История возникновения и развития науки "Информатика"

В 1847-1854 годах Джорджем Булем была сформирована алгебра логики - теория выяснения истинности или ложности некоторого высказывания, которая легла в основу законов формальной логики. Таким образом, алгебра логики - раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями. Чаще всего предполагается (т. н. бинарная или двоичная логика, в отличие от, например, троичной логики), что высказывания могут быть только истинными или ложными. [6]

В 1936-1939 годах зародились идеи применения двоичной системы в программируемых  устройствах.

В 1936 году Аланом Тьюрингом была предложена концепция абстрактной вычислительной машины (т. н. Машина Тьюринга). В состав машины Тьюринга входит бесконечная в обе стороны лента (возможны машины Тьюринга, которые имеют несколько бесконечных лент), разделённая на ячейки, и управляющее устройство, способное находиться в одном из множества состояний. Число возможных состояний управляющего устройства конечно и точно задано.

Управляющее устройство может перемещаться влево и вправо по ленте, читать и  записывать в ячейки ленты символы  некоторого конечного алфавита. Выделяется особый пустой символ, заполняющий  все клетки ленты, кроме тех из них (конечного числа), на которых  записаны входные данные.

Управляющее устройство работает согласно правилам перехода, которые представляют алгоритм, реализуемый данной машиной  Тьюринга. Каждое правило перехода предписывает машине, в зависимости  от текущего состояния и наблюдаемого в текущей клетке символа, записать в эту клетку новый символ, перейти  в новое состояние и переместиться  на одну клетку влево или вправо. Некоторые состояния машины Тьюринга могут быть помечены как терминальные, и переход в любое из них  означает конец работы, остановку  алгоритма.

Машина Тьюринга называется детерминированной, если каждой комбинации состояния и  ленточного символа в таблице  соответствует не более одного правила. Если существует пара «ленточный символ — состояние», для которой существует 2 и более команд, такая машина Тьюринга называется недетерминированной. [7]

В 1941 году Конрад Цузе, пионер компьютеростроения, создал первый действительно работающий компьютер – Z-1, а в 1945 году он же создал первый язык программирования высокого уровня, названный им Планкалкюль. Высокоуровневый язык программирования — язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков — это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания. Машины, аналогичные разработкам Цузе, появились в США только в 1946 году. [4]

В 1950-1951 году в СССР под руководством Исаака Семёновича Брука (член-корреспондента АН СССР с 1939 года) была разработана советская ЭВМ М-1.

Все выше обозначенные машины принято  относить к первому поколению  ЭВМ. Большинство этих машин были экспериментальными, вес и размеры  этих  «компьютерных динозавров»  стали легендой – некоторые требовали  для себя отдельных зданий.

Во втором поколении компьютеров  вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.

Но главные достижения этой эпохи  принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров  впервые появилось то, что сегодня  называется операционной системой. Тогда  же начали активно развиваться языки  высокого уровня — были разработаны  Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно  упростить и ускорить написание  программ для компьютеров; программирование, оставаясь наукой, приобрело черты ремесла.

Соответственно расширялась и  сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные  фирмы даже компьютеризровали свою бухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет.

В  третьем поколении ЭВМ впервые  стали использоваться интегральные схемы — целые устройства и  узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле  полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время  появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. [8]

В эти годы производство компьютеров  приобретает промышленный размах. Пробившаяся  в лидеры фирма IBM первой реализовала  семейство ЭВМ — серию полностью  совместимых друг с другом компьютеров  от самых маленьких, размером с небольшой  шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ.

Появление четвертого поколения ЭВМ  связано с изобретением больших (до 10⁵ элементов) и сверхбольших (до 10⁶ элементов) интегральных схем (БИС и СБИС). Техника четвертого поколения породила качественно новый элемент ЭВМ – микропроцессор. В 1971 году пришли к идее ограничить возможности процессора, заложив в него небольшой набор операций, микропрограммы которых должны быть заранее введены в постоянную память. Оценки показали, что применение постоянного запоминающего устройства в 16 килобит позволит исключить количество обычных интегральных схем. Так возникла идея микропроцессора, который можно реализовать даже на одном кристалле, а программу в его память записать навсегда. В то время в рядовом микропроцессоре уровень интеграции соответствовал плотности, равной примерно 500 транзисторам на один квадратный миллиметр, при этом достигалась очень хорошая надежность.

К середине 70-х годов положение  на компьютерном рынке резко и  непредвиденно стало изменяться. Четко выделились две концепции  развития ЭВМ. Воплощением первой концепции  стали суперкомпьютеры, а второй – персональные ЭВМ.

Из больших компьютеров четвертого поколения на сверхбольших интегральных схемах особенно выделялись американские машины «Крей-1» и «Крей-2», а также  советские модели «Эльбрус-1» и  «Эльбрус-2». Первые их образцы появились  примерно в одно и то же время  – в 1976 году. Все они относятся  к категории суперкомпьютеров, так  как имеют предельно достижимые для своего времени характеристики и очень высокую стоимость.

9 декабря 1968 года в Стэнфордском исследовательском институте в Сан-Франциско была впервые представлена система NLS – компьютер с оконным интерфейсом и манипулятором мышь. Не менее важным было то, что в этой разработке впервые в компьютерной системе были использованы гиперссылки.

В 1974-75 годах появились первые бытовые  ЭВМ, такие, как Альтаир-8800 — микрокомпьютер, разработанный компанией MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems), расположенной в Альбукерке (Нью-Мексико, США), в 1975 году на основе микропроцессора Intel 8080. Разработчик компьютера — Генри Эдвард Робертс, американский предприниматель, инженер и врач.

Считается, что именно эта система  привела к революции персональных компьютеров несколько лет спустя. Компьютер продавался в сборе  за 621 долл. либо в виде набора деталей  для сборки через журнал Popular Electronics за 439 долл. Разработчики предполагали, что продадут только несколько сотен подобных машин энтузиастам, и были удивлены, когда оказалось, что продали за первый месяц несколько тысяч. Первым языком программирования для Альтаира стал Altair BASIC — интерпретатор языка Бейсик, разработанный Биллом Гейтсом и Полом Алленом, которых воодушевила обложка журнала Popular Electronics за январь 1975 года. [9]

В 1976 году Стив Возняк и Стив Джобс  разработали персональный компьютер  Apple-1 и открыли фирму для его продажи. Позже Возняк вспоминал: "Просто я сел и написал кое-какие программы, спаял несколько микросхем, соединил одно с другим, и для того времени то, что получилось, выглядело так замечательно, что люди повсюду стали это покупать. Для существовавших тогда компьютерных компаний это оказалось большим сюрпризом; они не придавали микрокомпьютерам никакого значения только потому, что такие компьютеры не могли делать то же, что и большие компьютеры того времени. Но наши компьютеры понравились людям — многие хотели писать игровые программы или просто интересовались компьютерами и стремились их изучать". [10]

Последняя на сегодняшний день важнейшая  веха в истории компьютеров и  информационных технологий – появление  глобальной сети Интернет. Интернет (англ. Internet)— всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на базе IP и маршрутизации IP-пакетов. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины (World Wide Web, WWW) и множества других систем (протоколов) передачи данных. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто Сеть, в обиходе иногда употребляют сокращённые наименования ине́т, нет.

В настоящее время под словом «Интернет» чаще всего имеется в  виду Всемирная паутина и доступная  в ней информация, а не физическая сеть.

Своим зарождением Интернет обязан Министерству обороны США и его  секретному исследованию, проводимому  в 1969 году с целью тестирования методов, позволяющих компьютерным сетям  выжить во время военных действий с помощью динамической перемаршрутизации сообщений. Первой такой сетью была ARPAnet, объединившая три сети в Калифорнии с сетью в штате Юта по набору правил, названных Интернет-протоколом (Internet Protocol или, сокращенно, IP).

    В 1972 был открыт доступ  для университетов и исследовательских  организаций, в результате чего  сеть стала объединять 50 университетов  и исследовательских организаций,  имевших контракты с Министерством  обороны США. 

     В 1973 сеть выросла  до международных масштабов, объединив  сети, находящиеся в Англии и  Норвегии. Десятилетие спустя IP был  расширен за счет набора коммуникационных  протоколов, поддерживающих как  локальные, так и глобальные  сети. Так появился TCP/IP. Вскоре после  этого, National Science Foundation (NSF) открыла NSFnet с целью связать 5 суперкомпьютерных центров. Одновременно с внедрением протокола TCP/IP новая сеть вскоре заменила ARPAnet в качестве "хребта" Интернета. [11]

2. Эволюция представлений об информатике.

Рассмотрев важнейшие даты в  истории информационных технологий, я хотел бы обратиться к эволюции представлений об информатике в процессе ее становления.

5. Информатика как гуманитарная наука.

Термин "Информатика" появился в научной литературе в начале 60-х годов XX века. При этом он стал практически одновременно использоваться как в России, так и во Франции. Однако смысловое значение этого термина во Франции (а затем и в других странах Западной Европы) и в России было в те годы совершенно различным. Так, например, в изданном во Франции Словаре информатики [12] она определялась как наука о содержательной обработке, особенно с помощью автоматических машин, информации, которая, в свою очередь, рассматривалась как ос-нова человеческих знаний и коммуникаций в технологической, экономической и социальной областях. В то же время в Большой советской энциклопедии [13] информатика определялась как теория научной информации, т. е. "область гуманитарного знания, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также основные закономерности процессов информационной коммуникации".

Однако далеко не все российские ученые разделяли тогда эту точку  зрения. Одним из них был профессор А. В. Соколов, который еще в 1971 г. опубликовал статью [14], где прогнозировал, что информатика в будущем должна превратиться в обобщающую научную дисциплину всего коммуникационного цикла и стать новым научным направлением, которое будет изучать не только научно-техническую информацию, но и все другие виды социальной информации и социальной коммуникации.

В 1976 г. в своем предисловии к монографии "Информатика — вводный курс" А. П. Ершов ввел новый термин "информационная технология", которым он обозначил всю сферу машинной обработки информации. Было отмечено, что изучение информационных технологий является одной из важнейших задач информатики как науки.

6. Информатика как техническая наука.

 Следующий этап переосмысления содержания предмета информатики следует отнести к периоду 1978—1983 гг. Он был связан со стремительным развитием вычислительной техники и электроники и началом их все более широкого распространения не только в научной и оборонной сферах, но также в промышленности, экономике, в сфере административного управления и финансовой деятельности. 

В этот период развития информатики  на первый план выдвинулись ее инструментально-технологические  аспекты, в то время как социально-экономические  и теоретические аспекты этой науки еще не были должным образом  осознаны и находились в начальной  стадии разработки. Свидетельством этого  может служить определение информатики, которое было выработано на Международном конгрессе в Японии, который состоялся

в 1978 г.: "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, социального и политического воздействия ".

7. Информатика как естественная наука.

 Хотелось бы отметить, что  многие ведущие российские ученые, такие как академики Е. П. Велихов, В. М. Глушков, А. П. Ершов и некоторые другие, отдавая должное актуальности инструментально-технологических аспектов развития информатики, хорошо понимали, что ее проблематика не ограничивается только этими аспектами, а гораздо шире. Так, например, вице-президент АН СССР Е. П. Велихов, выступая с докладом на Общем собрании АН СССР в марте 1983 г., специально подчеркивал, что "Информатика охватывает очень широкую область обработки информации, гораздо более обширную, чем создание вычислительных машин и математического обеспечения". [15]

Академик А. П. Ершов в своей  статье "Информатика: предмет и  понятие" [16] специально отметил, что "термин "Информатика" уже в третий раз вводится в русский язык в новом, куда более широком значении — как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказывается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясняется и ее место в кругу "традиционных" академических дисциплин".