Подобно тому, как математика состоит из множества различных математических дисциплин (алгебры, геометрии, теории чисел, теории функций и других), информатика — это множество различных дисциплин, объединенных общим предметом изучения — информацией. К ним относятся:
· теория информации;
· кибернетика;
· программирование;
· математическая лингвистика;
· теория алгоритмов и многие другие.
Развитию информатики послужило одно из самых значительных достижений XX века — создание электронно-вычислительных машин (ЭВМ).
ЭВМ — это универсальное техническое средство для работы с информацией.
В последнее время их чаще называют компьютерами, от английского «to compute» - вычислять.
К слову «информация» люди привыкли очень давно. Если спросить вас: что такое информация? — то, наверное, прежде всего вы вспомните газеты, радио, телевидение, то есть все то, что называют средствами массовой информации. Именно здесь чаще всего употребляются такие выражения, как «информационное сообщение» или «оперативная информация». Цель таких сообщений — довести до читателей или слушателей сведения о каких-то событиях. До получения сообщения мы не знали о данном событии, а в результате — стали знать.
Информация для человека — это знания, которые он получает из различных источников.
А теперь давайте подумаем, что же представляют собой наши знания? Попробуйте сформулировать какие-нибудь свои конкретные знания! Например, может получиться вот такой перечень:
P я знаю, что Земля вращается вокруг Солнца;
P я знаю, что Байкал - самое глубокое в мире пресное озеро;
P я знаю, как собрать радиоприемник;
P я знаю, что Пушкин родился в 1799 году;
P я знаю, как перемножить две простые дроби;
P я знаю, как выращивать помидоры;
P я знаю, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора).
Всю эту «кучу» знаний можно разделить на две группы. Знания первой группы начинаются со слов «я знаю, что...». Такие знания принято называть декларативными (от слова «декларация», что значит утверждение, сообщение). К этой группе относятся знания об определенных явлениях), Земля вращается вокруг Солнца), событиях (Пушкин родился в 1799 году), свойствах объектов (Байкал — самое глубокое в мире пресное озеро), зависимостях (теорема Пифагора).
Знания второй группы, начинающиеся со слов «я знаю, как...», называются процедурными. Они определяют действия для достижения какой-либо цели (как собрать радиоприемник, перемножить дроби, вырастить помидоры).
Человек воспринимает информацию из окружающего мира с помощью своих органов чувств; их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание.
Более 90% информации поступает к нам через зрение и слух. Но и запахи, вкусовые и осязательные ощущения тоже несут информацию. Например, почувствовав запах гари, вы узнали, что на кухне сгорел обед, о котором забыли. На вкус вы легко узнаете знакомую пищу, на ощупь — знакомые предметы даже в темноте.
Информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной форме, называется символьной, или знаковой, информацией.
Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием «язык». Конечно, имеется в виду не орган речи, а способ общения между людьми. Разговорные языки имеют национальный характер. Есть русский, английский, китайский, французский и другие языки. Лингвисты их называют естественными языками. Естественные языки имеют устную и письменную формы.
Кроме разговорных (естественных) языков существуют формальные языки. Как правило, это языки какой-нибудь профессии или области знаний. Например, математическую символику можно назвать формальным языком математики; нотную грамоту - формальным языком музыки.
Язык - это знаковый способ представления информации. Общение на языках - это процесс передачи информации в знаковой форме.
Можно привести примеры разных способов знакового обмена информацией, заменяющих речь. Например, глухонемые люди речь заменяют жестикуляцией. Жесты дирижера передают информацию музыкантам. Судья на спортивной площадке пользуется определенным языком жестов, понятным игрокам.
Однако запахи, вкусовые и осязательные ощущения не сводятся к каким-то знакам, не могут быть переданы с помощью знаков. Безусловно, они несут информацию, поскольку мы их запоминаем, узнаем. Такую информацию будем называть образной информацией. К образной относится также информация, воспринимаемая через зрение и слух, но не сводящаяся к языкам: шум ветра, пение птиц, картины природы, живопись.
Информационные процессы
Любой человек постоянно занят какой-то работой с информацией: читает книги, подсчитывает стоимость покупки, пересказывает другому человеку какие-то сведения, заучивает правила, решает задачи и многое другое. Профессии многих людей связаны исключительно с информационной деятельностью: это учителя, студенты, журналисты, ученые, переводчики, писатели, библиотекари, работники архивов и многие другие.
Можно ли найти что-то общее в столь разнообразных видах работы с информацией? Оказывается, можно! Любая информационная деятельность человека сводится к выполнению трех основных видов информационных процессов: процесса хранения информации, процесса передачи информации и процесса обработки информации.
Хранение информации. Люди хранят информацию либо в собственной памяти (иногда говорят — «в уме»), либо на каких-то внешних носителях, чаще всего — на бумаге.
Те сведения, которые мы помним, всегда нам доступны. Например, если вы запомнили таблицу умножения, то вам никуда не нужно заглядывать для того, чтобы ответить на вопрос: сколько будет пятью пять? Каждый человек помнит свой домашний адрес, номер телефона, а также адреса и телефоны близких людей. Если же понадобится адрес или телефон, который вы не помните, то поможет записная книжка или телефонный справочник.
Память человека можно условно назвать оперативной. Здесь слово «оперативный» является синонимом слову «быстрый». Сохраненные в памяти знания воспроизводятся человеком мгновенно. Свою память мы еще можем назвать внутренней памятью. Тогда информацию, сохраненную на внешних носителях (в записных книжках, справочниках, энциклопедиях, магнитных записях), можно назвать нашей внешней памятью. Чтобы воспользоваться такой информацией, ее сначала нужно поместить во внутреннюю память. Например, прочитать номер телефона в записной книжке, а потом использовать эту информацию по назначению (набрать номер на аппарате).
Наша внутренняя память не всегда надежна. Человек нередко что-то забывает. Информация на внешних носителях хранится дольше, надежнее. Именно с помощью внешних носителей люди передают свои знания из поколения в поколение.
Передача информации. Очень часто любому человеку приходится участвовать в процессе передачи информации. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи: телефона, радио, телевидения. Такие средства связи называются каналами передачи информации.
В процессе передачи информация может искажаться или теряться, если информационные каналы плохого качества. Многие знают, как трудно общаться при плохой телефонной связи.
Передача информации — всегда двусторонний процесс: есть источник и есть приемник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, вы являетесь приемником информации, рассказывая товарищу последние новости или отвечая на уроке — источником информации. Каждому человеку постоянно приходится переходить от роли источника к роли приемника информации и обратно.
Обработка информации — третий вид информационных процессов. Вот хорошо вам знакомый пример — решение математической задачи. Например, даны значения сторон прямоугольника. Нужно определить его площадь. Чтобы решить такую задачу, кроме исходных данных ученик должен знать математическое правило, с помощью которого можно найти решение. В данном случае это правило звучит так: площадь прямоугольника равна произведению длин двух смежных его сторон. Применяя это правило, получаем искомую величину.
В данном примере процесс обработки заключается в том, что новая информация получается путем вычислений, произведенных над исходной информацией.
Вычисление — лишь один из вариантов обработки информации. Если путем обработки исходной информации получается другая, то это совсем не обязательно должны быть математические расчеты. Вспомните истории Шерлока Холмса, героя книг Конан Дойля. Имея в качестве исходной информации часто очень запутанные показания свидетелей и косвенные улики, Холмс с помощью логических рассуждений прояснял всю картину событий и разоблачал преступника. Человеческая логика -это система правил, с помощью которой из одной информации можно вывести другую.
Процесс обработки информации не всегда связан с получением каких-то новых сведений. Например, учитель русского языка проверяет написанные вами сочинения на тему «Как я провел лето». Он исправляет ошибки и выставляет оценки. Исправление ошибок — это вариант обработки текста сочинения без изменения его содержания. Ведь не станет же учитель дописывать в ваши сочинения какие-то новые факты! Исправив ошибки, он внес изменения не в содержание сочинений, а в их форму.
Перевод текста с одного языка на другой — это тоже пример процесса обработки информации, изменяющего форму, но не содержание текста. К информационным процессам обработки относится кодирование информации.
Процесс кодирования — это преобразование формы представления информации в новую фирму, удобную для ее хранения, передачи и обработки.
Особенно широко понятие «кодирование» стало употребляться с развитием технических средств хранения, передачи и обработки информации (телеграф, радио, компьютеры). Например, в начале XX века телеграфные сообщения кодировались и передавались с помощью азбуки Морзе. Иногда кодирование производится в целях засекречивания содержания текста. В таком случае его называют шифровкой.
Еще одной разновидностью процесса обработки информации является ее сортировка (иногда говорят — упорядочение). Например, вы решили записать адреса и телефоны всех своих одноклассников на отдельные карточки. В каком порядке нужно сложить эти карточки, чтобы затем было удобно искать среди них нужные сведения? Наверняка вы разложите их в алфавитном порядке по фамилиям. В информатике организация информации по какому-то правилу, связывающему ее в единое целое, называется структурированием.
Еще одна разновидность процесса обработки — поиск информации. Нам с вами очень часто приходится этим заниматься: в словаре искать перевод иностранного слова, в телефонном справочнике — номер телефона, в железнодорожном расписании - время отправления поезда, в учебнике математики — нужную формулу, на схеме метро — маршрут движения, в библиотечном каталоге — сведения о нужной книге. Можно привести еще много примеров. Все это — процессы поиска информации на внешних носителях: книгах, схемах, таблицах, картотеках.
