Реферативный материал

ЛЕКЦИЯ 1

Введение в информатику

1.1 Информация и информатика, информационные технологии.

Студент должен знать:

- предмет и задачи информатики, информации, информационных систем, их место и роль в деятельности человека и медицины;

- классификация компьютеров, состав вычислительной системы, базовую конфигурацию ПК;

- архитектура ПК назначение внутренних и периферийных устройств ПК;

- основные технические характеристики компьютера;

- единицы измерения информации;

- применение информационных технологий в системе здравоохранения;

- технику безопасности при работе с ПК.

Виды самостоятельной работы студентов:

Реферативный материал:

История возникновения и развития вычислительной техники в медицине;

Использование компьютеров в медицине.

предмет и задачи информатики, информации, информационных систем, их место и роль в деятельности человека и медицины;

ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ

Термин «информатика» (от фр. information — информация + automatique — автоматика) означает «информационная автома­тика». Широко распространен также англоязычный вариант этого термина Computerscience — компьютерная наука.

Информатика — это наука, изучающая структуру и общие свой­ства информации, а также закономерности и методы ее создания, хранения, поиска, передачи и преобразования с использованием компь­ютерных технологий.

Выделение информатики как самостоятельной сферы челове­ческой деятельности связано, в первую очередь, с развитием компьютерной техники (причем основная заслуга в данном слу­чае принадлежит микропроцессорной технике, появление кото­рой в середине 1970-х гг. послужило началом четвертой информа­ционной революции).

В 1978 г. Международный научный конгресс официально зак­репил за понятием «информатика» области, связанные с разра­боткой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компь­ютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические ас­пекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.

Информатика — комплексная научная дисциплина с широчай­шим диапазоном применения. Ее приоритетными направлениями являются:

• теория информации, изучающая процессы, связанные с
передачей, приемом, преобразованием и хранением информации;

• разработка вычислительных систем и программного обеспе­чения;

• математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;

• методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной де­ятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие и др.);

• системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по слож­ным проблемам различного характера;

• биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;

• социальная информатика, изучающая процессы информати­зации общества;

• методы машинной графики, анимации, средства мультиме­диа;

• телекоммуникационные системы и сети, в том числе гло­бальные компьютерные сети, объединяющие все человечество в единое информационное сообщество;

• разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

В нашей стране трактовка термина «информатика» утвердилась с момента принятия соответствующего решения в 1983 г. на сес­сии ежегодного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и ав­томатизации. Информатика трактовалась как «...комплексная на­учная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разра­ботки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной прак­тики».

Методы информатики применимы всюду, где существует воз­можность описания объекта, явления, процесса с помощью ин­формационных моделей, поэтому информатика нацелена на раз­работку общих методологических принципов построения инфор­мационных моделей.

Российский академик А.А.Дородницын выделяет в информа­тике три неразрывно и существенно связанные части — техниче­ские, программные и алгоритмические средства.

Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом «Hardware», которое бук­вально переводится, как «твердые изделия» или «железо».

Программные средства — совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их со­зданию и применению. Для обозначения программных средств ис­пользуется слово «Software» (буквально — мягкие изделия или про­граммное обеспечение), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.

Для обозначения алгоритмических средств применя­ют термин «Brainware» (от англ. brain — интеллект).

Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, веду­щих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи.

Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за револю­циями в овладении веществом и энергией, затрагивает и корен­ным образом преобразует не только сферу материального произ­водства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни обще­ства, формирует информационную культуру общества.

Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной тех­ники, развитие информационных сетей, создание новых инфор­мационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах жизни общества (в производстве, науке, образова­нии, медицине и т.д.).

ИНФОРМАЦИЯ И ЕЕ СВОЙСТВА

Возможность эффективного использования информации обус­ловливается ее качественными характеристиками или свойствами:

• понятность. Информация должна быть понятной всем участ­никам обмена информацией. Например, человек — существо со­циальное, для общения с другими людьми должен обмениваться с ними информацией, причем обмен информацией всегда проис­ходит на определенном языке (русском, английском и т.д.), по­этому участники дискуссии должны владеть тем языком, на кото­ром ведется общение;

достоверность. Информация должна быть достоверной, т.е. она должна отражать истинное положение дел. Недостоверная ин­формация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Достоверная информация со вре­менем может стать недостоверной, так как она обладает свой­ством устаревать, т.е. перестает отражать истинное положение дел;

• полнота. Информация должна быть полной, если ее доста­точно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений и мо­жет повлечь ошибки;

• ценность. Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в даль­нейшем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека;

• своевременность. Информация должна быть своевременной — только в этом случае она может принести ожидаемую пользу. Оди­наково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она еще не может быть усвоена), так и подача информации с задержкой.

1.4.1. Измерение информации

Для того чтобы рассмотреть участие информации в информа­ционном процессе, необходимо ввести количественные характе­ристики информации, т.е. научиться ее измерять.

В теоретической информатике информация рассматривается как знания, т.е. процесс систематического научного познания окру­жающего мира приводит к накоплению информации в виде зна­ний (научных теорий, фактов и т.д.).

Процесс познания можно наглядно изобразить в виде расши­ряющегося круга знания (такой способ придумали еще древние греки). Вне этого круга лежит область незнания, а окружность яв­ляется границей между знанием и незнанием. Парадокс состоит в том, что чем большим объемом знаний обладает человек и чем шире круг его знаний, тем больше он ощущает недостаток зна­ний и тем больше граница его незнания, мерой которого в этой модели является длина окружности.

Например, объем знаний выпускника школы гораздо больше, чем объем знаний первоклассника или пятиклассника, однако и граница его незнания также существенно больше. Действительно, первоклассник совершенно ничего не знает о законах, физики, химии или экономики и его это не смущает, тогда как выпускник школы, например, при подготовке к экзамену по физике может обнаружить, что есть законы, которых он не знает или не пони­мает. Можно считать, что ученик, получая информацию, умень­шает неопределенность знания (расширяет круг знания). Подход к информации как к мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики, учитывая, что она имеет дело с про­цессами передачи и хранения информации.

Теперь рассмотрим понятие информации с точки зрения ее передачи и хранения.

Информация передается в виде сообщений от некоторого ис­точника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, кото­рое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принима­емый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

Информация может существовать в виде следующих сигналов:

• тексты, рисунки, чертежи, фотографии;

• световые или звуковые сигналы;

• радиоволны;

• электрические и нервные импульсы;

• магнитные записи;

• жесты и мимика;

• запахи и вкусовые ощущения;

• хромосомы, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т.д.

В компьютере для внутримашинного представления данных и команд используется единица измерения количества информа­ции — бит.

Битом называют наименьшую «порцию» памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков: 0 и 1.

Бит — слишком мелкая единица измерения количества инфор­мации. На практике чаще применяется более крупная единица измерения — байт, равная 8 бит. Именно 8 бит требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256 = 2⁸).

Широко используются также более крупные производные еди­ницы информации:

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт;

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2^2,) байт;

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

В последнее время в связи с увеличением объемов обрабатыва­емой информации входят в употребление еще более крупные про­изводные единицы информации:

Терабайт (Гбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт;

Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.