Место информатики среди других наук

Структурно-функциональный срез информатики. Подход к информатике как естественной науке (типа физики, биологии) позволяет четко выделить суть (ядро) теоретической информатики и соотнести ее с математикой. Для иллюстрации этого возьмем за основу типичную структурно – функциональную схему раздела естественной науки (рис. а) и «примерим» ее к разделу информатики, например, «Базы данных» (БД) (рис. б). Аналогичным образом можно поступить и с другими разработанными разделами информатики.

Упрощенная структура раздела естественной науки (а) и раздела информатики (б)

Из анализа этих рисунков можно сделать следующие выводы.

А) В этом разделе информатики присутствуют практически все атрибуты естественной науки:

1) Есть математический слой (формализуемая средствами математики часть системы, объекта, процесса). Здесь математика выступает в роли языка для представления информации и описания процессов ее обработки. Например, алгебра отношений адекватно описывает реляционные БД (отсюда и название баз) (РБД). Методология нормализации отношений (разбиения таблиц) позволяет оптимизировать БД: сократить избыточность данных (сэкономить память), устранить возможные противоречия из-за хранения данных об одном и том же объекте в разных местах; позволяет описывать операции с таблицами (отношениями) БД – объединение, пересечение, разность, селекция, склеивание и т.д. Неформализуемый математикой «остаток системы» характеризует информатику как гуманитарную науку, в том смысле, что для его описания и представления информации используются методы и средства гуманитарных наук (семиотики, лингвистики, логики).

2) Есть модельный слой. В информатике аналогом идеальных физических моделей, составленных из «первичных идеальных объектов» (типа «материальная точка», «частица», «тело», «масса», «сила», «поле», «время», «скорость» и т.п.) являются информационные модели. Например, при создании РБД строят три типа моделей: инфологическую (это человеко-ориентированная модель данных, отражающая предметную область; представляется в виде т.н. ER-диаграмм «сущность-связь»; даталогическую (она описывает логическую организацию данных на языке конкретной БД для доступа к ним по именам, а не по физическому расположению); физическую (описывает хранимые данные на физическом уровне: тип машинных данных, адресное расположение). Необходимость двух последних моделей связана с основным «экспериментальным прибором» – компьютером.

3) Есть экспериментальная часть. В информатике аналогом «приборов», эталонов, измерительных процедур являются т.н. исполнитель (ПК), шаблоны, формы, константы, интерфейс, методика работы с БД; вместо физического эксперимента выполняется вычислительный (компьютерный) эксперимент.

После «согласования теории с экспериментом», как и в любой естественной науке, создается новое знание (в рассмотренном примере – в виде теории БД).

Т.о., по структуре и процессу создания нового знания (раздела науки информатики) информатика может быть отнесена к естественным наукам.

Б) Сердцевина (ядро) теоретической информатики, основная творческая работа в ней связана именно с модельным слоем – созданием информационных моделей. Разумеется, математизация модели желательна, но не всегда возможна. В этом случае могут использоваться и не математические средства (лингвистические, логикосемиотические, графические и другие модели).

В) Видно соотношение теоретической информатики и математики. В чем оно состоит? Теоретическую информатику некорректно именовать «математической информатикой». Иногда это явно указывается, как например, в содержании ГОС по информатике или часто подразумевается. При этом акцент явно переносится на математический слой, и ядро теоретической информатики «растворяется» в математике. Наоборот, математическую информатику вполне рационально считать составной частью теоретической информатики. Естественно, при адекватном (разумном) моделировании математика является мощным средством для информатики, одним из ее языков. Поскольку информатика рассматривает любые языки как средства представления информации и описания информационных процессов, то для нее математический язык (как один из многих других) может рассматриваться как объект исследования, например для поиска наиболее эффективных для своих нужд форм представления чисел (плавающая – фиксированная точка и т.д.), систем счисления (2, 3, 8, 16) и т.п.

Computer Science (в буквальном переводе - вычислительная наука; США, Канада, страны Латинской Америки) – занимает область 3 на рисунке. Изучает процессы обработки, хранения и передачи информации при помощи компьютеров и телекоммуникационных систем. Этим подчеркивается «компьютерная ориентация» предметной области науки. Предметом этой науки являются самые разные стороны программирования и использования ЭВМ, а также методы их конструирования и разработки ПО.

Information Science (информационная наука; США). Занимает область 2-3 на рисунке. Изучает:

-технологические процессы сбора, кодирования, преобразования, хранения, поиска, распространения, использования информации в общественных системах (сетях);

-структуру и свойства социальной, машинной и, частично, биологической информации.

Ориентирована на оптимизацию социальных информационных систем, передающих семантическую информацию (поэтому исследует проблемы смысла и значения, мыслительные процессы, проблемы восприятия информации), средства и методы оптимизации – ЭВМ, кибернетические и математические методы (поэтому рассматривают технологию машинной обработки информации, математическое моделирование, взаимодействие человек-ЭВМ и т.д.). Имеет интегративный характер, т.е. связана со многими дисциплинами (лингвистикой, математикой, логикой, психологией, кибернетикой, теорией познания, с системными исследованиями, системотехникой).