Поняття і предмет екологічної інформатики

Лекція № 3.

Екологічна інформатика (екоінформатика є одним із прикладних напрямків інформатики). Поява інформатики с логічним результатом тих тенденцій в науці і техніці, які реалізувались в останні десятиліття XX століття. До цих тенденцій відносяться розвиток кібернетики, широке застосування математичних методів в різних галузях діяльності, моделювання на комп'ютері, автоматизація з допомогою комп'ютера різних процесів, обчислювальний експеримент, оптимізаційні розрахунки, обробка економічних даних на комп'ютері і т.д.

Інформатика як наукова дисципліна почала формуватись лише на початку 70 років XX століття як результат майже 30-річного використання комп'ютерів.

Згідно визначенню, прийнятому Міжнародним конгресом по обробці інформації, що відбувся в Японії в 1978 р., поняття „інформатика" охоплює області, пов'язані з розробкою, створенням, використанням і матеріально-технічним обслуговуванням систем обробки інформації, включаючи машини, обладнання, математичне забезпечення, організаційні аспекти, а також комплекс промислового, комерційного, адміністративного, соціального і політичного впливу.

В даний час існує багато трактовок поняття „інформатика", які, як правило, доповнюють одна одну. Французька академія наук визначила, що інформатика - це наука про раціональну обробку за допомогою автоматичних пристроїв інформації, що розглядається як носій людських знань і зв'язків в технологічних і соціально-економічних сферах діяльності.

В Німеччині визнання одержали положення, згідно яких предметом інформатики є інформаційні процеси і інформаційні системи, які забезпечують комунікаційні зв'язки між людьми, інформаційні системи поділяються на наукові, довідкові і т.п. В США поширений підхід до інформатики як науки про рух, переробку і використання симантичної інформації в соціальних системах (з особливим наголосом на технологічні аспекти обробки і застосування знань). Тому в США головна увага приділяється вивченню технологічних процесів збору, кодуванню, перетворенню, збереженню, пошуку, розповсюдженню і використанню інформації. В приведених вище трактовках поняття „інформатика" пов'язується, по-перше, з суспільною практикою; по-друге, з інформацією у вигляді людських знань; по-третє, з технологічними (комп'ютеризованими) способами обробки і використання інформації. Як бачимо, за кордоном поняття „інформатика" трактується досить широко: в ньому поєднано все, що пов'язане з сучасними засобами, методами і формами забезпечення інформаційних потреб людини і суспільства в цілому.

Інформатика як функціональна наука має свій об'єкт і предмет дослідження. Відмітимо, що об'єкт пізнання - це деякий фрагмент реального світу, а його предмет - обрана для дослідження методами даної науки сторона, грань, аспект об'єкта. Як галузь знань інформатика може бути визначена, як наука, що вивчає процеси накопичення, передачі і обробки інформації, насамперед, з допомогою електронних обчислювальних машин. В цьому визначенні увага акцентується не тільки на законах руху і перетворення інформації, але і на їх зв'язках з новою технологією обробки інформації на основі засобів обчислювальної техніки. Об'єктом інформатики виступає фрагмент діяльності, який називається „інформаційною реальністю", що визначає сукупність всіх форм, видів і проявів інформації, її систем і процесів, включаючи і процеси управління.

Предметом інформатики як галузі науки є не тільки інформація І закономірності її руху, але і сукупність найновіших засобів володіння цією інформацією, тобто автоматизовані інформаційні технології.

В матеріальному виробництві під технологією звичайно розуміється сукупність методів виробництва, обробки, зміна властивостей, форми, стану речовини або енергії. Ці технології є речовинно-енергетичними, на „вході" і „виході" вони мають речовину і енергію. Інформаційна технологія, маючи справу з матеріальними носіями інформації (речовиною і енергією) за своєю природою пов'язана з ідеальними об'єктами (інформацією, знаннями) тобто являє собою „інтелектуальну" технологію. Інформаційні технології - це такі технології, які в якості вхідного ресурсу мають інформацію, яка одночасно і є результатом (вихідним ресурсом). Таким чином інформаційні технології являють собою способи обробки, зберігання, передачі інформації: їх основним продуктом є інформація, ідеальний ресурс. Саме автоматизація інформаційних технологій на основі комп'ютерної техніки веде до становлення безпаперової індустрії переробки інформації.

Інформаційні технології виникають як засіб виділення протиріч між накопиченою і яка продовжує накопичуватись темпами інформацією прискореними темпами інформацією, з одного боку, і можливостями і масштабами її соціального використання, з іншого.

Інформатика поряд з об'ємом і предметом дослідження має і свою методологію дослідження. Ця наука широко використовує методи моделювання і обчислювального експерименту, алгоритмічний метод ймовірнісно-статистичні методи, інформаційний підхід, системний аналіз, ряд універсальних методів (наприклад: метод сходження від абстрактного до конкретного, дедуктивний метод), а також інші методи кібернетики і теорії інформації.

Методологія інформатики обумовлена тим, що ця наука вивчає не тільки кількісні закономірності руху інформації, але й смислові, цінності п закономірності, які служать засобом пізнання людиною навколишнього світу, оптимізації прийняття рішень і дійсності. Саме тому в своєму розвиненому вигляді інформатика переходить від комп'ютерної обробки даних до комп'ютерної обробки знань, що є вирішальним кроком на шляху людства до нової цивілізації - інформаційного суспільства. Такий перехід від обробки даних до обробки знань в інформатиці являє собою діалектичний скачок, що знаменує початок автоматизації творчої діяльності людини. Але в даний час ця автоматизація стосується тієї частини людського інтелекту, яка виражається семантичною інформацією. Ця частина мислення може бути зведена до формально-логічних операцій і передана комп'ютеру, який поки що „думає" виключно знаками за формальнологічними правилами.

Інформатика розвивається дуже швидкими темпами. В даний час виник її історично новий тип суть якого в принциповій можливості подати будь-який фрагмент соціальної інформації любого типу (економічної, політичної, наукової, технічної, екологічної і т.п.) в нетрадиційній формі, пов'язаній з паперовим носієм, а зробити доступною будь-яку операцію з інформацією (її пошук, зберігання, переробку, одержання, розповсюдження, практичне застосування) в безпаперовому вигляді шляхом використання різнобічної інформаційної техніки і якісно нової комп'ютерної технології. Ще в 1987 році В.М.Глушков підкреслював, що більшість прогнозів єдині в одному: до початку наступного століття в технічно розвинутих країнах основна маса інформації буде зберігатись у безпаперовому вигляді - в пам'яті комп'ютера. Цей прогноз блискуче підтвердився, і в останнє десятиліття інформатика швидко завойовує все нові позиції в різних сферах життя суспільства.

Для інформатики одним з основних понять є поняття „інформація". При цьому досить часто під інформацією розуміють абстрактне значення (зміст) виразів, описів, графічних зображень і т.п.. при інформаційній обробці чітко розрізняються власне інформація, тобто є абстрактне значення, і її представлення, її подання (зовнішня форма). Відмітимо, що відповідної угоди про встановлення значення всі представлені інформації не мають будь-якого сенсу.

Виявлення необхідних систем подання (мови) для деяких видів інформації є однією із задач інформатики. Слід відмітити, що різні системи подачі інформації по різному ефективні. Якщо повинна подаватись складна інформація, то повинна обиратись і певна система її представлення. Представлення інтерпретується для одержання інформації. Оскільки інформація в її абстрактному вигляді не може бути записана безпосередньо, оскільки вона може бути тільки будь-як зображена.

Понятійне розподілення зовнішньої форми (подання) і абстрактного інформаційного змісту будь-якого висловлювання чи повідомлення є фундаментальним для інформатики. Незалежно від відмінностей між поданням і інформацією виникає питання співвідношення інформації і реальності, тобто аналізу, чи відповідає інформація даній реальній ситуації. Відповідь на це питання залежить, як правило, від суб'єктивного сприйняття і не може безпосередньо розглядатися і вирішуватися засобами інформатики. Таким чином, в інформатиці слід суттєво розрізняти три аспекти поняття „інформація": подання, або зображення інформації (зовнішня форма); значення інформації (власне „абстрактна" інформація); відношення інформації до реальної ситуації (зв'язок абстрактної інформації з дійсністю). Необхідно відмітити, що розуміння повідомлення включає в себе як осмислення його значення („абстрактна" інформація), так і встановлення його відношення до реальної ситуації.

Аналіз різних визначень понять „інформатика" дозволив виділити наступні основні аспекти змісту поняття „інформатика":

- інформатика як сукупність засобів автоматизованої інформаційної техніки і технології, розробленої на базі комп'ютерів;

- інформатика як особлива інфраструктурна галузь народного господарства, шо включає всю сферу автоматизованої обробки і технологічного використання інформації;

- інформатика як галузь наукового знання, що вивчає процеси збору, збереження, передачі, використання інформації і засобів її автоматизованої обробки.

Всі вказані аспекти змісту поняття „інформатика" певним чином взаємопов'язані. Сенс цього взаємозв'язку складає переплетіння понять „інформація" і „автоматизація".

В центрі уваги науки інформатики знаходяться закономірності автоматизованих засобів накопичення, обробки і розповсюдження (передачі) інформації в різних сферах людської діяльності. Засобом автоматизації тут служить обчислювальна техніка. Загальнонаукове ж поняття „інформація", відображає характер і структуру матерії, конкретизується в інформатиці як дані і знання, існуючі у вигляді різних моделей, алгоритмів і програм.

В інформатиці, як галузі наукового знання, найбільш розвинені наступні основні напрямки:

Теоретична інформатика, яка вивчає теорію інформації, теорію математичного моделювання і обчислювального експерименту, методи інформаційного моделювання, теорію інформаційних систем, комп'ютерну лінгвістику, теорію систем штучного інтелекту.

Технічна інформатика, яка вивчає теоретичні аспекти і основи обчислювальної техніки, теорію і методологію створення і використання технічних систем збору, збереження, обробки і передачі даних.

Прикладна інформатика, яка вивчає теорію і методологію створення і використання інформаційних технологій, комплексів і систем в різних сферах соціальної діяльності.

Соціальна інформатика, яка вивчає загальні закономірності взаємодії суспільства і інформатики, перш за все інформатизації суспільства, а також питання комунікацій і розповсюдження інформації в соціальних системах.

Біологічна інформатика, яка вивчає загальні закономірності і особливості протікання інформаційних процесів в об'єктах біосфери.

В рамках цих напрямків розвитку інформатики формується комплекс наук про інформації і інформаційні процеси. Багато із нових наукових дисциплін знаходяться ше в стадії свого становлення. Зокрема, до таких дисциплін відноситься і економічна інформатика.

Екологічна інформатика (екоінформатика) часто визначається як науковий напрямок, в рамках якого розробляються теорія, методи і технології інформаційного забезпечення, а також автоматизації біосферних і екологічних досліджень, всієї екологічної діяльності на базі нових інформаційних технологій (HIT), в цілях раціоналізації природокористування і охорони природи. Екоінформатика досить широко використовується в таких сферах діяльності, як екологічне моделювання, екологічна експертиза, екологічний моніторинг і інші. На основі методології екоінформатики і HIT створюються бази даних і знань по екологічній інформації, екологічні експертні системи, а також автоматизовані робочі місця еколога, географічні інформаційні системи (ГІС), екологічні мультимедійні системи, системи екологічної віртуальної реальності і т.п.

Основними цілями інформатизації екологічної діяльності є ефективне управління екологічним розвитком, попередження екологічних катастроф, створення оптимальних екологічних умов для життя людини і перехід до стійкого розвитку. Відмітимо, що не тільки інформаційні технології проникають в екологічну сферу, але й екологія як наука проникає в інформаційну сферу. Усвідомлення пріоритетної ролі інформації в сучасному суспільстві і динаміка розвитку інформаційної діяльності дозволяє зробити висновок про необхідність виділення нового актуального наукового напрямку - „інформаційної екології". Предметом інформаційної екології є всебічне вивчення взаємодії людини з інформаційним середовищем. Вона повинна знайти такі види інформаційної взаємодії, які сприяють трансформації людини і суспільства в рамках вимог і принципів стратегії стійкого розвитку.

Основними завданнями інформаційної екології є:

- вивчення взаємодії людини з інформаційним середовищем;

- здійснення, на основі моніторингу стану інформаційного середовища, прогнозу можливих наслідків запровадження нових інформаційних технологій у всі сфери людської діяльності;

- розробка варіантів усунення або попередження проблем, які виникають по мірі розвитку інформаційного суспільства;

- виявлення позитивних і негативних результатів взаємодії людини з інформаційним середовищем;

- забезпечення, на основі інформаційних комунікацій, пропаганди гуманістичних ідей в сучасному суспільстві;

- усунення, шляхом запровадження комп'ютерної і інформаційної етики, невідповідності між високим рівнем розвитку інформаційних технологій і недостатнім рівнем людської культури;

- формулювання науково-методичних рекомендацій обов'язкового проведення інформаційно-екологічної експертизи і їх впровадження в практику на всіх етапах розробки і затвердження різних комп'ютерних проектів (від удосконалення програмного забезпечення, створення комп'ютерних ігор, моделей, об'єктів віртуальної реальності і т.п. до інформаційної експертизи інформаційного середовища регіону, міста, конкретного об'єкту і т.п.);

- розробка на основі сучасних інформаційних технологій принципово нових підходів до безперервної доскональності освіти і знань як до екологічного фактору і необхідної умови, що забезпечує високу якість життя.