Informātika. Vispirms definēsim, kas ir datorzinātne. Dažu cilvēku izpratnē tas ir paņēmienu un metožu kopums darbam ar datoru. Patiesībā tas tā nav: datori ir tikai tehnisks instruments, ar kura palīdzību datorzinātne realizē savu lietišķo lietotāja aspektu – tomēr rīks tik sarežģīts un interesants, ka spēj piesaistīt lielu uzmanību ne tikai no jomas speciālistiem. datortehnoloģiju jomā, bet arī no neprofesionāļiem.
Dažādi avoti datorzinātnes definē atšķirīgi. Konkrēti, piemēram, mēs pierakstīsim dažus no tiem:
Datorzinātne -Šī ir cilvēka darbības joma, kas saistīta ar informācijas konvertēšanas procesiem, izmantojot datorus.
Datorzinātne - zinātne, kas pēta informācijas struktūru un īpašības, kā arī jautājumus, kas saistīti ar tās vākšanu, uzglabāšanu, meklēšanu, pārraidīšanu, pārveidošanu, izplatīšanu un izmantošanu dažādās cilvēka darbības sfērās.
Datorzinātne ir zinātne, kas pēta īpašības, struktūru un funkcijas Informācijas sistēmas, to projektēšanas, izveides, izmantošanas un novērtēšanas pamati, kā arī informācijas procesi, kas tajos notiek. Tajā pašā laikā zem informācijas sistēma saprast sistēmu, kas organizē, uzglabā un pārveido informāciju, tas ir, sistēmu, kurā galvenais darba priekšmets un produkts ir informāciju.
Trešā definīcija vispilnīgāk atklāj datorzinātņu būtību.
Cieša uzmanība datorzinātnei ir saistīta ar strauju cilvēces zināšanu apjoma pieaugumu, ko dažreiz sauc "informācijas sprādziens". Cilvēku zināšanu kopsumma agrāk mainījās ļoti lēni. Tad jaunu zināšanu iegūšanas process saņēma ievērojamu paātrinājumu. Tādējādi kopējais cilvēku zināšanu apjoms dubultojās ik pēc 50 gadiem par 1800, ik pēc 10 gadiem līdz 1950, ik pēc 5 gadiem līdz 1970 un katru gadu līdz 1990. gadam.
Datorzinātne ir cieši saistīta ar kibernētika, vadības zinātne, bet to neaizstāj, bet tam ir sava pētniecības joma. Kibernētika pēta vispārīgos vadības procesu modeļus jebkura veida sistēmās, abstrahējoties no konkrētas sugas un to specifikas. Datorzinātne pēta tikai informācijas sistēmu un procesu vispārīgās īpašības. ar to sākotnējo diferenciāciju (vadības, medicīnas, izglītības, informācijas izguves utt.).
Datorzinātnes kopumā var iedalīt teorētiski Un piemērots.
Teorētiskā datorzinātneņem vērā visus attīstības aspektus automatizētas informācijas sistēmas: to dizains, izveide un izmantošana ne tikai no formālās un tehniskās, bet arī saturiskās puses, kā arī ekonomiskās, politiskās un kultūras ietekmes uz sociālo dinamiku komplekss. Teorētiskās datorzinātnes analīzes orbītā ietilpst arī tradicionālā datorzinātne. informācijas konvertēšanas sistēmas Un zināšanu izplatīšana: līdzekļi un sistēmas masu mēdiji, lekciju propagandas sistēma, kino, teātri, informācijas dienesti utt. Tajā pašā laikā datorzinātne tos aplūko no saņemšanas un lietošanas viedokļa informācijas resurss, šo sistēmu ietekmes uz sociālo progresu formas un metodes.
Informācijas resurss– Tas ir datorzinātņu pamatjēdziens. Viņš ir sabiedrības intelektuālais resurss, kolektīvās jaunrades faktors, un galvenās grūtības izprast tās būtību un funkcijas ir atklāt “zināšanu pārejas varā” mehānismu, to ietekmes veidus uz progresa materiālajiem faktoriem.
Informācijas resursam ir divas neatdalāmas puses: formāli-loģiski(informatīvās) un semantisks. Formāli-loģiskā puse veidojas datorizācijas prakses vispārināšanas un zināšanu inženierijas attīstības rezultātā. Semantiskā puse ir balstīta uz izpratni par cilvēka kaut ko apzināšanās procesu. Galvenais pētījuma objekts ir zināšanu un informācijas attiecības, vienas pāreja uz otro, kā arī zināšanu fāzu pāreja sociālajā spēkā.
Teorētiskā datorzinātne pēta informācijas resursa funkcionēšanas likumus un tā izmantošanu kā sociālā progresa dzinējspēku, kā arī vispārīgas, fundamentālas problēmas. informācijas tehnoloģijas kā vēsturiska parādība, kas ieved sabiedrību jaunā attīstības stadijā.
Zem informāciju tehnoloģijas izprast informācijas pārveidošanas procedūru sistēmu tās veidošanas, apstrādes, izplatīšanas un izmantošanas nolūkā. Informāciju tehnoloģijas var uzskatīt par modeļu, metožu, algoritmu un programmu kopumu veidošanai un racionāla izmantošana informācijas resurss.
Mūsdienu informācijas tehnoloģiju pamats ir:
Informācijas datorizēta apstrāde pēc noteiktiem algoritmiem;
Liela apjoma informācijas glabāšana datora medijos;
Informācijas pārsūtīšana jebkurā attālumā ierobežotā laikā.
Var norādīt šādus galvenos specifiskas īpatnības modernas (bieži sauktas par jaunām) informācijas tehnoloģijas:
1. Lietotājam draudzīgs datora programmatūras un aparatūras interfeiss ar plašu izvēlņu un uzvedņu sistēmu (lietotājs var strādāt nevis programmēšanas, bet datu manipulācijas režīmā; var skat Un tēlot, bet ne zināt Un atceries).
2. Interaktīvs (dialoga) režīms problēmu risināšanai ar plašām iespējām lietotājam ātri ietekmēt risinājuma gaitu.
3. Informācijas atbalsts no gala līdz galam visos informācijas transformācijas posmos, izmantojot integrētu datubāzi un vienotas informācijas pasniegšanas formas.
4. Spēja kolektīvi risināt problēmas, pamatojoties uz informācijas tīkliem un telekomunikāciju sistēmām, nodrošinot visiem lietotājiem operatīvu piekļuvi jebkuriem sistēmas tehniskajiem, programmatūras un informācijas resursiem.
5. Bezpapīra tehnoloģija, kurā galvenais informācijas nesējs nav papīrs, bet gan elektronisks dokuments, kas tiek ģenerēts uz mašīnas datu nesēja (datora atmiņā) un tiek piegādāts lietotājam caur displeja ekrānu.
Informācijas konvertēšanas tehnoloģiskais process vispārīgā gadījumā var ietvert tādas procedūras (posmus) kā saņemšana, savākšana, reģistrācija informācija, nodošana, uzglabāšana, apstrāde, izsniegšana apstrādātā (rezultātā) informācija, lēmumu pieņemšana izstrādāt kontroles darbības.
Lietišķā informātika pēta specifiskus informācijas tehnoloģiju veidus, kas tiek veidoti ar speciālu informācijas sistēmu palīdzību (administratīvās, medicīniskās, izglītības, militārās u.c.). Informācijas tehnoloģijas dažādās nozarēs, lai gan tām ir kopīgas iezīmes, tajā pašā laikā būtiski atšķiras viena no otras. Dažādas darbības un procedūras, dažādas iekārtas, kritēriju un rādītāju specializācija, pat dažādi datu nesēji – tas viss kļūst par specifiskas funkcionālās un nozares informātikas izpētes objektu. Tā dzimst lietišķās informātikas nozares, kas kalpo projektēšanas sistēmu, ekspertu sistēmu, vadības un citu funkcionālu sistēmu izveidei.
Mūsdienu izpratnē datorzinātne ir zināšanu joma, kas pēta informācijas procesus un metodes to automatizācijai, pamatojoties uz moderniem datortehnikas un programmatūras datoriem.
Apskatīsim mūsdienu datorzinātņu “kodola” sastāvdaļas. Katru no šīm daļām var uzskatīt par samērā neatkarīgu zinātnes disciplīnu; attiecības starp tām ir aptuveni tādas pašas kā starp algebru, ģeometriju un matemātisko analīzi klasiskajā matemātikā - lai gan tās visas ir neatkarīgas disciplīnas, tās neapšaubāmi ir vienas zinātnes daļas. Mūsdienu datorzinātnes kodolu veido: teorētiskā datorzinātne, datortehnoloģijas, programmēšana, informācijas sistēmas, mākslīgais intelekts u.c.
Teorētiskā datorzinātne - datorzinātņu daļa, tostarp vairākas matemātikas sadaļas. Tas ir balstīts uz matemātisko loģiku un ietver tādas sadaļas kā algoritmu un automātu teorija, informācijas teorija un kodēšanas teorija, formālo valodu un gramatikas teorija, operāciju izpēte un citas. Šī datorzinātņu nozare izmanto matemātiskās metodes vispārīgai informācijas apstrādes izpētei.
Datortehnika– sadaļa, kurā izstrādāti datorsistēmu konstruēšanas vispārīgie principi. Mēs nerunājam par tehniskām detaļām un elektroniskajām shēmām (tas ir ārpus datorzinātnes kā tādas), bet gan par fundamentāliem lēmumiem t.s. arhitektūra skaitļošanas (datoru) sistēmas, kas nosaka ierīču sastāvu, mērķi, funkcionalitāti un mijiedarbības principus. Fundamentālu, klasisku risinājumu piemēri šajā jomā ir pirmo paaudžu datoru Neimana arhitektūra, vecāko paaudžu datoru kopņu arhitektūra un paralēlās (daudzprocesoru) informācijas apstrādes arhitektūra.
Programmēšana– darbības, kas saistītas ar programmatūras sistēmu izstrādi. Šeit mēs atzīmējam tikai galvenās mūsdienu programmēšanas sadaļas: sistēmas programmatūras izveidi un lietojumprogrammatūras izveidi. Starp sistēmiskajām ir jaunu programmēšanas valodu un tām paredzētu kompilatoru izstrāde, interfeisa sistēmu (piemēram, plaši pazīstamā operētājčaula un Windows sistēmas) izstrāde. No vispārējas nozīmes lietojumprogrammatūras vispopulārākās ir tekstapstrādes sistēmas, izklājlapas (izklājlapu procesori) un datu bāzu pārvaldības sistēmas. Katrā datorzinātņu priekšmetu lietojumu jomā ir daudz specializētu lietojumprogrammu šaurākam mērķim.
Informācijas sistēmas– datorzinātnes nozare, kas saistīta ar informācijas plūsmu analīzi dažādās sarežģītās sistēmās, to optimizāciju, strukturēšanu, informācijas uzglabāšanas un izguves principiem saistītu jautājumu risināšanu. Informācijas un uzziņu sistēmas, informācijas izguves sistēmas, milzu mūsdienu globālās informācijas glabāšanas un izguves sistēmas (tostarp labi zināmais internets) 20. gadsimta pēdējā desmitgadē ir piesaistījušas arvien lielāka lietotāju skaita uzmanību. Bez teorētiska pamatojuma fundamentāliem lēmumiem informācijas okeānā, jūs varat vienkārši aizrīties.
Mākslīgais intelekts- datorzinātņu joma, kurā tiek risinātas sarežģītas problēmas, kas krustojas ar psiholoģiju, fizioloģiju, valodniecību un citām zinātnēm. Kā iemācīt datoram domāt kā cilvēkam? Tā kā mēs nezinām visu par to, kā cilvēks domā, mākslīgā intelekta pētījumi, neskatoties uz tā pusgadsimta vēsturi, joprojām nav noveduši pie vairāku fundamentālu problēmu risinājuma. Galvenie ar šo jomu saistītie attīstības virzieni ir spriešanas modelēšana, skaitļošanas lingvistika, mašīntulkošana, ekspertu sistēmu izveide, modeļu atpazīšana un citi. Darba panākumi mākslīgā intelekta jomā jo īpaši ir atkarīgi no tādas svarīgas lietišķās problēmas risinājuma kā inteliģentu saskarnes sistēmu izveide cilvēka un datora mijiedarbībai, pateicoties kurām šī mijiedarbība līdzināsies cilvēka mijiedarbībai un kļūs efektīvāka. .
Datorzinātne kā zinātne nav radusies no nekurienes. Tas ir absorbējis vairāku zinātņu sasniegumus: kibernētiku, informācijas teoriju, sistēmu teoriju, sistēmu inženieriju, semiotiku un citas. Tāpēc visi kategoriju sistēma Datorzinātnes (jēdzieni) sastāv no trim elementiem:
No citām zinātnēm aizgūti jēdzieni;
Oriģinālie jēdzieni un aksiomas, kas atšķiras ar savu fundamentālo novitāti;
Zemāko hierarhiju jēdzieni, atklājot katra datorzinātnes kā metazinātnes pamatjēdziena saturu.
UZ aizņēmies Var ietvert šādus jēdzienus: informācija, informācijas troksnis, redundance, bits, baits utt. (no informācijas teorijas); mērķis, vadības un kontrolētā sistēma (apakšsistēma), vadības ķermenis, vadības objekts u.c. (no kibernētikas).
Oriģināls datorzinātnes jēdzieni ir:
Informācijas resurss;
Informācijas vide;
Automatizētas informācijas sistēmas;
Informāciju tehnoloģijas;
Mākslīgais intelekts un vairāki citi.
Informācijas vide- tās ir aparatūra, programmatūra, telekomunikācijas, speciālistu un lietotāju sagatavotības līmenis, vadības metodes un formas utt. Informācijas vide ietver uzskata par vienas sistēmas elementiem visi faktori, kas ietekmē informācijas procesus un informācijas sistēmas visā dzīves cikls no dizaina līdz lietošanai.
Automatizētās informācijas sistēmas(AIS) ir aparatūras un programmatūras komplekts, kas paredzēts automatizētai informācijas apstrādei ar minimālu cilvēka iejaukšanos. Jebkuras AIS neatņemama sastāvdaļa ir elektronisks dators (vai vairāki datori).
Mākslīgais intelekts ir vērsta uz metožu radīšanu, lai dublētu (protams, pieejamības robežās) dzīvo inteliģento sistēmu funkcijas ar mākslīgām sistēmām. Protams, mākslīgais intelekts nav sinonīms mākslīgajam intelektam. Mūsu izpratnē vārds “inteliģence” nozīmē cilvēka prātu, saprātu, prātu un domāšanas spējas. Šajā ziņā kibernētiskais automāts, dators, nekad nespēs iegūt intelektu. Neskatoties uz to, ka automāti var “zināt” vairāk nekā konkrēts cilvēks, ātri aprēķināt, filtrēt datus, izdarīt atlasi un pat formālus loģiskus secinājumus, uzkrāt zināšanas - jēgpilni izprast pasauli, padziļināt izpratni par realitāti, noņemt savu nenoteiktību. pastāvēšanu, mākslīgās sistēmas nevar. Tāpēc ar frāzi “mākslīgais intelekts” mēs vispirms sapratīsim, kas ir saistīts ar datoru radikālu intelektualizāciju, aprīkojot tos ar augsta līmeņa programmatūru un aparatūru, kas spēj izdarīt loģiskus secinājumus.
Datorzinātne kā atsevišķa nozares nozare ietver visus galvenos un atbalsta uzņēmumus un organizācijas datu apstrādei un algoritmu, programmu un datortehnikas ražošanai. Tādējādi runāt par to ir likumīgi datorzinātņu nozare.
Datorzinātņu nozare- ir tautsaimniecības infrastruktūras nozare, kas apkalpo citas materiālās ražošanas un ar ražošanu nesaistītās sfēras, nodrošinot tās ar nepieciešamajiem informācijas resursiem, radot apstākļus to efektīvai funkcionēšanai un attīstībai (sava veida “ nervu sistēma"Sociālā ražošana).
Šīs nozares ražošanas struktūras galvenie elementi ir:
Uzņēmumi, kas ražo datortehniku un tās elementus;
Dažādu veidu un nolūku datorcentri (individuālie, klasteru, kolektīvās lietošanas utt.);
Vietējie informācijas apstrādes punkti, kas aprīkoti ar datoriem un pieslēgti izkliedētajiem datortīkliem (ieskaitot speciālistu automatizētās darbstacijas (AWS);
Teleapstrādes sistēmu un datortīklu abonentu punkti;
Sakaru un datu pārraides sistēmas kā datortīklu daļa;
Uzņēmumi, kas ražo programmatūru un projektē automatizētas vadības sistēmas (ACS) un informācijas sistēmas (jo īpaši datu bāzes).
Tāpat kā jebkurai zinātnei, arī datorzinātnei ir sava objekts Un lieta pētījums (pētījums).
Zināšanu objekts- tas ir reālās pasaules fragments, zināšanu priekšmets– šī ir objekta puse, šķautne, aspekts, kas izvēlēts pētniecībai, izmantojot šīs zinātnes metodes.
Objekts datorzinātņu lietojumprogrammas ir automatizētas informācijas sistēmas (AIS) dažādiem mērķiem. Starp tiem jo īpaši mēs varam izcelt:
Automatizētās vadības sistēmas (AVS) ir tehnisko un programmatūras rīku kopums, kas mijiedarbībā ar cilvēku organizē objektu pārvaldību ražošanā vai publiskajā sfērā (piemēram, izglītībā tiek izmantotas ACS-VUZ sistēmas). Atkarībā no vadības objekta veida ir ACS darbinieki Un ACS ar tehniskiem līdzekļiem;
Lēmumu atbalsta sistēmas (DSS) – AIS, kas paredzētas, lai automatizētu konkrētu amatpersonu darbības, kad tās pilda dienesta (funkcionālos) pienākumus personāla un (vai) tehnisko līdzekļu vadības procesā;
Automatizētās informācijas un skaitļošanas sistēmas (AICS) ir AIS, kas izstrādātas, lai atrisinātu matemātiski sarežģītas problēmas, kurām nepieciešams liels un dažādas informācijas apjoms. Šīs sistēmas tiek izmantotas, lai atbalstītu zinātnisko izpēti un izstrādi, kā arī automatizēto vadības sistēmu un DSS apakšsistēmas gadījumos, kad ražošana vadības lēmumi jāpaļaujas uz sarežģītiem aprēķiniem;
Automatizētās apmācības sistēmas (ATS) - AIS, kas paredzētas, lai automatizētu speciālistu apmācību ar vai bez skolotāja līdzdalības un nodrošinātu apmācību, apmācību kursu sagatavošanu, mācību procesa vadību un tā rezultātu izvērtēšanu. Galvenie ATS veidi ir automatizētās programmētās apmācības sistēmas (ASPO), biznesa spēļu apmācības sistēmas (ASODI), simulatori un apmācības klases (TTK);
Automatizētās informācijas un atsauces sistēmas (AISS) ir AIS, kas paredzētas, lai savāktu, uzglabātu, meklētu un sniegtu patērētājiem atsauces informāciju vajadzīgajā formā.
Minēsim arī diagnostikas sistēmas medicīnā, biļešu tirdzniecības organizēšanas sistēmas, grāmatvedības un finanšu darbību veikšanas sistēmas, redakcionālās un izdevējdarbības atbalsta sistēmas - informācijas tehnoloģiju pielietojuma klāsts ir ārkārtīgi plašs.
Priekšmets Datorzinātnes studijas ir informācijas tehnoloģijas, kuras praksē tiek realizētas dažādu mērķu automatizētās informācijas sistēmās.
Datorzinātne kā zinātne: studiju un pētniecības priekšmets.
Datorzinātne ir salīdzinoši nesen attīstīta zinātne. Tās attīstība ir saistīta ar elektronisko datoru parādīšanos divdesmitā gadsimta vidū, kas kļuva par universālu līdzekli informācijas glabāšanai, apstrādei un pārsūtīšanai.
Datorzinātne ir sarežģīta, tehniska zinātne, kas balstīta uz datortehnoloģiju izmantošanu, pētot informācijas struktūru un vispārīgās īpašības, kā arī tās radīšanas, uzglabāšanas, meklēšanas, pārveidošanas, pārsūtīšanas un pielietošanas modeļus un metodes dažādās cilvēka dzīves jomās. aktivitāte.
Termins "informātika" (franču informatique) cēlies no franču vārdiem information (informācija) un automatique (automatizācija) un burtiski nozīmē "informācijas automatizācija". Šis termins tika ieviests Francijā 20. gadsimta 60. gadu vidū, kad sākās plaša datortehnoloģiju izmantošana. Tad angliski runājošajās valstīs sāka lietot terminu “Computer Science”, kas burtiski nozīmē “datorzinātne”, lai apzīmētu informācijas konvertēšanas zinātni, kuras pamatā ir datortehnoloģiju izmantošana. Tagad šie termini ir sinonīmi.
Datorzinātnes kā zinātnes priekšmets ir:
1. Datoru aparatūra;
2. Datoru programmatūra;
3. Aparatūras un programmatūras mijiedarbības līdzekļi;
Cilvēka mijiedarbības līdzekļi ar aparatūru un programmatūru.
Datorzinātnes kā zinātnes galvenais uzdevums ir paņēmienu un metožu sistematizācija darbam ar datortehnoloģiju aparatūru un programmatūru.
Datorzinātne kā zinātne: pamatjēdzieni un definīcijas.
Pamatnosacījumi
Informācijas resursi - Dažādas formalizētas zināšanas (teorijas, idejas, izgudrojumi), dati (t.sk. dokumenti), tehnoloģijas un to vākšanas, apstrādes, analīzes, interpretācijas un pielietošanas līdzekļi. Kā arī informācijas apmaiņa starp informācijas avotiem un patērētājiem.
Informāciju tehnoloģijas -
Zinātnisko disciplīnu kopums, kas iesaistīts metožu, metožu, darbību, procesu, rīku, noteikumu, prasmju izpētē, izveidē un pielietošanā jaunas informācijas (informācijas, zināšanu) iegūšanai, informācijas vākšanā, apstrādē, analīzē, interpretācijā, atlasē un pielietošanā. datus, saturu un informāciju, lai vajadzīgajā apjomā un noteiktā kvalitātē apmierinātu tautsaimniecības un sabiedrības informācijas vajadzības.
Šo metožu, metožu, darbību u.c. kopums.
Informācijas process - darbību secība (operāciju) informācijas (un/vai tās nesēju) vākšanai, pārraidīšanai, apstrādei, analīzei, izolēšanai un izmantošanai dažādiem mērķiem materiālo objektu funkcionēšanas un mijiedarbības laikā.
Informācijas tehnoloģiju process - Informācijas tehnoloģiju sastāvdaļa kā praktisks līdzeklis recepšu darbībai, daļa ražošanas process, kas sastāv no saskaņotu tehnoloģisko darbību secības, kas saistītas ar savākšanu un apstrādi<данных>kā informācijas nesējiem, iegūstot no tiem nepieciešamo informāciju, ziņas, zināšanas, to uzkrāšanu, analīzi, interpretāciju un pielietošanu.
Informācija ir ziņojuma saturs, informācija par kaut ko, ņemot vērā tās pārraidi telpā un laikā.
Zināšanu sistēma ir spēja atrisināt problēmas no noteikta problēmu loka, iekļaujot ne tikai procesuālos uzdevumus, bet arī radošus, problemātiskus un meklēšanas uzdevumus.
Jēdziens “informācija”, eksistences veidi un pārraides metodes.
Informācija attiecas uz fundamentāliem, nedefinētiem datorzinātnes zinātnes jēdzieniem. Tomēr ir jāprecizē šī jēdziena nozīme. Mēģināsim aplūkot šo jēdzienu no dažādām pozīcijām.
Termins informācija cēlies no latīņu vārda informatio, kas nozīmē informācija, skaidrojums, prezentācija. Pašlaik zinātne cenšas atrast vispārīgas īpašības un modeļus, kas raksturīgi daudzšķautņainajam informācijas jēdzienam, taču līdz šim šis jēdziens lielākoties paliek intuitīvs un dažādās cilvēka darbības nozarēs saņem atšķirīgu semantisko saturu:
··Ikdienā informācija ir jebkuri dati, informācija, zināšanas, kas kādu interesē. Piemēram, ziņa par jebkuriem notikumiem, par kāda aktivitātēm utt.;
··tehnoloģijā ar informāciju saprot ziņojumus, kas tiek pārraidīti zīmju vai signālu veidā (šajā gadījumā ir ziņojumu avots, ziņojumu saņēmējs (saņēmējs), sakaru kanāls);
· Kibernētikā informācija tiek saprasta kā tā zināšanu daļa, kas tiek izmantota orientācijai, aktīva darbība, vadība, t.i. lai saglabātu, pilnveidotu un attīstītu sistēmu;
··informācijas teorijā ar informāciju saprot informāciju par vides objektiem un parādībām, to parametriem, īpašībām un stāvokli, kas samazina nenoteiktības pakāpi un nepilnīgas zināšanas par tiem.
Saskaņā ar Lielo enciklopēdisko vārdnīcu informācija - sākotnēji - informācija, ko cilvēki pārraida mutiski, rakstiski vai citos veidos (izmantojot parastos signālus, tehniskos līdzekļus utt.); no ser. XX gadsimts - vispārējs zinātnisks jēdziens, kas ietver informācijas apmaiņu starp cilvēkiem, cilvēku un mašīnu, mašīnu un mašīnu; signālu apmaiņa dzīvnieku un augu pasaulē; īpašību pārnešana no šūnas uz šūnu, no organisma uz organismu; viens no kibernētikas pamatjēdzieniem.
Saistībā ar datorizētu datu apstrādi ar informāciju saprot noteiktu simbolisku apzīmējumu secību (burti, cipari, kodēti grafiskie attēli un skaņas u.c. - sk. biļeti Nr. 2), kas nes semantisku slodzi un tiek pasniegta lietotājam saprotamā formā. dators. Katra jauna rakstzīme šādā rakstzīmju secībā palielina ziņojuma informācijas apjomu.
Informācija var pastāvēt šādā formā:
·· teksti, zīmējumi, zīmējumi, fotogrāfijas;
·· gaismas vai skaņas signāli;
·· radioviļņi;
·· elektriskie un nervu impulsi;
·· magnētiskie ieraksti;
·· žesti un sejas izteiksmes;
·· smaržas un garšas sajūtas;
·· hromosomas, caur kurām tiek pārmantotas organismu īpašības un īpašības u.c.
Informācijas pārsūtīšanas veidi:
- no cilvēka uz cilvēku
- no cilvēka uz datoru
- no datora uz datoru
Kā arī signālu apmaiņa dzīvnieku un augu pasaulē, īpašību pārnešana no šūnas uz šūnu, no organisma uz organismu.
Informāciju tehniskajās ierīcēs var pārraidīt ar elektriskiem, magnētiskiem un gaismas impulsiem.
Jēdziens “informācija”, kvantitatīvās izteiksmes metodes, mērvienības.
Datorā ievadītajai informācijai jābūt konkrētai un nepārprotamai. Cilvēki ir izmantojuši šifrus jau ilgu laiku. Vienkāršākie un ērtākie no tiem bija digitālie šifri. Ciparu veidā var uzrādīt visdažādāko informāciju – krāsas, notis, nedēļas dienas. .
Informācijas apjoms attiecas uz kodēto, pārsūtīto vai saglabāto simbolu skaitu.
Mazākā informācijas vienība ir bits (no angļu valodas binārā cipara (bit)).
Bits ir mazākā atmiņas vienība, kas nepieciešama, lai saglabātu vienu no divām rakstzīmēm 0 un 1, ko izmanto datu un instrukciju attēlošanai mašīnā.
Mūsdienu datoros papildus bināro skaitļu sistēmai tiek izmantotas arī citas: oktālās un heksadecimālās skaitļu sistēmas - skaitļu un komandu bināro kodu kompaktai ierakstīšanai.
Datorzinātnēs pieņemts uzskatīt 8 bitu garas sekvences. Šo secību sauc par baitu (1 baits = 8 biti).
Baits ir astoņu bitu binārs kods, ko var izmantot vienas rakstzīmes attēlošanai.
Ergonomika ir īpašība, kas raksturo informācijas formas vai apjoma ērtību no konkrētā patērētāja viedokļa.
Informācija jāuzskata par īpašu resursu veidu, kas nozīmē “resursa” interpretāciju kā noteiktu zināšanu krājumu par materiāliem objektiem vai objekta enerģētiskajām, strukturālajām vai jebkādām citām īpašībām. Atšķirībā no resursiem, kas saistīti ar materiālajiem objektiem, informācijas resursi ir neizsmeļami un prasa ievērojami atšķirīgas pavairošanas un atjaunināšanas metodes nekā materiālie resursi.
No šī viedokļa mēs varam apsvērt šādas informācijas īpašības:
neaizmirstamība;
· pārnesamība;
· reproducējamība;
· konvertējamība;
· mazgājamība.
Iegaumējamība ir viena no svarīgākajām īpašībām. Iegaumēto informāciju sauksim par makroskopisku (ar to saprotot uzglabāšanas šūnas telpisko mērogu un iegaumēšanas laiku). Reālajā praksē mēs strādājam ar makroskopisku informāciju.
Informācijas pārnesamība, izmantojot komunikācijas kanālus (arī ar traucējumiem), ir labi pētīta K. Šenona informācijas teorijas ietvaros. Šajā gadījumā mēs domājam nedaudz citu aspektu - informācijas spēju kopēt, t.i. uz to, ka to var “atcerēties” cita makroskopiskā sistēma un tajā pašā laikā palikt identisks pats sev. Acīmredzot, kopēšanas laikā informācijas apjomam nevajadzētu palielināties.
Informācijas reproducējamība ir cieši saistīta ar tās pārnesamību un nav tās neatkarīga pamatīpašība. Ja pārnesamība nozīmē, ka telpiskās attiecības starp tām sistēmas daļām, starp kurām tiek pārraidīta informācija, nav uzskatāmas par būtiskām, tad reproducējamība raksturo informācijas neizsmeļamību un neizsmeļamību, t.i. ka kopējot informācija paliek identiska pati sev.
Informācijas pamatīpašība ir konvertējamība. Tas nozīmē, ka informācija var mainīt tās pastāvēšanas veidu un formu. Kopējamība ir informācijas pārveidošanas veids, kurā tās daudzums nemainās. Vispārīgā gadījumā informācijas apjoms transformācijas procesos mainās, bet nevar palielināties.
Informācijas dzēšamības īpašība arī nav neatkarīga. Tas ir saistīts ar tādu informācijas transformāciju (pārsūtīšanu), kurā tās daudzums samazinās un kļūst vienāds ar nulli.
Signāls ir kāda fiziska lieluma izmaiņas laika gaitā, ko raksturo noteikti parametri. Nepārtraukto signālu sauc par analogo. Signālu sauc par diskrētu, ja signāla parametrs var iegūt ierobežotu skaitu vērtību.
Datu transportēšana ir datu saņemšana un pārraide starp informācijas procesa dalībniekiem. Datu avotu parasti sauc par serveri, bet patērētāju sauc par klientu;
Informatizācija ir sarežģīts sociāls process, kas saistīts ar būtiskām izmaiņām iedzīvotāju dzīvesveidā. Tas prasa nopietnus centienus daudzās jomās, tostarp datoru analfabētisma izskaušanā, jaunu informācijas tehnoloģiju izmantošanas kultūras veidošanā utt.
Sabiedrības informatizācija ir organizēts sociāls, ekonomisks, zinātnisks un tehnisks process, lai radītu optimālus apstākļus informācijas vajadzību apmierināšanai un pilsoņu, valsts iestāžu, pašvaldību, organizāciju tiesību īstenošanai, sabiedriskās asociācijas pamatojoties uz informācijas resursu veidošanu un izmantošanu.
Informācijas tehnoloģija ir informācijas iegūšanas, apstrādes un pasniegšanas metožu un metožu kopums, kura mērķis ir mainīt tās stāvokli, īpašības, formu, saturu un tiek veikta lietotāju interesēs.
Ir trīs informācijas tehnoloģiju apsvēršanas līmeņi:
pirmais līmenis ir teorētisks. Galvenais uzdevums ir izveidot savstarpēji saistītu informācijas procesu modeļu kopumu, kas ir savietojams pēc parametriem un kritērijiem;
otrais līmenis ir pētniecība. Galvenais uzdevums ir izstrādāt metodes, kas ļauj automatizēti izstrādāt optimālas specifiskas informācijas tehnoloģijas;
Sabiedrības informatizācija ir organizēts sociāli ekonomisks, zinātnisks un tehnisks process, kurā tiek radīti optimāli apstākļi informācijas vajadzību apmierināšanai un pilsoņu, valsts iestāžu, pašvaldību, organizāciju, sabiedrisko apvienību tiesību īstenošanai, pamatojoties uz informācijas veidošanu un izmantošanu Informācija vienmēr ir bijusi. spēlēja ārkārtīgi svarīgu lomu cilvēka dzīvē.
Tagad, 21. gadsimta pirmajā pusē, informācijas loma cilvēka dzīvē ir noteicošā - jo vairāk prasmju un zināšanu, jo augstāk viņš tiek novērtēts kā speciālists un darbinieks, jo lielāka cieņa sabiedrībā.
Izprotot apkārtējo pasauli, cilvēks pastāvīgi nodarbojas ar informāciju. Tas palīdz cilvēkam pareizi novērtēt aktuālos notikumus, pieņemt pārdomātu lēmumu un atrast savai rīcībai visveiksmīgāko variantu. Intuitīvi mēs saprotam, ka informācija ir tas, ko katrs no mums papildina savu zināšanu krājumu. Informācija ir arī spēcīgākais līdzeklis indivīda un visas sabiedrības ietekmēšanai. Tas, kuram ir visvairāk informācijas par jebkuru jautājumu, vienmēr ir labākā situācijā nekā citi.
Informācija ir kļuvusi par vienu no svarīgākajiem stratēģiskajiem un vadības resursiem līdzās resursiem – cilvēku, finanšu un materiālajiem. Tās ražošana un patēriņš veido nepieciešamo pamatu dažādu sociālās dzīves sfēru un, galvenokārt, ekonomikas efektīvai funkcionēšanai un attīstībai. Tas nozīmē, ka ikvienam cilvēkam kļūst pieejami ne tikai informācijas avoti jebkurā mūsu planētas vietā, bet arī viņa radītā jaunā informācija kļūst par visas cilvēces īpašumu. Mūsdienu apstākļos tiesības uz informāciju un piekļuve tai ir vitāli svarīgas visiem sabiedrības locekļiem. Informācijas pieaugošā loma sabiedrībā ir bijusi zinātnes izpratnes priekšmets. Ir izvirzītas teorijas, lai izskaidrotu tā vietu un nozīmi. Populārākās teorijas ir postindustriālā un informācijas sabiedrība.
Pasaule ienāk jauna ēra– informācija, elektroniskās ekonomiskās darbības laikmetā, tiešsaistes kopienas un organizācijas bez robežām. Jauno laiku atnākšana radikāli mainīs sabiedrības ekonomiskos un sociālos aspektus. Šādas izmaiņas vistiešāk ietekmē cilvēka vietu informācijas pasaulē. Cilvēks mainās atbilstoši informācijas vektoram un sabiedrības tehniskajām īpašībām. Tomēr tā nepavisam nav pasīva jaunu ražošanas un patēriņa apstākļu pieņemšana. Cilvēks darbojas kā informācijas realitātes subjekts, kas pārsniedz informāciju un tehniskos parametrus. Ikdienas informatizācija un jauna cilvēka eksistences informācijas lauka rašanās nepaiet, neatstājot pēdas cilvēka dzīves pasaulē. Elektroniskajā telpā mainās indivīdu uzvedības standarti un vērtību orientācijas.
Skaitļu sistēma: pamatjēdzieni
Pārvēršot veselu decimālo skaitli par bāzes q sistēmu, tas ir secīgi jādala ar q, līdz paliek atlikums, kas ir mazāks vai vienāds ar q–1. Skaitlis q bāzē tiek uzrakstīts kā dalīšanas atlikumu secība, kas uzrakstīta apgrieztā secībā, sākot ar jaunāko.
Piemērs: konvertējiet skaitli 75 no decimāldaļas uz bināru, oktālu un heksadecimālu:
Papildu kods.
Pēdējās divas formas tiek izmantotas īpaši plaši, jo tās ļauj vienkāršot datora aritmētiski loģiskās ierīces dizainu, aizstājot dažādas aritmētiskās darbības ar saskaitīšanas darbību.
Saskaitīšanas darbības veikšanas noteikums visām skaitļu sistēmām ir vienāds: ja pievienoto ciparu summa ir lielāka vai vienāda ar skaitļu sistēmas bāzi, vienība tiek pārsūtīta uz nākamo ciparu pa kreisi. Atņemot, ja nepieciešams, veiciet aizdevumu. VT, lai vienkāršotu aritmētisko darbību izpildi, tiek izmantoti speciāli kodi: uz priekšu, apgriezti, papildu. Pateicoties tam, ir vieglāk noteikt darbības rezultāta zīmi, un skaitļu atņemšanas darbība tiek samazināta līdz aritmētiskai saskaitīšanai. Rezultātā tiek vienkāršotas ierīces, kas veic aritmētiskās darbības.
Informācijas kodēšana: mērķis, pamatjēdzieni un definīcijas
Apskatīsim ar informācijas kodēšanu saistītos pamatjēdzienus. Pārsūtīšanai uz sakaru kanālu ziņojumi tiek pārveidoti signālos. Simboli, ar kuriem tiek veidoti ziņojumi, veido primāro alfabētu, un katru simbolu raksturo tā parādīšanās varbūtība ziņojumā. Katrs ziņojums unikāli atbilst signālam, kas attēlo noteiktu elementāru diskrētu simbolu secību, ko sauc par kodu kombinācijām. Kodēšana ir ziņojumu pārvēršana signālā, t.i. ziņojumu pārvēršana kodu kombinācijās. Kods - ziņojuma elementu un kodu kombināciju atbilstības sistēma. Kodētājs ir ierīce, kas veic kodēšanu. Dekoderis ir ierīce, kas veic apgriezto darbību, t.i. koda kombinācijas pārvēršana ziņojumā. Alfabēts ir iespējamo koda elementu kopums, t.i. elementārie simboli (koda simboli) X = (xi), kur i = 1, 2,..., m. Koda elementu skaitu - m sauc par tā bāzi. Bināram kodam xi = (0, 1) un m = 2. Dotā alfabēta galīgo simbolu secību sauc par koda vārdu (koda vārdu). Elementu skaitu koda kombinācijā - n sauc par vērtību (kombinācijas garumu). Dažādu kodu kombināciju skaitu (N = mn) sauc par koda apjomu vai jaudu.
Ja N0 ir avota ziņojumu skaits, tad N N0. Koda stāvokļu kopai ir jāaptver objekta stāvokļu kopa. Pilnīgs vienots n-ciparu kods ar bāzi m satur N = mn kodu kombinācijas. Šādu kodu sauc par primitīvu.
Viena no pirmajām ierīcēm (VI-V gs. p.m.ē.), kas atviegloja aprēķinus, bija speciāls aprēķinu dēlis, ko sauca par “abacus”. Aprēķini par to tika veikti, pārvietojot oļus vai kaulus bronzas, akmens vai ziloņkaula dēļu padziļinājumos. Laika gaitā šie dēļi sāka sadalīties vairākās svītrās un kolonnās. Grieķijā abakuss pastāvēja jau 5. gadsimtā pirms mūsu ēras. e., starp japāņiem to sauca par "serobyan", starp ķīniešiem - "suanpan"
17. gadsimta sākumā, kad matemātika sāka ieņemt galveno lomu zinātnē, arvien vairāk tika izjusta nepieciešamība pēc skaitļošanas mašīnas izgudrošanas. Un 1642. gadā Jaunais franču matemātiķis un fiziķis Blēzs Paskāls izveidoja “summēšanas” mašīnu ar nosaukumu Pascalina, kas papildus saskaitīšanai veica arī atņemšanu.
20. gadsimta 30. gados mūsu valstī tika izstrādāta modernāka pievienošanas iekārta Felix. Šīs skaitīšanas ierīces tika izmantotas vairākus gadu desmitus, kļūstot par galveno tehnisko līdzekli cilvēku darba atvieglošanai.
Jaunais rīks – dators – cilvēkiem ir kalpojis tikai nedaudz vairāk kā pusgadsimtu. Dators ir viens no lielākajiem 20. gadsimta vidus izgudrojumiem, kas daudzās tās izpausmēs izmainīja cilvēka dzīvi. Datortehnoloģijas ir kļuvušas par vienu no svirām zinātnes un tehnoloģiju progresa attīstības un sasniegšanas nodrošināšanai. Vācu zinātnieks K. Zuse tiek uzskatīts par pirmo automātiskās skaitļošanas mašīnas radītāju. Viņš sāka darbu 1933. gadā un 1936. gadā uzbūvēja mehāniska datora modeli, kurā tika izmantota binārā skaitļu sistēma, skaitļu attēlojuma peldošā komata forma, trīs adrešu programmēšanas sistēma un perfokartes. (tur ir daudz, paskatieties piezīmēs §2.1, 2.2).
Pirmās elektronisko mašīnu sērijas UNIAC (Universal Automatic Computer) izstrāde sākās ap 1947. gadu. D. P. Eckert un D. Mauchly, kuri nodibināja Eckert-Mauchly uzņēmumu
1960. gadā IBM izstrādāja jaudīgu skaitļošanas sistēmu “Stretch” (IBM-7030), kuras izstrādātāji sasniedza 100 reižu veiktspējas pieaugumu: tajā bija iekļauti 169 tūkstoši dreifējošu tranzistoru ar pārslēgšanas frekvenci 100 MHz.
Ierīces (tranzistori).
- Trešā paaudze (70): datori, kuru pamatā ir integrēti pusvadītāji
Mazie datori.
PC (personālie datori).
Datoru tīkli.
Datoru uzbūves principi.
Informācijas uzdevumi.
Aprēķinu programmas.
Starptautiskais standarts).
Apstrāde.
Lietotāja prasības skaitļošanas darbu veikšanai
UVS – ievades ierīce.
УУ – vadības ierīce.
UV – izvadierīce.
ZU+ALU+UU – procesors.
Izpildē.
Ierīces
Dators ir elektroniska ierīce, kas paredzēta darbam ar informāciju, proti, informācijas ievadīšanai, apstrādei, uzglabāšanai, izvadīšanai un pārsūtīšanai. Turklāt dators ir viena vienība no divām entītijām - aparatūras un programmatūras daļām (kas ir atspoguļota nākamajā diagrammā)
Datoru sastāvdaļas
Darba stacija ir jaudīgs dators, kura pamatā parasti ir divu procesoru platforma un kas aprīkots ar maksimālu ātru brīvpiekļuves atmiņa, cieto disku klāsts un bieži tiek iekļauts uzņēmuma lokālajā tīklā. Atkarībā no risināmajiem uzdevumiem darbstacijas var būt grafiskas, zinātniskiem aprēķiniem vai citiem mērķiem.
Grafikas darbstacija ir aprīkota ar profesionālas kvalitātes 3D videokarti, ierīcēm televīzijas formāta signālu digitalizācijai un tveršanai, augstas precizitātes skeneriem un citu nepieciešamo aprīkojumu.
Mājas dators parasti tiek izmantots izklaidei un ne pārāk sarežģītu skolas (darba) uzdevumu veikšanai. Mājas datora multimediju fokuss izpaužas tā aprīkošanā ar vidējas klases procesoru un videokarti, DVD disku, augstas kvalitātes monitoru un labas akustikas komplektu. Bieži vien ir nepieciešams savienot datoru ar televizoru, lai skatītos filmas MPEG-4 un DVD formātos televizora ekrānā. Priekšnoteikums ir interneta pieslēgums, izmantojot modemu vai tīkla karti. Papildu aprīkojums mājas datoram ir TV uztvērējs, skeneris, tintes fotoprinteris, WEB kamera.
Spēļu datoram ir nepieciešama visspēcīgākā grafikas apakšsistēma. Tāpēc tās galvenais elements ir grafiskā karte un vajadzībām atbilstošs procesors ar pietiekamu operatīvās atmiņas apjomu. Spēļu dators papildus aprīkots ar kursorsviru, stūri, pedāļiem, un virtuālās realitātes ierīcēm (ķiveres, brilles, cimdi).
Dizaina dators paredzēts sarežģītu grafikas darbu veikšanai (izņemot kino līmeņa 3D grafiku) un video apstrādi reāllaikā. Būtībā šī ir sākuma līmeņa darbstacija diezgan kompaktā dizainā. Konkrētā dizaina datora konfigurācija ir atkarīga no risināmo uzdevumu specifikas. Lai strādātu ar 3D grafiku, nepieciešama jaudīga videokarte, lai strādātu ar video, jaudīgākais procesors utt.
Klēpjdators ir portatīvais personālais dators. Papildus kompaktajiem izmēriem klēpjdators no galddatora atšķiras ar spēju darboties ar baterijām. Autonomā darbība ir izvirzījusi augstas prasības komponentu enerģijas patēriņam. Parasti klēpjdatoros tiek izmantotas īpašas procesoru, grafisko mikroshēmojumu un cieto disku modifikācijas ar zemu enerģijas patēriņu un automātisku veiktspējas kontroli atkarībā no veicamā uzdevuma.
Parasti klēpjdatorus klasificē pēc izmēra, displeja diagonāles un “vārpstu” skaita (atsevišķi diskdziņi: cietais disks, CD-ROM diskdzinis, diskešu diskdzinis utt.). Piemēram, izteiciens “divu vārpstu” klēpjdators nozīmē, ka datoram ir cietais disks un cits disks (parasti kombinētais DVD/CD-RW diskdzinis).
Darbvirsmas piezīmju grāmatiņa (DeskNote). Šī datoru klase parādījās un attīstījās 2002. gadā. Tās atšķirība no klēpjdatoriem ir akumulatoru neesamība (un līdz ar to autonomas darbības neiespējamība), procesoru izmantošana parastajiem galddatoriem un dažreiz augstākās klases 3D grafikas adapteri.
Planšetdatoram ir raksturīgs atsevišķs skārienekrāns ar rokraksta ievadi un īpaša elektroniskā pildspalva. Daži modeļi ir aprīkoti ar tastatūru, kursorbumbu, CD-ROM disku un cieto disku.
Pocket PC (Personal Digital Assistant, PDA) atrodas blakus personālo datoru produktu nišai. Zema veiktspēja, ierobežots programmu komplekts un neērts lietotāja interfeiss sašaurina PDA darbības jomu. Tomēr daudzi plaukstdatori ļauj izveidot savienojumu ar galddatoru, lai pārsūtītu datus: tālruņu katalogs, piezīmju grāmatiņa un citi, ļauj lasīt literārie darbi elektroniskā veidā, skatīties video utt.
Personālie datori ir visplašāk izmantotie, to jauda nepārtraukti palielinās, un to darbības joma paplašinās. Taču to iespējas ir ierobežotas, un specifisku problēmu risināšanai, kas prasa liela mēroga aprēķinus un lielu ātrumu, tiek izmantoti “nepersonālie” datori: superdatori, lieldatori (lieldatori), minidatori.
Multivide (multivide) ir interaktīvas sistēmas, kas nodrošina darbu ar nekustīgiem attēliem un kustīgu video, animētu datorgrafiku un tekstu, runu un augstas kvalitātes skaņu.
Multivide ir sadalīta programmatūrā un aparatūrā. Multivides aparatūras pusi var attēlot gan ar standarta līdzekļiem – video adapteriem, monitoriem, diskdziņiem, cietajiem diskiem, gan speciālajiem līdzekļiem – skaņas kartēm, CD-ROM diskdziņiem un skaņas skaļruņiem. Programmatūras puse bez aparatūras ir bezjēdzīga. Programmatūras rīki ir sadalīti lietišķajos un specializētajos. Lietojumprogrammas ir pašas Windows lietojumprogrammas, kas lietotājam sniedz informāciju vienā vai otrā veidā. Specializēti ir rīki multivides lietojumprogrammu izveidei - multivides projekti (piemēram, programma multivides prezentāciju veidošanai MicroSoft Power Point). Tas ietver grafiskos redaktorus, video redaktorus (piemēram, Adobe Premier), audio informācijas izveides un rediģēšanas rīkus utt.
Multivides var arī aptuveni klasificēt kā lineāro un nelineāro. Lineārās prezentācijas metodes analogs var būt kino. Nelineārais informācijas pasniegšanas veids ļauj personai piedalīties informācijas izvadē, kaut kādā veidā mijiedarbojoties ar multivides datu attēlošanas līdzekļiem.
Viena no galvenajām multimediju sistēmu pielietojuma jomām ir izglītība šī vārda plašā nozīmē, iekļaujot tādas jomas kā video enciklopēdijas, interaktīvas rokasgrāmatas, simulatori, situāciju lomu spēles u.c. Ar multimediju karti aprīkots dators uzreiz kļūst par universāls mācību vai informācijas līdzeklis gandrīz jebkurai nozares zināšanām un cilvēka darbībai. Medicīnā ir ļoti lielas multimediju perspektīvas: zināšanu bāzes, ķirurģiskas metodes, zāļu katalogi utt. Biznesa jomā nekustamo īpašumu kompānijas jau izmanto multimediju tehnoloģijas, veidojot pārdodamo māju katalogus - pircējs var apskatīt māju no dažādiem leņķiem uz ekrāna, veikt interaktīvu video ekskursiju pa visām telpām un iepazīties ar plāniem. un zīmējumi. Tehnoloģiskajiem multimedijiem tiek pievērsta liela militārpersonu uzmanība: piemēram, Pentagons īsteno programmu, lai visu ieroču sistēmu tehnisko, operatīvo un apmācību dokumentāciju pārsūtītu uz interaktīviem video diskiem, un uz šādiem diskiem balstītu simulatoru izveidi un masveida izmantošanu.
Vēl viena strauji attīstoša, mums absolūti fantastiska datoru pielietojuma joma, kurā liela nozīme ir multimediju tehnoloģijām, ir virtuālās jeb alternatīvās realitātes sistēmas, kā arī līdzīgas “telepresence” sistēmas.
Pirmais bloks ir izvadierīces, tas ir, tās ierīces, kas ir atbildīgas par informācijas izvadīšanu. Informāciju var parādīt uz ekrāna, uz papīra lapas un tā tālāk. Citās sadaļās ir sniegta informācija par katru ierīci.
Piemēram, monitors ir izvadierīce, jo tā ir atbildīga par informācijas parādīšanu ekrānā.
PC ierīce
Mātesplates (sistēmas) plate - būtisks elements Dators, kuram ir pievienots viss, kas veido pašu datoru. Tas kalpo citu komponentu mijiedarbības apvienošanai un organizēšanai. Faktiski datora konfigurācijas izvēle sākas ar mātesplates izvēli. Tajā ir uzstādīts procesors un operatīvā atmiņa, tam ir pievienots cietais disks un CD-ROM, un tam ir pievienotas dažādas papildu ierīces, izmantojot savienotājus un portus, kas atbilst dažādām saskarnēm. Tādējādi mātesplate, centrālais procesors un operatīvā atmiņa veido datora pamatu; datora veiktspēja kopumā lielā mērā ir atkarīga no to veiktspējas. Mātesplates atšķiras pēc tajās uzstādāmo procesoru veida un to ražotāju nosaukumiem. Uz mātesplatēm ir speciāli džemperi - džemperi, kas ļauj to pielāgot procesora tipam un citām tajā instalētajām ierīcēm.
Datoram jābūt gatavam pievienot sistēmai standarta papildu ierīces, izmantojot standarta savienojuma metodes. Visi datora mezgli ir savstarpēji saistīti fiziski un loģiski. Mātesplatē ir savienotāji papildu ierīču uzstādīšanai - paplašināšanas sloti.
Visas papildu ierīces mijiedarbojas ar procesoru un operatīvo atmiņu, izmantojot sistēmas datu pārraides kopni - kopni. Paplašināšanas slotu veidi atšķiras atkarībā no kopnes veida. Datus var pārsūtīt starp ārējām ierīcēm un procesoru, operatīvo atmiņu un procesoru, ārējām ierīcēm un operatīvo atmiņu vai starp I/O ierīcēm. Kopni raksturo veids, jauda, frekvence un pievienoto ārējo ierīču skaits. Strādājot ar operatīvo atmiņu, kopne meklē vajadzīgo atmiņas apgabalu un apmainās ar informāciju ar atrasto apgabalu. Šos uzdevumus veic divas sistēmas kopnes daļas: adrešu kopne un datu kopne.
Mikroprocesors var apstrādāt jebkura veida datus: tekstu, skaitļus, grafiku, skaņu utt. Tas ir iespējams, jo dati tiek pārveidoti vienkāršākajā formā, attēloti binārā kodā un “digitāli” pirms izmantošanas datorā. Fiziski tas var izskatīties kā cietā diska magnetizēto un demagnetizēto apgabalu, atstarojošo un neatstarojošo CD apgabalu, pārraidīto augsta un zemsprieguma signālu maiņa utt.
Bitu ietilpība ir bināro bitu skaits, ko procesors apstrādā vienā pulksteņa ciklā. Norādot, ka procesora bitu lielums ir 64, tas nozīmē, ka procesoram ir 64 bitu datu kopne, t.i. tas apstrādā 64 bitus vienā pulksteņa ciklā.
Datora struktūra: datora atmiņas veidi, mērķis, pamatparametri. Datora atmiņa ir ierīču kopums programmu, ievades informācijas, starprezultātu un izvaddatu glabāšanai.
Ārējā atmiņa var būt brīvpiekļuve vai secīga piekļuve. Brīvpiekļuves atmiņas ierīces ļauj piekļūt pro ārējai atmiņai. Ārējās atmiņas ierīces ir ļoti dažādas. Piedāvātajā klasifikācijā ņemts vērā mediju veids, t.i. materiāls objekts, kas spēj uzglabāt informāciju.
(1) Magnētiskās lentes diskdziņi vēsturiski ir bijuši pirms magnētisko disku diskdziņiem. Spoles diskdziņi tiek izmantoti superdatoros un lieldatoros. Lentes diskdziņi tiek saukti par lentes diskdziņiem, un tie ir paredzēti, lai izveidotu vērtīgu programmu un dokumentu rezerves kopijas. Ierakstīšanu var veikt parastajā video kasetē vai speciālā kasetē. Šādas kasetes ietilpība ir līdz 1700 MB, lentes garums 120 m, platums 3,81 mm (2 - 4 celiņi). Informācijas lasīšanas ātrums ir līdz 100 Kb/sek.
(2) Diski tiek klasificēti kā tiešās piekļuves datu nesēji, t.i. Dators var piekļūt celiņam, kurā sākas sadaļa ar nepieciešamo informāciju vai kur tieši jāraksta jauna informācija.
Magnētiskie diski (MD) - kā datu nesējs tiek izmantoti magnētiski materiāli ar īpašām īpašībām, kas ļauj ierakstīt divus magnetizācijas virzienus. Katram no šiem stāvokļiem ir piešķirti bināri cipari - 0 un 1. Informāciju uz MD raksta un nolasa magnētiskās galviņas pa koncentriskiem apļiem - sliedēm. Katrs celiņš ir sadalīts sektoros (1 sektors = 512 b). Apmaiņa starp diskiem un OP notiek ar veselu skaitu sektoru. Klasteris ir minimālā informācijas izvietošanas vienība diskā; tajā var būt viens vai vairāki blakus esošie celiņu sektori. Rakstot un lasot, MD griežas ap savu asi, un magnētiskās galviņas vadības mehānisms pārvieto to uz ierakstīšanai vai lasīšanai izvēlēto ierakstu.
Dati diskos tiek glabāti failos – nosauktos ārējās atmiņas apgabalos, kas piešķirti datu masīva glabāšanai. Failam piešķirtās kopas var atrasties jebkurā brīvā diska vietā un ne vienmēr ir blakus. Visa informācija par to, kur tieši ir ierakstītas faila daļas, tiek glabāta failu piešķiršanas tabulā FAT (failu piešķiršanas tabulā). MD pakotnēm (tie ir diski, kas uzstādīti uz vienas ass) un divpusējiem diskiem tiek ieviests cilindra jēdziens - MD celiņu komplekts, kas atrodas vienādā attālumā no centra.
GMD magnētiskais slānis tiek uzklāts uz elastīgas pamatnes. GMD diametrs: 5,25" un 3,5" GMD ietilpība no 180 KB līdz 2,88 MB. Sliežu skaits uz vienas virsmas ir 80. Rotācijas ātrums ir no 3000 līdz 7200 apgr./min. Vidējais piekļuves laiks 65 - 100 ms.
Katra jauna diskete pirms lietošanas ir jāformatē, t.i. izveidota struktūra informācijas ierakstīšanai uz tās virsmas: celiņu, sektoru marķēšana, ieraksta marķieri, FAT tabulas. Disketes jāuzglabā uzmanīgi, aizsargātas no putekļiem, mehāniskiem bojājumiem, magnētiskā lauka iedarbības un šķīdinātājiem. Tas ir galvenais šāda veida piedziņas trūkums.
Cietie diski jeb “cietie diski” ir izgatavoti no alumīnija sakausējumiem vai keramikas un pārklāti ar ferolaku, kopā ar magnētisko galviņu bloku, kas ievietots hermētiski noslēgtā korpusā. Īpaši blīvā ieraksta dēļ atmiņas ietilpība sasniedz vairākus gigabaitus, un veiktspēja ir arī augstāka nekā noņemamajiem diskiem (rotācijas ātruma palielināšanās dēļ, jo disks ir stingri piestiprināts pie rotācijas ass). Pirmais modelis parādījās IBM 1973. gadā. Tā ietilpība bija 16 KB un 30 celiņi/30 sektori, kas nejauši sakrita ar populārās 30"730" Winchester bises kalibru.
LMD diametrs: 3,5" (pieejams 1,8" un 5,25"). Rotācijas ātrums 7200 apgr./min, piekļuves laiks - 6 ms.
Šajā rakstā tiks aplūkota datorzinātnes kā zinātnes vēsture, kā arī sapratīsim, ar ko tā nodarbojas un kādi ir tās galvenie virzieni.
Digitālais laikmets
Mūsdienu pasauli ir ļoti grūti iedomāties bez informācijas un digitālās tehnoloģijas. Visi no tiem ievērojami atvieglo dzīvi, pateicoties tiem, cilvēce ir veikusi vairākus nozīmīgus sasniegumus zinātnē un rūpniecībā. Ļaujiet mums sīkāk apsvērt datorzinātņu disciplīnas un tās kā zinātnes veidošanās vēsturi.
Definīcija
Datorzinātne ir zinātne, kas pēta informācijas vākšanas, apstrādes, uzglabāšanas, pārraidīšanas un analīzes metodes, izmantojot dažādas datortehnoloģijas un digitālās tehnoloģijas, kā arī pēta to pielietošanas iespējas.
Tas ietver disciplīnas, kas attiecas uz informācijas apstrādi un aprēķināšanu, izmantojot dažāda veida datorus un tīklus. Turklāt gan abstraktas, piemēram, algoritmu analīze, gan konkrētas, piemēram, jaunu datu saspiešanas metožu, informācijas apmaiņas protokolu un programmēšanas valodu izstrāde.
Kā redzat, datorzinātne ir zinātne, kas izceļas ar savu pētījumu tēmu un virzienu plašumu. Kā piemēru varam minēt šādus jautājumus un uzdevumus: kas ir reāls un ko nav iespējams realizēt programmās (mākslīgais intelekts, pašmācības datori u.c.), kā pēc iespējas efektīvāk risināt dažāda veida specifiskas informācijas problēmas. (tā sauktā skaitļošanas sarežģītības teorija), kādā formā informācija jāsaglabā un jāatjauno, kā cilvēkiem visefektīvāk mijiedarboties ar programmām (lietotāja saskarnes problēmas, jaunas programmēšanas valodas utt.).
Tagad mēs īsumā aplūkosim datorzinātnes kā zinātnes attīstību, sākot no tās pirmsākumiem.
Stāsts
Datorzinātne ir jauna zinātne, kas radusies pakāpeniski un visspēcīgāk attīstījusies 20. gadsimta otrajā pusē. Tas ir ļoti svarīgi arī mūsdienās, kad gandrīz visa pasaule ir atkarīga no datora un citām elektroniskām skaitļošanas tehnoloģijām.
Viss sākās 19. gadsimta vidū, kad dažādi zinātnieki radīja mehāniskos kalkulatorus un “analītiskos dzinējus”. 1834. gadā Čārlzs Beidžs sāka izstrādāt programmējamu kalkulatoru, un, starp citu, tieši viņš pēc tam formulēja daudzas mūsdienu datora pamatiezīmes un principus. Tas bija arī tas, kurš ierosināja izmantot perfokartes, kuras toreiz tika izmantotas līdz 20. gadsimta 80. gadu beigām.
1843. gadā Ada Lavleisa izveidoja algoritmu Bernulli skaitļu aprēķināšanai, un šī tiek uzskatīta par pirmo datorprogrammu vēsturē.
Ap 1885. gadu Hermans Holerits izveidoja tabulatoru — ierīci datu nolasīšanai no perfokartēm. Un 1937. gadā, gandrīz simts gadus pēc Babidža idejām un sapņiem, IBM radīja pirmo programmējamo kalkulatoru.
50. gadu sākumā ikvienam kļuva skaidrs, ka datoru var izmantot dažādās zinātnes un rūpniecības jomās, nevis tikai kā matemātisko aprēķinu rīku. Un tā datorzinātne, kas tajā laikā tikai parādījās, ir zinātne, kas pieder nākotnei. Un nedaudz vēlāk tas saņēma oficiālās zinātnes statusu.
Tagad īsumā apskatīsim tā struktūru.
Datorzinātnes struktūra
Datorzinātnes struktūra ir daudzšķautņaina. Kā disciplīna tā aptver plašu tēmu loku. Sākot no dažāda veida algoritmu teorētiskās izpētes un beidzot ar atsevišķu programmu praktisku realizāciju vai skaitļošanas un digitālo ierīču izveidi.
Datorzinātne ir zinātne, kas pēta...
Šobrīd ir vairāki galvenie virzieni, kas, savukārt, ir sadalīti daudzās nozarēs. Apskatīsim visvienkāršākos:
- Teorētiskā datorzinātne. Viņas uzdevumos ietilpst gan klasiskās algoritmu teorijas, gan vairāku svarīgu tēmu izpēte, kas saistītas ar matemātisko aprēķinu abstraktākajiem aspektiem.
- Pielietots Informātika. Šī ir zinātne vai drīzāk viena no tās sadaļām, kuras mērķis ir identificēt noteiktus jēdzienus datorzinātņu jomā, kurus var izmantot kā metodes dažu standarta problēmu risināšanai, piemēram, algoritmu veidošanai, informācijas uzglabāšanai un pārvaldīšanai, izmantojot datus. struktūras. Turklāt lietišķā datorzinātne tiek izmantota vairākās rūpniecības, ikdienas vai zinātnes jomās: bioinformātikā, elektroniskajā valodniecībā un citās.
- Dabiskā datorzinātne. Šis ir virziens, kas pēta dažādu informācijas apstrādes procesus dabā, vai tās būtu cilvēka smadzenes vai cilvēku sabiedrība. Tās pamati ir balstīti uz klasiskajām evolūcijas, morfoģenēzes un citām teorijām. Papildus tiem tiek izmantotas tādas zinātnes jomas kā DNS izpēte, smadzeņu darbība, grupu uzvedības teorija utt.
Kā redzat, datorzinātne ir zinātne, kas pēta vairākus ļoti svarīgus teorētiskus jautājumus, piemēram, mākslīgā intelekta radīšanu vai risinājumu izstrādi dažām matemātikas problēmām.
1 Datorzinātne kā zinātne. Datorzinātnes priekšmets un uzdevumi.
Termins "informātika" (franču informatique) cēlies no franču vārdiem information (informācija) un automatique (automatizācija) un burtiski nozīmē "informācijas automatizācija".
Datorzinātne ir uz datortehnoloģiju izmantošanu balstīta disciplīna, kas pēta informācijas struktūru un vispārīgās īpašības, kā arī tās radīšanas, uzglabāšanas, meklēšanas, pārveidošanas, pārraidīšanas un pielietošanas modeļus un metodes dažādās cilvēka darbības jomās.
1978. gadā Starptautiskais zinātniskais kongress oficiāli piešķīra jēdzienu "datorzinātne" jomām, kas saistītas ar informācijas apstrādes sistēmu, tostarp datoru un to programmatūras, izstrādi, izveidi, izmantošanu un loģistikas uzturēšanu, kā arī organizatorisko, komerciālo, administratīvo un sociālo jomu. -politiskie aspekti datorizācija - datortehnoloģiju masveida ieviešana visās cilvēku dzīves jomās.
Tādējādi datorzinātne ir balstīta uz datortehnoloģiju un nav iedomājama bez tās.
Datorzinātne ir zinātnes disciplīna ar plašu pielietojumu klāstu. Tās galvenie virzieni:
datorsistēmu un programmatūras izstrāde;
informācijas teorija, kas pēta procesus, kas saistīti ar informācijas pārraidi, uztveršanu, pārveidošanu un uzglabāšanu;
mākslīgā intelekta metodes, kas ļauj izveidot programmas tādu problēmu risināšanai, kuras, veicot cilvēka darbību, prasa noteiktus intelektuālus pūliņus (loģisks secinājums, mācīšanās, runas izpratne, vizuālā uztvere, spēles u.c.);
sistēmas analīze, kas sastāv no projektētās sistēmas mērķa analīzes un prasību noteikšanas, kurām tai jāatbilst;
datorgrafikas, animācijas, multivides metodes;
telekomunikāciju līdzekļi, tostarp globālie datortīkli, kas apvieno visu cilvēci vienotā informācijas kopienā;
dažādi pielietojumi, kas aptver ražošanu, zinātni, izglītību, medicīnu, tirdzniecību, lauksaimniecību un visus citus ekonomisko un sociālo darbību veidus.
Termins datorzinātne attiecas uz disciplīnu kopumu, kas pēta informācijas īpašības, kā arī informācijas attēlošanas, uzkrāšanas, apstrādes un pārraidīšanas metodes, izmantojot tehniskos līdzekļus.
Datorzinātņu teorētisko bāzi veido fundamentālo zinātņu grupa, ko vienlīdz var attiecināt gan uz matemātiku, gan kibernētiku: informācijas teorija, algoritmu teorija, matemātiskā loģika, formālo valodu un gramatiku teorija, kombinatoriskā analīze utt. Papildus tiem datorzinātnē ir iekļautas tādas sadaļas kā datoru arhitektūra, operētājsistēmas, datu bāzes teorija, programmēšanas tehnoloģija un daudzas citas.
Datorzinātnes priekšmets un uzdevumi
Datorzinātnes priekšmets sastāv no šādiem jēdzieniem:
Datoru aparatūra;
Datorprogramma;
Instrumenti aparatūras un programmatūras komponentu nodrošināšanai;
Cilvēka mijiedarbības līdzekļi ar aparatūras un programmatūras komponentiem.
Kā redzat, datorzinātnēs liela uzmanība tiek pievērsta mijiedarbībai. Šim nolūkam tiek izmantots īpašs jēdziens - interfeiss. Atbilstoši dotajiem uzdevumiem izšķir aparatūru, programmatūru, programmaparatūru un lietotāja saskarnes.
Datorzinātnes galvenais uzdevums ir sistematizēt paņēmienus un metodes darbam ar datortehnoloģiju aparatūru un programmatūru.
Informātikas uzdevumi:
· informācijas konvertēšanas iekārtu un tehnoloģiju izveide;
· informācijas tehnoloģiju un datortehnikas izstrādē un lietošanā radušos problēmu risināšana;
· informācijas procesu izpēte
Datorzinātnes priekšmets un uzdevumi. Datorzinātnes pamatjēdzieni. Datorzinātnes mērķi
Šis raksts ir veltīts tādu jautājumu izskatīšanai kā datorzinātnes priekšmets un uzdevumi. Pirms pāriet uz to pārklājumu, definēsim terminu, kura nozīme ir skaidri jādefinē.
Vārds "datorzinātne" pirmo reizi parādījās Francijā pagājušā gadsimta 60. gados, lai apzīmētu jomu, kas nodarbojas ar automatizētu informācijas apstrādi un izmanto elektroniskos datorus. Šis termins tika izveidots, apvienojot divus citus - "automatizāciju" un "informāciju". Tas nozīmē automatizētu informācijas apstrādi jeb informācijas automatizāciju. Šis termins angliski runājošajās valstīs atbilst jēdzienam “datorzinātne”, tas ir, datortehnoloģiju zinātne.
Aicinām lasītāju priekšvārtā tādu tēmu apskatam kā datorzinātnes priekšmets un uzdevumi, iepazīstoties ar tās rašanās vēsturi.
Datorzinātņu vēsture
Mēs varam atrast informācijas izcelsmi laika miglā. Nepieciešamība to izteikt un atcerēties pirms daudziem gadsimtiem noveda pie runas, skaitīšanas un rakstīšanas parādīšanās. Mūsu senči mēģināja izgudrot un vēl vairāk uzlabot informācijas glabāšanas, apstrādes un izplatīšanas veidus. Mūsu dienās ir atrastas dažādas liecības par tālas pagātnes cilvēku mēģinājumiem to saglabāt. Tās ir tādas metodes kā rakstīšana uz māla plāksnēm un bērza mizas, klinšu gleznojumi un pēc tam ar roku rakstītas grāmatas.
16. gadsimtā parādījās tipogrāfija. Viņa izgudrojums ievērojami palielināja spēju uzglabāt un apstrādāt nepieciešamo informāciju. Drukātā veidā sniegtā informācija bija galvenā apmaiņas un uzglabāšanas metode, un tā tā bija līdz 20. gadsimta vidum. Tikai līdz ar datora parādīšanos parādījās principiāli jauni, daudz efektīvāki uzglabāšanas, vākšanas, pārraidīšanas un apstrādes veidi, tika formulēts datorzinātnes priekšmets un uzdevumi.
Datorzinātnes vispārīgā definīcija
Var sniegt daudzas definīcijas. Tas ir saistīts ar tai raksturīgo metožu, formu, iespēju un funkciju daudzpusību. Tālāk sniegtā jēdziena “datorzinātne” definīcija ir viena no vispārīgākajām.
Datorzinātne ir cilvēka darbības joma, kas saistīta ar dažādiem informācijas transformācijas procesiem, kas tiek veikti ar datoru palīdzību, kā arī to mijiedarbību ar atbilstošo lietojumprogrammu vidi.
Kibernētika un datorzinātne
Bieži tiek sajaukti divi jēdzieni: "kibernētika" un "datorzinātne". Noskaidrosim, kādas ir to līdzības un kā tās atšķiras viena no otras.
Kibernētika ir zinātne par dažiem vispārīgiem vadības principiem, kas darbojas dažādās sistēmās: sociālajā, bioloģiskajā, tehniskajā utt. Datorzinātnes priekšmets un uzdevumi ir nedaudz atšķirīgi. Tā plašāk pēta informācijas radīšanas un pārveidošanas procesus, gandrīz neietekmējot ar noteiktu objektu pārvaldību saistītu problēmu risināšanu, kā to dara kibernētika. Tā rašanās kļuva iespējama, pateicoties datortehnoloģiju attīstībai, kas ir uz tā balstīta un bez tās nav iedomājama. Kibernētikas attīstība notiek pati no sevis un, lai gan tā diezgan aktīvi izmanto datortehnoloģiju sasniegumus, no tiem nemaz nav atkarīga, jo būvē dažādus modeļus objektu pārvaldīšanai.
Datorzinātne šī vārda plašā un šaurā nozīmē
Šī vārda plašākajā nozīmē datorzinātne ir dažādu zinātnes, ražošanas un tehnoloģiju nozaru vienotība, kas ir saistītas ar informācijas apstrādi. Bet kas šaurā nozīmē? To var iedalīt 3 savstarpēji saistītās datorzinātņu daļās.
1. Datorzinātne kā tautsaimniecības nozare
Pirmā no tām ir tautsaimniecības nozare. Šajā ziņā datorzinātne sastāv no noteikta viendabīga uzņēmumu kopuma, kas veic dažādas formas uzņēmumi, kas ražo programmatūras produktus, datortehniku un izstrādā informācijas apstrādes tehnoloģijas. Datorzinātnes nozīmi, specifiku, mērķus un uzdevumus šajā ziņā nosaka tas, ka no tā lielā mērā ir atkarīgs darba ražīguma pieaugums dažādās tautsaimniecības nozarēs. Daudzas darba vietas visā pasaulē mūsdienās ir aprīkotas ar automatizācijas rīkiem.
2. Datorzinātne kā fundamentāla zinātne
Datorzinātne kā fundamentāla zinātne izstrādā metodoloģiju dažādu objektu pārvaldības procesu informācijas atbalstam, pamatojoties uz datoru informācijas sistēmām. Var izdalīt šādas vadošās Eiropā pastāvošās zinātnes jomas: medicīnas un ekonomikas informātika, datorintegrētā ražošana, tīkla struktūras attīstība, vides un sociālās apdrošināšanas informātika, profesionālās informācijas sistēmas.
Aprakstīsim fundamentālās datorzinātnes galvenos mērķus un uzdevumus. Tās mērķis ir iegūt vispārinātas zināšanas par dažādām informācijas sistēmām, kā arī identificēt to funkcionēšanā un uzbūvē vispārīgi modeļi. Tās uzdevumi ir šādi:
Izzināt dažādas informācijas sistēmu un tehnoloģiju teorijas;
Izstrādāt metodoloģiju, kā izveidot informācijas atbalstu noteiktām datorsistēmām.
3. Pielietojuma aspekts
Aprakstot datorzinātnes priekšmetu kā lietišķo zinātni, mēs atzīmējam, ka tas attiecas uz:
Dažādu informācijas komunikācijas modeļu izveide, kas darbojas daudzās cilvēka darbības jomās;
Informācijas procesos pastāvošo modeļu izpēte (izplatīšana, apstrāde, uzkrāšana);
Tehnoloģiju un informācijas sistēmu izstrāde konkrētās jomās, kā arī rekomendāciju izstrāde par to dzīves ciklu dažādiem posmiem (projektēšana, ražošana, ekspluatācija utt.).
Datorzinātnes galvenie uzdevumi
Tās galvenā funkcija ir izstrādāt līdzekļus un metodes informācijas konvertēšanai, kā arī izmantot tos dažādu tās apstrādes tehnoloģisko procesu organizēšanā.
Var izdalīt šādus galvenos datorzinātņu uzdevumus:
Jebkura rakstura informācijas procesu izpēte;
Realizācijas, izveides inženierzinātņu un zinātnisko problēmu risināšana, maksimāli nodrošinot efektīva pielietošana datortehnoloģijas un inženierzinātnes dažādās sabiedriskās dzīves jomās;
Informācijas tehnoloģiju attīstība, kā arī jaunāko informācijas apstrādes tehnoloģiju izveide, pamatojoties uz dažādu informācijas procesu pētījumu rezultātiem.
Datorzinātne kā visaptveroša disciplīna
Jāsaka, ka tā pati par sevi neeksistē. Datorzinātne ir sarežģīta disciplīna (zinātniskā un tehniskā), kuras mērķis ir radīt jaunas informācijas tehnoloģijas un paņēmienus. Tie kalpo, lai atrisinātu problēmas, kas rodas citās jomās. Informācijas sabiedrībā tās nozares komplekss ir vadošais. Pasaulē ir tendence palielināt informētību. Tas lielā mērā ir atkarīgs no šīs konkrētās zināšanu jomas progresa, tās kā zinātnes, ražošanas un tehnoloģijas vienotības.
Datorzinātnes pielietojuma jomas
Datorzinātne mūsdienās tiek plaši izmantota dažādās mūsu dzīves jomās: zinātnē, ražošanā, izglītībā un daudzās citās darbības jomās. Nepieciešamība veikt dārgus un sarežģītus eksperimentus neizbēgami rodas saistībā ar mūsdienu zinātnes attīstību. Kā piemēru var minēt kodoltermisko reaktoru attīstību. Datorzinātnes uzdevums ir aizstāt reālus eksperimentus ar datoriem. Tas ietaupa ievērojamus resursus un sniedz iespēju apstrādāt visvairāk modernās tehnikas rezultātus. Turklāt šādi eksperimenti aizņem daudz mazāk laika nekā īstie. Un dažās zinātnes zināšanu jomās (piemēram, astrofizikā) vienkārši nav iespējams veikt reālu eksperimentu. Tad palīgā nāk datorzinātne. Būtībā šajās jomās visi pētījumi tiek veikti, izmantojot modeļu un skaitļošanas eksperimentus.
Datorzinātnes tālākā attīstība, tāpat kā jebkura cita zinātne, noved pie jauniem atklājumiem un sasniegumiem. Parādās jaunas pielietojuma jomas, kuras iepriekš bija grūti pat iedomāties.
Datorzinātņu saistība ar citām zināšanu nozarēm
Datorzinātne ir plaša zinātnisko zināšanu joma, kas radās lietišķo un fundamentālo disciplīnu krustojumā. Kā sarežģīta zinātnes disciplīna tā ir saistīta ar šādām zināšanu nozarēm:
Ar psiholoģiju un filozofiju (izmantojot zināšanu teoriju un informācijas doktrīnu);
Ar matemātiku (izmantojot diskrēto matemātiku, matemātiskās modelēšanas teoriju un algoritmus, matemātisko loģiku);
Tas ir saistīts ar valodniecību caur zīmju sistēmu un formālo valodu doktrīnu;
Ar kibernētiku, kā mēs jau atzīmējām, izmantojot kontroles un informācijas teoriju;
Ar radiotehniku, elektroniku, ķīmiju un fiziku - caur informācijas sistēmu un datoru materiālo daļu.
Datorzinātne ietver datorzinātnes, kas pēta dažādu skaitļošanas procesu, globālo un lokālo datortīklu organizēšanas metodes un principus. No otras puses, tas ietver arī kognitīvās zinātnes, kas paredzētas, lai pētītu cilvēka centienus domāšanas jomā, lai uzlabotu datoru intelektuālās īpašības.
Datorzinātne kā ekonomikas nozare
Kā ekonomikas nozare datorzinātne ir saimniecisko vienību kopums, kas paredzēts lietotāju (informācijas) apkalpošanai, apstrādes rīku ražošanai un programmatūras izveidei. No industriālās sabiedrības, kur viss ir vērsts uz preču ražošanu un patēriņu, ir tendence pāriet uz informācijas sabiedrību.
Mūsdienās ekonomikā plaši tiek izmantoti dažādi datorzinātņu rīki. Praksē tos izmanto:
Tirdzniecības, rūpniecības un banku vadība;
Audits un grāmatvedība;
Budžeta process pašvaldības un valsts iestādēs;
Elektroniskā uzņēmējdarbība un e-komercija;
Valsts kases, izsoļu un tirdzniecības biržu vadība.
Ekonomiskā informātika ir zinātne, kuras mērķis ir veidot teoriju dažādu saimniecisko vienību, pašvaldību, valsts un reģionālo vienību darbības modelēšanai. Tās mērķus nosaka ekonomikas mērķi. Tas ir, tie sastāv no saimniecisko vienību, pašvaldību un valsts dienestu un organizāciju nodrošināšanas ar informācijas tehnoloģijām. Kas ir ekonomiskās informātikas priekšmets? Tas sastāv no pastāvošo modeļu meklēšanas informācijas modelēšana, kā arī metodes zināšanu sniegšanai par organizāciju (uzņēmumu) saimniecisko darbību saimnieciskām un citām vienībām un informācijas tehnoloģiju ieviešanu vadības praksē.
Ekonomisko procesu modelēšanas un izpētes metodes
Ekonomisko procesu modelēšanai un izpētei ir daudz metožu. Tie ir gan specifiski, gan vispārīgi zinātniski. Vispārīgi zinātniski: sintēze, analīze, indukcija, dedukcija, abstrakcija, analoģija, konkretizācija. Visi no tiem atklāj modeļus, kas pastāv stabilās parādībās vai procesos. Konkrētas metodes ir vērstas uz informācijas parādībām, kas atspoguļo ekonomiskos procesus, piemēram:
Matemātiskā: deterministiskā, stohastiskā, simulācijas, optimizācijas un tīkla modelēšana, izplūdušā matemātika, matemātiskā, sistēmu, faktoru, regresijas un cita veida analīze;
Informatīvi loģiski: grafiki un diagrammas, grafiki, vizuālie un standartizētie līdzekļi informācijas plūsmu un biznesa procesu attēlošanai.
Kas ir dators?
Datorzinātnes pamatjēdzieni ietver dažādus datorus, jo tie ir galvenie tehniskie līdzekļi, ko izmanto to apstrādei. Tos var klasificēt pēc vairākiem kritērijiem: pēc mērķa, darbības principa, skaitļošanas jaudas lieluma, paša skaitļošanas procesa organizēšanas metodēm, funkcionalitātes utt.
Datoru klasifikācija pēc mērķa
Jūs varat iedalīt datorus pēc to mērķa šādās 3 grupās.
1. Vispārējs mērķis (universāls). Tie paredzēti dažādu inženiertehnisku problēmu risināšanai: matemātikas, ekonomikas, informācijas un citas, kurām raksturīgs liels apstrādājamo datu apjoms, kā arī algoritmu sarežģītība. Raksturlielumi datoru dati ir to augstā veiktspēja, kā arī apstrādei pakļauto datu formu daudzveidība (rakstzīmju, decimāldaļu, bināri), veikto operāciju daudzveidība (speciālā, loģiskā, aritmētiskā), ievērojama RAM ietilpība, kā arī izstrādāta informācijas ievades-izvades sistēma.
2. Otrā grupa ir orientēta uz problēmām. To mērķis ir atrisināt noteiktu šaurāku problēmu loku, kas parasti ir saistīts ar tehnoloģiskiem objektiem, nelielu datu apjomu uzkrāšanu, reģistrēšanu un apstrādi.
3. Specializētās tiek izmantotas, lai atrisinātu ļoti šauru problēmu loku. Tas samazina šādu datoru izmaksas un sarežģītību, vienlaikus saglabājot uzticamību un lielāku produktivitāti.
Informāciju tehnoloģijas
Raksturojot datorzinātņu pamatjēdzienus, par informācijas tehnoloģijām nav iespējams nepateikt dažus vārdus. Šis ir specifisku programmatūras un aparatūras rīku komplekts, ko izmanto dažādu ar informācijas apstrādi saistītu darbību veikšanai visās mūsu dzīves jomās. Informācijas tehnoloģijas dažreiz sauc par lietišķo informācijas zinātni vai datortehnoloģiju. Šis jēdziens radās, veidojoties informācijas sabiedrībai, kurā sociālās dinamikas pamatā ir informācija, nevis tradicionālie materiālie resursi. Tās ir zinātne, zināšanas, intelektuālās spējas, organizatoriskie faktori, radošums, iniciatīva utt. Šis jēdziens diemžēl ir tik visaptverošs un vispārīgs, ka eksperti vēl nav nonākuši pie skaidra tā formulējuma. Tās veiksmīgāko definīciju sniedza akadēmiķis Gluškovs, kurš informācijas tehnoloģijas interpretēja kā cilvēka un mašīnas tehnoloģiju informācijas pārraidīšanai, apstrādei un vākšanai, pamatojoties uz dažādu datortehniku izmantošanu. Tā strauji attīstās un aptver arvien vairāk sociālo aktivitāšu veidu: menedžmentu, ražošanu, izglītību, zinātni, medicīnu, finanšu un banku operācijas, sadzīvi u.c.
Skolas informātikas kurss
Skolas mācību priekšmeta "Informātika" galvenais uzdevums ir nodrošināt skolēnu apzinātu un ilgstošu zināšanu apguvi, kas saistītas ar informācijas pārveidošanas, saņemšanas, izmantošanas un uzglabāšanas procesiem. Pamatojoties uz to, datorzinātņu skolotājam jāatklāj arī sava loma mūsdienās izveidojušās zinātniskās pasaules ainas veidošanā, datortehnoloģiju un informācijas tehnoloģiju nozīme mūsdienu sabiedrības attīstībā. Mērķis ir arī ieaudzināt skolēnos racionālas un apzinātas datoru lietošanas prasmes izglītības un turpmākajā profesionālajā darbībā.
Informātikas skolotājam skolēniem jāadresē šādi jautājumi:
Informācija, dažādi informācijas procesi, kā arī tās pasniegšanas valodas;
Informācijas modelēšana;
Programmēšana un algoritmizēšana;
Dators kā informācijas apstrādes līdzeklis;
Mūsdienās pastāv jaunas informācijas tehnoloģijas tās apstrādei.
Šīm līnijām ir šķērsgriezuma raksturs, tas ir, tās tiek pētītas visos posmos (no 2. līdz 11. klasei). Datorzinātne skolā ir sadalīta trīs līmeņos. Šajos līmeņos tiek ņemts vērā skolēnu vecums, kā arī sagatavotība.
Pirmais līmenis ir pamatskolas (2.–6. klase), otrais ir pamata līmenis (7.–9. klase), bet trešais ir specializētais (10. un 11. klase). Tajā pašā laikā programma no 2. līdz 9. klasei ir obligāts minimums. Vidusskolā tiek nodrošināta padziļināta apmācība datorzinātnēs dažādās jomās. Tas nodrošina sagatavošanos profesionālai darbībai. Sīkāk tiek apspriestas jau apskatītās tēmas, tiek apgūtas dažādas programmu klases.
Datorzinātne: vienotais valsts eksāmens
Šajā priekšmetā vienotais valsts eksāmens ir viens no garākajiem eksāmeniem, kas ilgst aptuveni 4 stundas. 2014. gadā minimālais nokārtošanas punktu skaits bija 40. Sagatavošanās jāsāk ilgi pirms pārbaudes dienas, un šajā gadījumā tiks nodrošināti augsti rezultāti.
Datorzinātņu uzdevumi ir sadalīti blokos atkarībā no to sarežģītības pakāpes. A1-A13 - pamata līmeņa jautājumi ar vairāku atbilžu variantu izvēli. Par katru pareizo izvēli tiek piešķirts 1 punkts. Datorzinātņu uzdevumi B1-B15 jau ir paaugstinātas sarežģītības uzdevumi. Cipari vai pēdējie cipari kalpo kā atbilde uz tiem. Datorzinātnēs sarežģītākās problēmas ir C1-C4. Uz tiem ir jāsniedz vispilnīgākā atbilde.
Katrā Vienotā valsts eksāmena versija datorzinātņu uzdevumi vienā vai otrā veidā ir saistīti ar datoru. Taču, risinot uzdevumus no C kategorijas, ir aizliegts izmantot kalkulatoru un datoru.
1. nodaļa. Datorzinātņu pamatjēdzieni un definīcijas § 1.1. Datorzinātnes priekšmeta joma un struktūra
Pēdējā 20. gadsimta otrās puses informācijas revolūcija, kas saistīta ar mikroprocesoru tehnoloģiju izgudrošanu un attīstību un modernu informācijas komunikāciju, datortīklu un datu pārraides sistēmu izveidi, noveda pie jaunas nozares radīšanas - informācijas nozare, kas vērsta uz tehnisko līdzekļu ražošanu un jaunu tehnoloģiju radīšanu zināšanu ražošanai. Jaunas zināšanu ražošanas nozares rašanās ir izraisījusi globālas pārmaiņas sabiedrībā - sabiedrības informatizācija- visu tās biedru iesaistīšana vispārējā zināšanu radīšanas un ieviešanas procesā, kas balstās uz jaunām datortehnoloģijām un telekomunikāciju tehnoloģijām un prasa no visiem dalībniekiem noteiktu līmeni informācijas kultūra, noteiktas pamatzināšanas un prasme savā darbībā mērķtiecīgi izmantot mūsdienu informācijas tehnoloģijas, tehniskos līdzekļus un metodes. Mūsdienu sabiedrības informatizācijas procesa un informācijas nozares attīstības zinātniskais pamats ir jauna zinātnes disciplīna - Informātika.
Jēdziens Informātika radās, apvienojot divus franču vārdus informācija (informācija) Un Automātiski(automatizācija) un burtiski definēts jauna zinātne par " automātiska informācijas apstrāde". Angļu valodā runājošajās valstīs šis termins atbilda sinonīmam DatorsZinātne(datortehnoloģiju zinātne).
Mūsdienu interpretācijā Informātika - ir visaptveroša zinātnes un inženierzinātņu disciplīna, kas pēta dažādus dažādu veidu tehnisko iekārtu izstrādes, projektēšanas, izveides, novērtēšanas, funkcionēšanas aspektus. informācijas sistēmas (IS) , paredzēts automatizācijai informācijas procesi datu vākšana, uzglabāšana, meklēšana, attēlošana, apstrāde un pārraide, izmantojot modernās skaitļošanas, informācijas un mērīšanas tehnoloģijas un mūsdienīgi līdzekļi komunikācijas, kā arī pētot šo sistēmu pielietojumu un ietekmi uz dažādām sociālās prakses jomām(pamatojoties uz materiāliem no PSRS Zinātņu akadēmijas gadskārtējās sanāksmes 1983. gada sesijas). Šajā plašajā interpretācijā datorzinātne apvieno un izmanto sasniegumus vairākās zinātnes un tehnikas jomās, kas saistītas ar:
mūsdienīgi tehniskie līdzekļi ( aparatūra) datu vākšana, uzglabāšana, meklēšana, attēlošana, apstrāde un pārsūtīšana uz IP, kā arī to izveides un izmantošanas tehnoloģijas;
dabaszinātņu un sociālo parādību matemātiskie modeļi to formalizācijas nolūkā, skaitliskās un loģiskās metodes problēmu risināšanai, kas rodas šo modeļu konstruēšanas un ieviešanas laikā;
algoritmisks ( smadzeņu programmatūra) un programmatūra ( programmatūra) informācijas procesu automatizēšanas līdzekļi datu vākšanai, glabāšanai, meklēšanai, attēlošanai, apstrādei un pārsūtīšanai uz IP.
Šis fundamentālo un lietišķo zinātnisko un tehnisko disciplīnu komplekss ļauj mums izskatīt visu plašo problēmu loku, kas rodas automatizēto tehnoloģiju izstrādē un pielietošanā. IP, un ir jauna zinātnes un tehnikas virziena, ko sauc par datorzinātni, struktūru.
Tāpat kā citās fundamentālajās zinātnēs (fizika, ķīmija, bioloģija, matemātika u.c.), arī datorzinātnēs ir iespējams izdalīt dažādus viena un tā paša objekta – informācijas – aspektus. Šajā sakarā datorzinātnes var iedalīt vairākās jomās, kas ir savstarpēji saistītas.
Teorētiskā datorzinātne - ir matemātiskā disciplīna, kuras dažādu sastāvdaļu disciplīnu saturs ir informācijas modeļu un rīku izveide darbam ar informāciju un to īpašību izpēte. Tajā izmantotās pētniecības metodes ir balstītas uz idejām un koncepcijām diskrētā matemātika.
Teorētiskā datorzinātne ir sadalīta vairākās neatkarīgās disciplīnās, kuras var iedalīt piecās klasēs
. Pirmajā klasē ietilpst disciplīnas, kuru pamatā ir matemātiskā loģika . Viņi izstrādā metodes informācijas apstrādes procesu analīzei, izmantojot datorus ( algoritmu teorija , teoriju paralēlā skaitļošana ), kā arī metodes, kas, pamatojoties uz loģiskā tipa modeļiem, pēta procesus, kas notiek pašā datorā ( automātu teorija, teoriju Petri tīkli .)
. Otrā klase ir skaitļošanas matemātika un skaitļošanas ģeometrija, ļaujot reducēt matemātisko problēmu risinājumus līdz elementāru operāciju veikšanas secībai ar skaitļiem, lai tās varētu realizēt datoros.
. Datorzinātnes kā tādas, informācijas vispārējo īpašību identificēšana, tās rašanos, attīstību un iznīcināšanu regulējošie likumi, nodarbojas ar informācijas teorija . Cieši blakus tai kodēšanas teorija . Informācijas teorijā ir sadaļa, kas īpaši attiecas uz informācijas pārraidi, izmantojot dažādus komunikācijas kanālus.
V. Pārejai no reāliem objektiem uz modeļiem, kurus var izmantot pētīšanai un ieviešanai datoros, ir jāizstrādā īpašas tehnikas, kuras pēta sistēmas analīze . Daļa no sistēmu analīzes ir vispārējā sistēmu teorija. Robežpozīciju starp teorētisko datorzinātni un kibernētiku ieņem divas zinātnes - simulācija Un rindu teorija .
V. Pēdējā teorētiskajā datorzinātnē iekļauto disciplīnu klase ir vērsta uz informācijas izmantošanu lēmumu pieņemšanai dažādās situācijās. Vispārīgo shēmu izpēti, ko izmanto, izvēloties pareizo risinājumu, veic lēmumu teorija . Ja izvēle notiek konflikta apstākļos, tad tas ir priekšmets spēļu teorija . Disciplīnā tiek pētīta optimālā risinājuma izvēle matemātiskā programmēšana . Organizējot uzvedību, kas ved uz vēlamo mērķi, lēmumi ir jāpieņem atkārtoti. Tāpēc individuālo risinājumu izvēlei jābūt pakļautai vienotam plānam. Zinātniskā disciplīna pēta, kā veidot šādus plānus un to izmantošanu. operāciju izpēte.
Datorzinātņu dibinātājs ir kibernētika , kas radās pagājušā gadsimta 40. gadu beigās. Tas ir balstīts uz jēdzieniem vadība Un informāciju . Kibernētikas pamatlicējs ir amerikāņu matemātiķis Norberts Vīners.
Kibernētikai bija liela loma rašanās procesā strukturālā lingvistika .
Visaktīvāk attīstās tehniskā kibernētika. Tas iekļauj automātiskās vadības teorija , kas kļuva par teorētisko pamatu automatizācija . Saistīts ar automātiskās vadības teoriju tehniskā diagnostika , kuras uzdevumos ietilpst sistēmu darbības uzraudzība un bojājumu meklēšana tajās.
Ieņem ievērojamu vietu kibernētikā modeļu atpazīšanas teorija . Tās uzdevums ir meklēt izšķirošus noteikumus, ar kuru palīdzību būtu iespējams klasificēt daudzas realitātes parādības un saistīt tās ar noteiktām standarta klasēm. Tā ir robežzinātne starp kibernētiku un mākslīgais intelekts .
Nodarbojas ar dzīvo sistēmu darbības principu izmantošanu mākslīgos objektos bionika . Neirokibernētika mēģina pielietot kibernētiskos modeļus nervu audu struktūras un darbības pētījumos.
Tiek apsvērta līdzsvara sasniegšana daudzu konkurējošu sistēmu mijiedarbībā homeostatika - zinātne, kas ir nesen radusies un joprojām ir sākuma stadijā.
Kibernētiku var uzskatīt par lietišķo datorzinātni dažādas sarežģītības pakāpes automātisku vai automatizētu vadības sistēmu izveides un izmantošanas jomā - no atsevišķu objektu vadības līdz vissarežģītākajām veselu nozaru vadības sistēmām, banku sistēmām, sakaru sistēmām un pat cilvēku kopienas.
Datorzinātņu aparatūras pamats ir Datortehnika , kas ir pilnīgi neatkarīga pētniecības joma. Šī virziena ietvaros tiek risinātas daudzas problēmas, kas nav tieši saistītas ar datorzinātnēm. Piemēram, tiek veikti daudzi pētījumi, kuru mērķis ir uzlabot datoru elementāro bāzi. Mikroelektronikas galveno saturu veido integrālo shēmu, liela mēroga integrālo shēmu un ļoti liela mēroga integrālo shēmu (LSI, VLSI) teorija, aprēķinu metodes un ražošanas tehnoloģija. Bet, protams, mūsdienu datorzinātņu attīstība nav iedomājama bez datoriem – galvenā un līdz šim vienīgā instrumenta darbam ar daudzveidīgu informāciju.
Efektīva datoru lietošana nav iespējama bez zināšanām par to arhitektūru un darbības principiem. Tie nedarbojas ārpus tām speciāli radītām operētājsistēmām, testēšanas programmām, tulkiem – visa programmatūra, kas veido programmatūras vidi, kurā “pastāv” dators.
Tas nozīmē, ka pati datortehnoloģiju attīstība nav iespējama, neizmantojot programmēšanas, mākslīgā intelekta un citās datorzinātnēs veidojošās jomās iegūtos rezultātus. Pat mūsdienu datoru projektēšanai un to elementārās bāzes attīstībai ir nepieciešamas īpašas datorizētas projektēšanas sistēmas - CAD, kuru izveidi veic datorzinātņu jomā strādājošie speciālisti.
Zinātniskais virziens, kas ir parādā savu izskatu skaitļošanas mašīnām, ir programmēšana , kuras mērķis ir izstrādāt rīkus problēmu sagatavošanai risināšanai datorā un izveidot programmatūras rīkus, ar kuru palīdzību tiek realizēts skaitļošanas process datorā un informācijas apmaiņa ar ārpasauli.
Programmēšanai savas attīstības sākumposmā nebija spēcīga teorētiskā bāze un tā atgādināja augsti kvalificētu amatnieku darbu, kad darba kvalitāti nosaka nevis zināšanas, bet gan profesionālā meistarība. Uzkrājoties programmēšanas pieredzei, tika noteiktas vispārīgās idejas un nosacījumi, kas ir datorprogrammu uzbūves pamatā un pašās programmēšanas procedūrās. Tas nozīmēja teorētiskās programmēšanas izveidi, kurā tiek izdalīti vairāki virzieni.
Viens no tiem ir saistīts ar dažādu radīšanu programmēšanas valodas. Papildus valodas izstrādei, kurā lietotājs raksta programmas, ir nepieciešami īpaši rīki, lai nodrošinātu programmas ieraksta automātisku tulkošanu datoram saprotamā formā. Tas tiek darīts, izmantojot īpašas programmatūras sistēmas - tulki, kuras arī veido sistēmu programmētāji.
Vēl viena sistēmas programmētāju darbības joma ir radīšana operētājsistēmas , bez kura nevar darboties neviens dators.
Pēdējo desmitgažu tendence ir bijusi pāreja no atsevišķiem datoriem uz daudzu dažādu veidu iekārtu integrāciju vienā datu vākšanas, apstrādes un pārsūtīšanas tīklā. Lai dažādi datori “saprastu” viens otra ziņojumus, nepieciešamas īpašas valodas, t.s. protokoli komunikācijas. Šī ir arī sistēmu programmētāju darbības joma.
Papildus sistēmiskajam ir uz problēmām orientēts programmēšana. Šīs jomas speciālisti izveido pielāgotas programmas, kuru mērķis ir atrisināt problēmas noteiktā cilvēka darbības jomā. Šie paši programmētāji rada īpašus lietojumprogrammu pakotnes , kas ir ērts rīks lietotājam, kas strādā fiksētā tēmu jomā.
Liela programmētāju grupa ir saistīta ar programmu izveidi dažāda veida informācijas sistēmām, piemēram, priekš datu bankas.
Viena no jaunākajām datorzinātņu jomām ir mākslīgais intelekts , kas radās 20. gadsimta 70. gadu sākumā.
Galvenais darba mērķis mākslīgā intelekta jomā ir vēlme iekļūt cilvēka radošās darbības noslēpumos un realizēt to līdzību mākslīgās sistēmās.
Mākslīgais intelekts radās, pamatojoties uz datortehnoloģiju, matemātisko loģiku, programmēšanu, psiholoģiju, valodniecību, neirofizioloģiju un citām zināšanu jomām.
Izrādījās, ka līdz ar datoru parādīšanos kļuva iespējams atrisināt ne tikai skaitļošanas problēmas, bet arī dažādas mīklas, loģikas problēmas, spēlēt šahu, radīt spēļu programmas, komponēt mūzikas melodijas, dzejoļus, pasakas, tulkot no vienas valodas uz otru, atpazīt attēlus, pierādīt teorēmas utt.
Mākslīgajā intelektā tiek pētītas vairākas galvenās problēmas: zināšanu reprezentācija; spriešanas modelēšana; dialoga procedūras saziņai dabiskajā valodā; lietderīgu darbību plānošana; intelektuālo sistēmu apmācība to darbības procesā.
Inteliģentās sistēmas jau tiek ieviestas cilvēka darbības praksē. Šis ekspertu sistēmas , intelektuāls Informācijas sistēmas , intelektuālie darbi.
Informācijas sistēma ir informācijas krātuve, kas aprīkota ar informācijas ievadīšanas, meklēšanas, ievietošanas un izsniegšanas procedūrām.
Veidojot tos, tiek atrisināti šādi uzdevumi:
dažādu sabiedrībā kustīgu informācijas plūsmu analīze un prognozēšana;
informācijas pasniegšanas un uzglabāšanas veidu izpēte, speciālu valodu veidošana dažāda rakstura informācijas formālam aprakstam, speciālu paņēmienu izstrāde informācijas saspiešanai un kodēšanai, apjomīgu dokumentu anotēšanai un apkopošanai;
dažādu procedūru un tehnisko līdzekļu izbūve to īstenošanai, ar kuru palīdzību var automatizēt informācijas iegūšanas procesu no dokumentiem, kas nav paredzēti datoriem, bet ir vērsti uz to uztveri cilvēkiem;
informācijas izguves sistēmu izveide, kas spēj pieņemt vaicājumus uz informācijas krātuvēm, kas formulētas cilvēka dabiskajā valodā, kā arī īpašas vaicājumu valodas šāda veida sistēmām;
informācijas uzglabāšanas, apstrādes un pārraidīšanas tīklu izveide, kas ietver informācijas datu bankas, termināļus, apstrādes centrus un sakaru iekārtas.
Liela praktiskā nozīme ir informācijas procesu izpētei, kas notiek bioloģiskās sistēmas , uzkrāto zināšanu izmantošana dabas sistēmu organizēšanā un pārvaldībā un tehnisko sistēmu izveidē. Šī datorzinātņu nozare ietver trīs neatkarīgas zinātnes:
-biokibernētika , problēmu risinātājs kas saistīti ar dzīvajos organismos notiekošo informācijas un kontroles procesu analīzi, ar slimību diagnostiku un to ārstēšanas veidu meklēšanu un atbilstošu sistēmu izveidi;
- bionika, nodarbojas ar dzīvo sistēmu darbības principu izmantošanu mākslīgos objektos;
- bioģeocenoloģija, mērķis ir risināt problēmas, kas saistītas ar sistēminformācijas modeļiem dabas sistēmu līdzsvara uzturēšanai un saglabāšanai un tādu ietekmju meklēšanai uz tām, kas stabilizē cilvēka civilizācijas postošo ietekmi uz Zemes biomasu.
Pasaule tagad ir uz sliekšņa informācijas sabiedrība . Šajā sabiedrībā liela nozīme būs informācijas izplatīšanas, uzglabāšanas un apstrādes sistēmām. Laika gaitā līdzīgi kā globāla sakaru sistēma veidosies vienota informācijas vide, kas jebkurai personai nodrošinās piekļuvi visai tai nepieciešamajai informācijai. Plaša datoru ieviešana visās cilvēka darbības vidēs, kā arī viedo robotu izmantošana ir radikāli mainījusi cilvēku tradicionālo dzīves vidi. Pieaug to cilvēku skaits, kas profesionāli nodarbojas ar informācijas vākšanu, uzkrāšanu, izplatīšanu un uzglabāšanu. Informācija kļūst par ļoti vērtīgu preci.
Pārejas uz informācijas sabiedrību izredzes rada daudzas sociāla, juridiska un tehniska rakstura problēmas. Piemēram, robotu izmantošana ražošanā novedīs pie pilnīgas tehnoloģijas maiņas, kas mūsdienās ir vērsta uz cilvēka līdzdalību. Krasi mainīsies jaunās sabiedrības dalībnieku sagatavošana patstāvīgai dzīvei. Jau ir uzsākts pētnieciskais darbs jaunu apmācību formu radīšanas jomā, kas aizstās esošās tradicionālās formas. Pilnībā mainīsies profesiju, specialitāšu un darba organizēšanas metožu klāsts.
Visas šīs problēmas ir to psihologu, sociologu, filozofu un juristu izpētes objekts, kuri strādā datorzinātņu jomā. Tiek veidoti automatizētas apmācības sistēmas (AOC), automatizētas darbstacijas (AWS) dažādu jomu speciālistiem, izkliedētām banku sistēmām un daudzām citām, kuru funkcionēšanas pamatā ir visa datorzinātņu arsenāla izmantošana.
Šaurākā nozīmē datorzinātne tiek saprasta kā akadēmiska pamatdisciplīna, kas aptver mūsdienu organizēšanas tehnisko, programmatūras un algoritmisko līdzekļu izpētes pamatjautājumus. IP un veidot studentā noteiktu skatījumu, zināšanu apjomu, algoritmiskās domāšanas līmeni, kā arī praktiskās iemaņas darbā ar specifiskām programmatūras sistēmām, kas nepieciešamas viņa tālākai apmācībai pielietošanā. IP noteiktās cilvēka darbības jomās.
Kas ir datorzinātne?
Konstantīns
Šī ir vecmāmiņa brillēs, kas 30 minūtes stāsta, kā ieslēgt datoru (mums tehnikā tāds bija) XD
Informātika (sal. vācu Informatik, franču Informatique, angļu datorzinātne - datorzinātne - ASV, angļu computing science - computational science - Apvienotajā Karalistē) - zinātne par informācijas iegūšanas, uzkrāšanas, uzglabāšanas, pārveidošanas, pārraidīšanas un izmantošanas metodēm. . Tajā ietilpst disciplīnas, kas vienā vai otrā veidā attiecas uz informācijas apstrādi datoros un datortīklos: gan abstraktas, piemēram, algoritmu analīze, gan diezgan specifiskas, piemēram, programmēšanas valodu izstrāde.
Datorzinātnes pētījumu tēmas ietver šādus jautājumus: ko var un ko nevar ieviest programmās un datu bāzēs (aprēķināmības teorija un mākslīgais intelekts), kā konkrētas skaitļošanas un informācijas problēmas var atrisināt ar maksimālu efektivitāti (skaitļošanas sarežģītības teorija), un kādā veidā. jāuzglabā un jārekonstruē noteikta veida informācija (struktūras un datu bāzes), kā programmām un cilvēkiem vajadzētu mijiedarboties savā starpā (lietotāja interfeiss un programmēšanas valodas un zināšanu attēlojums) utt.
Anna gotika
Jēdzienu "datorzinātne" sāka lietot vietējā zinātniskajā un tehniskajā literatūrā 80. gadu sākumā un ātri ieguva plašu popularitāti. Sākotnēji tas radās Francijā 60. gadu vidū (franču informatique) un tiek izmantots Eiropas valstīs, lai apzīmētu zinātnisko zināšanu jomu, kas saistīta ar informācijas apstrādes automatizāciju, izmantojot datoru. Angļu valodā runājošajās valstīs šim nolūkam tiek lietots termins "datorzinātne". Dažreiz terminu “skaitļošanas zinātnes” lieto arī vietējie speciālisti (sk., piemēram, RZh VINITI, skaitļošanas zinātnes).
Datorzinātnes metodes un līdzekļi materializējas un sasniedz gala lietotāju informācijas tehnoloģiju veidā. Termins “informācijas tehnoloģija” parādījās 70. gadu beigās un sāka plaši izmantot saistībā ar mūsdienu elektronisko tehnoloģiju izmantošanu informācijas apstrādei. Šobrīd informācijas tehnoloģijas aptver visas skaitļošanas un sakaru tehnoloģijas, kā arī Elektronika, televīzijas un radio apraide. Informācijas tehnoloģijas tiek plaši izmantotas zinātnē, rūpniecībā, tirdzniecībā, vadībā, izglītībā, medicīnā, sadzīvē u.c.
Darbā aprakstīta jēdzienu “datorzinātne” un “informācijas tehnoloģija” definīciju attīstība 80.-90.gados. Aplūkotas dažas pieejas datorzinātņu un informācijas tehnoloģiju strukturēšanai.
Andželīna Avtomonova
Informātika (no informācijas un automatizācijas) ir zinātne par informācijas vākšanas, uzglabāšanas, apstrādes, pārsūtīšanas, analīzes un novērtēšanas metodēm un procesiem, izmantojot datortehnoloģiju, kas ļauj to izmantot lēmumu pieņemšanai.
INFORMATIKA (ang. informatics), zinātne par informācijas ieguvi no ziņojumiem, informācijas resursu izveidi, mašīnas uzvedības programmēšanu un citas vienības, kas saistītas ar cilvēka un mašīnas vides izveidi un izmantošanu modelēšanas, projektēšanas, mijiedarbības, apmācības u.c. problēmu risināšanai. Pētot informācijas īpašības, metodes tās izvilkšanai no ziņojumiem un pasniegšanai noteiktā formā; informācijas mijiedarbības īpašības, metodes un līdzekļi; informācijas resursu īpašības, to izveides, prezentēšanas, saglabāšanas, uzkrāšanas, meklēšanas, pārraidīšanas un aizsardzības metodes un līdzekļi; Programmējamo mašīnu un cilvēka-mašīnas vides konstruēšanas un izmantošanas īpašības, metodes un līdzekļi problēmu risināšanai.
Datorzinātnes zinātniskie produkti
Datorzinātnes zinātniskie produkti kalpo par metodisko pamatu cilvēka-mašīnas vides konstruēšanai ar dažādām darbības jomām saistītu problēmu risināšanai (1. att.).
Entītiju (zinātnē parasti sauktas par objektiem) pētījumu rezultātus attēlo to simboliskie un/vai fiziskie modeļi. Simboliskie modeļi ir iegūto zināšanu apraksti [sk Simboliskā modelēšana(s-modelēšana)], bet fizikālie ir pētāmo objektu prototipi, kas atspoguļo to īpašības, uzvedību utt. Zinātniskais rezultāts ir zināšanu sistēmas modelis (vai iepriekš definēta un publicēta modeļa sastāvdaļa), kas apraksta objektu kopums, tostarp pētāmais objekts, un savienojumi starp tiem . Modeļa apraksts ir sniegts vēstījuma veidā, kas izstrādāts tā, lai zinātnieku aprindas to atpazītu un interpretētu. Rezultāta nozīmīgums ir atkarīgs no modeļa prognozēšanas jaudas, reproducējamības un pielietojamības, kā arī no ziņojuma īpašībām, kas satur tā aprakstu.
Rezultātu piemēri, kuriem bija izcila loma metodoloģiskajā nodrošinājumā cilvēku-mašīnas vides izveidei problēmu risināšanai, ir šādi: J. fon Neimana izgudrotais digitālās elektroniskās mašīnas modelis ar programmas instrukcijām un datiem, kas glabājas koplietojamā atmiņā [ pazīstams kā fon Neimaņa modelis] un fon Neimaņa arhitektūra] ; izgudroja tīmekļa veidotājs (sk Pasaules tīmeklis) T. Berners-Lī HTTP protokols (angliski HyperText Transfer Protocol — hiperteksta pārsūtīšanas protokols), kas ir lietojumprogrammas līmeņa protokols, kas definē ziņojumu pārsūtīšanas noteikumus hipervides (sk. Multivides) sistēmās, un vienots resursa identifikators URI (angļu Uniform Resource Identifier), kas ir kļuvis Standarts resursu adrešu ierakstīšanai, publicēts internetā. Mūsdienās (2017) ir grūti atrast darbības jomu, kurā netiek izmantoti datorzinātņu zinātniskie produkti. Uz tā pamata tika izveidots e-pasts, tīmeklis, meklētājprogrammas, IP telefonija, lietu internets un citi interneta pakalpojumi (sk. Internets); digitālā audio, foto un video ierakstīšana; datorizētas projektēšanas sistēmas (CAD); datorsimulatori un roboti (sk. Datormodelēšana), digitālās sakaru sistēmas, navigācijas sistēmas, 3D printeri utt.
Pamatjēdzieni
Datorzinātnes pastāvīgo attīstību pavada tās konceptuālā aparāta attīstība un pētījuma priekšmeta precizēšana. 2006. gadā Krievijas Zinātņu akadēmijas Informātikas problēmu institūtā (IPI RAS) tika izveidota jauna pētniecības joma - patvaļīgu objektu simboliska modelēšana cilvēka-mašīnas vidē (saīsināti- Ar rakstzīmju modelēšana vai s-modelēšana). Viens no pirmajiem zinātniskajiem projektiem šajā jomā bija veltīts metodoloģijai datorzinātņu zināšanu sistēmas simboliskā modeļa konstruēšanai cilvēka-mašīnas vidē. . 2009. gadā izveidotajā simboliskās modelēšanas (s-modeling) teorijā tika piedāvāta cita datorzinātņu jēdzienu pamatsistēmas simboliskā modeļa versija, kas ietver šādus jēdzienus.
Ziņa(angļu valodā ziņojums) tiek uzskatīts par ierobežotu sakārtotu simbolu kopu (vizuālais, audio utt.; sk. Simbols datorzinātnē) vai tā kods (sk. Kods datorzinātnē), kas atbilst avota un saņēmēja mijiedarbības protokolam. Ziņojuma esamība paredz ziņojuma avota, saņēmēja, nesēja, pārraides nesēja, piegādes transportlīdzekļa un avota un adresāta mijiedarbības protokola klātbūtni. Cilvēks-mašīnas problēmu risināšanas vidē (s-environment) cilvēki, izmantojot programmējamās mašīnas (s-machines), veido ziņojumus, prezentējot tos vaicājumu valodās, programmējot u.c.; veikt dažādas konvertēšanas (piemēram, no analogās uz digitālo un atpakaļ; no nesaspiesta uz saspiestu un atpakaļ; no viena dokumenta attēlojuma veida uz citu); atpazīt un izmantot ziņojumus, lai izveidotu jaunus ziņojumus (programmas, dokumentus utt.); interpretēt pēc konceptuālo sistēmu modeļiem (kas arī glabājas tulka atmiņā ziņojumu veidā); apmainīties ar ziņojumiem, izmantojot aparatūras un programmatūras ieviestas noteikumu sistēmas (tīkla protokoli, sk Datoru tīkls); saglabāt un uzkrāt ziņas (veidot elektroniskās bibliotēkas, enciklopēdijas un citus informācijas resursus), risināt ziņojumu meklēšanas un aizsardzības problēmas.
Ziņojumu tulks tiek pētīts kā izejas ziņojuma konstruktors, kas balstīts uz ievades ziņojumu saskaņā ar doto interpretācijas noteikumu sistēmu. Nepieciešams nosacījums ziņojumu tulka konstruēšanai ir ievades un izvades valodu modeļu esamība, kā arī konceptuālo sistēmu modeļi, kuros jāinterpretē ievades un izvades valodās rakstītie ziņojumi.
Dati(angļu dati) – noteiktas problēmas vai problēmu kopas risināšanai nepieciešamais ziņojums, kas tiek pasniegts formā, kas paredzēta atpazīšanai, transformācijai un risinātājam (programmai vai personai) interpretācijai. Cilvēks datus (tekstu, attēlus u.c.) uztver simboliskā formā, bet datorprogrammu vai datorierīci (viedtālruni, digitālo kameru u.c.) koda formā.
Informācija(Informācija angļu valodā) tiek pētīta ziņojuma interpretācijas rezultātā, izmantojot jēdzienu sistēmas modeli [sk. Simboliskā modelēšana(s-modelēšana)]. Lai iegūtu informāciju no ziņojuma, ir nepieciešams, lai saņemtais ziņojums tiktu parādīts formā, kas paredzēta ziņojuma saņēmējam atpazīt un interpretēt; tulka atmiņā saglabātie konceptuālo sistēmu modeļi, ieskaitot tos, kas nepieciešami saņemtā ziņojuma interpretācijai; mehānismi vajadzīgā modeļa meklēšanai, ziņojuma interpretācijai, interpretācijas rezultāta pasniegšanai adresātam paredzētā formā (2. att.).
Piemēram, ziņojuma ma interpretācijas rezultāts, kas iesniegts valodā a un ko tulkotājs (cilvēks vai robots) ir saņēmis ziņojuma mb formā valodā b, ir informācija, kas iegūta no ziņojuma ma.
Programmējams uzdevums(s-task) tiek uzskatīta par kopu (Formul, Rulsys, Alg, Prog), kur Formul ir problēmas izklāsts; Rulsys - obligātu un vadošu noteikumu sistēmu kopums problēmas risināšanai, kas sakārtots saskaņā ar Formulu; Alg – algoritmu kopu savienība, no kurām katra atbilst vienam elementam no Rulsys; Prog ir programmu kopu savienība, no kurām katra ir piešķirta vienam no Alg elementiem. Katram elementam no Rulsys, Alg un Prog ir jānorāda lietojumprogrammas apraksts. Rulsys elementu izmantošanas apraksti ietver problēmu risinātāja veida specifikāciju (autonomā s-mašīna, s-mašīnu tīkla sadarbība, sadarbība "cilvēks - s-mašīna" utt.), prasības informācijas drošībai utt. no Alg elementu izmantošanas ietver datus par pieņemamiem problēmu risinātāja darbības režīmiem (automātiskais lokālais, automātiskais izplatītais, interaktīvais lokālais utt.), prasības iegūtajam rezultātam utt. Programmu lietošanas aprakstos ir iekļauti dati par ieviešanu valodas, operētājsistēmas utt.
Algoritms– formalizēts problēmas risināšanas darbību ierobežotas kopas apraksts, kas atbilst vienam no Rulsys elementiem un ļauj unikāli saskaņot noteiktu ievades datu kopu ar iegūto izejas datu kopu.
Programma– algoritms, kas realizēts augsta līmeņa programmēšanas valodā, mašīnorientētā valodā un/vai mašīninstrukciju sistēmā. Tiek pasniegts ziņojuma veidā, kas nosaka problēmas s-mašīnas risinātāja uzvedību ar noteiktām īpašībām. Eksistē simboliskā, koda un signāla iemiesojumā, ko savieno tulkošanas attiecības (sk. Kompilators datorzinātnēs).
Simbols(angļu simbols) ir dabiska vai izdomāta objekta aizvietotājs, apzīmējot šo objektu un esot noteiktas sistēmas elements simbolisku vēstījumu (tekstu, mūzikas notāciju utt.) konstruēšanai, kas paredzētas cilvēka vai robota uztverei. Piemēram, krievu alfabēts ir teksta simbolu sistēma; burts A šajā sistēmā ir simbols, kas aizstāj atbilstošo skaņu no krievu valodas runas audio simbolu sistēmas; Burts A atbilst taustāmam tekstūras simbolam (to uztver, pieskaroties ar pirkstiem) neredzīgo īsziņu sistēmā, kas pazīstama kā Braila sistēma (sk. Braila raksts). Vizuālo, audio un citu simbolu kopa, kas izvēlēta noteikta veida ziņojumu konstruēšanai, tiek uzskatīta par elementāru konstruktīvu objektu kopumu, no kuriem katrs ir apveltīts ar atribūtu kopu un pieļaujamo darbību kopumu. Struktūru veidošanu no šīs kopas elementiem nosaka simbolisko modeļu konstruēšanas noteikumu sistēma [sīkāk rakstā Simbols datorzinātnē (s-simbols)].
Kods(angļu kods) ir simbola vai simboliskā ziņojuma aizstājējs, ko izmanto to attēlošanai datoros, viedtālruņos un citās programmējamās iekārtās un paredzēts simbolisku ziņojumu konstruēšanai, glabāšanai, pārsūtīšanai un interpretēšanai [sīkāku informāciju skatīt rakstā Kods datorzinātnēs ( s kods)].
Signāls(angļu signāls) - optisks, skaņas vai cits efekts, ko uztver cilvēka maņas vai mašīnas sensori, vai koda attēlojums elektromagnētiskā starojuma frekvences, elektrisko sprieguma vērtību kompozīciju vai cita veidā, kas paredzēts uztveršanai ar mašīnas palīdzību. aparatūra (piemēram, datora centrālais procesors, mikroprocesors auto navigators). Simbolus, kodus un signālus savstarpēji savieno transformācijas attiecības. Katram simbolam un simboliskajai struktūrai, kas paredzēta cilvēka vai robota uztveršanai, var piešķirt unikālu korespondenci ar kodiem, kas paredzēti, lai ar tiem manipulētu, izmantojot datoru programmatūru un datora ierīces.
Koncepcijas sistēmas modelis. S-modeļa jēdzienu sistēmas Cons tiek uzskatīts par pāri (ConsSet, ConsRel), kur ConsSet ir jēdzienu kopa; ConsRel ir relāciju saime, kas definēta vietnē ConsSet. Jēdzienu sistēmas definīcija - tās modeļa apraksts, kam pievienota norāde par piemērojamības jomu. Apraksts tiek pasniegts vēstījuma veidā, kas paredzēts adresāta interpretācijai, prezentācijai, uzglabāšanai, izplatīšanai, uzkrāšanai un meklēšanai intelektuālās darbības cilvēka-mašīnas vidē. Jēdzienu sistēma, kas tiek uzskatīta par noteiktu, nedrīkst ietvert jēdzienus, kuriem nav definīciju (un tajā pašā laikā tie nav saistīti ar aksiomu jēdzieniem). Modeļa pielietojamības jomas noteikšana - korespondentu veidu apraksts (kam definīcija adresēta), mērķis, kura sasniegšanas procesā definīcijai ir jēga (problēmu klases, kuru izpētē definīciju var izmantot noderīga), posms, kurā ieteicams lietot definīciju (jēdziens, risinājuma metodika utt.) .d.).
Zināšanu sistēmas modelis. Jēdziens “zināt” s-modelēšanā [sk Simboliskā modelēšana(s-modelēšana)] tiek definēts kā ziņojuma saņēmēja stāvoklis, kad izvades ziņojums, kas izriet no ievades interpretācijas, tiek atzīts par jau zināmu un neprasa izmaiņas konceptuālo sistēmu modeļos, kas glabājas ierīces atmiņā. ziņas adresāts. Jēdziens “zināšanas” tiek definēts kā sarežģīta spēja iegūt informāciju no ziņojumiem, kas satur noteiktas klases uzdevumu nosacījumus (tās var būt modeļu atpazīšanas problēmas, tulkošana no vienas valodas uz citu vai citas uzdevumu klases). Zināšanu sistēmas S-modelis tiek uzskatīts par triādi (Cons, Lang, Interp), kur Cons ir jēdzienu sistēmas s-modelis; Lang – ziņojumu valodu kopas s-modelis, kas interpretēts Cons; Interp ir s-modelis tulku komplektam par ziņojumu mīnusiem, kas apkopoti valodās no Lang.
Ziņojumu interpretācija Cons modelī ietver:
1) izejas ziņojuma konstruēšana (informācijas iegūšana), pamatojoties uz doto ievades ziņojumu (ziņojumi tiek parādīti valodās no Lang kolekcijas);
2) izejas ziņojuma analīze (vai ir nepieciešamas izmaiņas Cons modelī);
3) ja nepieciešams, tad mainīt Cons modeli; ja nē, beidziet.
Piemēram, mūsdienu datorizētās projektēšanas (CAD) sistēmas nervu centrs ir zināšanu sistēma. Dizaina produktivitāte ir atkarīga no tā, cik labi tas ir uzbūvēts.
Programmējama mašīna(s-machine) – programmatūras un aparatūras struktūra problēmu risināšanai. Superdatori, lieldatori, personālie datori, klēpjdatori, viedtālruņi, navigatori, digitālās foto un video kameras - tās visas ir s-mašīnas. Tastatūras, peles, kursorbumbas, skārienpaliktņi un citas ievades ierīces ir s-mašīnu sastāvdaļas, kas pārvērš rakstzīmes kodos, ko uztver atbilstošo ierīču draiveri (skatiet Draiveri datorzinātnēs). Personālo datoru monitori, klēpjdatoru displeji, navigatori utt. pārveido video kontrolieru ģenerētos kodus simboliskās kompozīcijās, kas paredzētas cilvēka vizuālajam kanālam.
(s-vide) - datortīklu un atsevišķu programmējamu mašīnu kombinācija, ko izmanto dažādu problēmu risināšanai. Instruments dažāda veida aktivitāšu informatizācijai. S-videi jānodrošina simbolisko modeļu digitālo kodu attēlojums un manipulācijas ar šiem kodiem, izmantojot s-mašīnas. Mūsdienu digitālās komunikācijas tehnoloģiju, datorizētā dizaina u.c. pamatā ir ideja, kas ir ievērojama tās ieviešanas sekās, - reducēt visu simbolisko daudzveidību uz digitālajiem kodiem [un katru no tiem uz vienu kodu (tā joprojām ir paliek binārais kods)] un piešķir darbu ar kodiem programmējamām mašīnām, kas integrētas cilvēka-mašīnas vidē problēmu risināšanai.
Informācijas mijiedarbība s-vidē(3. att.) tiek pētīta kā saskarņu kopums tipa “persona – cilvēks”, “persona – programma”, “persona – programmējamās mašīnas aparatūra”, “programma – programma”, “programma – aparatūra” (sk. Portu saskarne datorzinātnēs). Cilvēks uztver ievades analogos signālus (gaismu, skaņu u.c.) ar vizuālo, dzirdes un citu biointeliģences (bioloģiskās sistēmas, kas nodrošina intelekta darbību) ievadierīces. Viņš pārvērš sev interesējošos signālus simboliskās vizuālās, audio un citās domāšanas procesos izmantotās struktūrās. Biointeliģences izejas signāli tiek realizēti ar žestiem (piemēram, tiek izmantoti, ievadot no tastatūras un peles), runu utt. Programmu ievade un izvade ir ievades datu un rezultāta kodi (sk. Kods datorzinātnēs), un aparatūras ievade un izvade ir signāli. Ieejas analogie signāli tiek pārveidoti ciparu formātā, izmantojot analogo-digitālo pārveidotājus(ADC), un digitālās izejas tiek pārveidotas par analogajām, izmantojot ciparu-analogo pārveidotāji(DAC).
Mūsdienu (2017) s-vidē dabiskos cilvēka signālu uztveres, apstrādes un uzglabāšanas līdzekļus papildina izgudrotie: digitālās foto un video kameras, viedtālruņi u.c. Plaši zināmu informācijas mijiedarbības tehnoloģiju daļu pārstāv strauji attīstās internets pakalpojumus. Izmanto mijiedarbībai starp cilvēkiem E-pasts(angļu e-pasts), dažāda veida interneta sakari [ Interneta telefonija(IP telefonija); piemēram, ieviests interneta servisā Skype; kurjeri (angļu messenger - savienots); piemēram, interneta serviss Telegram), sociālie tīkli u.c. Cilvēku lietoto lietu (apgaismojuma sistēmas, temperatūras uzturēšana u.c.) mijiedarbībai savā starpā un ar ārējo vidi “Lietu interneta” informācijas tehnoloģijas tiek izmantoti (sk. Internets ).
Pamatuzdevumu klases
Pamatojoties uz īpašību un modeļu izpēti simboliskā modelēšana(s-modelēšana) ir definētas šādas datorzinātņu pamatproblēmu klases.
Patvaļīgu objektu modeļu attēlošana, kas paredzēts uztveršanai cilvēkiem un programmējamām mašīnām, ir saistīts ar ziņojumu valodu izgudrošanu, kas atbilst noteiktām prasībām. Šajā klasē tiek apskatītas simbolu un kodu sistēmas, kas tiek izmantotas attiecīgi uz cilvēku un mašīnu orientētās valodās. Pirmajā ietilpst specifikāciju, programmēšanas un vaicājumu valodas, bet otrajā - mašīnmācību sistēmas. Šajā klasē ietilpst arī datu prezentācijas uzdevumi. Tas ietver uzdevumu attēlot konceptuālo sistēmu modeļus, uz kuriem tiek interpretēti ziņojumi. Šīs klases uzdevumu hierarhijas augstākajā līmenī ir zināšanu sistēmu modeļu attēlojums.
Simbolisko modeļu veidu un atveidojumu konvertēšanaļauj izveidot atbilstību starp modeļiem. Veidu (piemēram, runas par tekstu un otrādi) un formu (piemēram, analogo uz digitālo un otrādi; nesaspiestu uz saspiestu un otrādi; no *.doc uz *.pdf) konvertēšanas problēmas ir nepieciešams papildinājums uzdevumiem. modeļu attēlošanai.
Ziņojumu atpazīšana nozīmē, ka tas ir jāuzrāda saņēmējam zināmā formātā. Kad šis nosacījums ir izpildīts, ziņojumu atpazīšanai tiek atrisināti uzdevumi par saskaņošanu ar paraugmodeļiem vai atpazītā modeļa īpašību salīdzināšanu ar paraugu modeļu īpašībām. Piemēram, personas biometriskās identifikācijas uzdevumā viņa biometriskie dati (ievades ziņojums) tiek salīdzināti ar biometrisko paraugu no biometriskās sistēmas datu bāzes.
Modeļa uzbūve jēdzienu sistēmas, zināšanu sistēmas, ziņojumu interpretētāji uz jēdzienu sistēmu modeļiem; uzdevumu modeļi, programmēšanas tehnoloģijas, mijiedarbība s-vidē; s-mašīnu arhitektūru modeļi, datortīkli, uz servisu orientētas arhitektūras; ziņojumu modeļi un to veidošanas līdzekļi, dokumenti un dokumentu plūsma. Šīs klases hierarhijas augstākajā līmenī ir s-vides modeļu un simboliskās modelēšanas tehnoloģiju konstruēšanas uzdevumi.
Ziņojumu interpretācija(informācijas ieguve) paredz saņemtā ziņojuma esamību, konceptuālās sistēmas modeli, uz kura tas būtu jāinterpretē, un interpretācijas mehānismu. Problēmu risināšana vidē cilvēks-mašīna - avota datu (ievades ziņojuma) interpretācija, izmantojot algoritmā uzrādīto jēdzienu sistēmas modeli. Lēmuma rezultāts ir izejas ziņojums (informācija, kas iegūta no ievades ziņojuma). Ja tulks ir izpildāma programma, tad avota dati, programma un problēmas risināšanas rezultāts tiek attēloti ar atbilstošiem kodiem (sk. Kods datorzinātnē). Programmējamam mašīnas mikroprocesoram interpretējamos ziņojumus un interpretācijas rezultātus attēlo signāli, kas atbilst mašīnas instrukcijai un datu kodiem. Piemēram, fotografējot ar digitālo kameru, ziņojums (gaismas signāla veidā) iedarbojas uz gaismjutīgu matricu, pēc tās tiek atpazīts un pēc tam pārveidots digitālā attēla kodā, ko interpretē programma, kas uzlabo attēla kvalitāti. Iegūtais rezultāts tiek konvertēts un ierakstīts (kameras iebūvētajā atmiņā vai atmiņas kartē) kā grafiskais fails.
Ziņojumu apmaiņa: tipa “persona – cilvēks”, “persona – programma”, “persona – programmējamās mašīnas aparatūra”, “programma – programma”, “programma – aparatūra” saskarņu konstruēšanas problēmas (skat. Saskarne datorzinātnēs), “ aparatūra - aparatūra" (skat. Portu datorzinātnēs); ziņojumapmaiņas uzdevumi cilvēka-mašīnas problēmu risināšanas vidē (ar sūtītāju un saņēmēju ierakstīšanu; ziņojumu sūtīšanas, pārsūtīšanas un saņemšanas līdzekļi; ziņojumu pārraides vides). Tiek izgudrotas ziņojumapmaiņas noteikumu sistēmas (tīkla protokoli); tīkla arhitektūras; dokumentu pārvaldības sistēmas. Piemēram, starp procesiem notiek ziņojumu apmaiņa operētājsistēmas(OS), s-mašīnu programmas datortīklā, lietotāji E-pasts un utt.
Ziņojumu saglabāšana, uzkrāšana un meklēšana: tiek pētītas un tipizētas atmiņas un atmiņas ierīces un to vadības mehānismi; saglabāšanas un uzkrāšanas veidi; mediji, saglabāšanas, uzkrāšanas un izguves metodes; datu bāzes un programmu bibliotēkas. Tiek pētīti meklēšanas subjekta modeļi (pēc modeļa, raksturlielumiem, pēc īpašību apraksta) un meklēšanas metodes.
Informācijas aizsardzība: Tiek pētītas ievainojamību novēršanas un atklāšanas, piekļuves kontroles, aizsardzības pret ielaušanos, ļaunprātīgas programmatūras, ziņojumu pārtveršanas un neatļautas lietošanas problēmas.
Pētījumu jomas
Svarīgākās zinātniskās idejas, kas ietekmē datorzinātņu attīstību, ir ietvertas metodiskajā atbalstā tādu rīku izveidei, kas atbalsta izziņas procesus, informācijas mijiedarbību un automatizēts risinājums dažādi uzdevumi. Pašreizējā datorzinātnes attīstības posmā (2017. gads) ir aktuāli šādi savstarpēji saistīti pētniecības virzienu kompleksi.
Aprēķinu automatizācija(skaitļošana, izmantojot programmējamās mašīnas): tiek pētīti programmējamo mašīnu modeļi, arhitektūras un komandu sistēmas; programmējamu uzdevumu algoritmizēšana [algoritmi un datu struktūras, sadalīti algoritmi (Distributed Algorithms), nejaušināti algoritmi (Randomized Algorithms) u.c.]; izplatītā skaitļošana (Distributed Computing), mākoņdatošana (Cloud Computing); aprēķinu sarežģītība un resursietilpība.
Programmēšana: tiek pētītas teksta simbolu un kodu sistēmas; programmēšanas valodas un uzdevumu specifikācijas; tulki; programmu bibliotēkas; Sistēmu programmēšana; OS; instrumentālās programmēšanas sistēmas; datu bāzu pārvaldības sistēmas; programmēšanas tehnoloģijas; tiešsaistes problēmu risināšanas pakalpojumi utt.
Cilvēka-mašīnas vide problēmu risināšanai(s-vide): tiek pētīti s-vides konstruēšanas modeļi, metodes un līdzekļi, datortīkli, digitālie sakaru tīkli un internets.
Ziņojumu uztvere un prezentācija, mijiedarbība s-vidē: tiek pētīti vizuālo, audio, taustes un citu vēstījumu uztveres un prezentācijas modeļi, metodes un līdzekļi; Datorredzes, dzirdes un citi mākslīgie sensori; audio, vizuālo, taustes un citu ziņojumu ģenerēšana (ieskaitot kombinētos), kas paredzēti cilvēkam un robota partnerim; audio, vizuālo un citu ziņojumu (runas, žestu utt.) atpazīšana; attēlu apstrāde, datorgrafika, vizualizācija u.c.; ziņojumapmaiņa (ziņu modeļi, to saņemšanas un pārsūtīšanas metodes un līdzekļi); lietotāja saskarnes, programmas, aparatūra, programmas ar aparatūru; tiešsaistes mijiedarbības pakalpojumi (ziņneši, sociālie tīkli utt.).
Informācijas resursi un sistēmas problēmu risināšanai s-vidē: tiek pētīti informācijas resursu konstruēšanas, prezentēšanas, saglabāšanas, uzkrāšanas, meklēšanas, pārraidīšanas un aizsardzības modeļi, metodes un līdzekļi; elektroniskā dokumentu pārvaldība; elektroniskās bibliotēkas un citas informācijas sistēmas; Tīmeklis (sk Pasaules tīmeklis).
Informācijas drošība un kriptogrāfija: tiek pētītas ievainojamību novēršanas un atklāšanas metodes; piekļuves kontrole; informācijas sistēmu aizsardzība pret ielaušanos, ļaunprātīgu programmatūru un ziņojumu pārtveršanu; informācijas resursu, programmatūras un aparatūras neatļauta izmantošana.
Mākslīgais intelekts: tiek pētīti inteliģento robotu konstruēšanas modeļi, metodes un līdzekļi, kas tiek izmantoti kā cilvēku partneri (drošības problēmu risināšanai, situācijas vadībai utt.); ekspertu metodes lēmumu pieņemšanai.
Simboliskā modelēšana: tiek pētītas vizuālo, audio, taustes un citu simbolu sistēmas, kas tiek uzskatītas par konstruktīviem objektiem cilvēkiem paredzētu patvaļīgu vienību modeļu konstruēšanai (jēdzienu sistēmas un zināšanu sistēmas, vides objekti un cilvēku izdomāti objekti); kodu sistēmas, kas savietotas ar simbolu sistēmām, kas paredzētas simbolisku modeļu kodu ekvivalentu konstruēšanai, kas paredzēti manipulācijai, izmantojot programmas; valodas simbolisku modeļu aprakstīšanai; simbolisko modeļu un to kodu ekvivalentu rakstīšana; metodes jēdzienu sistēmu un zināšanu sistēmu simbolisko modeļu konstruēšanai (ieskaitot zināšanu sistēmas par programmējamiem uzdevumiem) [sīkāk skatīt rakstā Simboliskā modelēšana(s-modelēšana)].
Datorzinātnes veidošanās
Pētīto objektu simboliskā modelēšana jau sen ir bijis galvenais iegūto zināšanu prezentēšanas instruments. Simbolu (žestu, grafisko u.c.) un no tiem konstruēto simbolisko vēstījumu modeļu izgudrošana, šādu modeļu prezentēšana un uzkrāšana ārējā vidē ir kļuvuši par galvenajiem intelektuālo spēju veidošanas un attīstības līdzekļiem. Simbolisko modeļu dominējošo lomu intelektuālajā darbībā nosaka ne tikai to kompaktums un izteiksmīgums, bet arī tas, ka nav ierobežojumu to glabāšanai izmantojamo mediju veidiem. Mediji var būt cilvēka atmiņa, papīra lapa, digitālās kameras matrica, digitālā diktofona atmiņa vai kas cits. Simbolisko modeļu konstruēšanas, kopēšanas, pārvietošanas, glabāšanas un uzkrāšanas izmaksas ir nesalīdzināmi zemākas par līdzīgām izmaksām, kas saistītas ar nesimboliskiem modeļiem (piemēram, kuģu, ēku u.c. modeļiem). Bez simboliskiem modelēšanas instrumentiem ir grūti iedomāties zinātnes, inženierzinātņu un citu darbību attīstību.
Modelēšanas izstrādes sākumposmā modelēto objektu daudzveidība aprobežojās ar to, ko parasti sauca par vides objektiem, un šo objektu modeļi bija fiziski. Skaņu, žestu un citu nozīmju simboliskās modelēšanas līdzekļu attīstība, ko izraisīja nepieciešamība sazināties par briesmām, medību objektu un citu novērošanas objektu atrašanās vietu, veicināja izziņas, savstarpējās sapratnes un mācīšanās mehānismu uzlabošanos. Sāka parādīties ziņojumu valodas, kas ietvēra skaņas un zīmju simbolus. Vēlme modelēt uzvedību (arī mūsu pašu) ir radījusi jaunus izaicinājumus. Var pieņemt, ka sākotnēji šī vēlme bija saistīta ar racionālas uzvedības apguvi medību laikā, ikdienā un dabas katastrofu laikā. Noteiktā posmā sākām domāt par modelēšanas rīku izveidi, kas ļautu veidot modeļus, kurus varētu uzglabāt, kopēt un pārsūtīt.
Vēlme palielināt displeju pavadošo skaidrojumu efektivitāti lika uzlabot konceptuālo aparātu un tā verbālās iemiesojuma līdzekļus. Simbolisko modeļu izstrāde grafisko diagrammu veidā un runas uzlabošana noveda pie runas grafiskā modeļa. Rakstīšana tika izveidota. Tas kļuva ne tikai par nozīmīgu posmu simboliskās modelēšanas attīstībā, bet arī par spēcīgu instrumentu intelektuālās darbības attīstībā. Tagad modelējamo objektu aprakstus un savienojumus starp tiem var attēlot ar tekstu, diagrammu un zīmējumu kompozīcijām. Tika izveidots rīku komplekts, lai attēlotu novērojumus, argumentāciju un plānus simboliskos modeļos, kurus varētu saglabāt un pārsūtīt. Aktuāli kļuva mediju, rakstīšanas un attēlu veidošanas rīku, krāsvielu u.c. izgudrošanas uzdevumi.Tie bija pirmie uzdevumi ceļā uz simboliskas modelēšanas vides veidošanu.
Svarīgs posms grafiskajā modelēšanā ir saistīts ar shematisko attēlu modeļiem (zīmējumu senči) - dizaina pamatu. Inženierzinātņu attīstībā izšķiroša loma bija projektēta trīsdimensiju objekta attēlojumam trīs divdimensiju projekcijās, kas parāda detaļu izmērus un nosaukumus. Ceļā no ar roku rakstītiem tekstiem, zīmējumiem un diagrammām līdz tipogrāfijai un grafiskiem modeļiem dizainā, no skaņu ierakstīšanas, fotogrāfijas un radio līdz kino un televīzijai, no datoriem un vietējiem tīkliem uz globālo tīklu, virtuālajām laboratorijām un tālmācību, simboliskā loma modeļi, kurus cilvēki veido ar mašīnu palīdzību.
Problēmu risinātāja produktivitāte ir galvenais intelektuālās produktivitātes jautājums, kas pastāvīgi ir izgudrotāju uzmanības centrā. Nepieciešamība pēc materiālo objektu kvantitatīvā novērtējuma jau sen ir veicinājusi skaņas, žestu un pēc tam grafisko simbolu sistēmu izgudrošanu. Kādu laiku iztikām ar noteikumu: katram daudzumam ir savs simbols. Skaitīšana, izmantojot oļus, nūjas un citus priekšmetus (priekšmeta skaitīšana), bija pirms simboliskās skaitīšanas (pamatojoties uz daudzumu grafisku attēlojumu). Palielinoties objektu skaitam, kas bija jāizmanto, kļuva svarīgāks uzdevums simboliski attēlot daudzumus. Jēdziena “skaitļi” veidošanās un ideja par simbolu saglabāšanu, modelējot skaitļus, noveda pie skaitļu sistēmu izgudrošanas. Īpaši jāpiemin ideja par pozicionālām skaitļu sistēmām, no kurām viena (binārā) 20. gs. bija lemts spēlēt galveno lomu digitālo programmējamo mašīnu izgudrošanā un simbolisko modeļu ciparu kodēšanā. Simbola nozīmes maiņa, mainot tā pozīciju simbolu secībā, ir ļoti produktīva ideja, kas nodrošināja progresu skaitļošanas ierīču izgudrošanā (no abakusa līdz datoram).
Līdzekļi problēmu risinātāju produktivitātes paaugstināšanai. 1622.–1633. gadā angļu zinātnieks Viljams Ouhtreds piedāvāja iespēju slaidu noteikums, kas kļuva par slaidu kārtulu prototipu, ko inženieri un pētnieki visā pasaulē izmantoja vairāk nekā 300 gadus (pirms personālo datoru pieejamības). 1642. gadā B. Paskāls, cenšoties palīdzēt tēvam aprēķinos, iekasējot nodokļus, izveidoja piecciparu saskaitīšanas ierīci (“Pascaline” ), kas būvēta uz zobratu bāzes. Turpmākajos gados viņš izveidoja sešu un astoņu ciparu ierīces, kas bija paredzētas decimālskaitļu saskaitīšanai un atņemšanai. 1672. gadā vācu zinātnieks G.V. Leibnica izveido digitālo mehānisko kalkulatoru aritmētiskām darbībām ar divpadsmit ciparu skaitļiem decimālskaitļi. Tas bija pirmais kalkulators, kas veica visas aritmētiskās darbības. Mehānisms, ko līdz 1970. gadiem sauca par "Leibnica riteni". atveidots dažādos rokas kalkulatoros. 1821. gadā sākās pievienošanas iekārtu rūpnieciskā ražošana. 1836.–48. gadā Ch.Babbage pabeidza mehāniskā decimālā datora projektu (ko viņš nosauca par analītisko dzinēju), ko var uzskatīt par nākotnes datoru mehānisku prototipu. Aprēķinu programma, dati un rezultāti tika ierakstīti perfokartēs. Programmas automātisku izpildi nodrošināja vadības ierīce. Mašīna netika uzbūvēta. 1934. gadā – 38 K. Zuse izveidoja mehānisku bināro datoru (vārda garums– 22 bināri biti; atmiņa– 64 vārdi; peldošā komata operācijas). Sākumā programma un dati tika ievadīti manuāli. Apmēram gadu vēlāk (pēc projektēšanas sākuma) tika izgatavota programma programmu un datu ievadīšanai no perforētas plēves lentes, un mehāniskā aritmētiskā vienība (AU) tika aizstāta ar maiņstrāvu, kas būvēta uz telefona relejiem. 1941. gadā Zuse ar austriešu inženiera G. Šreijera piedalīšanos izveidoja pasaulē pirmo strādājošo pilnībā releju bināro datoru ar programmas vadību (Z3). 1942. gadā Zuse arī izveidoja pasaulē pirmo vadības digitālo datoru (S2), ko izmantoja šāviņu lidmašīnu vadīšanai. Zuses veikto darbu slepenības dēļ to rezultāti kļuva zināmi tikai pēc 2. pasaules kara beigām. Pasaulē pirmo augsta līmeņa programmēšanas valodu Plankalkül (vācu: Plankalkül — kalkulācijas plāns) radīja Zuse 1943.–45. gadā, publicēja 1948. gadā. Pirmie digitālie elektroniskie datori, sākot ar amerikāņu ENIAC datoru [(ENIAC - Electronic Numerical Integrator un Dators - elektroniskais ciparu integrators un kalkulators); izstrāde sākās 1943. gadā, sabiedrībai tika prezentēta 1946. gadā], tika radīti kā matemātisko aprēķinu automatizācijas līdzeklis.
Zinātnes izveide par skaitļošanu, izmantojot programmējamas mašīnas. Visi R. 20. gadsimts Sākās digitālo datoru ražošana, ko ASV un Lielbritānijā sauca par datoriem, bet PSRS - par elektroniskajiem datoriem (datoriem). Kopš 1950. gadiem Apvienotajā Karalistē un kopš 1960. gadiem ASV sāka attīstīties zinātne par skaitļošanu, izmantojot programmējamas mašīnas, ko sauc par datorzinātnēm. 1953. gadā Kembridžas universitāte izveidota programma datorzinātņu specialitātē; ASV līdzīga programma tika ieviesta 1962. gadā Purdue Universitātē.
Vācijā datorzinātnes sauc par Informatik (datorzinātne). PSRS pētniecības un inženierijas jomu, kas bija veltīta programmējamo mašīnu uzbūvei un lietošanai, sauca par "datortehnoloģiju". 1948. gada decembrī I. S. Bruks un B. I. Ramejevs saņēma pirmo autortiesību sertifikātu PSRS par automātiskās digitālās mašīnas izgudrošanu. 1950. gados tika izveidota pirmā sadzīves datoru paaudze (elementu bāze - vakuuma lampas): 1950 - MESM (pirmais padomju elektroniskais dators, izstrādāts S.A. vadībā. Ļebedeva ); 1952. gads – M-1, BESM (līdz 1953. gadam ātrākais dators Eiropā); 1953. gads – “Bulta” (pirmais masveidā ražotais dators PSRS); 1955 –"Ural-1" no vispārējas nozīmes digitālo datoru “Ural” saimes (galvenais dizaineris B.I. Ramejevs).
Automatizācijas metožu un rīku pilnveidošana. Palielinoties datoru pieejamībai dažādu darbības sfēru lietotājiem, kas sākās 20. gadsimta 70. gados, ir samazinājies to matemātisko uzdevumu īpatsvars, kas tiek risināti, izmantojot datorus (sākotnēji radīts kā matemātisko aprēķinu automatizācijas līdzeklis), un palielinājies nematemātisko problēmu īpatsvars (saziņa, meklēšana utt.) .). Kad 1960. gadu otrajā pusē. sāka ražot datoru termināļus ar ekrāniem, un sākās ekrāna redaktoru programmu izstrāde, kas paredzētas teksta ievadīšanai, saglabāšanai un labošanai un attēlošanai pilnekrāna režīmā [viens no pirmajiem ekrāna redaktoriem bija O26, kas izveidots 1967. gadā CDC konsoļu operatoriem. 6000 sērijas datori; 1970. gadā tika izstrādāts vi - standarta ekrāna redaktors operētājsistēmām Unix un Linux]. Ekrāna redaktoru izmantošana ne tikai palielināja programmētāju produktivitāti, bet arī radīja priekšnoteikumus būtiskām izmaiņām patvaļīgu objektu simbolisku modeļu automatizētas konstruēšanas rīkos. Piemēram, ekrāna redaktoru izmantošana tekstu ģenerēšanai dažādiem mērķiem ( zinātniskie raksti un grāmatas, mācību līdzekļi u.c.) jau pagājušā gadsimta 70. gados. ļāva būtiski paaugstināt teksta informācijas resursu veidošanas produktivitāti. 1975. gada jūnijā amerikāņu pētnieks Alans Kejs [objektorientētās programmēšanas valodas Smalltalk radītājs un viens no personālā datora idejas autoriem] rakstā “Personālā skaitļošana”« Personālie datori» ) rakstīja: “Iedomājieties sevi kā autonomas zināšanu mašīnas īpašnieku pārnēsājamā korpusā, kura izmērs un forma ir parasta piezīmju grāmatiņa. Kā jūs to izmantotu, ja tā sensori būtu pārāki par jūsu redzi un dzirdi, un tā atmiņa ļautu jums saglabāt un izgūt tūkstošiem lappušu atsauces materiālu, dzejoļu, vēstuļu, recepšu, kā arī zīmējumus, animācijas, mūziku, grafikus, dinamiskus modeļi un vai ir vēl kaut kas, ko jūs vēlētos izveidot, atcerēties un mainīt? . Šis apgalvojums atspoguļoja pagriezienu, kas līdz tam laikam bija noticis pieejā programmējamo mašīnu konstruēšanā un izmantošanā: no galvenokārt matemātisko aprēķinu automatizācijas līdzekļiem līdz dažādu darbības jomu problēmu risināšanas līdzekļiem. 1984. gadā uzņēmums "Kurzweil Music Systems" (KMS), ko radījis amerikāņu izgudrotājs Reimonds Kurcveils, ražoja pasaulē pirmo digitālo mūzikas sintezatoru Kurzweil 250. Tas bija pasaulē pirmais specializētais dators, kas no klaviatūras ievadītos žestu simbolus pārveidoja mūzikas skaņās.
Informācijas mijiedarbības metožu un līdzekļu pilnveidošana. 1962. gadā amerikāņu pētnieki J. Licklider un W. Clark publicēja ziņojumu par tiešsaistes cilvēka un mašīnas mijiedarbību. Ziņojumā bija ietverts pamatojums globālā tīkla izveides iespējamībai kā infrastruktūras platformai, kas nodrošina piekļuvi informācijas resursiem, kas atrodas šim tīklam pievienotajos datoros. Teorētiskais pamatojums pakešu komutācijai, pārraidot ziņojumus datortīklos, dots amerikāņu zinātnieka L. Kleinroka 1961. gadā publicētajā rakstā.1971. gadā R. Tomlinsons (ASV) izgudroja e-pastu, un 1972. gadā šis pakalpojums tika ieviests. Galvenais notikums interneta izveides vēsturē bija 1973. gadā amerikāņu inženieru V. Serfa un R. Kāna izgudrojums pārraides vadības protokolam - TCP. 1976. gadā viņi demonstrēja tīkla paketes pārraidi, izmantojot TCP protokolu. 1983. gadā TCP/IP protokolu saime tika standartizēta. 1984. gadā tika izveidota domēna vārdu sistēma (DNS) (sk. Domēns datorzinātnēs). 1988. gadā tika izstrādāts tērzēšanas protokols [interneta pakalpojums īsziņu apmaiņai reālajā laikā (IRC - Internet Relay Chat)]. 1989. gadā tika īstenots Web projekts (sk. Pasaules tīmeklis), ko izstrādājis T. Berners-Lī. 6.6.2012 ir nozīmīga diena interneta vēsturē: lielie interneta pakalpojumu sniedzēji, iekārtu ražotāji datortīkli un tīmekļa uzņēmumi sāka izmantot IPv6 (kopā ar IPv4), praktiski atrisinot IP adrešu trūkuma problēmu (skatiet internetu). Interneta augsto attīstības tempu veicina tas, ka jau kopš tā pirmsākumiem profesionāļi, kas iesaistīti interneta veidošanas zinātniski tehniskajos uzdevumos, bez kavēšanās, izmantojot tā iespējas, apmainās ar idejām un risinājumiem. Internets ir kļuvis par infrastruktūras platformu cilvēku-mašīnas videi problēmu risināšanai. Tā kalpo kā sakaru infrastruktūra E-pasts, tīmeklis, meklētājprogrammas, Interneta telefonija(IP telefonija) un citi interneta pakalpojumi, ko izmanto izglītības, zinātnes, ekonomikas informatizācijā, valdības kontrolēts un citas aktivitātes. Uz interneta bāzes radītie elektroniskie pakalpojumi ir ļāvuši veiksmīgi darboties dažādām komerciālām un nekomerciālām interneta vienībām: interneta veikaliem, sociālie tīkli[Facebook, VKontakte, Twitter u.c.], meklētājprogrammas [Google, Yandex u.c.], enciklopēdiskie tīmekļa resursi [Wikipedia, Webopedia u.c.], elektroniskās bibliotēkas [World Digital Library, Scientific Electronic Library eLibrary u.c.], uzņēmumu un valdības informācijas portāli u.c.
Kopš 2000. gadiem interneta risinājumu skaits strauji pieaug - “Smart House”, “Smart Grid” u.c., kas iemieso “lietu interneta” jēdzienu. Veiksmīgi tiek izstrādāti M2M risinājumi (M2M – Machine-to-Machine), kas balstīti uz mašīnu-mašīnu mijiedarbības informācijas tehnoloģijām un paredzēti temperatūras sensoru, elektrības skaitītāju, ūdens skaitītāju u.c. uzraudzībai; kustīgu objektu atrašanās vietas izsekošana, pamatojoties uz GLONASS un GPS sistēmām (sk. Satelīta pozicionēšanas sistēma); piekļuves kontrole aizsargājamiem objektiem utt.
Oficiālā datorzinātņu reģistrācija PSRS. Oficiālā datorzinātņu formalizācija PSRS notika 1983. gadā, kad PSRS Zinātņu akadēmijas sastāvā tika izveidota Informātikas, datortehnikas un automatizācijas katedra. Tajā ietilpa tajā pašā gadā izveidotais PSRS Zinātņu akadēmijas Informātikas problēmu institūts, kā arī PSRS Zinātņu akadēmijas Lietišķās matemātikas institūts, PSRS Zinātņu akadēmijas Skaitļošanas centrs, Informācijas pārraides institūts. PSRS Zinātņu akadēmijas un virknes citu institūtu problēmas. Pirmajā posmā par galveno tika uzskatīti pētījumi masu skaitļošanas tehnisko un programmatūras līdzekļu un uz tiem balstītu sistēmu jomā. Iegūtajiem rezultātiem bija jākļūst par pamatu sadzīves personālo datoru (PC) saimes izveidei un to izmantošanai zinātnisku, izglītojošu un citu būtisku darbību informatizēšanai.
Problēmas un perspektīvas
Metodiskais nodrošinājums personīgās s-vides izbūvei. Nākamajos gados viena no aktuālajām s-vides pilnveidošanas metodiskā atbalsta jomām tiks saistīta ar personalizētu problēmu risināšanas sistēmu izveidi, kuru aparatūra tiek ievietota lietotāja iekārtās. Uzlaboto bezvadu sakaru tehnoloģiju ātrums jau ir pietiekams, lai atrisinātu daudzas problēmas, kuru pamatā ir interneta pakalpojumi. Sagaidāms, ka līdz 2025. gadam bezvadu sakaru tehnoloģiju ātrums un izplatība sasniegs tādus līmeņus, kuros daļa no mūsdienu vadu saskarnēm tiks aizstātas ar bezvadu. Cenu samazināšana interneta pakalpojumiem veicinās arī lietotāju s-vides personalizēšanas tehnoloģiju popularizēšanu. Pašreizējās problēmas, kas saistīti ar s-vides personalizāciju, ir: progresīvāku simbolisko un kodu sistēmu izveide; Personas nosūtīto audio un taustes ziņojumu programmatūras un aparatūras konvertēšana grafiskos ziņojumos, kas attēloti ar teksta, hiperteksta, speciālo rakstzīmju un attēlu kompozīciju; bezvadu interfeisu [galvenokārt video interfeisu (izvade pēc lietotāja izvēles: uz speciālām brillēm, monitoru ekrāniem, TV vai citu video izvades ierīci)] tehnoloģiskā pilnveidošana un unifikācija.
Metodiskais atbalsts personīgās s-vides veidošanai jābalsta uz mākslīgā intelekta jomā veikto pētījumu rezultātiem, kuru mērķis ir uzbūvēt nevis cilvēka intelekta mašīnmodeli, bet gan cilvēka kontrolētu intelektuālo partneri. Personiskās s-vides veidošanas tehnoloģiju attīstība ietver metodoloģiju pilnveidošanu tālmācības, mijiedarbības utt.
Termina jēdziens
Jēdziens Informātika(Informācijas un automatizācijas apvienošana) radās 60. gados Francijā, lai definētu cilvēka darbības jomu, kas nodarbojas ar automatizētu informācijas apstrādi, izmantojot elektroniskos datorus (datorus). Lielākajā daļā valstu Rietumeiropa un ASV lieto terminu datorzinātne; nesen šie divi jēdzieni ir identificēti.
Strauji attīstoties mikroprocesoru tehnoloģijai, datorzinātne radās kā patstāvīga zinātnes nozare, kas pēta informācijas īpašības, informācijas pārraides un apstrādes procesus.
Datorzinātnes jēdzienam nav viennozīmīgas definīcijas, un tas ir saistīts ar tās funkciju, iespēju, rīku un metožu daudzpusību. Sniegsim piemēru vienam no tiem:
1. definīcija
Datorzinātne ir cilvēka darbības joma, kas saistīta ar informācijas apstrādes procesiem, izmantojot datortehnoloģiju, un šo rīku mijiedarbību ar pielietojuma vidi.
Datorzinātnes priekšmets un uzdevumi
Uzskatot datorzinātni kā fundamentālu zinātni, tās galvenais virziens ir metožu un līdzekļu izstrāde informācijas atbalsta radīšanai jebkuru objektu vadības procesiem, kuru pamatā ir datorinformācijas sistēmas.
Viens no datorzinātņu galvenajiem uzdevumiem ir informācijas sistēmu mācība; vietu, ko tie aizņem; struktūras, kurām tām jābūt; darbības iezīmes; to vispārīgie modeļi.
Datorzinātnes uzdevumi ir:
- jebkura rakstura informācijas procesu izpēte;
- datortehnoloģiju attīstība un radīšana jauna tehnoloģija informācijas apstrāde, pamatojoties uz informācijas procesu pētījumu rezultātiem;
- zinātnes un inženierijas attīstība ar mērķi radīt, ieviest un nodrošināt efektīvu datortehnikas un tehnoloģiju izmantošanu visās cilvēka dzīves jomās.
Datorzinātnes galvenais uzdevums sastāv no paņēmienu un metožu sistematizēšanas darbam ar datortehnoloģiju programmatūru un aparatūru.
Datorzinātņu fundamentālo pētījumu mērķis ir zināšanu sistematizācija par visām iespējamām informācijas sistēmām, šo sistēmu un to funkcionēšanas vispārīgo uzbūves modeļu noteikšana.
Datorzinātnes priekšmets– efektīvu informācijas konvertēšanas metožu izstrāde.
Datorzinātnes priekšmeta sastāvdaļas ir šādi jēdzieni:
- datoru aparatūra;
- datorprogramma;
- aparatūras un programmatūras mijiedarbības līdzekļi.
Datorzinātnes galvenā funkcija ir informācijas apstrādes metožu un līdzekļu izstrāde un izmantošana informācijas apstrādes tehnoloģiskā procesa organizēšanā.
Mūsdienās datorzinātnes ir cieši saistītas ar citām zinātnēm un aptver gandrīz visus cilvēka darbības veidus: ražošanu, tirdzniecības operācijas, medicīnu, izglītību, kriminālistikas u.c.
1. attēls. Datorzinātnes vieta zinātņu sistēmā
Datorzinātņu praktiskā pielietojuma jomas:
- Skaitļošanas sistēmu arhitektūra.
- Datorsistēmu saskarnes (aparatūra, programmatūra un programmaparatūra).
- Programmēšana.
- Datu struktūras transformācija.
- Datu aizsardzība.
- Automatizācija.
- Standartizācija.
2. attēls. Datorzinātnes struktūra
Zinātnes joma, kas ietver datorzinātņu praktisko pielietojumu, ir balstīta uz zināšanu bāzi šādās sadaļās:
Teorētiskā datorzinātne– datorzinātņu nozare, kas aktīvi izmanto matemātisko aparātu dažādu informācijas procesu aprakstīšanai. Tas ir balstīts uz matemātisko loģiku un satur algoritmu un automātu teoriju, informācijas teoriju un kodēšanas teoriju, formālo valodu un gramatikas teoriju, operāciju izpēti (operatīvo aprēķinu) utt.
Datortehnika– sadaļa, kurā tiek veikta datorsistēmu konstruēšanas vispārīgo principu izstrāde. Sadaļā netiek pētītas skaitļošanas sistēmu tehniskās detaļas, bet gan fundamentālie lēmumi arhitektūras līmenī, kas ietver atsevišķu ierīču sastāva, funkcionalitātes un mijiedarbības principu aprakstu.
Programmēšana– datorzinātņu nozare, kas nodarbojas ar sistēmu un lietojumprogrammatūras izstrādi. Ar programmēšanas palīdzību tiek veidota saikne starp dažādām zinātnes jomām, kas ļauj modelēt un risināt problēmas no šīm jomām, izmantojot skaitļošanas sistēmas (datorus).
Informācijas sistēmas– datorzinātnes neatņemama sastāvdaļa, kas atbild par informācijas plūsmu analīzi, to optimizāciju, strukturēšanu, informācijas glabāšanas un izguves principiem. Informācijas sistēmu nozīmi novērtē šīs jomas pētījumi, kas ļauj radīt jaunas operētājsistēmas personālajiem datoriem, ir izveidots un veiksmīgi attīstās globālais interneta tīkls.
Mākslīgais intelekts– datorzinātņu sadaļa, kas risina dažādu zinātņu (piemēram, psiholoģijas, valodniecības, matemātikas u.c.) jautājumus: spriešanas modelēšana, jaunu zināšanu ģenerēšana, tulkošana no vienas valodas uz citu, izmantojot programmatūru u.c. Attīstība mākslīgo zinātņu jomā intelekts vistiešāk ietekmē viedo interfeisa sistēmu izveidi cilvēka un datora mijiedarbībai, kas reducēs šo mijiedarbību līdz efektīvākai komunikācijai un tā kļūs līdzīgāka komunikācijai starp cilvēkiem.
