основи інформатики

Лекція 1. Предмет і основні поняття інформатики

Сигнали - результат енергообміну між фізичними тілами або полями. При взаємодії сигналів з фізичними тілами в останніх виникають певні зміни властивостей - це явище називається реєстрація сигналів. Такі зміни можна спостерігати, вимірювати або фіксувати - при цьому виникають і реєструються нові сигнали, тобто - утворюються дані.

Дані - це зареєстровані сигнали, які є складовою частиною інформації. Фізичний метод реєстрації може бути будь-яким: механічне переміщення тіл. зміна їх форми або параметрів якості поверхні, зміна електричних, магнітних, оптичних характеристик, хімічного складу і (або) характеру хімічних зв'язків, зміна стану електронної системи і багато іншого. Відповідно до методу реєстрації дані можуть зберігатися і транспортуватися на носіях різних типів.

Носії даних - найпоширенішим носієм даних, хоча і не самим економічним, є папір. На папері дані реєструються шляхом зміни оптичних характеристик її поверхні. Зміна оптичних властивостей (зміна коефіцієнта відбиття поверхні в певному діапазоні довжин хвиль) використовуються також в пристроях, які здійснюють запис лазерним променем на пластмасових носіях з відбиваючим покриттям. В якості носіїв, що використовують зміна магнітних властивостей, можна назвати магнітні стрічки і диски. Реєстрація даних шляхом зміни хімічного складу поверхневих речовин носія широко використовується у фотографії. На молекулярному рівні відбувається накопичення та передача даних в живій природі.

Будь-який носій можна характеризувати параметром роздільна здатність (кількістю даних, записаних в прийнятій для носія одиниці виміру) і динамічним діапазоном (логарифмическим ставленням інтенсивності амплітуд максимального і мінімального реєстрованого сигналів). Від цих властивостей носія нерідко залежать такі властивості інформації, як повнота, доступність і достовірність.

Інформація - це сукупність даних (зареєстрованих сигналів), яка сприймається з навколишнього середовища, видається в навколишнє середовище або зберігається всередині певної системи. Інформація існує у вигляді документів, креслень, малюнків, текстів, звукових і світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо

Найважливіші властивості інформації:

об'єктивність і суб'єктивність інформації - поняття об'єктивності інформації є відносним. Це і зрозуміло, їли врахувати, що самі методи обробки або збору інформації є суб'єктивними. Більш об'єктивною буде та інформація, в яку методи вносять менший суб'єктивний елемент. Як приклад можна розглянути фотографію і малюнок, зроблений людиною, одного і того ж природного об'єкта. Зрозуміло, що фотоапарат неупереджений і зробить об'єктивний знімок, на відміну від людини, який може прикрасити або навпаки погіршити вигляд об'єкта, маючи своє суб'єктивне ставлення до нього;
повнота інформації - багато в чому характеризує якість інформації і визначає достатність даних, для прийняття рішень або для створення нових даних на основі наявних. Чим повніше дані, тим більш широкий діапазон методів, які можна використовувати, тим простіше підібрати метод, що вносить мінімум похибок в хід інформаційного процесу;
достовірність інформації - дані виникають в момент реєстрації сигналів, але не всі зареєстровані сигнали є потрібними. Завжди присутній якийсь рівень сторонніх сигналів, в результаті чого утворюється "інформаційний шум ''. Чим менше рівень "шуму", тим вірогідніше отримана інформація;
адекватність інформацій - це ступінь відповідності реальному стану справ. Неадекватна інформація може утворюватися при створенні нової інформації на основі неповних або недостовірних даних. Однак і повні, і достовірні дані можуть призводити до створення неадекватної інформації в разі застосування до них неадекватних методів обробки;
доступність інформації - міра можливості отримати ту чи іншу інформацію. На ступінь доступності інформації впливають одночасно як доступність даних, так і доступність адекватних методів для їх інтерпретації. Відсутність доступу до даних або відсутність адекватних методів обробки даних призводить до недоступності інформації. Відсутність адекватних методів для роботи з даними в багатьох випадках призводить до застосування неадекватних методів, в результаті чого утворюється неповна, неадекватна або недостовірна інформація;
актуальність інформації - це ступінь відповідності інформації поточного моменту часу. Оскільки інформаційні процеси розтягнуті в часі, то достовірна і адекватна, але застаріла інформація може приводити до помилкових рішень. Необхідність пошуку адекватного методу для роботи з даними може приводити до такої затримки в отриманні інформації, що вона стає неактуальною і непотрібною.

Інформатика, документалістика і кібернетика.

Інформатика - це комплексна, технічна наука, що систематизує прийоми створення, зберігання, відтворення, обробки і передачі, даних засобами обчислювальної техніки, а також принципи функціонування цих засобів та методи керування ними.

Поява інформатики зумовлена виникненням і поширенням нової технології збору, обробки і передачі інформації, пов'язаної з фіксацією даних на носіях різного типу.

Як першоджерел інформатики зазвичай називають дві науки - документалістику і кібернетику.

Термін "інформатика" походить від французького слова Informatique, утвореного в результаті об'єднання термінів Informacion (інформація) і Automatique (автоматика). В англомовних країнах використовується термін - Computer Science (наука про засоби обчислювальної техніки). Тепер ці терміни є синонімами і використовуються для позначення науки про перетворення інформації, яка базується на використанні обчислювальної техніки.

Документалістика - наука, основним предметом якої є вивчення раціональних засобів і методів підвищення ефективності документообігу.

Кібернетика (від грец. Kybernetike - мистецтво управління, від kybernao - правлю кермом, управляю), наука про управління, зв'язок і переробку інформації. Предметом кібернетики є принципи побудови і функціонування систем автоматичного управління, а основними завданнями - методи моделювання процесу прийняття рішень технічними засобами, зв'язок між психологією людини і математичною логікою, зв'язок між інформаційним процесом окремого індивідуума і інформаційними процесами в суспільстві, розробка принципів і методів штучного інтелекту.

Предмет і основне питання інформатики

Інформатика дуже близька до технології, тому її предмет нерідко називають інформаційною технологією.

Предмет інформатики як науки складають:

апаратне забезпечення засобів обчислювальної техніки;
програмне забезпечення засобів обчислювальної техніки;
засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення;
засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами.

Як видно з цього списку, в інформатиці особлива увага приділяється питанням взаємодії. Взаємодія в інформатиці позначається терміном інтерфейс. Методи і засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами називаються - призначеним для користувача інтерфейсом. Відповідно, існують апаратні, програмні та апаратно-програмні інтерфейси.

Основне завдання інформатики - це систематизація прийомів і методів роботи з апаратними та програмними засобами обчислювальної техніки.

Мета систематизації полягає в тому, щоб виділяти, впроваджувати і розвивати передові, найбільш ефективні технології автоматизації етапів роботи з даними, а також методично забезпечувати нові технологічні дослідження.

Інформатика - практична наука. Її досягнення повинні проходити перевірку на практиці і прийматися в тих випадках, якщо вони відповідають критерію підвищення ефективності. У складі основної задачі сьогодні можна виділити такі основними напрямками інформатики для практичного застосування:

архітектура обчислювальних систем (прийоми та методи побудови систем, призначених для автоматичної обробки даних);
інтерфейси обчислювальних систем (прийоми та методи керування апаратним та програмним забезпеченням);
програмування (прийоми, методи і засоби розробки комплексних задач);
перетворення даних (прийоми та методи перетворення структур даних);
захист інформації (узагальнення прийомів, розробка методів і засобів захисту даних);
автоматизація (функціонування програмно-апаратних засобів без участі людини);
стандартизація (забезпечення сумісності між апаратними та програмними засобами, між форматами представлення даних, що відносяться до різних типів обчислювальних систем).

На всіх етапах технічного забезпечення інформаційних процесів для інформатики ключовим питанням є ефективність.

Ефективність апаратних засобів - це співвідношення продуктивності оснащення до його вартості.

Ефективність програмного забезпечення - це продуктивність працюючих з відповідним програмним забезпеченням користувачів.

Ефективність програмування - це обсяг програмного коду, створеного програмістом за одиницю часу.

В інформатиці все жорстко орієнтоване на ефективність. Питання як здійснити ту чи іншу операцію для інформатики важливий, але не основний. Основним питанням інформатики є те, як здійснити дану операцію ефективно.

Інформаційний процес, інформаціоннаясістема і інформаційна технологія

В рамках інформатики, як технічної науки, можна сформулювати поняття інформації, інформаційної системи та інформаційної технології.

Інформаційний процес - це деякі дії, коли дані перетворюються в інформацію. Обробка даних включає в себе безліч різних операцій, основними з яких є:

збір даних - накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;
формалізація даних - приведення даних, що надходять з різних джерел до однакової форми;

фільтрація даних - усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;
сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;

архівація даних - збереження даних у зручній та доступній формі;
захист даних - комплекс заходів, спрямованих на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;

транспортування даних - прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;
перетворення даних - перетворення даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.

В інформатиці поняття "система" найчастіше використовують стосовно набору технічних засобів і програм. Системою називають також апаратну частину комп'ютера. Доповнення поняття "система" словом "інформаційна" відображає мету її створення і функціонування.

Інформаціоннаясістема - це взаємопов'язана сукупність засобів, методів і персоналу, використовувана для зберігання, оброблення та видачі інформації з метою вирішення конкретного завдання.

Сучасне розуміння інформаційної системи передбачає використання комп'ютера, як основного технічного засобу обробки інформації. Комп'ютери, оснащені спеціалізованими програмними засобами, є технічною базою та інструментом інформаційної системи.

У роботі інформаційної системи можна виділити наступні етапи:

Переважна більшість інформаційних систем працює в режимі діалогу з користувачем. Типові програмні компоненти інформаційних систем включають:

диалоговую підсистему введення-виведення;
підсистему прикладної логіки обробки даних;
підсистему логіки управління даними.

Значна частина функціональних можливостей інформаційних систем закладається в системному програмному забезпеченні: операційних системах, системних бібліотеках та конструкціях інструментальних засобів розробки.

Крім програмної складової інформаційних систем важливу роль відіграє інформаційна складова, яка задає структуру, атрибутику та типи даних, а також тісно пов'язана з логікою управління даними.

Для мережевих інформаційних систем важливим елементом є комунікаційний сервіс, який забезпечує взаємодію вузлів мережі при спільному вирішенні задачі.

Ця тріада становить сутність сучасного розуміння - технології.