Часть 1 Вопросы 1-3

Вещественно-энергетическая картина мира.

По современным представлениям информация является одной из исходных категорий мироздания наряду с материей и энергией. Эти категории взаимосвязаны между собой; усмотреть такие связи можно как в природных явлениях, так и в явлениях и процессах, порожденных человеком. Примерами природных явлений, в кото­рых проявляются связи между материей, энергией и информаци­ей, могут служить:

•      фазовый переход из кристаллического состояния твердого те­ла в жидкое - в нем, наряду с материальными преобразова­ниями и энергетическими затратами, происходит и потеря информации относительно расположения атомов (сопровождае­мая ростом энтропии),

•      передача наследственных признаков в живой природе посред­ством информации, заключенной в молекулы ДНК, что обеспе­чивает, благодаря разным наборам хромосом, с одной сторо­ны, передачу доминантных признаков данного вида животных или растений, а с другой стороны, адаптацию к изменениям внешних условий существования;

•      условные и безусловные рефлексы - это информация, которая появилась и сохраняется в мозге животного благодаря мате­риальным и энергетическим воздействиям внешней среды.

Примерами связей материя - энергия - информация в общест­ве людей являются:

•      любое производство, включающее материальную составляю­щую (исходные материалы), энергетические ресурсы, необхо­димые для преобразования материальных объектов, а также
информационное обеспечение в виде описания технологий, различной документации и пр.;

•      подготовка новых членов общества - образование - информа­ционный процесс, требующий как материального, так и энерге­тического обеспечения;

•      управление в любой сфере состоит в выработке решений на основе имеющейся информации,  которые могут иметь кон­кретные материальные и энергетические проявления, напри­мер падение с велосипеда или отключение электроэнергии.

Какая из трех перечисленных категорий важнее для человека? Такая постановка вопроса кажется бессмысленной, поскольку все­гда можно привести множество примеров приоритетности каждой из этих категорий в конкретных ситуациях. Вместе с тем прогресс человечества неизбежно влечет увеличение общего объема ин­формации, которым оно располагает, причем объем этот растет с течением времени гораздо быстрее, чем население земного шара и его материальные потребности. Таким образом, можно утверждать, что значимость информации по отношению к остальным категориям возрастает. Именно по этой причине дальнейшее развитие челове­чества связывают с построением и переходом к новой формации - информационному сообществу.

Информационное общество.

Совершим краткий экскурс в историю, оценивая ее с точки зрения уровня развития информационных процессов. Сто­ит заметить, что само выделение первобытных людей из мира жи­вотных и формирование начальных обществ связано с их комму­никацией в ходе решения совместных задач - охота, борьба со стихиями и пр., т.е. с информационным обменом. В отношении коммуникации ситуация нисколько не изменилась за прошедшие с тех пор тысячелетия - и сейчас любые совместные действия, ре­шение любой задачи, в котором участвует более одного человека, требуют обмена информацией, представленной в понятной всем участникам форме. Для характеристики информационного обеспе­чения исторических эпох выделим несколько параметров:

•      организация передачи информации в пространстве, т.е. рас­пространение информации с целью обеспечения доступа к ней людей (потребителей), удаленных друг от друга, в относитель­но небольшой временной интервал;

•      организация передачи информации во времени, т.е. накопление и хранение информации в интересах будущих потребителей;

•      организация   обработки   информации,   т.е.   преобразование имеющейся информации с целью ее использования для решения задач практики - управления, обучения, создания новой информации (наука и искусство) и пр.

По ходу истории человечества улучшение показателей, характе­ризующих уровень развития перечисленных процессов, происходи­ло неравномерно, что повлекло возникновение и затем преодоление нескольких информационных барьеров. Информационные барьеры образовывались в результате противоречий между информацион­ными запросами общества и техническими возможностями их обес­печения. Эти барьеры оказывались препятствием на пути прогресса общества, и потому, как и в случае барьеров материальных или энергетических, человечество всегда находило способ их преодоле­ния. Таких информационных барьеров можно указать три.

1-й информационный барьер был преодолен приблизительно в V тысячелетии до н.э. До того времени единственным хранилищем информации был мозг человека. Передача информации была свя­зана с механическим перемещением самого человека, и, следова­тельно, скорость передачи была весьма низкой, а передача нена­дежной. Обработка информации также производилась человеком. Противоречие состояло в том, что человечеству требовалась воз­можность сохранять во времени опыт и знания, накопленные пре­дыдущими поколениями с тем, чтобы они могли быть переданы поколениям последующим. Барьер был преодолен благодаря по­явлению письменности. Носителями информации стали камни, глиняные таблички, папирус, пергамент, береста, материя; позд­нее (во II веке н.э.) появилась бумага.

11-й информационный барьер сформировался к XV в. из-за того, что в связи с развитием производства - появлением цехов, ману­фактур - возникла потребность в большом числе образованных людей, способных этим производством управлять. Противоречие состояло в том, что количество источников информации - рукопи­сей, рукописных книг - не могло обеспечить обучение большого количества людей. Изобретение книгопечатания (т.е. тиражирования информации) в Европе в XV в. И. Гутенбергом и в XVI в. И. Федоро­вым позволило преодолеть данное противоречие. В то время ско­рость передачи информации определялась скоростью механического перемещения ее бумажного носителя. Обработка производилась че­ловеком. Поскольку основным носителем информации являлась бу­мага, и именно этим определялись технологии накопления и распро­странения информации, по определению В. М. Глушкова это состоя­ние можно назвать бумажной информатикой.

К началу XX в. ситуация изменилась, в первую очередь в отно­шении скорости распространения информации: сначала появилась почта; в XIX в. - телеграф, затем телефон; в 1905 г.- радио; в 1920-1930-е годы - телевидение. В результате этих изобретений информация практически мгновенно могла быть доставлена в лю­бую точку земного шара. Появились и новые устройства, обеспе­чивавшие иные (по сравнению с бумагой) принципы записи ин­формации для хранения - фотография, затем кино, затем магнит­ная запись. Без существенных изменений оставалась лишь ситуа­ция, связанная с переработкой информации, - эту функцию по-прежнему выполнял только человек.

К 111-му информационному барьеру человечество подошло во второй половине XX столетия, когда общие объемы информации, которыми оно располагало, выросли настолько, что суммарной пропускной способности человеческого мозга оказалось недоста­точно для ее переработки. Прогресс человечества стал зависеть от того, удастся ли решить проблему автоматизации обработки информации. Варианты решения появились в 1945—46 гг., когда американские инженеры П. Экерт и Дж. Мочли построили первую цифровую вычислительную машину «ЭНИАК», математик Дж. фон Нейман описал принципы работы автоматических вычислительных устройств, а в 1948 г. К. Шеннон опубликовал знаменитую работу «Математическая теория связи», где изложил математические принципы кодирования и передачи информации, а также предло­жил метод объективного измерения количества информации - именно эти идеи и составили основу новой науки - информатики. Итак, преодоление нового информационного барьера породило необходимость создания устройств, обеспечивающих автоматизи­рованную обработку информации, а это, в свою очередь, вызвало к жизни науку, которая определяла бы принципы работы таких устройств и общие принципы представления и преобразования информации.

Информатизация общества.

Термин «информатика», обозначающий название, появился и прижился не сразу. В нашей стране в 60-е гг. XX в. во­просы, связанные с разработкой, функционированием и примене­нием автоматизированных систем обработки информации, объе­динялись термином «кибернетика», хотя это было не вполне вер­но, поскольку, по определению Н. Винера, кибернетика - это наука о законах управления в живой и неживой природе, т.е. сфера ее интересов охватывает лишь часть (хотя обширную и важную) ис­пользуемых человеком информационных процессов и систем. Бо­лее общую научную дисциплину, связанную с исследованием ин­формации, в англоязычных странах стали называть «Computer Science» - «вычислительная наука»; во Франции же появился термин «Informatique» - «информатика» - он и был позаимство­ван и с середины 1970-х гг. прочно вошел сначала в научно-технический обиход, а затем стал общеизвестным и общеприня­тым. Однако предметную область дисциплины информатика ус­тановившейся считать нельзя. Международный конгресс по ин­форматике 1978 г. предложил следующее определение: «Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслу­живанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия». Сращивание информатики со средствами телекоммуникаций, как отмечает академик В.М. Глушков, привело к появлению нового термина - телематика, хотя пока он не получил такого же распростране­ния, как информатика. Для нашего рассмотрения вполне при­емлемым можно считать определение академиков А.П. Ершова и Б.Н. Наумова:

Информатика - фундаментальная естественная наука, изучающая общие свойства информации, процессы, мето­ды и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразова­ние, перемещение, выдача)

Отнесение информатики к фундаментальным наукам означает, что она имеет общенаучную значимость, т.е. ее понятия, законы и методы применимы не только в рамках самой науки, но и в иных научных и прикладных дисциплинах.

В информатике выделяются два направления - теоретическое и прикладное. Исследования в области теоретической информати­ки обеспечивают выявление и формулировку общих законов, ка­сающихся информации и информационных процессов, определе­ние принципов функционирования технических систем, связанных с информационными процессами и обработкой дискретной ин­формации, а также построение методологии создания и использо­вания информационных моделей. Прикладная информатика обес­печивает непосредственное создание информационных систем и программного обеспечения для них, а также их применение для решения практических задач.

Теоретическая информатика - дисциплина, использующая ме­тоды математики. Поскольку любая информация может быть представлена в дискретном виде, для описания информационных процессов может быть использован аппарат дискретной математики. Однако в теорети­ческой информатике этот аппарат наполняется конкретным и спе­цифическим содержанием, поскольку применяется к информаци­онным объектам. Теоретическая информатика включает следую­щие дисциплины: теория информации, теория алгоритмов, теория кодирования, теория систем и моделей, теория конечных автома­тов, вычислительная математика, математическое программиро­вание и целый ряд других.