Інформа́тика (англ. informatics, information science; нім. Informatik; рос. информатика) — теоретична та прикладна (технічна, технологічна) дисципліна, що вивчає структуру і загальні властивості інформації, а також методи і (технічні) засоби її створення, перетворення, зберігання, передачі та використання в різних галузях людської діяльності.

Основне теоретичне завдання інформатики полягає у визначенні загальних закономірностей, відповідно до яких створюється інформація, відбувається її перетворення, передавання та використання у різних сферах діяльності людини.

Прикладні завдання інформатики полягають у розробці найефективніших методів і засобів здійснення інформаційних процесів, у визначенні способів оптимальної наукової комунікації у самій науці та між наукою і виробництвом.

Зміст

Основні принципиРедагувати

Виконання поставлених перед нею завдань обчислювальна машина може забезпечувати за допомогою переміщення певних механічних частин, руху потоків електронів, фотонів або за рахунок використання ефектів від інших добре вивчених фізичних явищ. На сьогодні більшість найпоширеніших типів використовуваних обчислювальних машин — електронні обчислювальні машини. Архітектура обчислювальних машин може безпосередньо моделювати розв'язувану проблему, максимально близько (у значенні математичного опису) відображаючи досліджувані фізичні явища. Так, електронні потоки можуть використовуватися як моделі потоків води при моделюванні гребель або дамб. Сконструйовані таким чином аналогові обчислювальні машини були звичними у 1960-х роках, проте сьогодні є достатньо рідкісним явищем. У більшості сучасних обчислювальних машин задачу спочатку описують у математичних термінах, при цьому всю необхідну інформацію представляють у двійковому вигляді (у вигляді одиниць і нулів), після чого дії з її обробки зводяться до застосування простої алгебраїчної логіки. Оскільки практично всю математику може бути зведено до виконання булевих операцій, достатньо швидку електронну обчислювальну машину може бути застосовано для розв'язання більшості математичних завдань (а також і більшості таких завдань з обробки інформації, які може бути легко зведено до математичних).

ІсторіяРедагувати

Багато задач, які сьогодні розв'язує інформатика, давно розроблялись в руслі інших дисциплін: бібліотечній справі, бібліографії, лінгвістики тощо. Ще на початку 20 століття бельгійський юрист і науковець Поль Отле[en] запропонував об'єднати комплекс процесів із збирання, обробки, зберігання, пошуку і розповсюдження наукових документів під загальною назвою «документація», що іноді служить синонімом терміну «інформатика». 1931 року Міжнародний бібліографічний інститут[en], заснований П. Отле і бельгійським юристом і громадським діячем Анрі Лафонтеном 1895 року, було перейменовано на Міжнародний інститут документації[en], а 1938 року — на Міжнародну федерацію з документації[en], яка й надалі лишається основною міжнародною організацією, що об'єднує фахівців з інформатики та науково-інформаційної діяльності.

1945 року з'явилася стаття американського науковця та інженера В. Буша «Можливий механізм нашого мислення[en]», в якій вперше було широко поставлено питання про необхідність механізації інформаційного пошуку. Міжнародні конференції з наукової інформації (Лондон, 1948; Вашингтон, 1958) знаменували перші етапи розвитку інформатики. Важливе значення мало дослідження закономірностей розсіювання наукових публікацій, проведене С. Бредфордом[en] (Велика Британія, 1948). До середини 60-х років 20 століття розроблялись в основному принципи і методи інформаційного пошуку та технічні засоби їхньої реалізації. У. Баттен (Велика Британія), К. Муерс[en] і М. Таубе[en] (США) заклали основи координатного індексування; Б. Вікері[en], Д. Фоскет (Велика Британія), Дж. Перрі, А. Кент[en], Дж. Костелло, Г. П. Лун, Ч. Берньер (США), Ж. К. Гарден (Франція) розробили основи теорії і методики інформаційного пошуку. С. Клевердон[en] (Велика Британія) дослідили методи порівняння технічної ефективності інформаційно-пошукових систем різного типу. Р. Шоу (США) і Ж. Самен (Франція) створили перші інформаційно пошукові присторої на мікрофільмах і діамікрокартах, що стали прообразами багатьох спеціальних інформаційних машин. К. Мюллер і Ч. Карлсон (США) запропонували нові методи репродукування документів, які лягли в основу сучасної техніки репрографії.

Сучасний етап розвитку інформатики характеризується глибшим розумінням загальнонаукового значення науково-інформаційної діяльності та все ширшим застосуванням у ній електронних обчислювальних машин.

Завдання інформатикиРедагувати

Основне теоретичне завдання інформатики полягає у визначенні загальних закономірностей, відповідно до яких створюється інформація. Відбувається її перетворення, передавання та використання у різних сферах діяльності людини. Прикладні завдання інформатики полягають у розробці найефективніших методів і засобів здійснення інформаційних процесів, у визначенні способів оптимальної наукової комунікації у самій науці та між наукою і виробництвом.

Структура інформатикиРедагувати

Інформатика ділиться на ряд розділів. Як і дисципліна, інформатика охоплює широке коло тем від теоретичних досліджень алгоритмів і меж обчислень до практичної реалізації обчислювальних систем в області апаратного та програмного забезпечення. Комітет CSAB, раніше званий «Радою з акредитації обчислювальних наук», що включає представників Асоціації обчислювальної техніки (ACM) і Комп'ютерного суспільства IEEE (IEEE-CS)- визначив чотири області, найважливіші для дисципліни інформатика: теорія обчислень, алгоритми і структури даних, методологія програмування і мов, комп'ютерні елементи і архітектура. На додаток до цих чотирьох напрямках, комітет CSAB визначає наступні важливі галузі інформатики: розробка програмного забезпечення, штучний інтелект, комп'ютерні мережі і телекомунікації, системи управління базами даних, паралельні обчислення, розподілені обчислення, взаємодії між людиною і комп'ютером, комп'ютерна графіка, операційні системи, числові та символьні обчислення

Теоретична інформатикаРедагувати

Величезне поле досліджень теоретичної інформатики включає як класичну теорію алгоритмів, так і широкий спектр тем, пов'язаних з більш абстрактними логічними і математичними аспектами обчислень. Теоретична інформатика займається теоріями формальних мов, автоматів, алгоритмів, обчислюваності і обчислювальної складності, а також обчислювальної теорією графів, криптології, логікою (включаючи логіку висловлювань і логіку предикатів), формальної семантикою і закладає теоретичні основи для розробки компіляторів мов програмування.

Теорія алгоритмівРедагувати

За словами Пітера Деннінга, до фундаментальних питань інформатики відноситься наступне питання: «Що може бути ефективно автоматизовано?» Вивчення теорії алгоритмів сфокусовано на пошуку відповідей на фундаментальні питання про те, що можна обчислити і яка кількість ресурсів необхідно для цих обчислень. Для відповіді на перше питання в теорії обчислюваності розглядаються обчислювальні завдання, які вирішуються на різних теоретичних моделях обчислень. Друге питання присвячений теорії обчислювальної складності; в цій теорії аналізуються витрати часу і пам'яті різних алгоритмів при вирішенні безлічі обчислювальних задач.

Знаменита завдання «P = NP?», Одна з Завдань тисячоліття, є невирішеною завданням в теорії алгоритмів.

Інформація та теорія кодуванняРедагувати

Теорія інформації пов'язана з кількісною оцінкою інформації. Цей напрямок одержав розвиток завдяки працям Клода Е. Шеннона, який знайшов фундаментальні обмеження на обробку сигналу в таких операціях, як стиснення даних, надійне збереження і передача даних.

Теорія кодування вивчає властивості кодів (системи для перетворення інформації з однієї форми в іншу) і їх придатність для конкретного завдання. Коди використовуються для стиснення даних, в криптографії, для виявлення і корекції помилок, а останнім часом також і для мережевого кодування. Коди вивчаються з метою розробки ефективних і надійних методів передачі даних.

Алгоритми і структури данихРедагувати

Алгоритми і структури даних, як розділ інформатики, пов'язані з вивченням найбільш часто використовуваних обчислювальних методів і оцінкою їх обчислювальної ефективності.

Теорія мов програмуванняРедагувати

В теорії мов програмування, як підрозділі інформатики, вивчають проектування, реалізацію, аналіз і класифікацію мов програмування в цілому, а також вивчають окремі елементи мов. Ця область інформатики, з одного боку, у великій мірі покладається на досягнення таких наук як математика, програмна інженерія і лінгвістика, з іншого боку, сама має великий вплив на їх розвиток. Теорія мов програмування активно розвивається, багато наукові журнали присвячені цьому напрямку.

Формальні методиРедагувати

Формальні методи - це свого роду математичний підхід, призначений для специфікації, розробки та верифікації програмних і апаратних систем. Використання формальних методів при розробці програмного і апаратного забезпечення мотивовано розрахунком на те, що, як і в інших інженерних дисциплінах, належний математичний аналіз забезпечить надійність і стійкість проекту. Формальні методи є важливою теоретичною основою при розробці програмного забезпечення, особливо у випадках, коли справа стосується надійності або безпеки. Формальні методи є корисним доповненням до тестування програмного забезпечення, так як вони допомагають уникнути помилок, а також є основою для тестування. Для їх широкого використання потрібна розробка спеціального інструментарію. Однак висока вартість використання формальних методів вказує на те, що вони, як правило, використовуються тільки при розробці високоінтегрованих і життєво-важливих систем, де надійність і безпеку мають першорядне значення. Формальні методи мають досить широке застосування: від теоретичних основ інформатики (зокрема, логіки обчислень, формальних мов, теорії автоматів, програм і семантики) до систем типів і проблем алгебраїчних типів даних в задачах специфікації і верифікації програмного і апаратного забезпечення.

Прикладна інформатикаРедагувати

Прикладна інформатика спрямована на застосування понять і результатів теоретичної інформатики до вирішення конкретних завдань в конкретних прикладних областях.

Штучний інтелектРедагувати

Це область інформатики, нерозривно пов'язана з такими целеполагающего процесами, як рішення задач, прийняття рішень, адаптація до навколишніх умов, навчання і комунікація, властивими і людям, і тваринам. Виникнення штучного інтелекту (ІІ) пов'язано з кібернетикою і веде свій відлік з Дартмутського Конференції (1956). Дослідження в галузі штучного інтелекту (AI) з необхідністю були міждисциплінарними, і ґрунтувалися на таких науках, як: прикладна математика, математична логіка, семіотика, електротехніка, філософія свідомості, нейрофізіологія і соціальний інтелект. У обивателів штучний інтелект асоціюється в першу чергу з робототехнікою, але крім цього ІІ є невід'ємною частиною розробки програмного забезпечення в самих різних областях. Відправною точкою в кінці 1940-х років стало питання Алана Тюрінга: «Чи можуть комп'ютери думати?», І це питання залишається фактично без відповіді, хоча «тест Тюрінга» до сих пір використовується для оцінки результатів роботи комп'ютера в масштабах людського інтелекту.

Див. такожРедагувати

ЛітератураРедагувати