Основы программирования и информатика

1.6. Место программирования в системе наук

Рассмотрим место науки программирования в традиционно сложившейся системе наук (технических, естественных, гуманитарных и т.д.). В частности, это позволило бы найти место общеобразовательного курса программирования в ряду других учебных предметов.

Напомним, что по определению А.П.Ершова программирование - «фундаментальная естественная наука». Академик Б.Н.Наумов определял программирование «как естественную науку, изучающую общие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача)».

Уточним, что такое фундаментальная наука и что такое естественная наука. К фундаментальным принято относить те науки, основные понятия которых носят общенаучный характер, используются во многих других науках и видах деятельности. Нет, например, сомнений в фундаментальности столь разных наук как математика и философия. В этом же ряду и программирование, так как понятия «информация», «процессы обработки информации» несомненно, имеют общенаучную значимость.

Естественные науки - физика, химия, биология и другие - имеют дело с объективными сущностями мира, существующими независимо от нашего сознания. Отнесение к ним программирования отражает единство законов обработки информации в системах самой разной природы - искусственных, биологических, общественных.

Однако многие ученые подчеркивают, что программирование имеет характерные черты и других групп наук - технических и гуманитарных (или общественных).

Черты технической науки придают информатике ее аспекты, связанные с созданием и функционированием машинных систем обработки информации. Так, академик А.А. Дородницын определяет состав программирования как «три неразрывно и существенно связанные части: технические средства, программные и алгоритмические».

Первоначальное наименовании школьного предмета «Основы программирования и вычислительной техники» в настоящее время изменено на «Программирование» (включающее в себя разделы, связанные с изучением технических, программных и алгоритмических средств). Науке информатике присущи и некоторые черты гуманитарной (общественной) науки, что обусловлено ее вкладом в развитие и совершенствование социальной сферы. Таким образом, программирование является комплексной, междисциплинарной отраслью научного знания.

Программирование — практическая наука. Ее достижения должны проходить подтверждение практикой и приниматься в тех случаях, когда они соответствуют критерию повышения эффективности.

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

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

- интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управлений аппаратным и программным обеспечением);

- программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ);

- преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

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

- автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

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

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для программирования ключевым понятием является эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают отношение производительности оборудования к его стоимости (с учетом стоимости эксплуатации и обслуживания). Для программного обеспечения под эффективностью понимают производительность лиц, работающих с ним (пользователей). В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, создаваемого программистами в единицу времени.

Программирование — комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Ее приоритетные направления:

разработка вычислительных систем и программного обеспечения;

теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;

математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;

методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);

системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;

биопрограммирование, изучающая информационные процессы в биологических системах;

социальная программирование, изучающая процессы информатизации общества;

методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;

разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Что представляет собой сообщение?

Что такое сигнал и какие характеристики могут нести информацию?

На какие виды делятся сигналы по источнику возникновения? Приведите примеры естественных и искусственных сигналов.

Чем отличаются аналоговый, дискретный и цифровой сигналы?

Что такое цифровая шина и что понимается под её разрядностью?

Для чего используются АЦП и ЦАП?

Что такое данные? Приведите примеры данных.

Что понимается под информацией? Назовите три направления исследований, связанных с понятием информации.

Как связаны энтропия и количество информации? Что такое негэнтропия?

Какие свойства информации наиболее важны с точки зрения программирования?

Что такое информационная система и какова её основная задача?

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ

Сообщение – это:

a. физический процесс, несущий информацию;

b. предназначенное для передачи высказывание, текст, изображение, физический предмет или поступок;

c. сведения, полученные путем измерения и представленные в формализованном виде;

d. свойство материи.

Сигнал – это:

a. материальная оболочка для представления информации;

b. физический процесс, некоторая характеристика которого несёт информационный смысл;

c. последовательность сообщений;

d. зарегистрированная информация.

Естественные сигналы возникают:

a. в результате деятельности человека;

b. в технических системах;

c. в силу взаимодействия материальных объектов в живой или неживой природе;

d. только в живых организмах.

Аналоговый сигнал характеризуется:

a. скачкообразным изменением информационной характеристики;

b. наличием только двух возможных значений;

c. плавным изменением информационной характеристики;

d. ограниченным числом значений.

Дискретный сигнал отличается от аналогового тем, что:

a. его информационная характеристика изменяется плавно;

b. число возможных значений ограничено;

c. он всегда является цифровым;

d. он может принимать бесконечное число значений.

Цифровой сигнал – это:

a. любой дискретный сигнал;

b. аналоговый сигнал, преобразованный в электрический;

c. частный случай дискретного сигнала, принимающий только два возможных значения;

d. сигнал, передаваемый только по оптоволокну.

Разрядность цифровой шины – это:

a. количество проводящих линий в шине;

b. количество бит, передаваемых с её помощью за один раз;

c. скорость передачи данных;

d. максимальное напряжение сигнала.

Для преобразования аналогового сигнала в цифровой используется:

a. ЦАП;

b. АЦП;

c. звуковая карта;

d. микропроцессор.

Данные – это:

a. информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки техническими средствами;

b. физический процесс, несущий информацию;

c. результат регистрации только светового сигнала;

d. любое сообщение.

Что является примером данных?

a. световой сигнал;

b. запись речи на магнитной ленте;

c. естественный запах цветов;

d. сигнал светофора.

Информация определяется как:

a. сведения, полученные путем измерения;

b. свойство материи, передаваемое физическим сигналом;

c. последовательность сигналов;

d. зарегистрированный сигнал.

Сколько направлений развития исследований связано со свойственно-количественным подходом к понятию информации?

a. одно;

b. два;

c. три;

d. четыре.

Количество информации, полученное как разность между начальной и конечной энтропией, называется:

a. энтропией;

b. битом;

c. негэнтропией;

d. вероятностью.

Какое из перечисленных свойств НЕ относится к наиболее важным свойствам информации с точки зрения программирования?

a. объективность;

b. полнота;

c. актуальность;

d. громкость.

Информационная система – это:

a. система, организующая, хранящая и преобразующая информацию;

b. аппаратное обеспечение компьютера;

c. совокупность программ для обработки данных;

d. база данных.

Процесс изменения свойств некоторого материального объекта под воздействием сигнала называется:

a. преобразованием;

b. регистрацией сигнала;

c. модуляцией;

d. кодированием.

Ответы на тестовые задания

b.

b.

c.

c.

b.

c.

b.

b.

a.

b.

b.

c.

1.7. Общество и программирование

Отличительной чертой человеческого общества является то, что в течение длительного времени основным предметом труда оставались материальные объекты. Воздействуя на них, человек добывал себе средства к существованию, и на протяжении многих веков решалась задача усиления мускульных возможностей человека с помощью различных инструментов, агрегатов и машин. На это была направлена механизация производства, которую стали интенсивно внедрять в начале XX в. Развитие человеческого общества практически на всех этапах проходило на основе технического прогресса. Это – и овладение огнем, и использование паровых машин, и проникновение в тайны атомной энергии, и т.п. Повышению производительности труда способствовала автоматизация. В процессе формирования трудовых коллективов возникла необходимость обмена знаниями. Первоначально знания передавали устно из поколения в поколение; появление письменности позволило по-новому показать накопленные знания – представить их в виде информации. Предполагают, что между первыми инструментами обработки материальных объектов и средствами отображения информационных образов существовал временной интервал около миллиона лет. Таким образом, появление информации является естественным следствием развития человеческого общества.

В настоящее время информация – один из самых дорогих видов ресурсов. Это проявляется в тенденции стремительного перекачивания трудовых ресурсов из сферы материального производства в информационную. Например, в США в конце XIX в. свыше 95% трудоспособного населения было занято физическим трудом и только менее 5% - работой по обработке информации. Сегодня мы наблюдаем картину соотношения трудовых ресурсов с точностью до наоборот. В 40-х годах XX в. экстенсивный фактор как средство преодоления разрыва между потребностями и возможностями обработки информации себя исчерпал. Это явилось толчком к созданию новых средств обработки информации—ЭВМ и переходу к интенсивному развитию информационной индустрии.

Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

В информационном обществе изменятся производство, уклад жизни, си-стема ценностей, возрастет значимость культурного досуга по отношению к материальным ценностям. Люди, живущие в информационном обществе, должны уметь пользоваться главным его инструментом, и в первую очередь универсальной информационной машиной – компьютером.

По сравнению с индустриальным обществом, где все направлено на производство и потребление товаров, в информационном обществе производятся и потребляются интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. От человека потребуется способность к творчеству, возрастет спрос на знания.

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и передачей информации, особенно высшей ее формы – знаний.

В настоящее время в передовых странах с конца XX в. постепенно проявляются очертания информационного общества. Все больше людей живут и работают в квартирах и офисах оснащенных всевозможными электронными приборами и компьютерными устройствами. В деятельности людей все большее место занимает обработка информации с помощью электронных средств.

Создание информационного общества – политическая, экономическая и культурная цель большинства субъектов экономики. Движение к этой цели стимулируется национальными стратегическими программами, программами развития и большим числом других инициатив. Ведутся тысячи международных, национальных, региональных и местных проектов. Формирование информационного общества является наиболее привлекательным и многообещающим направлением деятельности в сегодняшние бурные времена.

Концепция информационного общества довольно абстрактна. Она упоминается уже более 20 лет в национальных программах, таких как «инфодеревни» в Японии, и telematics во Франции. Различные субъекты мировой экономики уже находятся на третьей стадии развития информационного общества. Первые концепции были по своей сути футуристическими и ориентированными на технологии доставки информации. Затем быстрое развитие информационных и коммуникационных технологий коренным образом изменило различные виды бизнеса и услуг — появилось «общество информационных технологий». Темы современных дискуссий сосредоточены вокруг информационного содержания, сердца информационного общества. Теперь это не только техническая или экономическая проблема, но также культурный и социальный вопрос, часть каждодневной жизни.

В процессе движения мирового сообщества к экономике, основанной на информации, телекоммуникации и информационные технологии быстро изменяются. В развитии телекоммуникаций все более полагаются на участие частных лиц и конкуренцию. Обработка информации играет все большую роль во всех секторах экономики как развитых, так и развивающихся стран. Разработаны новые средства сжатия данных. Технологии оптоволоконной и беспроводной связи постоянно совершенствуются. Стоимость услуг связи падает так быстро, что в пределах последующих 20 лет обмен информацией, возможно, станет практически бесплатной услугой. Переход к технологиям цифровой связи приводит к сближению служб передачи, распространения информации и других информационных служб и открывает перспективы глобальных сетей, доступных благодаря одному движению пальца. Для появляющихся экономических систем эти изменения открывают волнующие возможности. Новые технологии позволяют странам преодолевать различные препятствия на пути к развитию. Например, система дистанционного образования может стать жизнеспособным дополнением к его традиционным методам.

Финансирование и право собственности в информационной структуре становятся привлекательными для частного сектора, снижая таким образом бремя ее финансирования для общественного сектора.

Информатизация общества – процесс проникновения информационных технологий во все сферы жизни и деятельности общества. Многие социологи и политологи полагают, что мир стоит на пороге информационного общества.

Последние полвека информатизация является одной из причин перетока людей из сферы прямого материального производства в, так называемую, информационную сферу. Промышленные рабочие и крестьяне, составлявшие в середине XX века более 2/3 населения, сегодня в развитых странах составляют менее 1/3. Все больше тех, кого называют «белые воротнички» - людей, не создающих материальные ценности непосредственно, а занятых обработкой информации (в самом широком смысле): это и учителя, и банковские служащие, и программисты, и многие другие категории работников. Появились и новые пограничные специальности. Можно ли назвать рабочим программиста, разрабатывающего программы для станков с числовым программным управлением? - По ряду параметров можно, однако, его труд не физический, а интеллектуальный.

Общественные отношения в истории развития человеческого общества всегда зависели от приобретения знаний в различных науках. Кардинальные изменения в сфере обработки информации позволило человеческому обществу приобрести новое качество.

В области овладения информацией в истории цивилизации можно выделить четыре этапа:

- первый этап: изобретение письменности, в результате чего появилась возможность передачи знаний от поколения к поколениям.

- второй этап: (середина XVI в.) изобретение книгопечатания, которое радикально изменило культуру, организацию деятельности общества.

- третий этап: (конец XIX в.) изобретение электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, давшие возможность оперативно передавать информацию в любом объеме.

- четвертый этап: (70-е гг. XX в.) изобретение микропроцессорной технологии и появление персонального компьютера. Этот этап характеризуется:

- переходом от механических и электрических средств преобразования информации в электронные;

- миниатюризацией устройств, приборов, машин;

- созданием программно-управляемых устройств и процессов.

В этот период на первый план выходит новая отрасль - информационная индустрия. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды информационных технологий, особенно телекоммуникации.

В настоящее время информационное общество можно охарактеризовать следующими признаками:

активно разрешается противоречие между большим потоком информации и информационной потребностью общества;

по сравнению с другими ресурсами информация в большинстве случаев имеет приоритет;

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.