Что изучает информатика какие научные направления обычно включают в информатику
Основные направления информатики
1. Теоретическая информатика. Это математическая дисциплина, она использует методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики. Она распадается на ряд самостоятельных дисциплин (математическую логику; вычислительную математику и вычислительную геометрию; теорию информации и теорию кодирования и др.)
2. Кибернетика. Наука об управлении в живых, неживых и искусственных системах. Кибернетика может рассматриваться как прикладная информатика в области создания и использования автоматических или автоматизированных систем управления разной степени сложности, от управления отдельным объектом (станком, промышленной установкой, автомобилем и т.п.) до сложнейших систем управления целыми отраслями промышленности, банковскими системами, системами связи и даже сообществами людей. Наиболее активно развивается техническая кибернетика, результаты которой используются для управления в промышленности и науке.
3. Программирование.Полностью связано с вычислительными машинами. Создание отдельных программ и пакетов прикладных программ, разработка языков программирования, создание операционных систем, организация взаимодействия компьютеров с помощью протоколов связи.
4. Искусственный интеллект. Основная цель работ в области ИИ- стремление проникнуть в тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению навыками, знаниями и умениями. Для этого необходимо раскрыть те глубинные механизмы, с помощью которых человек способен научится практически любому виду деятельности. Если суть этих механизмов будет разгадана, то удастся реализовать их подобие в искусственных системах. ИИ- наука не чисто теоретическая. Она занимается и прикладными вопросами. Например, робототехникой (создание роботов), создание баз знаний и экспертных систем на основе этих баз знаний. Некоторые из экспертных систем находят применение в ОВД (маньяк, блок- раскрытие хищений на строительстве и т.п.).
5. Информационные системы. ИС- система, предназначенная для хранения, поиска и выдачи информации по запросам пользователей.
Современное состояние развития информационной технологии характеризуется следующими тенденциями:
1. Наличие большого количества банков данных большого объема, содержащих информацию практически по всем видам деятельности общества.
2. Создание локальных, многофункциональных проблемно-ориентированных информационных систем различного назначения.
В России созданы банки данных содержащие научную, технологическую, и другую информацию, в т.ч. правовую (Системы “Кодекс”, “Гарант”, “Консультант” и др.). В ОВД информация хранится в виде различных учетов (дактилоскопический, пофамильный, пулегильзотеки, похищенных и обнаруженных вещей и др.). Часть из них переведена в электронную форму, однако это лишь относительно небольшая часть. Задача перевода всех учетов в электронную форму и организация доступа к ним через вычислительную сеть является одной из наиболее актуальных.
Для организации доступа к централизовано или распределенно хранящейся информации создаются информационно-вычислительные сети разного уровня. Для этого необходима разработка специфического оборудования, программного обеспечения, развитие средств связи и коммуникации (последнее особенно актуально для России с её большими расстояниями и традиционно плохим качеством линий связи).
6. Вычислительная техника. Развитие вычислительной техники- это самостоятельное направление, в котором часть задач не имеет прямого отношения к информатике (микроэлектроника). Однако при разработке, проектировании и производстве ЭВМ наиболее широко используются достижения информатики.
В целом информатику можно рассматривать с трех позиций:
как отрасль народного хозяйства (совокупность предприятий, занимающихся производством компьютерной техники, программного обеспечения);
как фундаментальную науку (получение фундаментальных знаний об информационных системах и разработка методологии процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем);
как прикладную дисциплину (изучение закономерностей в информационном процессе, создание информационных моделей, систем и технологий в конкретных предметных областях).
Центральное место в прикладной информатике занимает компьютер как основное техническое средство информатики. Кроме компьютера к техническим средствам информатики (рис. 1) следует отнести средства тиражирования (полиграфическое оборудование, копировальные аппараты), средства связи (телефон, факс, радио), технику управления и конторского труда (счетные и множительные приборы и аппараты).
 |
Рис. 1. Группы технических средств информатики
1.2. Дисциплина «Информатика и информационные технологии в профессиональной деятельности» относится к базовой (обязательной части) информационно-правового цикла и базируется на школьной учебной дисциплине «Информатика».
Данная дисциплина является предшествующей для дисциплин: «Основы теории национальной безопасности», «Криминалистика», «Юридическая техника», «Тактико-специальная подготовка», предусмотренных Федеральным Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 030901.65 – «Правовое обеспечение национальной безопасности», а также дисциплин вариативной части информационно-правового и профессионального цикла «Основы информационной безопасности в органах внутренних дел», «Основы личной безопасности в органах внутренних дел», «Основы управления в органах внутренних дел».
· основные методы и средства хранения, поиска, систематизации, обработки, передачи информации;
· состав, функции и конкретные возможности аппаратно-программного обеспечения;
· функции и конкретные возможности профессионально-ориентированных справочных информационно-правовых и информационно-поисковых систем;
· нормативные правовые акты в области защиты информации и противодействия техническим разведкам;
· основные методы, способы и мероприятия по обеспечению информационной безопасности в профессиональной деятельности.
· решать с использованием компьютерной техники различные служебные задачи;
· работать в локальной и глобальной компьютерных сетях;
· самообучаться в современных компьютерных средах;
· организовывать свое автоматизированное рабочее место;
· использовать методы и средства обеспечения информационной безопасности с целью предотвращения несанкционированного доступа, злоумышленной модификации или утраты информации, составляющей государственную тайну и иной служебной информации.
· навыками компьютерной обработки служебной документации, статистической информации и деловой графики;
· практическими методами работы с информационно-поисковыми и информационно-справочными системами и базами данных, используемыми в профессиональной деятельности.
Что изучает информатика какие научные направления обычно включают в информатику
Введение в информатику.
Темами исследований в информатике являются вопросы: что можно, а что нельзя реализовать в программах и базах данны х ( теория вычислимости и искусственный интеллект ), каким образом можно решать специфические вычислительные и информационные задачи с максимальной эффективностью ( теория сложности вычислений ), в каком виде следует хранить и восстанавливать информацию специфического вида ( структуры и базы данных), как программы и люди должны взаимодействовать друг с другом ( пользовательский интерфейс и языки программирования и представление знаний ) и т. п.
Происхождение термина «информатика». Слово «информация» в обыденной речи. Информация, как данные, которые могут быть обработаны автоматизированной системой, и информация, как сведения, предназначенные для восприятия человеком. Термин «информация» (данные) в курсе информатики.
Символ. Алфавит — конечное множество символов. Текст — конечная последовательность символов данного алфавита. Расширенный алфавит русского языка. Количество различных текстов данной длины в данном алфавите. Разнообразие языков и алфавитов. Литературные и научные тексты.
Кодирование символов одного алфавита с помощью кодовых слов в другом алфавите; кодовая таблица, декодирование. Двоичные коды с фиксированной длиной кодового слова (8, 16, 32). Примеры. Код ASCII. Юникод. Кодировки кириллицы. Знакомство с двоичной системой счисления. Двоичная запись целых чисел в пределах от 0 до 256. Системы счисления с основаниями 8, 16. Десятичная и другие позиционные системы счисления. Измерение и дискретизация. Возможность цифрового представления аудиовизуальных данных. Тезис: все данные в компьютере представляются как тексты в двоичном алфавите. Единицы измерения длины двоичных текстов: бит, байт, производные от них единицы.
Математические модели; их общие черты и различия с натурными моделями и словесными описаниями. Использование компьютеров при математическом моделировании. Понятие о моделировании (в широком смысле) при восприятии мира человеком.
Графы, деревья и списки, их применения при описании природных и общественных явлений, примеры задач.
Алгоритмы и элементы программирования. Исполнители; состояния, возможные обстановки и система команд исполнителя; команды-приказы и команды-запросы; отказ исполнителя. Необходимость формального описания исполнителя.
Алгоритм как план управления исполнителем (исполнителями). Алгоритмический язык; программа — запись алгоритма на алгоритмическом языке. Компьютер — автоматическое устройство, способное управлять по заранее составленной программе исполнителями, выполняющими команды.
Управление. Сигнал. Обратная связь. Примеры: компьютер и управляемый им исполнитель; компьютер, получающий сигналы от цифровых датчиков в ходе наблюдений и экспериментов, и управляющий реальными (в том числе движущимися) устройствами.
Линейные программы. Их ограниченность: невозможность предусмотреть зависимость последовательности выполняемых действий от исходных данных.
Логические значения. Получение логических значений путём сравнения чисел. Логические операции «и», «или», «не».
Простые и составные условия (утверждения). Соблюдение и несоблюдение условия (истинность и ложность утверждения). Запись составных условий (логических выражений).
Конструкции ветвления (условный оператор) и повторения (операторы цикла в форме «пока» и «для каждого»).
Имя алгоритма и тело алгоритма. Использование в теле алгоритма имен других алгоритмов. Вспомогательные алгоритмы.
Величина (переменная): имя и значение. Типы величин: целые, вещественные, символьные, строковые, логические. Знакомство с табличными величинами (массивами). Представление о структурах данных.
Примеры задач управления исполнителями, в том числе — обработки числовых и строковых данных; реализация алгоритмов решения в выбранной среде программирования. Сортировка и поиск: постановка задач.
Примеры коротких программ, выполняющих много шагов по обработке небольшого объёма данных; примеры коротких программ, выполняющих обработку большого объёма данных.
Сложность вычисления: количество выполненных операций, размер используемой памяти; их зависимость от размера исходных данных.
Понятие об этапах разработки программ и приемах отладки программ.
Использование программных систем и интернет-сервисов. Программные компоненты современного компьютера: операционная система, файловые менеджеры, редакторы текстов и др. Интернет-сервисы: почтовая служба; справочные службы (карты, расписания и т.п.), поисковые службы, службы обновления программного обеспечения и др. Компьютерные вирусы и другие вредоносные программы; защита от них.
Файл. Характерные размеры файлов (примеры: тексты, видео, результаты наблюдений и моделирования). Файловая система. Каталог (директория). Файловые менеджеры. Операции с файлами. Оперирование файлами и каталогами в наглядно-графической форме. Архивирование и разархивирование.
Создание и обработка текстов; систематизация знаний о приемах и умений работы над текстом с помощью текстовых редакторов (поиск и замена, проверка правописания, одновременная работа с несколькими текстами, работа нескольких авторов над одним текстом и др.).
Работа с аудио-визуальными данными. Гипермедиа.
Динамические (электронные) таблицы, построение таблиц, использование формул. Сортировка (упорядочение) в таблице. Построение графиков и диаграмм. Примеры использования при описании природных и общественных явлений.
Поиск информации в файловой системе, базе данных, Интернете. Средства и методика поиска информации, построение запросов, браузеры. Компьютерные энциклопедии и словари. Компьютерные карты и другие справочные системы.
Работа в информационном пространстве. Передача информации. Источник и приёмник информации. Основные понятия, связанные с передачей информации (канал связи, скорость передачи информации по каналу связи, пропускная способность канала связи). Постановка вопроса о количестве информации, содержащейся в сообщении. Размер (длина) текста как мера количества информации. Подход А.Н.Колмогорова к определению количества информации.
Роль ИКТ при передаче и обработке информации. Компьютерные сети. Интернет. Сетевое хранение данных. Виды деятельности в Интернете. Приемы, повышающие безопасность работы в Интернете. Проблема подлинности полученной информации. Электронная подпись, сертифицированные сайты и документы. Методы индивидуального и коллективного размещения новой информации в Интернете.
Основные этапы и тенденции развития ИКТ. Стандарты в сфере информатики и ИКТ. Примеры стандартов докомпьютерной и компьютерной эры.
Гигиенические, эргономические и технические условия эксплуатации средств ИКТ. Экономические, правовые и этические аспекты их использования. Личная информация, средства ее защиты. Организация личного информационного пространства.
планируемые результаты после изучения информатики
В результате освоения курса информатики в основной школе учащиеся получат представление:
o о понятии «информация» — одном из основных обобщающих понятий современной науки, о понятии «данные», о базовых понятиях, связанных с хранением, обработкой и передачей данных;
o о методах представления и алгоритмах обработки данных, дискретизации, о программной реализации алгоритмов;
o о математических и компьютерных моделях, их использовании,
o о компьютерах — универсальных устройствах обработки информации, связанных в локальные и глобальные сети;
o о различных видах программного обеспечения и задачах, решаемых с его помощью; о существовании вредоносного программного обеспечения и средствах защиты от него, о необходимости стандартизации в сфере информационно-коммуникационных технологий;
o о мировых сетях распространения и обмена информацией, о юридических и этических аспектах работы в этих сетях (интеллектуальная собственность, авторское право, защита персональных данных, спам и др.)
о направлениях развития компьютерной техники (суперкомпьютеры, мобильные вычислительные устройства и др.), о стандартах в ИКТ;
Что изучает информатика какие научные направления обычно включают в информатику
1. Предмет и задачи информатики.
a. теоретическая информатика,
d. искусственный интеллект,
e. информатика в природе,
f. информатика в обществе,
g. вычислительная техника,
h. информационные системы.
1. Предмет и задачи информатики
Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.
Предмет информатики составляют следующие понятия:
· Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
· Программное обеспечение средств вычислительной техники;
· Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
· Средства взаимодействия человека с аппаратным и программным обеспечением.
Особое внимание уделяется вопросам взаимодействия, для этого вводится понятие интерфейса. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом. Существуют аппаратные, программные и аппаратно-программные интерфейсы.
Основной метод, используемый в информатике, это моделирование
информационных процессов с помощью компьютера.
Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами ВТ. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а так же в методическом обеспечении новых технологических исследований.
2. Истоки и предпосылки информатики.
Всю историю развития информатики принято разбивать на два больших этапа: предысторию и историю.
В предыстории выделяют ряд этапов, характеризующих возрастанием возможностей хранения, передачи и обработки информации. Начальный этап – освоение человеком развитой устной речи. Членораздельная речь, язык стал специфическим социальным средством хранения и передачи информации. Второй этап – возникновение письменности. По сравнению с предыдущим этапом возрастают возможности хранения информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность как средство передачи информации. Возникновение письменности было необходимым условием начала развития наук. С этим же этапом связано возникновение понятия «натуральное число», затем той или иной системы счисления. Третий – книгопечатание. Это первая информационная технология. Воспроизведение информации было поставлено на поток, промышленную основу. Этот этап позволил увеличить возможность хранения информации, повысил доступность и точность ее воспроизведения. Четвертый этап связан с развитием точных наук (математики, физики) и начинающейся в то время научно-технической революции. Он характеризуется возникновением таких мощных средств связи, как радио, телефон и телеграф, к которым по завершению этапа добавилось телевидение, фотография, кино, методы записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски).
С разработкой первых ЭВМ принято связывать возникновение информатики как науки, т.к. сам термин информатика появился на свет благодаря развитию ВТ,
Выделению информатики в отдельную науку способствовало формирование единой формы представления обрабатываемой и хранимой информации (в двоичной форме).
Поколения ЭВМ. В настоящее время можно выделить 5 поколений компьютеров.
Быстродействие 10-20 тыс операций в сек.
Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках.
Быстродействие 100-500 тыс операций в сек.
В 1964 году фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью.
Быстродействие более сотни млн операций в сек.
В информационном обществе главным ресурсом является информация. На основе владения информацией о различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. В информационном обществе основная часть населения занята в сфере обработки информации или использует информационные и коммуникационные технологии в своей повседневной производственной деятельности. Информационные и коммуникационные технологии – это совокупность методов, устройств и производственных процессов, используемых обществом для сбора, хранения, обработки и распространения информации.
Для жизни и деятельности в информационном обществе необходимо обладать информационной культурой, т.е. знаниями и умениями в области информационных технологий, а также юридическими и этическими нормами в этой сфере.
Информационный подход к исследованию мира реализуется в рамках информатики, комплексной науки об информации и информационных процессах, аппаратных и программных средствах информатизации, информационных и коммуникационных технологиях, а также социальных аспектах программы информатизации.
В настоящее время создана информационная индустрия – производство технических средств, методов, технологий для производства информации (новых знаний) и сферы управления.
Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний.
· решена проблема информационного кризиса (противоречие между информационной лавиной и информационным голодом);
· обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;
· главное – информационная экономика;
· информационная технология приобретает глобальный характер;
· формируется информационное единство всей цивилизации;
· с помощью средств информатики реализован свободный доступ каждого человека к информационным ресурсам всей цивилизации
· наиболее часто понятие ИК употребляется для характеристики широты знаний специалиста, определяются сами эти знания, которыми он должен владеть;
· ИК осмысливается как качественная интегральная характеристика личности специалиста, которому предстоит осуществлять профессиональную деятельность в XXI веке.
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
Информация как семантическое свойство материи.
Информация и эволюция в живой и неживой природе.
Начала общей теории информации. Методы измерения информации.
Макро- и микроинформация.
Метематические и информационные модели.
Теория алгоритмов. Стохастические методы в информатике.
Вычислительный эксперимент как методология научного исследования.
Информация и знания. Семантические аспекты интеллектуальных процессов и информационных систем. Информационные системы искусственного интеллекта. Методы представления знаний.
Познание и творчество как информационные процессы.
Теория и методы разработки и проектирования информационных систем и технологий.
Обработки, отображения и передачи данных
Персональные компьютеры. Рабочие станции. Устройства ввода\вывода и отображения информации. Аудио- и видеосистемы, системы мультимедиа. Сети ЭВМ. Средства связи и компьютерные телекоммуникационные системы.
Операционные системы и среды. Системы и языки программирования. Сервисные оболочки, системы пользовательского интерфейса. Программные средства межкомпьютерной связи (системы теледоступа), вычислительные и информационные среды.
Текстовые и графические редакторы. Системы управления базами данных. Процессоры электронных таблиц. Средства моделирования объектов, процессов, систем. Информационные языки и форматы представления данных и знаний; словари; классификаторы; тезаурусы. Средства защиты информации от разрушения и несанкционированного доступа.
Издательские системы.
Системы реализации технологий автоматизации расчетов, проектирования, обработки данных (учета, планирования, управления, анализа, статистики и т. д.)
Системы искусственного интеллекта (базы знаний, экспертные системы, диагностические, обучающие и др.)
Ввода\вывода, сбора, хранения, передачи и обработки данных.
Подготовки текстовых и графических документов, технической документации.
Интеграции и коллективного использования разнородных информационных ресурсов.
Программирования, проектирования, моделирования, обучения, диагностики, управления (объектами, процессами, системами).
Информационные ресурсы как фактор социально-экономического и культурного развития общества.
Информационное общество – закономерности и проблемы становления и развития. Информационная инфраструктура общества. Проблемы информационной безопасности.
Новые возможности развития личности в информационном обществе. Проблемы демократизации в информационном обществе и пути их решения.
Информационная культура и информационная безопасность.
Теоретическая информатика — математическая дисциплина. Она использует методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.
Прикладная информатика объединяет информатику, вычислительную технику и автоматизацию.
Управлять компьютером нужно по определенному алгоритму. Точное определенное описание способа решения задачи в виде конечной последовательности действий, представленной в виде, понятном компьютеру, называют программированием. Т.о., программирование – процесс составления логически упорядоченной последовательности команд, необходимых для управления компьютером, с целью решения определенной задачи.
Основная задача этого направления — изучение информационных процессов, протекающих в биологических системах, и использование накопленных знаний для принятия оптимальных решений. А так же изучение влияния процессов информатизации на человека и его взаимоотношения с природой.
Человек живет в мире информации. Человеческое мышление можно рассматривать как процессы обработки информации в мозгу человека. В процессе общения с другими людьми человек передает и получает информацию. Процессы, связанные с хранением, получением, обработкой и передачей информации, называются информационными процессами. История человеческого общества – это, в определенном смысле, история накопления и преобразования информации.
Для решения задач поиска средств и методов автоматизации обработки данных используют особые виды устройств, большинство их которых являются электронными приборами. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенных для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является компьютер. Компьютер – это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.
Информационная система (ИС) — это система, реализующая информационную модель предметной области, чаще всего — какой-либо области человеческой деятельности. ИС должна обеспечивать: получение (ввод или сбор), хранение, поиск, передачу и обработку (преобразование) информации. Информационной системой (или информационно-вычислительной системой) называют совокупность взаимосвязанных аппаратно-программных средств для автоматизации обработки информации. В информационную систему данные поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.