Информатика как наука

Содержание

Введение……………………………………………………………………… ….3

1. Теоретическая часть

1.1 Информатика как наука…………………………………………………. ….4

1.2 Структура……………………………………………………………………..7

1.3 Электронный период  и перспективы развития……………………………11

Заключение………………………………………………………………………13

2. Практическая часть

2.1 Цель решения задачи………………………………………………………..14

2.2 Условия решения задачи…………………………………………………. ..14

2.3 Информационная модель  решения задачи……………………………… ..16

2.4 Аналитическая модель  решения задачи………………………………… ..16

2.5 Технология решения  задачи в MS Excel…………………………………..17

2.6 Анализ полученных результатов………………………………………. ….20

Список литературы…………………………………………………………. ….21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Формирование информатики  как науки происходило в XX веке, что было связано с развитием  вычислительной техники.Само понятие информатики возникло где-то в 60-х гг. во Франции. Так решили назвать область знаний, изучающую применение электронных вычислительных машин для автоматизации обработки информации.

Изначально компьютер  был инструментом для автоматизации  трудоемких вычислений. Однако постепенно эволюционировал в инструмент для  работы фактически с любой информацией, а не только числовой. Получая исходную информацию в виде чисел, таблиц, изображений, текстов программное обеспечение  вычислительных машин способно преобразовывать  ее в другую информацию, а также  сохранять и передавать в той  или иной форме.

Наука информатика стала заниматься разработкой информационных моделей объектов реального мира, для которых вообще можно создать информационную модель. Т.к. материальный мир весьма разнообразен, то и объекты изучения информатики также очень разнообразны. В связи с этим информатика – очень разнородная наука, что затрудняет ее однозначное определение.Информатика тесно связана с математикой, т.к. опирается на ее достижения. Это объясняется тем, что объекты естественных и технических наук, а также социальные явления можно описать с помощью понятий математики – функций, систем уравнений, неравенств и др. При этом предмет изучения информатики – информация – общенаучное и социальное понятие.

 

 

 

1. Теоретическая часть

1.1 Информатика как наука.

Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует  приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи, данных средствами вычислительной техники, а также  принципы функционирования этих средств  и методы управления ними. [1,стр.23] Термин "информатика" происходит от французского слова Informatique и образован из двух слов: информация и автоматика. Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин "ComputerScience" для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники. Теперь эти термины являются синонимами.

Появление информатики обусловлено  возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки  и передачи информации, связанной  с фиксацией данных на машинных носителях.[2,стр.28]

Предмет информатики как науки составляют:

· аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

· программное обеспечение средств вычислительной техники;

· средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

· средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Рис. 1. Структура  информатики

Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом. Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения  иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами - интерфейсом пользователя.

Основной задачей информатики  как науки является систематизация приемов и методов работы с  аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации  этапов работы с данными, а также  методически обеспечивать новые  технологические исследования.[4,стр.68]

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить  проверку на практике и приниматься  в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня  можно выделить такие основные направления  информатики для практического  применения:

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

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

· программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);

· 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, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов  для информатики ключевым вопросом есть эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение производительности оснащение  к его стоимости. Для программного обеспечения под эффективностью принято понимать производительность работающих с ним пользователей. В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, созданного программистами за единицу  времени. В информатике все жестко ориентированно на эффективность.

                                           1.2 Структура.

Теоретическая информатика

Теоретическая информатика – это научная  область, предметом изучения которой  являются информация и информационные процессы; в которой осуществляется изобретение и создание новых  средств работы с информацией. Как  любая фундаментальная наука, теоретическая  информатика (в тесном взаимодействии с философией и кибернетикой) занимается созданием системы понятий, выявлением общих закономерностей, позволяющих  описывать информацию и информационные процессы, протекающие в различных  сферах (в природе, обществе, человеческом организме, технических системах).

Математическая  логика

Математическая  логика (теоретическая логика, символическая  логика) — раздел математики, изучающий  доказательства и вопросы оснований  математики. Согласно определению П. С. Порецкого, «математическая логика есть логика по предмету, математика по методу». Согласно определению Н. И. Кондакова, «математическая логика — вторая, после традиционной логики, ступень в развитии формальной логики, применяющая математические методы и специальный аппарат символов и исследующая мышление с помощью исчислений (формализованных языков).» Это определение соответствует определению С. К. Клини: математическая логика — это «логика, развиваемая с помощью математических методов». Так же А. А. Марков определяет современную логику «точной наукой, применяющей математические методы». Все эти определения не противоречат, но дополняют друг друга.

Применение  в логике математических методов  становится возможным тогда, когда  суждения формулируются на некотором  точном языке. Такие точные языки  имеют две стороны: синтаксис  и семантику. Синтаксисом называется совокупность правил построения объектов языка (обычно называемых формулами). Семантикой называется совокупность соглашений, описывающих наше понимание формул (или некоторых из них) и позволяющих считать одни формулы верными, а другие — нет.

Теория  информации

Теория информации (математическая теория связи) — раздел прикладной математики, определяющий понятие информации, её свойства и  устанавливающий предельные соотношения  для систем передачи данных. Как  и любая математическая теория, оперирует  с математическими моделями, а  не с реальными физическими объектами (источниками и каналами связи). Использует, главным образом, математический аппарат  теории вероятностей и математической статистики.

Основные  разделы теории информации — кодирование  источника (сжимающее кодирование) и канальное (помехоустойчивое) кодирование. Теория информации тесно связана  с криптографией и другими  смежными дисциплинами.

Системный анализ

Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается  на комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов. Системный  анализ возник в эпоху разработки компьютерной техники. Успех его  применения при решении сложных  задач во многом определяется современными возможностями информационных технологий. Н.Н. Моисеев приводит, по его выражению, довольно узкое определение системного анализа: «Системный анализ — это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем — технических, экономических, экологических и т.д. Результатом системных исследований является, как правило, выбор вполне определенной альтернативы: плана развития региона, параметров конструкции и т.д. Поэтому истоки системного анализа, его методические концепции лежат в тех дисциплинах, которые занимаются проблемами принятия решений: теории операций и общей теории управления».

Кибернетика

Кибернетика (kyberneticos – искусный в управлении), основы кибернетики были заложены в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером.

Кибернетика – наука об управлении в живых, неживых и искусственных системах.Впервые термин кибернетика ввел французский физик Андре Мари Ампер в первой половине XIX в. 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.[3,стр.72-73]

 Кибернетика может  рассматриваться как прикладная  информатика в области создания  и использования автоматических  или автоматизированных систем  управления разной степени сложности:  от управления отдельным объектом (станком, промышленной установкой, автомобилем и т.п.) – до сложнейших  систем управления целыми отраслями  промышленности, банковскими системами,  системами связи и даже сообществами  людей. Наиболее активно развивается  техническая кибернетика, результаты  которой используются для управления  в промышленности и науке.

Предметом кибернетики являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами – методы моделирования процессов принятия решений, 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.

Биоинформа́тика

Биоинформа́тика или вычисли́тельнаябиоло́гия — одна из дисциплин биологии, развивающая использование компьютеров для решения биологических задач. Под биоинформатикой понимают любое использование компьютеров для обработки биологической информации. На практике, иногда это определение более узкое, под ним понимают использование компьютеров для обработки экспериментальных данных по структуре биологических макромолекул (белков и нуклеиновых кислот) с целью получения биологически значимой информации.

Термины биоинформатика и вычислительная биология часто употребляются как синонимы, хотя последний чаще указывает на разработку алгоритмов и конкретные вычислительные методы. Считается, что не всякое использование вычислительных методов в биологии является биоинформатикой, например, математическое моделирование биологических процессов — это не биоинформатика.

Программи́рование

Программи́рование — процесс и искусство создания компьютерных программ и/или программного обеспечения с помощью языков программирования. Программирование сочетает в себе элементы искусства, фундаментальных наук (прежде всего информатика и математика), инженерии, спорта и ремесла.

В узком смысле слова, программирование рассматривается  как кодирование алгоритмов на заданном языке программирования. Под программированием  также может пониматься разработка логической схемы дляпрограммируемойлогическойинтегральнойсхемы(ПЛИС), а также процесс записи информации в ПЗУ. В более широком смысле программирование — процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.

 

 

1.3 Электронный  период и перспективы развития.

Первая ЭВМ "Эниак" была создана в США в 1946 г. В группу создателей входил выдающийся ученый 20 века Джон фон Нейман, который и предложил основные принципы построения ЭВМ: переход к двоичной системе счисления для представления информации и принцип хранимой программы. Программу вычислений предлагалось помещать в запоминающем устройстве ЭВМ, что обеспечивало бы автоматический режим выполнения команд и, как следствие, увеличение быстродействия ЭВМ.Одновременно над проектами ЭВМ работали в Англии и России, где первая ЭВМ, получившая название МЭСМ (малая электронная счетная машина) была разработана в 1950 году, а первая большая ЭВМ - БЭСМ в 1952г. С этого момента началось бурное развитие вычислительной техники.

Эпоха персональных компьютеров началась в 1970-х. В 1976 г. появился "AppleI". Он был создан молодыми американцами Стивен Возниак и Стивен Джобс. AppleIIбыл выпущен в 1977 г. Он продавался за $1195, без монитора и имел RAM в 16K. В 1981 г. появился IBMPC. IBM и Apple постоянно конкурировали друг с другом, Apple будучи более красивым компьютером, в то время как IBM был монополистом, и следовательно имел больше приложений написанных для него.[5,стр.119]