Добро пожаловать в Университет Бекмана

Здесь каждый может учиться и/или принять участие в создании свободных интерактивных обучающих материалов и открытых научных проектов.

engl

К оглавлению

Московский государственный университет
Химический факультет

Профессор И.Н. Бекман

ИНФОРМАЦИЯ, ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Курс лекций

Москва

- 2014 -

Бекман Игорь Николаевич – доктор химических наук,
профессор кафедры радиохимии Химического факультета
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова;
заслуженный профессор МГУ.

Предисловие

Информация, наряду с веществом, энергией, пространством-временем, – важнейший компонент нашего мироздания. Информация – нематериальная составляющая материального мира, чем и любопытна эта философская категория. Информация обеспечивает и сведения об объектах и явлениях как внутренней, так и окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний о физическом, химическом или биологическом явлении.

Поэтому не удивительно, что для анализа информации была создана новая наука - информатика, а для управления ею – информационная технология.

В настоящее время информатика, как сверхтекущий флюид, проникла во все сферы жизни и деятельности, как отдельного человека, так и общества в целом. При этом надо понимать, что наука информатика в первую очередь занимается неживой природой – термодинамикой физико-химических процессов, космическими явлениями, квантовыми состояниями и т.п. Везде, где порядок борется с беспорядком, где царствует энтропия, там всеми процессами правит и её Альтер эго (Alter ego) - информация.

В неживой природе информация есть, но информатики нет: информатику космосу навязывает человек. А вот живая природа активно и непосредственно использует информационный обмен. Пчёлы, сообщающие в улей информацию о местонахождении цветов с нектаром, сойка, благим матом оповещающая лес, что в него вошёл человек, токующий глухарь, гусь, собравший стаю, и обеспечивший благополучный перелёт на несколько тысяч километров – лишь отдельные примеры. Здесь важно, что информатика в дикой природе обходится без каких-либо научных оснований, технологий и компьютеров. Без этой науки обходятся кумушки на завалинке, сплетники, мифотворцы и клеветники. Информация способна распространяться без технических средств, причём весьма интенсивно.

Человечеству природных средств показалось недостаточно и оно само разработало множество способов передачи и хранения информации, накопило значительные информационные ресурсы: книги, учебники, статьи, патенты, диссертации, отчёты, картины, фильмы, патенты, записки очевидцев и т.д. и т.п. Лавинообразный рост информации связан с тем простым фактом, что информационные ресурсы (в отличие от других видов ресурсов – трудовых, энергетических, минеральных и т.д.) тем быстрее растут, чем больше их расходуют.

Информатика – наука, изучающая общие свойства и процессы отражения материи, порядок в материи, её структурированность и отражение в сознании человека, общества.

Тысячи лет своей сравнительно недолгой истории человечество занималось обработкой информации, прекрасно обходясь без определения понятия «информация», без науки Информатики, используя информационную технологию на базе узелков, наскальной росписи, татуировок, канцелярских счётов, письменности и пения. Большое внимание уделялось способам передачи информации: тамтамы, сигнальные огни, голуби, посланники-вестники-гонцы-курьеры, почта, телеграф и т.п. Первое осмысление, первые теоремы и первые теории в Информатике появились после появления радио и азбуки Морзе, когда возникла проблема оптимизации передачи больших объёмов информации и появилась задача передачи информации без искажений. Мощный всплеск развития информатики и информационных технологий начался после изобретения компьютеров и создания сети Интернет.

Компьютеры (слово компьютер произошло от слова вычислять) сначала предназначались для математического моделирования и обработки данных. Затем они оказались полезными для манипулирования с текстовой, графической, визуальной, аудио- и видео- информацией. На базе компьютеров была создана такая мощная информационная система, как Интернет. Система Интернет базируется на компьютерах (хотя и не связана с конкретными носителями, разрушение многих из них не отразится на работе Интернета в целом), но выход в систему не требует от пользователя обязательного использования компьютера. Бедуин, пересекающий на верблюде Сахару, выходит в Интернет и уточняет путь по мобильному телефону. Тем не менее, современные электронные компьютеры, несмотря на всю свою примитивность, играют в информационных технологиях важную роль.

Успехи по внедрению компьютеров в Информатику оказались настолько велики, что появились учёные-преподаватели, понимающие под Информатикой компьютерные науки и компьютерные технологии. Такой подход напоминает почвоведа, излагающего свой предмет, как науку и технологию применения лопат, вил и граблей в растениеводстве, или врача, призывающего диагностировать рак по показаниям градусника под мышкой, дворника, который не может убрать двор без лома. Компьютер для информатики, всё равно, что половая тряпка для уборщицы.

В информатике компьютер – важное средство, но не принципиальное: при рассмотрении информационных теорий без него вполне можно обойтись.

В данном курсе лекций при обсуждении информации и информатики мы продолжительное время продержимся без счётных палочек, арифмометров и компьютеров, и только в заключительной части обратим внимание на компьютеры и посмотрим, как их можно использовать в сфере информационных технологий.

Современная ситуация в науке и обществе складывается так, что важнейшей составляющей образованности человека является свободное владение информационными технологиями, так как деятельность людей всё в большей степени зависит от информированности и способности эффективно использовать информацию. Сегодня квалифицированный специалист любого профиля (как технического, так и гуманитарного) должен уметь находить, обрабатывать и использовать информацию с помощью компьютеров и других вычислительных и телекоммуникационных средств, которые доступны в эпоху его существования. Знания информатики и информационных технологий – необходимые требования профессиональной пригодности в XXI веке.

Некоторые аналитики полагают, что человечество вступило в эру построения информационного общества. Это мнение основано на том, что сейчас:

  •  большинство работающих (~80%) занято в информационной сфере, т.е. сфере производства информации и информационных услуг;

  •  обеспечена возможность доступа любому члену общества практически в любой точке территории в приемлемое время к нужной ему информации (за исключением государственной и коммерческой тайны);

  •  информация - важнейший стратегический ресурс общества и занимает ключевое место в экономике, образовании, культуре.

«Кто владеет информацией – тот владеет миром», – сказал ещё в 18-том веке – Майер Ротшильд, основатель династии банкиров.

Фундаментальность информатике придаёт широкое и глубокое использование математики, формальных методов и средств, общность и фундаментальность её результатов, их универсальная методологическая направленность в производстве знаний. В этом смысле математическая информатика аналогична "наукам на стыке": математической физике, физической химии, медицинской радиохимии и др.

Конечно, сейчас наука информатика развита слабо. Существует потребность в разработке более полных, точных и адекватных способов исследования информационных процессов и систем, с целью выявления их важнейших характеристик, прогноза развития, повышения надежности принимаемых решений. Формулировка законов эволюции информационных систем позволит расширить границы применимости знаний и построить технологии их применения.

В первом приближении можно считать, что информатика состоит из четырех основных частей.

  • физическая информация (виды: термодинамическая – в стиле Клаузиса-Кельвина и статистическая – в стиле Больцмана-Гиббса-Планка-Эйнштейна, равновесная и неравновесная);

  • техническая информация (передача информации по линиям связи (например, радио + азбука Морзе); её описание ведётся различными способами: комбинаторным, вероятностным и алгоритмическим; в стиле Фриша-Хартли-Шеннона-фон Неймана-Винера, Колмогорова и др.);

  • компьютерная информация (перемещение и хранение информации в компьютере; языки программирования и алгоритмы, компьютерные науки во всём их разнообразии);

  • смысловая информация (семантическая информация и дезинформация, СМИ; "одна баба сказала", способы передачи, переработки, хранения и защиты сообщения; базы данных и знаний).

Есть и другие разделы информации (например, квантово-механическая) но рассмотрение их выходит за пределы этого курса. А вот информационными парадоксами мы займёмся детально.

Серьёзное внимание будет уделено многочисленным практическим применениям информационных идей.

Информационные разделы различны по своей идеологии и математическому описанию. Мы их попытаемся объединить в одно целое с помощью энтропии и фрактальной геометрии, т.е. с помощью мер порядка, беспорядка и частично упорядоченного (детерминированного) хаоса.

Сделать бесплатный сайт с uCoz