В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику)




НазваниеВ семи томах том Основы информатики (Введение в информатику)
страница9/25
Дата12.11.2012
Размер3.85 Mb.
ТипКнига
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   25

2.2. Информатика и вычислительные машины


Информатика зародилась на интуитивном уровне с незапамятных времен. Информатика проявилась при фундаментальных исследованиях Лейбница, когда впервые была высказана мысль о работе с символами как с числами. Информатика вышла из кабинетов ученых с появлением ВМ широкого применения. Информатика в наши дни превратилась в науку, которую осваивают все науки в части проблем, касающихся данной науки. Надо сказать, что подобная прекрасная участь касается всех без исключения наук, они проходят такие же стадии своего развития. Эти рассуждения показывают роль ВМ по отношению к информатике. Информатика стала практикой в деятельности человека именно с появлением ЭВМ.


Следующий шаг в развитии информатики, использующей ВМ для формирования нового знания, состоит в сообщении или передачи ВМ интеллекта, в построении Интеллсист и, следовательно, в привлечении заинтересованного пользователя к самостоятельному решению своих собственных проблем без программистов. Сам программист выступает также заинтересованным пользователем ВМ, он естественным образом не привлекает программистов для решения своих программистских проблем, он вынужден использовать Интеллсист для надежного составления (автоматического синтеза) надежных программ. Но программистов чрезвычайно мало. И не в этом основная причина отрешения от программистов. Главная причина (она уже оговаривалась ранее) отрешения состоит в том, чтобы исключить промежуточное звено в цепи передачи знаний в память ВМ для решения проблем. Важная закономерность обязательно работает здесь: любая передача знаний, связанная с перекодированием в другие формы представления или переход к представлениям в других видах знания сопряжен с потерей части знания. Использование программиста связано с преобразованием знаний прямого пользователя в программы (алгоритмическое знание), следовательно, не исключается причина потери части знаний. Поэтому прямой пользователь будет решать свои проблемы точнее, если он будет передавать свои знания в том виде, которые ему привычнее или которым он обучен. Можно возразить: автоматический синтез также связан с преобразованием знаний из одного вида в алгоритмический вид. Дело в том, что пользователь сам принимает участие в формализации знаний по подсказке инструментария Интеллсист, сам отлаживает знания и сам (или по подсказке знаниеведа) устраняет противоречия отдельных элементов знания. Потеря какой-либо части знания при этом становится невозможной.


Информатика оказала огромное влияние на развитие вычислительной техники. СВТ развиваются качественно и количественно. Некоторые характеристики говорят об этом. Самая общая характеристика - снижение цены выполнения 100000 операций по данным из публикаций - составляет в 1955 - 1.26 $, 1964 - 0,12 $, 1979 - 0.01 $, 1982 - 0.005 $. Тенденция снижения стоимости операций восхитительна (за 30 лет цена снизилась в 200 - 400 раз).


Производство элементной базы растет, что видно по следующей таблице:


Год

1971

1972

1974

1981

1986

2001

Количество элементов в кристалле


2.3*10 3


1.0*10 4


7.0*10 4


4.5*10 5


1.0*10 6


1.0*10 7

Частота (МГц)

0.4

0.5

1.0

10.0

50.0

1000.0

Разрядность

8

8

16

32

64

64


Стоимость программного обеспечения растет по экспоненте, на что показывает приведенная ниже таблица:


Запоминающие устройства

(год)


Доллары


Кб

Кб программ

Число человеко-месяцев


Тыс. долларов

1975

100

3

1

0.5

20

1980

120

45

13

6.5

450

1985

250

500

20

7.0

875


Развитие СВТ можно охарактеризовать следующими данными. За 10 лет:

- стоимость машинной операции уменьшилась в 100 раз;

- стоимость ячейки памяти уменьшилась в 1000 раз;

- расход на индустрию ВМ увеличился в 4 раза;

- производительность ВМ выросла в 400 раз;

- емкость запоминающих устройств увеличилась в 4000 раз;

- мощность самолетов увеличилась в 1000 раз;

- мощность автомобилей увеличилась в 1000 раз;

- мощность электростанций увеличилась в 1000 раз.


Представляет интерес число программистов в мире, распределение которого представлено в таблице:


Год

1950

1960

1970

1980

1990

Число программи-стов


200


7000


100000


500000


3000000


Такой существенный прирост численности программистов стал возможен во время бума производства СВТ. Однако численность программистских сил пошла на спад в связи с невозможностью создания еще большей армии из программистов. Частично спасает положение, которое характеризуется увеличением объемов накопленного программного материала (алгоритмического знания). Реальный прирост численности программистов стабилизировался. Однако прирост находится на критическом пути, поскольку спрос на программы превышает потребление на 20-30% в связи с развитием СВТ и ростом рынка ВМ. Кардинальнее следует сказать, что наступило время, когда все должны стать программистами своих задач и проблем. Имеющаяся численность программистов достаточна для решения число программистских задач.


Интересен свежий график общего числа людей, занятых в научных исследованиях и высокотехнологичных разработках («Известия», 26 апреля 2001 года):


Страна

Число

Россия

1053

США

963

Япония

892

Китай

787

Индия

337

Англия

279


Из него видно, что в России подготовка программистов выше и качественнее, чем в любой другой стране.


Важны сравнительные данные числа средних и больших ВМ и ПЭВМ в мире:


Год

Число больших ВМ

Число ПЭВМ

1950

5000

0

1960

50000

0

1970

500000

100

1980

10000000

50000

1990

30000000

40000000

1995




100000000


Это далеко не полная характеристика развития СВТ и программирования. Огромный материал собран в [Громов85], из которого заимствованы некоторые приведенные данные. К этому добавим, что в 1997 году произведено 80000000 ПЭВМ, их производство увеличивается почти вдвое за один год.


Из такого небольшого анализа следует, что:

  1. каждый прямой пользователь должен иметь инструментарий автоматического составления программ по его заданию,

  2. необходимо менять взгляды на информатику как на одну из специализаций программистов, информатика для каждого - это наука о применении ВМ для обработки знаний,

  3. на бедствие с программированием необходимо смотреть как на аналог бедствия в телефонии (20-е года 20-го столетия),

  4. ВМ станет таким же «незаметным» прибором, как стал телефон или холодильник.



2.3. Цели информатики


Каждая наука ставит перед собой важные и промежуточные цели. Это же свойственно и информатике. Общая цель всех наук известна - получение нового знания о природе, человеке или обществе. Тем не менее, каждая наука имеет свою, присущую только ей, цель. Цель науки - это идеальное, мысленное предвосхищение результата деятельности человека. Таково самое общее определение понятия цели. Содержание цели зависит от объективных законов действительности, реальных возможностей и применяемых средств. Будем исходить из этого понятия цели, и применять его для определения целей информатики.


Как наука информатика имеет одну главную цель - применение ВМ для поиска нового знания. Предметом информатики является знание. Собственной целью информатики является знание о знании, представление знаний, структуре знания, видах знания, способах представления различных видов, обоснованности и правилах применения знаний. Точнее цель может быть сформулирована так: исследование технологий поиска нового знания с помощью ВМ в любой сфере деятельности человека. Здесь упоминаются слова «с помощью ВМ», которые можно и опустить, если имеется необходимость исследования истории зарождения и развития информатики или ручном применении методов. Наиболее точно цели информатики сформулированы в самом ее определении. Цель информатики, согласно определению, состоит в описании, осмыслении, определении, представлении, обобщении и применении знаний для поиска нового знания с применением СВТ. Здесь не указываются, какие конкретные знания используются или добываются. Эта абстракция весьма важна для понимания информатики. Информатика может способствовать поиску знаний в любой науке. Применение информатики в данной конкретной науке порождает информатику этой науки. В конечном счете, получается совокупность информатических наук по совокупности всех наук, в которых применяются СВТ.


Важная практическая цель информатики - это обеспечение пользователя бесплатными программами. Она достигается с помощью Интеллсист, поскольку система включает возможность синтеза программ по заданию пользователя. При этом не требуется знание ФЯ или привлечение программистов. Программы синтезируются либо по запросу, сформулированному описательно (так сказать на рассудительном языке), либо по запросу, представляющему запись алгоритма так, как это делается в школьных учебниках (с применением меток типа «Шаг 2», указанием переходов по метке «перейти к» и присваивания новых значений величинам, а также использованием готовых процедур).


Кроме общих целей рассмотрим несколько подробнее некоторые частные цели информатики, которые подразумеваются в ее определении.


Подцелью информатики является описание знаний. Легко понять, что каждая наука занимается описанием своего знания. Информатику отличает от других наук то, что имеется необходимость такого описания знания, чтобы оно было непротиворечивым и полным, пригодным для ввода его в память ВМ. Тексты с результатами исследований формируют в любой науке. Информатика требует ввода этих текстов в память ВМ. Любая наука использует часть ЕЯ и некоторые специальные языки для описания исследований, а информатика в большинстве своем - ФЯ, а в последнее время - ЯПП. Хорошо известны языки программирования, с помощью которых вводят в память ВМ процедурные представления знаний. В соответствии с видами знаний используются те или иные ФЯ. ЯПП обширнее ФЯ и доступнее для каждого пользователя. Это обстоятельство важно, поскольку оно обеспечивает ввод почти всех видов знания, представленного профессиональными средствами.


Современные средства ввода знаний в память ВМ с помощью ФЯ или ЯПП еще крайне бедны для некоторых видов представлений знаний. Можно указать на такие примеры слабой оснащенности средствами ввода знаний: ввод запахов, ощущений, да и зрительных образов. Перед информатикой в данном случае стоят большие проблемы обеспечения ввода знаний на основе новых физических принципов и для новых источников сообщений. В современных условиях познание законов природы осуществляется не только в кабинетной тиши, но и с помощью системы человек-ВМ, а при помощи новых средств, указанных выше, ввода сообщений станет возможно познание законов природы с помощью системы природа-ВМ в самом общем смысле этого понятия. Такова, например, конкретная цель информатики.


Для описания знаний используются знаки: символы, сигналы и различные изображения предметов и процессов. Описание знаний опирается не только на средства их представления, но и на средства их хранения. Пока современные средства хранения описаний еще недостаточны для решения любых полезных заданий ВМ. Оптимизм может поддерживаться фактом экспоненциального роста размеров памяти ВМ и расширением в связи с этим областей наук, чьи знания вводятся в ВМ. Хорошим примером расширения возможностей СВТ по памяти является система Интернет. Ее использование повысит интеллект любой программной системы.


Подцелью информатики является осмысление знаний. И такие подцели ставит любая наука большей частью на интуитивном уровне. Сущность указанной подцели для информатики состоит в исследовании технологии осмысления любых сообщений, независящих от данного лексикона, но использующих его при осмыслении знаний данной науки, но уже на процедурном (или алгоритмическом) уровне. Подцель осмысления знаний полагается на существование общих законов и закономерностей в процессах поиска и исследования связей предметов, явлений или процессов. При этом чрезвычайно важно понятие смысла текстов, которое реализуется в Интеллсист для машинного осмысления текстов. Конечно, технология построения процессов осмысления зависит от вида знания. Например, массив чисел может быть осмыслен путем аппроксимации их некоторой аналитической зависимостью, а библиотека подпрограмм может быть осмыслена только в результате использования ее в решениях конкретных заданий для ВМ.


Поскольку алгоритмы осмысления подчас требуют больших объемов памяти для установления всех взаимосвязей предметов, явлений или процессов, перед информатикой ставятся проблемы поиска оптимальных алгоритмов моделирования, оптимизации или распознавания. Можно сослаться на необходимость разработки новых структур ВМ и новых физических принципов для реализации перечисленных алгоритмов. И это действительно так. Для информатики имеется огромное поле деятельности в реализации рассматриваемой подцели.


Средством осмысления знаний является язык. ЕЯ, ЯПП и искусственные (ФЯ) языки позволяют отражать связи предметов, явлений или процессов, их свойств, характеристик или признаков. Отражения связей можно описать на некотором языке и ввести в ВМ для дальнейшей обработки. Осмысление начинается при грамматическом разборе текстов некоторого языка и завершается выполнением алгоритмов вычисления смысла текста. Алгоритмы грамматического разбора рассматриваются подробно в томе 2. После грамматического разбора начинается перевод исходных текстов в формальные представления, которые исследуются для решения проблем или поиска ответов на запросы. Решения и ответы выводятся из ВМ на ЕЯ, ЯПП или на искусственном языке.


Подцелью информатики является определение понятий. С этой подцелью можно разобраться при помощи Концептуальной информатики (см.т.3), где точно описано, что такое определение понятия, как его использовать в информатике для решения задач. Современная информатика накопила еще малый опыт работы с определениями. Это тем более относится к машинному формированию определений некоторых понятий. В большинстве случаев определения формируются человеком и вводятся в память ВМ в качестве исходных данных. Машинные методы формирования понятий и их определений еще находятся в зачаточном состоянии. Это обстоятельство привлекательно для информатиков широким полем деятельности. Некоторые методы применяются в современных Интеллсист.


С определением понятий тесно связаны цели и методы построения алгоритмов автоматического формирования определений. Автоматизация решения таких задач важна и поддержана пока малым числом программ.


Подцелью информатики является представление знаний. Здесь наиболее сложной проблемой является проблема трансляции внешнего представления знаний во внутреннее представление. Решение некоторых частных проблем рассматривается здесь и в томе 2. Достижение подцели связано с разрешением главной проблемы, которая состоит в формировании методов последовательной формализации знаний того или иного вида. В современной информатике чаще всего формализация знаний осуществляется вручную, например написание программ ВМ составляет один из способов такой последовательной формализации знаний процедурного типа. На пути к достижению подцели представления знаний практикой программирования выработаны приемы, которые основаны на последовательном применении формализации данных, что обеспечивает прямой доступ процессора ВМ к таким данным. Ясно, что этих приемов далеко недостаточно в представлениях знаний. Том 4 несколько откроет занавес таинственности методов представления данных, программ и знаний вообще.


Подцелью информатики является обобщение знаний. Обобщение связано с построением исчислений, которые являются средствами обобщения. Здесь, как и в концептуальной информатике, проблем больше, чем имеющихся методов, процедур и решений. В информатике полагаются на мозговую работу человека при возникновении необходимости построения и использования исчисления данного сорта. Однако в последнее десятилетие наблюдается прогресс и в этой области информатики. Появление ЭС открыло новые возможности ВМ и использование знаний, представленных достаточно близко к их естественному виду. Это выразилось в формировании направления проектирования и разработки Интеллсист, работающей на основе БЗ и выводящей ответ на проблемы пользователя. Такие системы рассмотрим в последнем седьмом томе.


Для информатики эта подцель является особенной. Поскольку человек использует мозговые усилия и пользуется подсказками из литературы, программа должна также ориентироваться на «собственные знания», представленные в ее памяти. Алгоритмы обобщения не всегда ясны, а их использование требует специальных способов и алгоритмов реализации.


Подцелью информатики является применение знаний. К этой подцели стремятся в информатике непрерывно. Здесь можно отметить почти все случаи использования ВМ, поскольку для решения задания на ВМ необходимо применять различные методы представления знаний. Для применения знаний используются алгоритмы. Эта подцель имеет неоценимое значение для практической информатики, для решения заданий с помощью ВМ. Интеллсист предназначена для решения заданий пользователя с применением БЗ как базовый метод ее работы.


Подцелью информатики является автоматическое извлечение нового знания. Эта подцель смыкается с общей целью любой науки, в которых процедура извлечения нового знания реализуется «вручную», а возможно и привлечением ВМ для достижения промежуточных целей. Для информатики подцель извлечения нового знания окрашена тем, что здесь важны технологические аспекты, а не новое знание конкретной области. Для извлечения нового знания используется некоторая система кибернетического типа (система, содержащая обратные информационные связи).


Все указанные подцели (можно назвать еще наборы подцелей) существенно дополняют главные цели информатики и раскрывают области деятельности в этой науке.

1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   25

Похожие:

В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconСобрание сочинений в семи томах 3 «Собрание сочинений в семи томах»: Время; 2008
Собрание сочинений М. М. Зощенко — самое полное издание прозы одного из крупнейших писателей-новаторов XX века. В него входят практически...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconИнформатика в семи томах
Словарь поможет пользователям Интеллсист и разработчикам машинных систем разнообразного назначения в написании отчетов, руководств...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconВ семи томах том Представление знаний (Структуры данных)
Приводимые примеры служат фрагментами прототипов записей знаний и запросов, предназначенных для создателей заданий и запросов к базе...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconРавительство республики башкортостан академия наук республики башкортостан история башкирского народа в семи томах том V уфа гилем 2010
Российская академия наук Уфимский научный центр ■ Институт истории, языка и литературы
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconЬство республики башкортостан академия наук республики башкортостан история башкирского народа в семи томах том VI москва восточная литература 2011
Российская академия наук Уфимский научный центр Институт истории, языка и литературы
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconВ семи томах том Интеллектуальные системы (Системы решения проблем)
Интеллсист, их структуры и технологии работы с инструментарием составляют центральную часть тома. Оценка возможностей Интеллсист...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconВ семи томах том Информатика смысла Машинная лингвистика
Семантическая и распознающая грамматики связаны между собой как алгоритм и средства его реализации. Основой для контроля правильности...
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconАннотация: Во второй том антологии включены произведения виднейших германских, английских, американских, французских публицистов, созданные в период с начала
Прутцков Г. В. Введение в мировую журналистику. Антология в двух томах. Т м.: Омега-Л, 2003
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconЭкзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): 189. Введение в информатику
Ответы на экзаменационные вопросы интернет-курсов интуит (intuit): 189. Введение в информатику
В семи томах том Основы информатики (Введение в информатику) iconОсновы правовой информатики (юридические и математические вопросы информатики)
Правовая информатика как учебная дисциплина сформировалась и преподается в ряде юридических вузов и факультетов (в том числе, мгюа,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница