« А.А. Красилов ИНФОРМАТИКА В СЕМИ ТОМАХ Том 1. Основы информатики (Введение в информатику) ...»

Новое знание можно синтезировать путем поиска в средствах тиражирования знаний, соединения исследования или изучения известного знания, наконец, можно обратиться в Интернет, где можно найти относительно новое знание, неизвестное данному пользователю. Для информатики важно в плотную меру изучить понятие нового знания. Проблема определения или толкования этого понятия довольно сложна. Человек сразу определяет новизну некоторого сообщения. Если он что-то не знал, то это является новым. Как формализовать это «сразу»? Формально определим понятие нового знания несколько позже. Неформально определим понятие так. Пусть нам ясно определение объема знания. Знание, отраженное каким-либо образом в имеющемся объеме, считается известным. Знание, которое отсутствует в данном объеме, является новым знанием. Следовательно, новое знание относительно. По отношению к одному объему знания данное знание является новым, а по отношению к другому - старым. Информатика занимается исследованием и созданием технологии формирования нового знания. Заведомо можно сказать, что получаемое решение задачи является новым знанием.

Неформальное определение понятия нового знания сообщает неявно о том, что получение нового знания возможно в результате работы системы. Этому можно найти всевозможные подтверждения. Материальная, энергетическая или информационная системы порождают новое знание. Конечно, это утверждение нельзя понимать абсолютно. Автомобиль не может генерировать нового знания. И это утверждение не абсолютно. В процессе работы автомобиля происходит старение или износ деталей, что составит новое знание о функционировании того или иного узла автомобиля. Пример показателен. Будем рассматривать информатические системы генерации нового знания. Новое знание представляется в тех же видах, что и накопленное знание. Этот факт работает в пользу интеллектуализации применения ВМ.

Хочется уточнить слова Л.Н. Толстого, сказавшего: «Знание - орудие, а не цель». Лучше сказать так: Знание - орудие для приобретения нового знания и цель главных устремлений человека. Построение лексиконов и БЗ, представляющих знания, является практической целью в ИП. Они создаются для синтеза нового знания.

Фундаментальной технической системой познания или создания нового знания явилась ВМ, независимо от области применения. Возникновение кибернетики и ее главного объекта исследований - системы обработки информации - в равной мере работают и на информатику. Информатика развилась в недрах кибернетики, ее объектом является системы человек-ВМ. Начальное назначение ВМ - производство расчетов по формулам - было переориентировано сразу же, образно говоря, после построения второй ВМ. Теперь назначением ВМ является выработка нового знания. ВМ - система нового информационного типа. Ее свойства и характеристики далеко не исчерпаны и едва ли будут исчерпаны в будущем. Такие системы, объединенные с другими системами или с человеком, будут описывать, осмысливать, определять, представлять, обобщать и применять знания для формирования нового знания по заказам человека или среды применения ВМ. Еще раз следует упомянуть, что объектом изучения информатики является система человек-ВМ.

Сегодня трудно найти область деятельности человека, где бы ни использовалась ВМ. Производство, сельское хозяйство, школьное или дошкольное учебное заведение, быт и культура - везде существуют СВТ для поиска нового знания по запросам производственника, учащегося или отдыхающего. Теперь многие понимают, что Интернет - это источник нового знания для каждого человека (если он находит искомые сообщения). Именно это обстоятельство побудило информатиков плотнее заняться интеллектуальным использованием ВМ для обеспечения доступа к ней любого пользователя. Исследуемым здесь средством выработки нового знания является Интеллсист, позволяющая использовать лексикон и БЗ для автоматического извлечения нового знания. Не все проблемы Интеллсист исследованы, о них говорится в томе 7.

Необходимость поиска или вывода нового знания не требует больших пояснений. В этом можно увидеть сущность человека. Важно отметить, что система человек-ВМ является кибернетической, она характеризуется (как любая система) обратной информационной связью. В отличие от Интернета, которая имеет весьма слабую обратную связь, Интеллсист только с помощью обратной связи (запрос-ответ) обеспечивает эффективный логический поиск нового знания на основе имеющегося. Новое знание приводит к синтезу нового знака, нового языка и т.п. Так возникает общая обратная связь процесса познания, которая отсылает нас на тот или иной шаг познавательной деятельности. В гл. 7 это утверждение будет сформулировано в форме закона.

Седьмой шаг в познавательной деятельности человека состоит в создании систем формирования нового знания с использованием всех предыдущих шагов, и эта деятельность составляет седьмую ступень информатики.

Общий итог первой главы - это установление того факта, что информатика является наукой по обоснованным в главе пунктам, информатика является необходимой сферой деятельности человека по исследованию и поиску нового знания с помощью ВМ. Деятельность человека по созданию нового знания может и не связываться с ВМ. Она может реализовываться «вручную». Эта деятельность состоит из семи исторически обоснованных шагов. Каждый шаг связан с соответствующим предметом, который имеет аналоги. Памятуя о том, что шаги информатики относятся к технологии приобретения нового знания, можно взять за основу семь шагов для квалификации или классификации любых процессов, связанных с познавательной деятельностью человека. Рассмотрим пример применения семи шагов. Пример может показаться выдуманным (натянутым). Тем не менее, возьмем в качестве рабочей гипотезы положение о семи шаговом рассмотрении любой познавательной работы. Для иллюстрации важности семерки рассмотрим понятие таланта.

Талант на одну треть состоит из инстинкта, на одну треть - из памяти и

на одну треть - из воли.

К. Досси

Возможны другие высказывания, которые могут оказаться более удовлетворительными. И вот пример. В средние ХХ века проповедник Бертольт в проповеди рассказал свою интерпретацию библейской истории пяти талантов. Попробуем продолжить эту историю до семи талантов. Она не будет противоречить интерпретации Бертольта и человеческому представлению о жизни, но существенно пополняет представления о жизни и познавательной работе. Наша интерпретация семи талантов такова:

Первый талант - собственная персона, которую могут наблюдать другие персоны и фиксировать в своем сознании, символами или графически факты, связанные с персоной. Этот талант отражает важные свойства человека - иметь чувства и уметь воспринимать все, что его окружает для расширения чувств и сферы восприятия.

Второй талант - наше положение в обществе персон, он реализует связи данной персоны с другими персонами, а без этой связи трудно представить понимание жизни. Этот талант отражает существенные свойства человека - знать язык общения и уметь им пользоваться.

Третий талант - наше понимание вещей (предметов, явлений или процессов) в окружающем мире, включая человека и его общество. Понимание вещей завершается формированием понятий об этих вещах. Этот талант породил продуктивную деятельность человека - ремесло (в общем смысле этого слова).

Четвертый талант - наше материальное и духовное (а также можно добавить и информационное) имущество, символизирующее накопление знаний, как отдельным человеком, так и всем обществом. Этот талант отражает накопление достояния человека - культуру.

Пятый талант - наш ум и его способность логически познавать окружающие предметы, явления или процессы. Этот талант порождает важную деятельность человека, представленную науками.

Шестой талант - наша работа (сама деятельность), связанная со способностями человека думать, делать и осмысливать сделанное, а также применять познанное. Этот талант фундаментально связан с различным производством (материалов, энергии и информации).

Седьмой талант - наша вселенная (абсолютная ценность), которая наблюдается, осмысливается, формируется в сознании, оформляется образами, обобщается, применяется и созидает новое. Этот талант составляет основы человеческого существования - быт.

Наука представляет собой сборник

оправдавших себя рецептов.

П. Валери

Глава 2. Науки и информатика

Энциклопедическое определение науки включает следующие утверждения. Наука - это сфера человеческой деятельности, в функции которой входит выработка и теоретическое обоснование, систематизация объективных законов о действительности. Наука является одной из форм общественного сознания, включающей деятельность по получению нового знания, результат научной деятельности - сумма знаний, лежащая в основе научной картины мира. Наука обозначает также отдельные отрасли знания. Непосредственная цель науки состоит в описании, объяснении и предсказании процессов и явлений действительности, составляющих предмет ее изучения, на основе открываемых ею законов. Кроме этого, наука предполагает наличие в ней методов исследования, совокупности проблем, определяющих пути ее развития. В соответствии с этим определением науки рассмотрим определение информатики.

Информатика занимает особое место в системе знаний, как, впрочем, и любая другая наука. Базируясь на проблемах применения ВМ, информатика соприкасается со всеми науками через явное применение СВТ в решении своих разнообразных проблем и проблем каждой конкретной науки. Именно поэтому нужно установить не только соотношение информатики и других наук, но и принципиально важную роль информатики по отношению к другим наукам. Заведомо ясно, что роль информатики велика, к этому постепенно пришли через применение СВТ.

Итак, каждая наука занимается изучением предметов, явлений и процессов для поиска нового знания. Цель информатики состоит в поиске нового знания с помощью СВТ. Информатика - это технология обработки накопленного знания и построения нового знания. Информатика изучает методы анализа знания о методах построения нового знания как своего собственного, так и знания других наук. Информатику как технологию следует понимать только потребительски. По своей внутренней сущности информатика является наукой, выросшей вначале из дисциплины, затем переведенной в разряд отрасли кибернетики, и, наконец, приобретшей статус самостоятельной науки со своими предметом и объектом изучения.

Рассмотрим постепенный подход к появлению информатика как науки. Для этого прежде необходимо уяснить цели и задачи информатики, ее применения, роль и назначение. Эти и некоторые другие вопросы развития понятия информатики, роль информационной индустрии, а также применение ВМ для развлечений, поясняются в данной главе. Все атрибуты науки будут рассмотрены, они должны убедить читателя в правильности вывода о назначении информатики.

2.1. Обработка знания

Основная проблема в деятельности ученого (не обязательно!) заключена в поиске и применении методов обработки знаний. Если имеется набор фактов, то возникает проблема обработки и обобщения фактов, установления закономерностей или законов. Если имеется некоторое утверждение о фактах, то важно установить его истинность или определить условия его истинности. Если имеется некоторая закономерность или закон, то возникает проблема установления их правильности, применимости и соответствия действительности. Сходные проблемы возникают и при любом использовании ВМ. Попробуем ответить на некоторые вопросы, связанные с применением ВМ в обработке знаний.

2.1.1. Что может делать машина. Самым интересным информатическим вопросом является вопрос о том, что может и чего не может делать машина. Программист-оптимист на вопрос отвечает так: «Машина может все!». Лозунг верен, если считать, что в машинах отсутствуют ограничения по памяти и быстродействию. Рациональным кажется ответ следующего содержания. Сравним возможности человека и машины. Возможности человека определяются путем опроса и анализа ответов. К машине можно применить аналогичный подход. Если машина успешно отвечает на вопросы, то ее интеллект можно сравнить с интеллектом человека. С таким подходом можно согласиться только частично. Необходимо при опросе учитывать время ожидания ответа. Но такое замечание не по существу. Существенным следует считать замечание относительно исходного знания у человека и у машины. Человек можно сказать всегда находится в более выгодных условиях по сравнению с машиной. Знания человека поддержаны учебой, библиотеками и ежедневными сведениями из средств массовой информации. Машине же знания сообщаются только в виде программы, БД и БЗ. Их информационная емкость ограничена. При равенстве исходных знаний у человека и машины можно переходить к разрешению интересного информатического вопроса.

Человек занимается интуитивно или осмысленно обработкой любых сведений для эффективного их сохранения, тиражирования, обобщения или получения новых сведений. Информатика занимается проблемами техники и технологии обработки знания. Чтобы понять сущность обработки знаний человеком или машиной, необходимо, прежде всего, понять, что такое знания и что такое обработка знаний. Общее упрощенное определение понятия знание, данное в энциклопедиях, известно каждому: знания - это сведения, проверенные практикой. Столь общее определение не пригодно для осмысления проблем применения ВМ и для обработки знаний. Если понятие знание будет формализовано на общечеловеческом уровне, то будет решена и проблема обработки знания.

Знание фундаментально связано с фактами. Простейшие факты определяют элементарные или простейшие знания. Это составляет исходную позицию для понимания формализации знания. Если можно выявить понятие простейшего факта, то можно понять и простейшее знание. Из простейших фактов можно составить сложные факты или утверждения о фактах. Начнем с простого. Каждый факт сообщает имя предмета, явления или процесса и текущее значение, сопоставленное этому имени. Имя или значение могут подразумеваться или пониматься из контекста. Каждый факт можно выделить из контекста письма или речи, тогда факт будет по существу содержать имя и значение. Конечно, несколько текстуально усложненные факты могут содержать «побочные» имена и значения. Все такие сведения должны исключаться при абстрагировании и формализации понятия факта.

Примем такое упрощение, что простейшее, примитивное или элементарное знание определяется как пара <имя, значение> и представляет собой формализм простейшего факта. В ЕЯ такая пара представляется фразой, с человеческой точки зрения - не формально. К этому представлению ближе всех подошел в математических и логических исследованиях Фреге [Фреге77]. Примем за истину данное определение факта вместе с одним замечанием: один и тот же факт может быть представлен неформально фразой и формально парой имя-значение. Все последующие построения будут базироваться на этом определении. Таким образом, определенные факты будут являться исходными кирпичиками, из совокупности и композиции которых будет строиться здание всего знания. В дальнейшем будем строить классификацию представлений элементарных знаний. Любое сложное знание строится из набора элементарных знаний и связок таких, как различные операции логики, арифметики, математического анализа и др. Связь имени и значения первична, связь элементарных знаний вторична.

Рассмотрим простой пример. Х + У изображает арифметическую операцию, которая включает <имя Х, его значение>, <имя операции «+», значение-результат выполнения операции> и <имя У, его значение>. Он ясен каждому, знакомому с арифметической операцией сложения. Два факта соединены операцией, выполнение которой приведет к получению нового факта <подразумеваемое имя результата сложения, значение результата>. 2 + 3 также является примером некоторого факта, но здесь использованы собственные имена, обозначающие сами значения. Здесь вместо указанных выше трех пар <имя, значение> рассматриваются пары <число 2, 2>, <имя операции «+», 5> и <число 3, 3> (число 2 и число 3 являются собственными именами).

Примеры показывают, что элементарное знание (факты) может (могут) подвергаться обработки известными операциями, в результате получаются новые факты. Процесс такой обработки бесконечен из-за бесконечности фактических данных и большого числа операций над фактами. В примерах приведена известная (и простая) операция сложения. В реальных задачах используются различные операции с различными типами данных, в том числе операции и данные, определенные пользователем. Примеры указывают на общий подход к обработке знания, в результате которого выводится новое знание. Все, что описано выше, может обрабатываться на ВМ. Это утверждение и будет постепенно обосновываться.

2.1.2. Классификация наук. Каждая наука является «хранилищем» знания. Практика изучения свойств наук выработала их классификацию. Ниже предлагается еще одна незначительно отличающаяся от классических и известных классификаций. Предлагаемая классификация интересна тем, что она базируется на семишаговой процедуре развития средств технологии познания. Все науки, а их более 250 наименований, группируются в кластеры. Каждый кластер имеет свой обобщенный предмет, свои цели и методы исследования. Традиционно выделяется семь кластеров наук. Указанные примеры наук могут подвергаться критике, например из-за того, что каждая наука в своем развитии обретает новые черты и свойства. Отметим, что предмет, объект и цели наук в кластере обобщены. Каждая конкретная наука имеет существенные или малосущественные отличия в предметах, объектах и целей, но общие признаки с информатической точки зрения сохраняются. Общий метод в кластере наук также сохраняется, несмотря на то, что в силу взаимного проникновения методов и методик из одной науки в другую несколько стираются характерные методические признаки конкретной науки.

1. Естествознание - совокупность наук, изучающая материальную природу (как предмет науки). Целью таких наук является познание материального мира во всем его многообразии. Основной метод исследования - наблюдение и эксперимент. Предметом изучения является знак в самом общем виде. Знания представляются главным образом текстами. Такие формулировки не составляют ограничения на ту или иную науку, эти формулировки указывают на примеры, поясняющие данный кластер наук. К естествознанию относятся, например, анатомия, археология, астрономия, биология, биология в земледелии (агробиология, агрономия, агрохимия), ботаника, вулканология, гематология, география, геодезия, геология (геонауки), гистология, гляциология, естествознание, геоморфология, земледелие, зоология, иммунология, кристаллография, лимнология, мерзлотоведение, метеорология, микология, микробиология, минералогия, одонтология, озероведение, океанография, палеонтология (и др. палео..), петрография, планетология, помология (сорта плодовых растений), потамология (о реках), почвоведение, приматология, сейсмология, серология, (сыворотка крови), формакология (формакогнозия, формация), фитопатология, эмориология, эпидемиология и др. науки.

2. Гуманитарные науки - совокупность наук, изучающих духовную природу человека по всем ее граням и проявлениям. Целью таких наук является познание связей внутри общества людей. Предметом изучения является язык в самом общем виде. Знания представляются главным образом (семантическими) сетями. Основной метод исследования - описание взаимодействия людей в обществе. К основным методам исследования относятся описание и изучение связей предметов, явлений и процессов. К гуманитарным наукам относятся, например, библиология, грамматика, графология, диалектология, иконика, индология, историография, история, лексикография, литературоведение, морфология (растений,..), педагогика, текстология (изучение текстов), филология, философия, фразеология, этимология, юриспруденция, языкознание и др. науки.

3. Информатические науки - совокупность наук, изучающих применения СВТ в данной конкретной науке для получения нового знания в этой науке. Предметом изучения являются понятия и знания в данной науке. Знания представляются главным образом терминами для понятий и их отношениями, которые также представляются терминами. К информатическим наукам относятся, например, информатика геологии, информатика филологии, информатика математики, информатика кино, информатика конструирования техники и др. науки. В большинстве своем эти науки не оформились в самостоятельную дисциплину. История этих наук только начинается. Их цель состоит в определении искомых для данной науки понятий, их характеристик и закономерностей связи понятий определенными отношениями для выработки нового знания. Основной метод исследования - решение логических уравнений данного класса.

Проникновение информатики в любую науку изменяет облик этой науки, появляется возможность для ускорения исследований. Но это не означает, что информатика является либо частью данной науки, либо наукой всех наук (как это изредка бывает с появлением кажущейся универсальности в рамках той или иной науки). Информатика самостоятельна, поскольку она имеет свой предмет (знания) и свой объект для исследований (система человек-ВМ), свои цели и задачи, а ее влияние приводит к формированию научной дисциплины или науки на стыке двух наук информатики и конкретной науки.

4. Искусствознание - совокупность общественных наук, изучающих культуру человека и общества. Целью таких наук является познание форм и представлений предметов, явлений и процессов реального мира, изучение его свойств, признаков и характеристик. Предметом изучения являются средства тиражирования в самом общем виде (например, книги, кино, телевидение, издания). Знания представляются в памяти ВМ главным образом в БД. Основной метод исследования - кодирование и декодирование сообщений и измерения предметов, явлений и процессов. К искусствознанию относятся, например, архитектура, живопись, кино, музыка, театр, эстетика, этнография и др. науки.

5. Фундаментальные науки - совокупность наук, изучающих основные законы и закономерности природы и общества. Целью таких наука является познание внутренних и внешних законов и закономерностей. Предметом изучения является теория в самом общем виде. Знания представляются главным образом БЗ. Основной метод исследования - теоретический поиск (исследования) и логические рассуждения. К фундаментальным наукам относятся, например, аэродинамика, аэромеханика, баллистика, бионика, генетика, геометрия, биология, логика, математика, механика, статика, спекроскопия, термодинамика, физика, химия и др. науки.

6. Технологические науки - совокупность наук, изучающих изделия человека и способы их изготовления, а также управление производством, сопровождением и реализацией. Предметом изучения является алгоритмы в самом общем виде. Знания представляются главным образом заданиями и программами. К основным методам исследования относятся разработка, вычисления и конструирование. К техническим наукам относятся, например, авиация, автоматика, артиллерия, военные науки, гидравлика, гравиметрия, картология, машиноведение, машиностроение, металлография, радиотехника, светотехника, системотехника, судовождение, теплотехника, технология, техника, электроника, электротехника и др. науки.

7. Системологические науки - совокупность наук, изучающая системные пары и тройки: природа-человек, природа-изделие, природа-природа, человек-изделие, человек-чкловек, изделие-изделие, природа-человек-изделие с целью познания существа функционирования перечисленных систем. Предметом изучения является система в самом общем виде как совокупность взаимосвязанных частей. Знания представляются главным образом совокупностями текстов, сетей, терминов, БД и БЗ, программами. К основным методам исследования относятся изобретание, проектирование, разработка, эксплуатация, испытание, системный анализ и синтез. К системологическим наукам относятся, например, антропология, астронавтика, дефектология, кинология, кораблевождение, курортология, медицина, патология, психиатрия, психология, систематика, тапатология (о смерти), тератология (изучение уродства), физиология (растений, живых и др), эргономика (организация человек-ВМ), экология, экономика и др. науки.

Данная классификация наук весьма близка к общепринятой классификации. Ее расширение (обычно принято подразделять на пять классов) связано с новым определением информатики. Предложенная классификация выполняет назначение, которое диктуется представлениями знаний различных видов. Другие классификации (например, для сопоставления) не рассматриваются. Следует обратить внимание на тот факт, что такое подразделение наук является достаточно условным. Самым важным аргументом для этого является следующее. Каждая из указанных наук может «перейти» в другой кластер или класс, если в ней изменяются предмет и цели исследований. Такое часто происходит при зарождении новых наук на стыках двух и более наук. Информатические науки представляют пример этому.

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.

2.4. Задачи информатики

До сих пор рассматривались внешние задачи (по отношению собственно к информатике) применения знаний и методов информатики для разрешения заданий прямого пользователя ВМ. Информатика обогащена и внутренними задачами. Их и надо рассматривать по мере возможности. Некоторые из перечисляемых ниже задач уже решены, находятся в стадии решения или ожидается появление новых средств или методов для их решения.

Рассматриваются внутренние задачи информатики, которые необходимо классифицировать. Классификация задач связана с ответом на следующие вопросы:

• что относится к пользователям или что они должны делать в информатике,
• что является собственностью информатики по сравнению с другими науками или дисциплинами,
• как обнаруживать непротиворечивость знания, как главного атрибута свойств знаний, которые любой человек считает истинными,
• что такое экологически чистое знание, каков должен быть аппарат обеспечения чистоты знаний,
• каковы задачи информатической логики - оснований информатики - как средства, на которой базируется информатика,
• каково место информатики среди других наук и в деятельности человека,
• как связана, взаимодействует и соотносится информатика и кибернетика, программирование и другие отрасли знания, возникшие в процессах применения ВМ для решения разнообразных задач.

Имеется много других вопросов, которые также прямо или косвенно рассматриваются при последовательном обосновании нового определения информатики. Перечислить все подобные вопросы не представляется возможным. Читатель сам может их сформулировать и поискать ответы на них в «Информатике».

Когда перед исследователем стоит проблема использования ВМ для ускорения исследований, сразу возникает серия задач перед информатикой. И прежде чем будут перечислены крупные задачи информатики, укажем на частные задачи, решаемые повседневно прямыми и косвенными пользователями ВМ. К числу частных задач информатики следует относить, например задачи программирования:

• выбор термина или имени некоторого понятия;
• выбор или формирование констант или исходных данных;
• выбор или построение формул или зависимостей терминов;
• ввод, сохранение или передача промежуточных результатов;
• построение графа переходов от выполнения одной формулы к выполнению другой формулы с построением логических зависимостей для переходов;
• выполнение правил некоторого языка представления программ.

Такие задачи решаются всякий раз, когда занимаются программированием. Данный перечень схематичен и упрощен, он приведен в качестве иллюстрации. Сложность реальных проблем и задач программирования будет показана в шестом томе.

Небольшое отступление. Можно было обратить внимание на различие в толковании понятий проблема и задача. Будем придерживаться следующего толкования. Проблемы информатики - это формулировки внутренних противоречий информатики, разрешение противоречий открывает новые возможности информатики. Задачи информатики - это формулировка внешних противоречий, приводящих к использованию методов и средств самой информатики.

Главная прикладная задача информатики - это разработка и внедрение средств автоматизации обработки знаний в системах типа «наука - техника - производство - распространение - потребление» с помощью ВМ. Причем обычно рассматриваются любые системы, связанные с материальным, энергетическим или информационным производством. Задачи информатики хорошо согласуются с целями информатики. Проведем такие сопоставления последовательно по семи группам.

С информатической точки зрения все наблюдения человека за предметами, явлениями и процессами реального мира должны завершаться решением задач описания предметов, явлений или процессов, а также их свойств, характеристик, признаков и отношений между ними. Что такое описание предметов? Под описанием предметов понимается сопоставление вещам последовательностей знаков (символов), отображающих сущность, строение или свойства этих предметов (по возможности с объективных позиций). Аналогично можно рассматривать описание явлений или процессов. Человек мысленно описывает видимое и отображает это в своей памяти. В информатике описания должны выполняться в формах, пригодных для ввода в ВМ и дальнейшей обработки. С такими задачами информатика успешно справляется при символьном представлении информации о наблюдениях. Другие формы представлений находятся в стадии развития вместе с развитием технических средств восприятия информации.

С информатической точки зрения все введенные (научные или ненаучные) сообщения должны подвергаться осмыслению для установления связей между частями сообщений. Поиск смысла сообщения - это вторая группа задач информатики. Наиболее известные методы поиска смысла сообщения в информатике состоят в синтаксическом, семантическом, прагматическом анализе, или кратко грамматический анализ. Результатом анализа являются сообщения, которые формируются в процессе анализа и представляют собой средство для решения конкретных (не информатических) заданий использования ВМ.

С информатической точки зрения осмысление сообщений должно завершаться определением понятий, содержащихся в исходном сообщении. В этом состоит содержание следующей группы задач информатики. Определение понятия связано с формированием имени, идеи, определения, термина, суждений, метода, системы и др. атрибутов понятия. Совокупность атрибутов определяет понятие и решает задачу информатики. По-видимому, не существует общего подхода, метода или алгоритма для решения подобных задач. Задача должна формулироваться конкретно и решаться она должна конкретно.

С информатической точки зрения наиболее разрешенными или продвинутыми задачами информатики являются задачи представления данных, чуть более сложной является задача представления знаний (фактов, структурных данных, таблиц, графиков, утверждений и др.). Кодирование в символах связано со многими кибернетическими задачами передачи, хранения и обработки сообщений (информации). Другие формы представления связаны с конкретными науками и с дальнейшими задачами решения проблем исследования знаний. Проблемы представления знаний в ИИ решаются в зависимости от конкретных задач систем ИИ. Такой подход не универсален, поэтому необходима работа по унификации методов представления знаний и данных, поддерживающих унификацию.

С информатической точки зрения наиболее сложными задачами являются задачи обобщения знаний. Возникновение абстракций, процессы абстрагирования, связаны с процессами сжатия информации. Здесь под сжатием информации понимается сведение групп фактов в утверждения о фактах, а групп утверждений - в правила получения новых фактов. Такое сжатие не сравнимо с информационным сжатием, не связанным со смыслом сведений. Критерий сохранения и передачи смысла является здесь основным.

Вторая группа задач диктуется определением информатики - реализовать поиск смысла введенных в память ВМ данных (фактов) и утверждений. Каждая такая задача расчленяется на подзадачи синтаксического, семантического и прагматического анализа вводимых данных или текстов для последующего синтеза новых сообщений. Вводимыми данными могут быть знания, представленные некоторым образом для эффективного анализа.

Более сложными являются задачи третьей группы - задачи формирования определения данных или представлений знания, определении имени, идеи, термина, метода, системы и т.п. Для таких задач трудно сформулировать общий подход к их решению.

Весьма актуальной группой задач информатики является группа задач представления данных (массивов чисел, графиков), фактов или утверждений о фактах. Все формы отражения вещей реального мира должны служить объективному представлению их в памяти ВМ.

Наиболее сложными задачами являются задачи обобщения данных и знаний, они же являются и самыми интересными для информатики. Например, задача автоматизации абстрагирования знаний предстоит еще понять и разрешить.

К шестой группе задач относятся задачи применения данных и знаний, представленных в памяти ВМ. Несмотря на то, что имеются общие приемы применения ВМ в различных областях, конкретные решаемые на ВМ задачи ставят трудные задачи схемы, техники и технологии применения ВМ. Например, задача формирования алгоритма сложна для использования ВМ.

Высшей задачей информатики является задача синтеза новых данных или нового знания. Эта задача завершает полный перечень групп и отдельных задач информатики. Не исключаются случаи комбинирования задач различных групп, тогда получаются новые задачи информатики.

Рассмотрим несколько конкретных задач в информатике для квалификации понятий задача и проблема. Программирование требует творческого подхода к решению следующих задач:

- выбрать (например, из таблицы) имя некоторого понятия или идентификатор,

- определить понятия или идентификатор,

- выбрать средства для представления данных и знаний,

- собрать данные для обработки или формирования утверждений,

- построить формулу численного или логического вычисления,

- построить граф переходов для распознавания пути вычислений,

- применить правила преобразования логических формул.

Эти семь конкретных задач возникают при составлении программ или БЗ и БД для работы ВМ при решении исходных проблем. С информатической точки зрения все наблюдения человека за предметами, явлениями и процессами реального мира должны завершаться решением задач описания этих объектов, исследованием полученных описаний или сбором знаний о них. Такие задачи решаются для осуществления ввода данных в широком смысле в память ВМ, а также для вывода результатов обработки сообщений (знаний).

Главные решаемые здесь задачи информатики состоят в следующем.

• Провести критический анализ процедурного подхода к решению задач на ВМ. Состав, недостатков процедурного программирования определяет требования на разработку инструментария Интеллсист (т.т. 1, 6).
• Определить, что логическое уравнение является главным формализмом любых задач, вопросов и проблем (т. 5). Понятие логического уравнения объединяет все понятия уравнений, которые введены в математике.
• Выбрать язык записи задач, вопросов и проблем, им оказалась часть ЕЯ, которая, ориентирована на данную профессию – это ЯПП (т. 2). Записи заданий любого пользователя становятся возможными без привлечения формализма.
• Построить такую грамматику ЯПП, чтобы стало возможным вычисление смысла текстов. Ею явилась семантическая грамматика русского языка (т. 2). Эта грамматика универсальна и легко переносится на другие языки. Главным объектом ЯПП явилось понятие, которое представляется термином и смыслом.
• Построить метод решения логических уравнений, который после исследований определен и описан в информатической логике (т. 5). Эта логика объединяет все логики пользователя, в том числе и классические логики.
• Построить метод получения альтернативных решений. Математика стремится доказать единственность решения задачи перед тем как приступать к практическому ее решению. Но практика чаще ставит задачи с неполным знанием, поэтому следует ожидать альтернативные решения. Их поставляет применение ИЛ и ее реализацию в Интеллсист (т. 5).
• Построить метод автоматического синтеза программ по заданию пользователя. Решение этой задачи позволит сделать всех программистами без привлечения профессиональных программистов. Задачу решает Интеллсист аналогично тому, как это было сделано в критической ситуации, когда развитие телефонии создало кризис с телеграфистами (т. 7).
• Построить метод печати решения логического уравнения в естественном виде, когда указывается имя (термин) и его полученное значение (смысл). Надо освободить пользователя от проблемы идентификации результата (т. 7).
• Учесть фактор неопределенности знаний. Эта задача сводится к вводу в задание неопределенных понятий, которые должны по контексту доопределяться либо какими-то характеристиками, либо конкретными значениями. Это сделано в Интеллсист с понятиями, которые вводятся в задание как абстрактные (т. 4).
• Разработать инструментарий для пользователя с доступным интерфейсом, не требующим емких руководств по применению. Инструментарий представлен в томе 7 фрагментарно, подробно он описан в руководстве пользователя по Интеллсист. Разработке инструментария предшествует описание технологии использования ВМ прямыми пользователями.
• Разработать метод «программирования» классов задач. В ИЛ таким методом явилась разработка баз знаний, которые состоят из лексикона предметной области знания и законов связи понятий, введенных в лексикон. БЗ обеспечивают простой доступ к знаниям пользователя его специальности.
• Сопоставить средства Интернет, БЗ и Интеллсист с позиции накопления и использования знаний. Результатом сопоставления являются следующие утверждения: Интернет – поиск запасенного и известного знаний, База знаний – запасенные знания в естественном виде и Интеллсист – поиск нового и ранее неизвестного знания путем логического вывода из известного знания.
• Определить знания так, чтобы определение было понятно любому пользователю ВМ. Как подзадача – добиться простого средства и метода формализации для неформализованного знания (т.т. 3, 4).

Наконец, как результат всей совокупности исследований сформировать новое определение информатики (т. 1).

2.5. Результаты применения информатики

Применение любой науки важно для любой отрасли деятельности человека. Применение информатики за последние 10 лет (до 2000 года) стало не только актуальным, но и экспоненциально важным. Без информатизации нет сколько-нибудь существенного продвижения по линии прогресса. В результате применения ВМ возник бум в производстве ВМ, что вновь повлекло расширение областей применения ВМ. В этом самые важные результаты применения информатики. Они могут оцениваться количеством решенных задач, качеством получаемых данных, количеством и качеством получаемых продуктов в промышленности, сельском хозяйстве или информационном производстве. С такими оценками подходят к проблеме смены или приобретения новых СВТ. Такой подход важен для пользователя ВМ. Конечно же, такие общие оценки результатов применения информатики известны. Перед приобретением СВТ каждый оценивает результаты использования элементов или всех приобретаемых СВТ, а затем вкладывает свои ресурсы в СВТ. Поэтому будем рассматривать результаты применения информатики в прикладном смысле и его практическую оценку.

Пользовательскими оценками результатов применения информатики являются получаемые ими новые факты или утверждения о фактах, их полнота, достоверность, надежность, качество и возможность формирования новых проблем для продвижения в решении основной (производственной) проблемы (задачи или задания). Можно было бы составить длинный список результатов от применения информатики для пользователя. В этом нет необходимости, так как развитие СВТ и экспоненциальный спрос на них косвенно говорит о важности результатов. Здесь не возникают какие-либо сомнения. Можно с уверенностью сказать, что информатика говорит сама за себя.

Если в число пользователей включить информатиков, то результатом применения информатики является та программная продукция, которая обеспечивает пользователя новыми и более интеллектуальными программами. Спрос на программы существенно превышает предложение. Однако не всякая программа, разработанная информатиком или программистом, будет удовлетворять потенциального пользователя. Вот только несколько обычных претензий пользователя:

1. окончательный анализ ложится на пользователя, отсутствует автоматический анализ результатов и выработка рекомендаций;
2. стиль интерфейса не учитывает такие-то особенности обработки нашего административного управления;
3. в программу заложены «не мои» стандарты (производства);
4. не все данные обрабатываются программой;
5. формулу расчетов необходимо изменить для учета такого-то фактора;
6. программа оказалась емкой по времени;
7. Ваша программа не ложится в нашу организационную систему или структуру.

Через некоторое время и с затратами дополнительных ресурсов можно сказать, что программа постепенно эволюционировала и приобрела свойства, которые по большому счету удовлетворяют пользователя, хотя для конкретного пользователя важен учет его частных требований. Обычно результаты применения информатики должны удовлетворять большому числу качественных критериев. Если не оценивать интеллектуальность программ, то можно обнаружить, что значительная часть критериев работает на современные программы. Важно заметить, что одному из критериев интеллектуальности не удовлетворяют промышленные разработки программ. Этим критерием является наличие в программах логического вывода по правилам, которые формирует пользователь. Пожалуй, имеются программы моделирования человеческой деятельности (системы ИИ), ЭС и ПС (см. т.7), которые удовлетворяют этому критерию интеллектуальности. Интеллсист, имея определенные преимущества (о них также см. т.7) перед указанными системами, удовлетворяет критерию интеллектуальности в первую очередь.

Результаты применения информатики могут быть получены и без применения ВМ, вручную. Это важное обстоятельство. Знания человека велики. Он будет их применять без использования ВМ. Новое определение информатики ориентируется на случай «ручного» применения методов информатики. Если задача характеризуется малым объемом по памяти или времени решения, то применение ВМ будет малоэффективным. Ручная работа по переработки знаний также важна, как и переработка знаний с помощью ВМ. Многие методы информатики зародились до появления ВМ и успешно применялись во всех отраслях деятельности человека там, где необходимо было иметь дело со знаниями. Эта ситуация полностью сохранилась. Применение ВМ становится важным в том случае, когда вручную невозможно рассмотреть и исследовать большое количество предметов или их связей. Отход от обработки знаний вручную невозможен по природе человека. Например, обучение ребенка (косвенно) связано с применением информатики, оно реализуется вручную. Правда не всегда ясно, что является первичным: обучение, основанное на методах информатики, или практика обучения выявила методы информатики. Это и неважно, поскольку развитие образования или информатики чрезвычайно важно для человека почти в равной степени.

Результаты применения информатики наблюдаются в малом и в большом. В малом - это использование результатов применения ВМ для исследователя или производителя, в большом - использование результатов для развития общества.

2.6. Информационная индустрия

Информационное производство - это процесс создания информации, а также ее представлений. Как и в материальном производстве, в информационном производстве необходимо выделить две стороны собственно производства: производительные информационные силы - люди, участники информационного производства, и информационные производственные отношения - совокупность информационных отношений между людьми в процессе производства и потребления информации. При этом необходимо помнить, что СВТ предназначены для автоматизации материального, энергетического и информационного производства. В связи с такими определениями надо сделать замечание, что аналогия информационного производства с материальным производством на этом не кончается, этим аналогия только начинается. Читателю можно предложить самому развивать эту мысль.

На протяжении трех десятков лет использования СВТ можно было убедиться в высокой продуктивности подхода по аналогии в проблемах информационной индустрии. Сфера материального производства, которая развивалась и развивается более высокими темпами, чем другие сферы человеческой деятельности, является маяком для сферы информационного производства и терминологически, и в качестве ориентира для знаний о процессах, методологии и технологии обработки и распределения информации. В вычислительной технике и информатике уже давно используются, например такие понятия: нормы труда программиста, качество, надежность и эффективность программ и процессов программирования. Поэтому и определение информационного производства построено по аналогии с определением материального производства.

Аналогично понятию материальная экономика определяется понятие информационная экономика, как совокупности производственных отношений для данной общественно-экономической формации. Экономика каждой страны должна продуктивно распределять информационные ресурсы - средства, ценности, запасы, возможности, источники средств обработки, хранения, распределения и потребления информации с целью создания нового знания. Аналогия основывается на том положении, что информационное производство является общественной деятельностью человека, а отличие от материального производства имеется только в предмете производства.

Данное выше упрощенное определение информационной индустрии призвано заинтересовать читателя в сказанном и побудить его к серьезному изучению терминов, понятий, идей, законов и закономерностей информатизации общества. Важно было подчеркнуть, что информационная индустрия приобрела силу, пройти мимо которой теперь уже невозможно. Достаточно напомнить уже достигнутого уровня работ в информационной индустрии: системы автоматизированного управления производством (материальным, энергетическим или информационным), системы управления научными исследованиями, гибкие автоматизированные участки, информационно-поисковые системы и др. Заметим, что об информационной индустрии говорят обычно как о факте, а не потенциально как о перспективе.

Важно также заметить, что моделирование интеллектуальной работы человека не только актуально, но и бурно развивается. Эта информатическая работа важна как первостепенная задача привлечения новых прямых пользователей ВМ к прямому использованию информатики. Об этом весьма подробно будет сказано в последнем томе, поскольку методология ИП является новой.

Рассмотрение информационной индустрии важно для осмысления понятия информатизации, которое приобретает широкую известность и популярность именно в связи с всеобщим проникновением вычислительной техники во все сферы деятельности человека. Сущность информатизации состоит в ускорении накопления знаний всех видов и в обращении этого запаса на создание нового знания с помощью ВМ, в максимальном использовании знаний в практической деятельности человека, в развитии информатики каждой науки.

Информатизация охватывает многие отрасли знания, она не обходит и такую отрасль знаний как мышление. Информатический подход к процессам мышления связан с вопросами изучения формальных и неформальных сторон интеллектуальной деятельности и поведения. Информатизация общества знаменует новый этап второй научно-технической революции. Вот что сказано в статье А. Ракитова: «Компьютеризация и информатизация общества знаменует наступления нового этапа научно-технической революции. Его можно охарактеризовать как научно-технологический. Первая особенность этого этапа заключается в том, что научные знания используются не только для создания качественно новой техники, но и для разработки принципиально новых технологий... Другая особенность научно-технологического этапа состоит в резком возрастании роли человеческого фактора, творческой активности человека, принимающего ответственные решения... Человеческое творчество порождает новейшую технику и новые технологии, а они в свою очередь ведут к наращиванию интеллектуальных ресурсов человечества......информатизация сопоставима по своему всемирно-историческому значению с индустриализацией, которая началась примерно три столетия назад и неузнаваемо изменила не только производство, но и весь облик тогдашнего общества, образа жизни и содержания культуры».

2.7. Игры с помощью вычислительных машин

Человечество играет с самого своего зарождения. Трудно представить время из истории человечества, когда не было игр. Игры выполняют многие и многие полезные функции. От игры с мячом до игры в директора организации - вот диапазон этого вида деятельности человека. Информатика сразу же откликнулась на запросы прямого пользователя ВМ для реализации той или иной игры. Сегодня уже трудно оценить то время работы ВМ, которое расходуется на проведение игр. Даже суровый администратор не возражает, когда его сотрудники играют на ВМ, потому что игра является средством обучения и приобретения навыков общения с ВМ.

Генератором игровой ситуации обычно является человек - партнер ВМ. Задача каждого игрока состоит в поиске решения в условиях имеющейся ситуации. Цепочка локальных решений, соответствующих каждой конкретной ситуации, определяет итог игры - конечную (глобальную) цель. Это только понимание сути игры. Назначение игры согласуется с целями, но не совпадает с ними. Назначение можно сформулировать так:

• получение удовлетворения или удовольствия, эмоциональной насыщенности, которая необходима для организации позитивного отдыха человека;
• производство оценки своим способностям в некоторой области деятельности, технологически совпадающей или приближенной к ситуациям игры;
• производство оценки способностей противника или соперника для сопоставления со своими способностями;
• формирование понимания игры, ее сущности, свойств, красоты и других атрибутов для переноса таких факторов на другую (производственную) деятельность;
• разработка концепции игры в качестве нового понимания сущности вещей и применение познанных концепций в своей деятельности;
• ассоциированное обучение работе по своей специальности, в особенности это относится к информатике, игра способствует быстрому освоению работе с ВМ, за клавиатурой и дисплеем;
• получение навыков в распознавании или в разборе ситуаций для переноса навыков в жизнь или свою деятельность;
• стимулирование своей творческой способностей, технологии познания вещей или ситуаций.

В этом смысле можно сказать, что кино или театр являются играми, которые принимают все люди. Конечно, сегодняшние игры еще далеки до реализации ситуации кино или театра. По-видимому, недалеко то время, когда игра с ВМ будет эффективнее кино или театрального зрелища в силу того обстоятельства, что игра с ВМ делает человека участником зрелища, он потенциально вписан в сценарий игры и существенно влияет на реализацию сценария. С наступлением такого времени кино и театр будут выглядеть пассивнее для восприятия по сравнению с игрой на ВМ, потому что игрок имеет возможность изменять сценарий в своих интересах, оставаясь при этом вместе с любимыми артистами и в восхитительной обстановке.

Во время игры человек, кроме развлечения, приобретает знание, которые могут накапливаться и обрабатываться на ВМ для построения оценок качеств игрока. Конечно, после формирования плохих или даже средних оценок игрок может почувствовать неловкость (дискомфорт). Опубликование оценок может привести к резкой критике игры (или ее авторов). Следует помнить, что игра с ВМ - это действие, которое происходит между человеком и ВМ, а посему результаты игры (оценки игрока) могут остаться приватными или вообще недоступными для внешнего наблюдателя. Фактор приобретения знаний, навыков и умения в игре перекрывает все другие факторы. Необходимо также учитывать, что вслед за оценками качества человека последуют рекомендации на совершенствование (самосовершенствование) низко оцененных качеств. Конкретные характеристики или оценки качеств игрока могут остаться за кадром экрана дисплея.

Относительно игр с ВМ необходимо отметить следующее обстоятельство. Редкий учитель проводит свои уроки играючи. А ведь это чрезвычайно важно для эффективного обучения. Игры с учащимися - это мечта хорошего и отличного преподавателя. Игра с ВМ именно такую цель и преследует. Игра учит игрока играючи. С другой стороны, игры привлекательны своей развлекательностью. Это подкупает и завлекает в серьезную деятельность по получению нового знания.

Сами игры (как род деятельности человека) нуждаются в познании для построения более эффективных игр. Общее число игр сегодня превышает тысячи и тысячи. Подробное рассмотрение игр не представляется возможным. Познание игр можно начинать с классификации по различным признакам. Сориентируемся только на один признак - назначение игры. Классификация игр необходима для развития теории игры (такое название должно отличаться от названия теории игр). Развитие теории игры зависит от работ психологов и информатиков. Итак, рассмотрим нашу классификацию. Но предварительно заметим, что данная ниже классификация может статься неудовлетворительной по каким-либо соображениям. Это вполне допустимо. Классификация дается для привлечения внимания разработчиков игр к теории игры на ВМ или компьютерах.

ЗРЕЛИЩНЫЕ ИГРЫ. Обычно такие игры облачены в занимательные истории, в процесс которой можно вмешиваться, на процесс которой можно повлиять, изменять сопутствующие картинки на экране дисплея или даже самую историю. Простейшим примером такого сорта игры является игры с погонями, с взятием кладов или с путешествиями.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ИГРЫ. Такие игры предназначены для тренировки эффективной реакции игрока на имеющиеся ситуации. Примерами динамических игр могут служить пинг-понг, хоккей, теннис, бильярд и др. Главным итогом машинных игр подобного рода является обучение выживанию или выработка навыков манипулирования клавишами на клавиатуре. Информатика разработала более других именно такие игры.

ИГРЫ В УГАДАЙКУ. Игры в угадывание известны были давно. Реализация таких игр на ВМ не уменьшила их привлекательности. Игроками используются классификации или догадки самой различной природы. В результате игры осуществляется поиск решения или определение неизвестного. Недавно была построена программа составления кроссвордов.

ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЕ ИГРЫ. Для детей дошкольного возраста наиболее привлекательными являются игры на графическое и художественное изображение фигур на экране дисплея. Итог игры - выработка образного мышления.

ПОЗИЦИОННЫЕ ИГРЫ. К таким играм относятся шашки, шахматы, карты и др. Смысл игры подобного класса состоит в формировании позиций, которые приводят к победе. Игра расчленяется на шаги, между которыми предоставляется время на обдумывание позиции. Соперник (программа на ВМ) непрерывно повышает свою квалификацию так, что некоторые программы становятся победителями над чемпионами в таких играх между людьми.

ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ИГРЫ. Этот класс игр наименее продвинут. Среди первых игр была игра «Жизнь», которая после задания исходной конфигурации клеток строила на каждом шаге по правилам жизни клеток новые конфигурации. Это преобразование шло до тех пор, пока не образовывалась устойчивая конфигурация. Затем эта игра вышла из употребления, так как число устойчивых конфигураций было малым, интерес пользователя прошел достаточно быстро. Была бы интересной игра с заданием генов, которые руководили бы развитием начального организма до некоторого достаточно устойчивого организма, но не с окончательной конфигурацией.

КОНСТРУКТОРСКИЕ ИГРЫ. ВМ используется для проектирования вещей любой природы в процессе игры. Играющий получает поощрения за правильный выбор пути конструирования вещи. Игра прекращается при достижении некоторой цели построения вещи (предмета, явления или процесса). Например, игра по заполнению «стакана» разноцветными квадратами завершается снижением уровня реакции играющего на построение троек, четверок и т.п. одноцветных фигур. Глобальный результат игры - выработка способностей по эффективной и быстрой оценке качества построенной системы.