Информатика

Информа́тика

Область научной и практической деятельности, связанная с исследованием процессов обработки, передачи и использования информации на основе применения методов и средств вычислительной техники.

Выделение И. в самостоятельную научную дисциплину явилось следствием прогресса микроэлектроники и индустрии электронных вычислительных машин (Электронная вычислительная машина) (ЭВМ). Создание микропроцессоров и массовое производство дешевых малогабаритных ЭВМ позволили специалистам практически всех отраслей знания получить прямой доступ к ЭВМ и компьютерным системам со своего рабочего места Одновременно появились совершенно новые возможности обмена информацией между ЭВМ по стандартным или специально созданным каналам информационных связей, возникло новое направление информационного обслуживания — информационно-поисковые системы (Информационно-поисковая система). Ряд классических областей человеческой деятельности — управление, экономика, образование, наука — в результате развития И. претерпели значительные изменения и получили качественно новые возможности.

Информатика разрабатывает средства и методы, которые, с одной стороны, наилучшим образом приспособлены к особенностям и традициям конкретной области деятельности, а с другой — изменяют эту область таким образом. чтобы в максимальной степени использовать возможности современной вычислительной техники. Одна из основных проблем И. состоит в создании эффективной технологии взаимодействия человека и ЭВМ. Она порождена вовлечением в общение с ЭВМ большого числа людей, не имеющих специальной математической подготовки. Решение этой проблемы связывают с тотальным повышением компьютерной грамотности путем изучения И. на всех уровнях образования (школы, средние специальные и высшие учебные заведения). Однако использование достижений И. становится эффективным только при наличии суммы профессиональных знаний. Поэтому для достижения конкретных целей (принятия решений, проектирования, планирования, поиска информации) пользователю необходимо активно владеть своей предметной областью. И, наоборот, для повышения эффективности использования возможностей И., ставится задача максимального приближения методов работы с ЭВМ к профессиональным интересам и знаниям любого пользователя. Комплексная проблема общения в системе «человек — машина» формулируется в И. как задача создания комплекса блоков и устройств, а также программного обеспечения (называемых иногда интеллектуальным интерфейсом), которые могли бы преобразовывать язык пользователя, в минимальном объеме знакомого с основами И., для инициирования работы ЭВМ.

Предполагается, что уже в ближайшей перспективе языковой барьер между пользователем и ЭВМ будет снят в результате создания ЭВМ пятого поколения, позволяющих вводить команды и данные голосом или с помощью видеотехнологии. До реализации этой задачи проблема общения с ЭВМ решается путем широкого внедрения интерактивных (диалоговых) систем. Современные средства диалога позволяют пользователю и ЭВМ обмениваться вопросами и ответами, которые вводятся с клавиатуры и высвечиваются на электронном экране дисплея, что обеспечивает доступ ко всей совокупности сведений, находящихся в памяти компьютера или других территориально удаленных ЭВМ. Современные диалоговые средства предусматривают для пользователя возможность формулирования заданий ЭВМ на языке, максимально приближенном к естественному в данной профессиональной области. Понимание (в смысле получения адекватного ответа или результата работы) компьютером языка пользователя особенно трудно обеспечить в полидисциплинарных областях науки и техники. На современном этапе развития И. для таких случаев разрабатываются и используются специализированные информационно-поисковые языки. Основой для них чаще всего служат тезаурусы, которые представляют собой словари, отображающие семантические отношения между отдельными терминами и словосочетаниями, характерными для данной области науки и техники. Одно из перспективных направлений совершенствования характера взаимоотношений заключается в применении средств машинной графики. ЭВМ предоставляет пользователю возможность имитировать характер и последовательность своих реальных действий в разнообразных ситуациях, схематически изображаемых на экране дисплея. При таком подходе ЭВМ для достижения цели использует имеющийся в ее распоряжении набор программ. Наряду с совершенствованием взаимодействия ЭВМ и пользователя разрабатываются новые технические, программные и алгоритмические средства.

Информатика решает основные вопросы создания систем автоматизированного проектирования (САПР), в том числе ориентированных на решение технических и технологических проблем, возникающих при конструировании и выпуске новых ЭВМ. Одновременно с улучшением параметров ЭВМ и эксплуатационных характеристик претерпевают изменения требования и подходы к организации так называемого внутреннего мира ЭВМ — их математического обеспечения. Основные усилия направлены на создание трех типов пакетов прикладных программ: общего назначения (для решения однотипных задач в различных предметных областях), информационных (для работы с большими массивами данных разнообразной структуры и типов), проблемно-ориентированных (для использования в конкретных предметных областях). Выделение в отдельное направление проблемы разработки информационного программного обеспечения является характерным для И., где особое внимание обращается на решение невычислительных задач.

Самостоятельным направлением И. является создание баз знаний, представляющее собой наиболее перспективную и актуальную проблему машинной переработки информации. В отличие от нашедших уже широкое распространение баз данных, базы знаний наряду с данными содержат также средства их автоматизированной обработки и интерпретации. Для математически слабо формализованных областей науки и практики, основывающихся главным образом на эмпирических обобщениях, в качестве интерпретаторов могут привлекаться специалисты-эксперты (так называемый метод экспертных оценок). Для многих практически важных областей (медицины, химии, биологии, общественных дисциплин) использование индивидуальных знаний и правил принятия решений наиболее опытных специалистов является пока единственно доступным путем, заменяющим процедуры формализованного описания сложных закономерностей. Экспертные системы (системы-консультанты) аккумулируют не только результаты экспертных оценок, но и допускают объяснение причин принятия того или иного решения. Обобщение эвристических процедур и алгоритмов, учитывающих специфику решения конкретных задач, также входит в сферу И., поскольку в этом типе интеллектуальной деятельности содержатся особенно ценные сведения о методах принятия решений в условиях неполноты информации. Базы знаний включают также расчетные и логические правила выявления закономерностей, свойственных определенным предметным областям. Они могут иметь вид математических моделей, в т.ч. и очень сложных, не поддающихся численному решению или анализу без участия ЭВМ.

Таким образом, И. вобрала в себя множество задач целого ряда ранее разрозненных научных направлений и на основе информационно-перерабатывающих технологий ведет поиск путей расширения интеллектуальных возможностей человеко-машинных комплексов.

Здравоохранение и медицина являются обширной сферой для внедрения идей и методов И. Управление здравоохранением, проектирование новейшей медицинской аппаратуры и приборов, медицинское образование и наука (рис.), банки медицинских знаний, экспертные (консультационные) системы для диагностики и выбора стратегии лечения — вот далеко не полный перечень возможностей для применения И. в здравоохранении. Некоторые из перечисленных направлений уже получили развитие в СССР. Так, действует ряд отечественных консультационных систем: диагностики острых хирургических заболеваний брюшной полости (Ленинградский научно-информационный вычислительный центр АН СССР); экспертная система по артериальной гипертензии (Всесоюзный научно-исследовательский институт системных исследований, Москва) и др. Ведется разработка систем, не только предметно ориентированных на применение в медицине, но и способных использовать всю совокупность информации из смежных областей науки и практики для достижения основных целей здравоохранения.

Информационная система по фармакологии на кафедре фармакологии Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова.