Направления и практические приложения информатики

 

В составе основной задачи информатики сегодня можно выделить следующие направления практических приложений информатики:

1. архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

2. интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

3. алгоритмизация и программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных алгоритмов и программ);

4. преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

5. защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

6. автоматизация компьютерных процессов (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

7. стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, а также между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).

 

Истоки и предпосылки информатики

 

Слово информатика происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Information (информация) и Automatique (автоматика), что выражает ее суть как науки об автоматической обработке информации. Кроме Франции термин информатика используется в ряде стран Восточной Европы.

В то же время, в большинстве стран Западной Европы и США используется другой термин — Computer Science (компьютерная наука).

Впервые ученые заговорили о информатике, как о науке в 60-х годах20-го века. Но как наука она обрела себя лишь к 80-ым годам 20 века.

В качестве источников информатики обычно называют две науки— документалистику и кибернетику. Документалистика сформировалась в конце XIX века в связи с бурным развитием производственных отношений. Ее расцвет пришелся на 20-30-е годы XX века, а основным предметом стало изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота.

Основы близкой к информатике технической науки кибернетики были заложены трудами по математической логике американского математика Норберта Винера, опубликованными в 1948 году, а само название происходит от греческого слова (kyberneticos — искусный в управлении).

 

 

Основатель кибернетики Норберт Винер

(1894 - 1964)

 

Термин кибернетика ввел выдающийся французский философ, физик, математик, химик Андре Мари Ампер в первой половине XIX веке. Он занимался разработкой единой системы классификации всех наук и обозначил этим термином гипотетическую науку об управлении, которой в то время не существовало, но которая, по его мнению, должна была существовать.

 

 

Андре Мари Ампер (1775 - 1836)

 

Предметом кибернетики являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами — методы моделирования процесса принятия решений техническими средствами, связь между психологией человека и математической логикой, связь между информационным процессом отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта.

 

На практике кибернетика во многих случаях опирается на те же программные и аппаратные средства вычислительной техники, что и информатика, а информатика, в свою очередь, заимствует у кибернетики математическую и логическую базу для развития этих средств.

 

Единицы измерения данных

 

Математические основания

 

В различных науках существуют различные система измерения данных. Информатика оперирует типами данных, которые могут быть представлены при помощи бинарных кодов двоичной системы счисления.

 

Двоичная система счисления

 

впервые предложена гениальным немецким математиком и инженером Готфридом Лейбницем, изобретателем систем счисления, а также основателем дифференциального и интегрального исчисления.

Лейбниц показал, что любое десятичное число может быть выражено при помощи всего двух цифр 0 и 1.

Гениальный немецкий математик
Готфрид Лейбниц (1646-1716)

Двоичная (бинарная) система счисления имеет основание 2.

Ее алфавит составляют цифры 0 и 1.

 

Десятичная	Двоичная
	0 + 1
	1 + 1 = 10
	10 + 1 = 11
	11 + 1 = 100
	100 + 1 = 101

Плотность информации

 

Плотность информации определяется функцией

 

 

 

Максимум этой функции имеет место при
x = е = 2,718281828.

То есть наибольшей плотностью записи информации обладает система счисления с основанием e.

Троичная система счисления

 

Из целочисленных систем счисления обладает наибольшей плотностью записи информации.

Первая троичная ЭВМ «Сетунь» была построена в 1958 году Н. П. Брусенцовым в МГУ.

Восьмеричная (8) и шестнадцатеричная (16)
системы счислений

Компьютерам очень удобно оперировать двоичными числами, но люди не привыкли работать с большим количеством цифр. Например, чтобы представить в двоичном виде число 1234 потребуется больше 10 двоичных цифр (10011010010). Поэтому были придуманы восьмеричная и шестнадцатеричная системы счислений. Они удобны как и десятичные числа тем, что для представления числа требуется меньшее количество разрядов. А по сравнению с десятичными числами, перевод в двоичное представление очень простой. Это как будто мы двоичное число разбили на группы по три или четыре разряда и каждой двоичной комбинации придумали значок.

Таблица для восьмеричных цифр:

 

Двоичная комбинация	Значок

 

Таблица для шестнадцатеричных цифр:

Двоичная комбинация	Значок
	A
	B
	C
	D
	E
	F