Гладких Б.А. Информатика от абака до интернета. Введение в специальность

Подождите немного. Документ загружается.

ВВЕДЕНИЕ 11

Введение

Что такое информатика

Любой лекционный курс обычно начинается с определения предме-

та изучаемой науки со ссылками на толковые словари и энциклопедии.

Последуем этой традиции и откроем Большой энциклопедический сло-

варь 1982 года издания:

Информатика – отрасль науки, изучающая структуру и общие свой-

ства научной информации, а также вопросы, связанные с ее сбором,

хранением, переработкой, преобразованием, распространением.

Что-то не то, правда? Согласно этому определению, информатика –

очень узкая специальная дисциплина из области библиотековедения и

библиографии, имеющая косвенное отношение к компьютерам.

Возьмем другую книгу: «Информатика. Энциклопедический сло-

варь для начинающих» под редакцией профессора Д. А. Поспелова, вы-

пущенную в свет в 1994 году. На первой странице читаем определение:

Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хране-

ния, передачи и использования информации.

Далее нарисовано генеалогическое дерево этой дисциплины, из ко-

торого следует, что кибернетика, вычислительная техника, а также мно-

гие другие науки являются ее отдельными ветвями. Как видим, подход

здесь принципиально другой, информатика определяется как некая су-

пернаука с неопределенно широким предметом ведения. Формально

рассуждая, история и география также попадают под определение ин-

форматики, так как рассматривают вопросы получения и использования

специфической информации. К тому же в этом определении ничего не

говорится о компьютерах, что не может не вызвать вопросов у студен-

тов, поступивших учиться на факультет информатики или выбравших

другую компьютерную специальность.

12 ВВЕДЕНИЕ

Оба процитированные из-

дания являются очень автори-

тетными, случайной ошибки

или описки быть не может. В

чем же дело?

Как известно, процессы

становления, самоопределения

и дифференциации наук быва-

ют очень непростыми и зачас-

тую драматическими, подоб-

ными процессам образования

государств. Здесь и войны за

территорию, и дипломатиче-

ские демарши с лингвистиче-

ским и историческим обоснова-

нием своих притязаний.

Поскольку исторический

подход является самым надеж-

ным и беспристрастным, мы

коротко рассмотрим историю

развития информатики и сосед-

них с ней наук, а также историю

возникновения их названий.

Прародительницей всех

этих наук была кибернетика. Ее основоположник – великий ученый-

энциклопедист XX века Норберт Винер (Wiener,

Norbert; 1894–1964) в 1948 году опубликовал книгу

«Кибернетика, или Управление и связь в животном и

машине», где определил новую дисциплину как нау-

ку об общих принципах управления в технике, при-

роде и обществе (по-гречески «кибернос» – рулевой).

К сожалению, в Советском Союзе кибернетике на

первых порах не повезло, она вместе с генетикой,

психологией и некоторыми другими попала в разряд

вредных «буржуазных» лженаук, осуждавшихся

официальной марксистской идеологией. Поэтому

вплоть до конца 50-х годов у нас были в ходу идеологически нейтраль-

ные термины, такие, как «теория управления», «автоматика и вычисли-

тельная техника» или «счетно-решающие машины». Такие же названия

Генеалогическое дерево кибернетики

и смежных наук в Энциклопедическом

словаре

Норберт Винер

(1894–1964)

ВВЕДЕНИЕ 13

носят образованные в те годы институты, журналы, вузовские специ-

альности, например Институт точной механики и вычислительной тех-

ники (ИТМ и ВТ) Академии наук СССР, специальность «Автоматика и

телемеханика», лаборатория счетно-решающих устройств Томского

государственного университета и т.п.

Реабилитация кибернетики в СССР

связана с подвижнической деятельно-

стью Алексея Андреевича Ляпунова

(1911–1973), признанного международ-

ным сообществом основателем советской

кибернетики. В стенах Московского го-

сударственного университета он вырас-

тил первое поколение отечественных

программистов, в течение многих лет вел

научный семинар, вокруг которого спло-

тились ведущие ученые и специалисты,

организовал первые печатные издания и

научные конференции по кибернетике. В

1960 году А.А. Ляпунов с рядом учеников переехал в только что по-

строенный новосибирский Академгородок, где среди прочего основал

знаменитую физико-математическую школу для талантливых учеников

старших классов.

К началу 1960-х годов благодаря усилиям Ляпунова и его едино-

мышленников – академиков Акселя Ивановича Берга (1893–1979), Анд-

рея Николаевича Колмогорова (1903–1987), Виктора Михайловича

Глушкова (1923–1982) и ряда других, кибернетика в нашей стране

окончательно вышла из опалы и начала бурно развиваться. При прези-

диуме Академии наук СССР был организован возглавляемый Бергом

Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика»; в Киеве,

Тбилиси, Баку, Минске, Ташкенте, Таллинне были созданы одноимен-

ные академические институты. При этом под кибернетикой в это время

понималась не только изначальная «винеровская» теория управления,

но и другие быстро развивающиеся научные направления, так или ина-

че связанные с управлением, информацией, компьютерами. Само слово

«кибернетика» в 1960-х годах стало модным, во множестве научно-

исследовательских институтов открылись соответствующие отделы и

лаборатории, появились кибернетические научные журналы и научные

специальности.

А.А. Ляпунов

(1911–1973)

14 ВВЕДЕНИЕ

С развитием электронной вычислительной техники из всеобъемлю-

щей кибернетики стал выделяться самостоятельный комплекс наук, на-

зываемый в англоязычных стра-

нах «computer science» и объеди-

няющий самые разные стороны

программирования и использова-

ния ЭВМ, а также методов их

конструирования и разработки

программного обеспечения. В

русском языке долгое время не

было эквивалента этому термину,

поэтому факультеты и специаль-

ности, открытые в вузах в начале

1970-х годов, до сих пор носят

названия, связанные с кибернети-

кой, прикладной математикой или

вычислительной техникой.

Слово «информатика» появилось в русском языке в 1968 году на

обложке второго издания книги директора Всесоюзного института на-

учной и технической информации

(ВИНИТИ) А.И. Михайлова и его

соавторов. Этот институт занимается

реферированием научных публика-

ций по широкому спектру направле-

ний и выпуском незаменимого для

ученых Реферативного журнала.

Первое издание книги, посвященной

очень важным, но относительно уз-

ким вопросам документалистики и

библиографических информационно-

поисковых систем, называлось «Ос-

новы научно-технической информа-

ции», а для второго авторы изобрели

новое слово. Таково было «первое

пришествие» информатики в русский

научный жаргон, и под своим перво-

начальным значением она попала в

Большой энциклопедический словарь.

А.А. Ляпунов и Н. Винер

(1980 г.)

ВВЕДЕНИЕ 15

Второе пришествие термина связано с

именем ученика А.А. Ляпунова, выдаю-

щегося сибирского ученого Андрея Пет-

ровича Ершова (1931–1988). Ершов был

одним из первых в стране профессио-

нальных программистов, руководителем

работ по алгоритмическим языкам и оп-

тимизирующим компиляторам. Будучи

очень культурным и разносторонне обра-

зованным человеком, он очень много сде-

лал для развития компьютерного образования, его авторитет в этой об-

ласти был непререкаем. Ершов тонко почувствовал, что в то время, ко-

гда программирование и пограничные науки начали самоопределяться,

выделяясь из кибернетики, им понадобилось собственное емкое и

выразительное название. В 1976 году А.П. Ершов в качестве научного

редактора готовил к изданию перевод с немецкого языка учебника,

излагающего основы программирования. В оригинале книга называлась

«Informatik», и авторы объясняли это слово как немецкий перевод для

«computer science». Редактор предложил не мучиться с подбором рус-

ских аналогов для названия, а ис-

пользовать языковую кальку, при

этом он написал в предисловии, что

сознательно идет на терминологиче-

ский конфликт, так как считает, что

этот термин был незаслуженно пере-

хвачен Михайловым с соавторами

Новое слово начало понемногу

приживаться в научном обиходе, а

после того, как Ершов добился

включения в школьную программу

курса информатики и сам написал по

нему первый учебник, стало обще-

употребительным.

На этом эволюция термина не

окончилась. Когда в 1980-х годах

информатика стала входить в моду и

В качестве отступного А.П. Ершов предложил конкурентам термин «информоло-

гия».

А.П. Ершов (1931–1988)

16 ВВЕДЕНИЕ

становиться престижной, к ней стали относить другие науки, ранее ох-

ватываемые «большой» кибернетикой. В конце концов термин «инфор-

матика» получил столь широкое распространение, что постепенно вы-

теснил из обращения родительский термин «кибернетика», который

сохранился лишь в названиях учреждений, созданных в пору киберне-

тического бума. Характеризуя информатику 1980-х годов, Ершов пи-

шет: «…этот термин снова, уже в третий раз, вводится в русский язык в

новом и куда более широком значении – как название фундаментальной

естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки ин-

формации». Именно в таком значении информатика попала в «Энцик-

лопедический словарь для начинающих».

Таким образом, к настоящему времени имеются три толкования

термина «информатика».

Первое – сверхширокое, при котором в сферу ее ведения попадает

весь комплекс наук, так или иначе связанных с получением и обработ-

кой информации, независимо от использования компьютеров. В этом

значении термин часто используется в изданиях философской и мето-

дологической направленности, а также в непрофессиональной среде

(журналистами, политиками).

Второе – информатика как полный набор компьютерных наук, точ-

ный эквивалент computer science. В данном значении термин объединя-

ет самые разные стороны программирования и использования компью-

теров, методов их конструирования и разработки программного обеспе-

чения. Такое толкование чаще всего используется в обычном профес-

сиональном языке и при обратном переводе на английский. Например,

«факультет информатики» правильнее всего перевести как «computer

science faculty» или «computer science department» в зависимости от то-

го, на какую аудиторию рассчитан перевод (в британском английском

более распространено слово «faculty», а в американском –

«department»).

Третье – информатика в узком смысле, когда за рамки computer

science выносятся детальные вопросы технического устройства компь-

ютеров (hardware), а в составе науки остаются проблемы их примене-

ния. В таком значении термин обычно используется в узкопрофессио-

нальной среде программистов, а также в учебных программах. Именно

так его следует понимать в общепринятом в образовательной среде сло-

восочетании «информатика и вычислительная техника», иначе получа-

ется логическая некорректность.

ВВЕДЕНИЕ 17

Как известно, всякая классификация условна и имеет некоторую

цель. В свете всего изложенного мы, имея в виду подготовку специали-

стов в области компьютерных наук, будем пользоваться последним,

узким толкованием и определим информатику как научную дисциплину,

предметом которой являются компьютерные технологии. Вместо

термина «компьютерные» часто используются аналогичные по смыслу

определения «новые информационные» или просто «информацион-

ные», поэтому в специальной литературе можно встретить термины

«ИТ-служба», «ИТ-специалист», «факультет ИТ» и т.п.

После такого развернутого терминологического вступления попы-

таемся нарисовать генеалогическое дерево наук с точки зрения компь-

ютерного специалиста. В отличие от вычислительной техники, с кото-

рой она тесно связана и на которой основывается, информатика занима-

ется не техническим конструированием, а применением компьютеров в

различных областях человеческой деятельности. Поскольку основной

проблемой, возникающей при решении практических задач на компью-

тере, является написание программ, то основное содержание информа-

тики составляют теоретические и прикладные аспекты программирова-

ния. Однако программированием информатика не исчерпывается, так

как, кроме программ, в компьютерных технологиях присутствуют и

другие составляющие: лингвистические, психологические, правовые

и т.д.

Кибернетика в

исходном

значении

Кибернетика

в современном

значении

Информатика

Вычислительная

техника

Генеалогическое дерево кибернетики и смежных наук

18 ВВЕДЕНИЕ

Для иллюстрации границ раздела между кибернетикой, вычисли-

тельной техникой и информатикой можно воспользоваться таким об-

разным сравнением. Если уподобить кибернетика, разрабатывающего

алгоритмы, композитору, сочиняющего музыку, а конструктора ЭВМ –

скрипичному мастеру, то специалиста по информатике можно будет

сравнить со скрипачом, реализующим замысел композитора и обога-

щающим его своим мастерством и талантом. Поэтому информатика – не

просто отрасль знаний, а неделимый сплав ремесла, науки и искусства.

Компьютер – закономерный продукт и инструмент

информационной революции

Всем ходом истории доказано, что великие изобретения и открытия

делаются именно тогда, когда в них возникает общественная необходи-

мость. Компьютеры – не исключение. Их появление в середине XX века

закономерно связано с крупнейшими сдвигами в жизни человечества,

получившими название информационной революции.

Для того чтобы показать, что это не преувеличение и мы действи-

тельно вступаем в новую информационную эпоху, рассмотрим график,

который показывает изменение со временем относительной доли заня-

тых в трех основных секторах общественного производства: сельском

хозяйстве, промышленности и нематериальной сфере управлении и об-

работки информации (имеются в виду промышленно развитые страны).

1700 1800 1900 2000

Промышленная

революция

Информационная

революция

грарная эпоха Индустриальная

эпоха

Информационная

эпоха

Доля занятых, %

Сельское

хозяйство

Промышленность

Нематериальное

производство

100

Годы

ВВЕДЕНИЕ 19

В эпоху Средневековья основная часть населения была занята в аг-

рарном секторе, промышленные мануфактуры были неразвиты, а сфера

духовной жизни была представлена дворянством, немногочисленным

чиновничеством и служителями церкви.

Новое время, отсчет которого традиционно ведется с английской

буржуазной революции середины XVII века, характеризуется бурным

ростом промышленного производства. Капиталистические преобразо-

вания и великие изобретения конца XVIII – начала XIX века превратили

Европу в царство заводов и фабрик, насыщенное железнодорожными

линиями, оснащенное телеграфной и быстрой почтовой связью. Число

занятых в промышленности стремительно возросло, сравнявшись в пе-

редовых странах с числом аграриев. Точка пересечения соответствую-

щих двух кривых вполне объективно может быть отождествлена с про-

мышленной революцией, в результате которой человечество перешло

от аграрной эпохи к индустриальной. Конечно, промышленная револю-

ция произошла не мгновенно и не одновременно в разных странах, од-

нако в целом привязка ее к концу XVIII века не вызывает сомнений.

Результатом повсеместной индустриализации было резкое повыше-

ние производительности труда в сфере материального производства.

Если в аграрную эпоху сельские жители с трудом могли прокормить

себя, то к концу XX века в передовых странах 5–10% населения удовле-

творяет потребность общества в продуктах питания. То же самое отно-

сится к промышленности, где при постоянном увеличении объемов

производства количество работающих уменьшается.

С другой стороны, научно-технический прогресс приводит к посто-

янному увеличению количества информации, циркулирующей в обще-

стве, соответственно увеличивается доля работников, занятых ее сбо-

ром, хранением, передачей, переработкой, распространением. Сфера

нематериального производства (управление, наука, культура, искусство,

образование и т.п.) в большинстве стран развивалась значительно более

высокими темпами, к концу XX века доля «белых воротничков» среди

всех занятых в общественном производстве стала преобладающей. Этот

факт свидетельствует о наступлении «второй промышленной» или,

точнее, информационной революции и переходе человечества от инду-

стриальной к постиндустриальной, информационной эпохе.

Однако простым увеличением числа работающих справиться с воз-

растающим потоком информации невозможно. Дело в том, что количе-

ство информации растет со временем не линейно, а экспоненциально.

Например, накопленные человечеством знания в области науки и тех-

20 ВВЕДЕНИЕ

ники удваиваются каждые несколько лет, причем даже скорость этого

обновления постоянно возрастает. Еще в XVIII веке один ученый-

энциклопедист мог прочитать все научные труды предшественников и

удержать в своей памяти все знания, считавшиеся на тот момент науч-

ными, сейчас же за 2–3 года создается такой же объем новых знаний,

который накапливался за всю предшествующую историю. Это явление

названо информационным взрывом.

Если бы производительность труда в информационной сфере оста-

валась неизменной, то все занятое население со временем вынуждено

было бы переместиться в нематериальное производство, и некому было

бы его кормить и одевать. Человечеству объективно понадобился инст-

румент, способный резко усилить мыслительные возможности челове-

ка, подобно тому, как в эпоху первой промышленной революции были

изобретены машины, умножившие его физические возможности. Этим

инструментом стала вычислительная машина – компьютер.

Связь – второй рычаг информационной революции

Компьютер – необходимый, но не единственный рычаг информаци-

онной революции. Он может хранить и обрабатывать информацию, но

не способен передавать ее на расстояние.

Возвращаясь к первой промышленной революции, можно утвер-

ждать, что она была бы невозможна, если бы появление машин не со-

провождалось развитием механического транспорта. Что толку от шах-

ты или завода, если их продукцию невозможно вывезти? Более того, в

индустриальную эпоху именно развитие транспорта определяло силу и

мощь отдельного государства. В XVIII веке, когда преобладающим ви-

дом транспорта был морской, самым могущественным государством в

мире была Великобритания – владычица морей. В середине XIX века

основным транспортом стал железнодорожный, и пальма первенства

перешла к государствам континентальной Европы – Франции и Герма-

нии, построившим самую развитую железнодорожную сеть. В автомо-

бильном XX веке мировое лидерство захватила Америка, создавшая

гигантскую автомобильную промышленность и опутавшая весь конти-

нент густой паутиной автомобильных дорог.

Связь – тот же транспорт, но для информации. В наступившую ин-

формационную эпоху ее значение невозможно переоценить. Не случай-

но обобщенный показатель развития сети электросвязи – телефонная