Что включает в себя теоретическая информатика
Теоретическая информатика
Теоретическая информатика — это научная область, предметом изучения которой являются информация и информационные процессы, в которой осуществляется изобретение и создание новых средств работы с информацией. Как любая фундаментальная наука, теоретическая информатика (в тесном взаимодействии с философией и кибернетикой) занимается созданием системы понятий, выявлением общих закономерностей, позволяющих описывать информацию и информационные процессы, протекающие в различных сферах (в природе, обществе, человеческом организме, технических системах).
Смотреть что такое «Теоретическая информатика» в других словарях:
Информатика — (ср. нем. Informatik, англ. Information technology, фр. Informatique, англ. computer science компьютерная наука в США, англ. computing science вычислительная наука в Великобритании) наука о способах… … Википедия
Институт автоматики и вычислительной техники МЭИ — Институт автоматики и вычислительной техники Московского энергетического института (технического университета) … Википедия
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана — Сюда перенаправляется запрос «Московское техническое училище». На эту тему нужна отдельная статья … Википедия
ИМТУ — Координаты … Википедия
МВТУ — Координаты … Википедия
МВТУ им. Баумана — Координаты … Википедия
МВТУ им. Н.Э. Баумана — Координаты … Википедия
МВТУ им. Н. Э. Баумана — Координаты … Википедия
МВТУ имени Баумана — Координаты … Википедия
МВТУ имени Н. Э. Баумана — Координаты … Википедия
Теоретическая информатика
Как любая фундаментальная наука, теоретическая информатика (в тесном взаимодействии с философией и кибернетикой) занимается созданием системы понятий, выявлением общих закономерностей, позволяющих описывать информацию и информационные процессы, протекающие в различных сферах (в природе, обществе, человеческом организме, технических системах).
Не просто точно описать рамки данной теории. ACM SIGACT (англ. Association for Computing Machinery Special Interest Group on Algorithms and Computation Theory), подгруппа ACM, описывает науку, как поддержку теоретической информатики и отмечает:
Область теоретической информатики толкуется широко и включает в себя алгоритмы, структуры данных, теорию сложности вычислений, распределенные вычисления, параллельные вычисления, СБИС (сверхбольшая интегральная схема), машинное обучение, вычислительную биологию, вычислительную геометрию, теории информации, криптографию, квантовый компьютинг, теорию чисел, алгебру и теорию вычисления (символьные вычисления), семантику и верификацию языков программирования, теорию автоматов, а также теории случайных процессов. Работа в этой области часто отличается акцентом на математической технике и строгости.
К этому списку научный журнал «ACM Transactions on Computation Theory» (TOCT) также добавляет теорию кодирования, теорию вычислительного обучения и аспекты теоретической информатики в таких областях, как базы данных, информационный поиск, экономические модели и сети. Несмотря на такую широкую сферу деятельности, теоретики информатики отличают себя от практиков. Некоторые характеризуют себя как тех, кто делает «более фундаментальный научный труд, что лежит в основе области вычислительной техники». Другие же «теоретики-практики» настаивают, что невозможно отделить теории от практики. Это означает, что теоретики регулярно используют экспериментальную науку, которая выполняется в менее теоретических областях, таких как исследование систем программного обеспечения.
Связанные понятия
Теория комбинаторных схем — это часть комбинаторики (раздела математики), рассматривающая существование, построение и свойства семейств конечных множеств, структура которых удовлетворяет обобщённым концепциям равновесия и/или симметрии. Эти концепции не определены точно, так что объекты широкого диапазона могут пониматься как комбинаторные схемы. Так, в одном случае комбинаторные схемы могут представлять собой пересечения множеств чисел, как в блок-схемах, а в другом случае могут отражать расположение.
Теоретическая информатика и её направления
Теоретическая информатика имеет множество ответвлений и направлений, изучающих различные сферы ее применения.
Теоретическая информатика
Наукой, предшествующей возникновению термина «информатика», является «кибернетика». Вплоть до семидесятых годов двадцатого века то, что сегодня называется «теоретической информатикой» называлось «теоретической кибернетикой» или «математической кибернетикой».
Теоретическая информатика является теоретической базой для реального практического применения информатики.
Теоретической информатикой считают дисциплину, которая применяет методики математики для создания, обработки, хранения, передачи и воспроизведения различных моделей данных. Природа информационных данных дискретна. Зачастую различные информационные сообщения состоят из последовательных рядов дискретных блоков, что делает схожей теоретическую информатику с дискретной математикой, изучающей подобные данные. Именно поэтому огромное множество моделей и законов теоретическая информатика позаимствовала у дискретной математики. Единственным отличием этих дисциплин является тот факт, что в информатике эти модели наполняются реальными данными, характеризующими исследуемый объект.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
Характеристика направлений теоретической информатики
Теоретическая информатика имеет массу направлений своего развития, в зависимости от области применения и используемых методов обработки данных. Некоторые из этих направлений на сегодняшний день сформированы в отдельные дисциплины. Рассмотрим подробнее эти направления и дисциплины.
Логические дисциплины, то есть те, которые базируются на математической логике. Это такие дисциплины, как например, теория параллельного вычисления, теория алгоритмов, теория сетей и другие. Здесь формируются логические модели вычисления и обработки информации, ее анализ с помощью вычислительной техники, а также анализ работы самой компьютерной техники при производстве вычислений.
Вычислительные дисциплины, такие как, например, вычислительная геометрия, вычислительная математика и другие. Здесь ключевым словом является «вычислительная», что говорит о том, что эти дисциплины предназначены для выполнения операций вычисления данных на базе исходников и с применением специальных методик. Ранее в математике не стояла задача создания и разработки автоматических операций вычисления и решения заданий. С появлением компьютеров проблема автоматизации вычислений родилась сама собой. Раньше все рассчитывалось вручную и занимало большой объем времени и трудозатрат, на сегодняшний день, благодаря автоматизации вычислений и разработке программ, ранее ёмкие расчеты проводятся компьютером за считанные секунды.
Сложно разобраться самому?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Теория информации изучает информацию в целом, как абстрактный объект, не учитывая ее внутреннюю наполненность. Эта дисциплина рассматривает законы зарождения информации, её прогресса и угасания её актуальности.
Теория кодирования занимается изучением форматов хранения, преобразования и передачи информации в виде баз данных или отдельных файлов.
Теория трансляции является ответвлением теории информации. Она изучает именно законы и методы трансляции информации по разным сетям и объектам. Вокруг нас существует огромный поток информации, в информатике отдельные реальные данные рассматриваются как абстрактные, и подлежат процессу моделирования. То есть, при помощи электронных вычислительных машин любая фактическая информация ретранслируется в определенные модели, надлежащие к той или иной сфере применения. Этот процесс возможен благодаря применению специальных приемов и операций, которые изучает дисциплина, именуемая системным анализом.
Системный анализ изучает структуру реально существующих объектов и предлагает методики их моделирования. Эта дисциплина использует обобщенную теорию систем, изучающую всевозможные информационные системы в едином русле. Системный анализ является одной из множества дисциплин, находящихся между теоретической информатикой и кибернетикой. Среди этих дисциплин так же можно выделить теорию массового обслуживания и имитационное моделирование. Теория массового обслуживания занимается анализом специфических систем моделирования, трансляции и обработки информации, связанной с массовым обслуживанием. Имитационное моделирование занимается изучением моделирования процессов для электронных вычислительных машин, происходящих в физических объектах.
И в завершение, дисциплины, которые занимаются разработкой моделей выработки решений в определенных практических ситуациях, актуальных на сегодняшний день в различных сферах жизни. Одной из таких дисциплин является теория принятия решений. Она изучает общие структуры принимаемых человеком решений, при выборе оптимального варианта из возможных существующих.
Что включает в себя теоретическая информатика
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.
Теоретическая информатика и её направления
Вы будете перенаправлены на Автор24
Теоретическая информатика и её направления — это научная дисциплина о способах и операциях поиска, сохранения, переработки, трансляции и аналитической оценки информации с использованием компьютеров, а также её разные ответвления.
Теоретическая информатика
Примерно до середины семидесятых годов прошлого века в ходу был термин «кибернетика», а не «информатика», и по этой причине не было теоретической информатики, а было определение «теоретическая (математическая) кибернетика».
Под теоретической информатикой понимается математическая дисциплина, применяющая математические методики для формирования и анализа моделей обработки, трансляции и применения информации.
Теоретическая информатика предоставляет теоретическую базу для практического использования информатики. Сама природа информации предполагает её дискретное представление. Большинство информационных посланий чаще всего могут быть представлены дискретными множествами, что означает близость содержания теоретической информатики к дискретной математике, которая изучает как раз такие вещи. По этой причине большинство моделей теоретической информатики пришли из дискретной математики. Но почти всегда такие модели наполняются фактическими данными, которые связаны с информацией об объекте исследования.
Направления теоретической информатики
Теоретическую информатику можно разложить на несколько вполне оформившихся дисциплин. По уровню схожести подлежащих решению задач, они делятся на следующие классы.
Дисциплины, которые опираются на алгебру логики (математическую логику). В этих дисциплинах формируются способы, которые позволяют применять логические обоснования при анализе операций обработки информационных данных посредством электронных вычислительных машин (к примеру, теория алгоритмов, теория параллельного вычисления). Кроме того, способы, позволяющие на базе логического моделирования, строить изучение процессов, происходящих в самой электронной вычислительной машине при выполнении операций вычисления (теория автоматов, теория сетей).
Готовые работы на аналогичную тему
Компьютеры, как общеизвестно, работают с числовыми данными, то есть с информацией, которая представлена в дискретном формате. А непосредственно операции, которые выполняет компьютер, это алгоритмическая структура, реализуемая программным обеспечением. Для проектирования прикладных программ требуется выработать специализированные методы разрешения поставленных задач. Ранее специалисты математической сферы не были озадачены возможностью перевести свои способы разрешения задач в формат, позволяющий осуществлять программную реализацию, то есть в виде программ, выполняемых электронными вычислительными машинами. Стремительный прогресс в области аппаратуры, позволяющей автоматизировать вычислительные процессы, привёл к созданию современных компьютеров, что явилось стимулом развития в математических дисциплинах операций и способов разрешения задач. Отсюда появились дисциплины, которые стали пограничными между теоретической информатикой и дискретной математикой. А именно вычислительная математика и вычислительная геометрия. Термин «вычислительная» определяет, что данные дисциплины служат для формирования методик, которые предназначены для компьютерной реализации.
Дисциплиной, которая изучают собственно информацию, как абстрактный объект без фактического наполнения, является теория информации. Она определяет общие свойства информации, законы, которые управляют её зарождением, прогрессом и окончанием её актуальности. К теории информации очень близка теория кодирования, которая занимается изучением тех форматов, в которые возможно преобразовать содержимое каждого информационного объекта (транслируемого сообщения, базы знаний и тому подобное).
В теории информации существует подраздел, который занимается конкретно вопросами теории трансляции информационных данных по разным системам связи. Информатика рассматривает как реальные, так и абстрактные информационные данные. Информация, перемещаясь в виде реальных данных, выражается в разных фактических процессах, но в информатике она проявляется в виде некой абстракции. Эта трансформация обуславливает применение в электронных вычислительных машинах формальных абстрактных моделей той области, к которой относится информация в фактическом мире. Говоря иначе, реальные объекты в компьютерах замещаются использованием их моделирования. Преобразование реальных объектов в модели, которые применяются для исследования в электронных вычислительных машинах, можно выполнить, формируя и развивая специальные операции и приёмы. А помогает их изучать системный анализ, который появился как наука примерно двадцать лет тому назад.
Системный анализ занимается изучением структуры реального объекта и предоставляет методы их формального представления. Элементом системного анализа считается обобщённая теория систем, которая изучает различные по характеристикам информационные системы с единой платформы. Системный анализ находится на границе кибернетики и теоретической информатики. Примерно там же располагаются другие похожие дисциплины.
Одной из них является имитационное моделирование. Эта дисциплина создаёт и применяет некоторые методы исследования процессов, которые происходят в физических объектах, а также при их моделировании в электронных вычислительных машинах. Второй наукой считается теория массового обслуживания, которая анализирует специфический, но очень популярный тип моделирования трансляции и обработки информации, носящий название систем массового обслуживания.
И, наконец, завершающий набор дисциплин, которые входят в теоретическую информатику и ориентированы на применение информации для выработки решений в некоторых ситуационных положениях, случающихся в сегодняшней действительности. Одна из дисциплин называется теория принятия решений, и она изучает обобщённые структуры, применяемые человеком при нахождении оптимальных решений среди многих возможных.