Информационная и компьютерная науки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ТИХООКЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Информатика

по теме

Информационная и компьютерная науки

г. Арсеньев 2008

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Информационная наука

2. Компьютерная наука

3. Информационно - компьютерная наука

Заключение

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с концепцией А. Соломоника научная парадигма любой «зрелой» науки состоит из следующих четырех составляющих, которые могут разрабатываться отдельно, но объединяются в единую и цельную конструкцию: философские основания, аксиоматика, классификация объектов предметной области исследования и система терминов. При этом сам термин «научная парадигма» трактуется А. Соломоником в соответствии с теорией Т. Куна.

В рамках концепции Соломоника суть проблемы конвергенции можно выразить следующей фразой: описание парадигмы единой области знаний, охватывающей предметные области компьютерной и информационной наук, с общими философскими основаниями, включая позиционирование этой области знаний в системе современного научного мировоззрения, с общей аксиоматикой, единой классификацией объектов, процессов и явлений этой области знаний, общей и конвенциональной системой терминов.

Что касается последней составляющей научной (системы терминов), то здесь необходимо учитывать объективно существующие трудности перевода с одного естественного языка на другой. Например, в английском языке существует: information science, computer science, computer and information science, computational science —которые нередко переводятся на русский-язык одним словом «информатика». Приведенные англоязычные словосочетания обозначают разные научные дисциплины и их приложения. Однако при переводе на русский язык, единым словом «информатика» содержательные отличия этих наук, различие их предметных областей и приложений не отражаются лексически.

Кроме того, в английском и русском языках разные по смыслу базовые понятия информационной науки (information science), компьютерной науки (computer science), информационно-компьютерной науки (computer and information science) и вычислительной науки (computational science) также часто лексически выражены одним словом, что затрудняет сравнительное описание предметных областей и приложений этих дисциплин. Например, слово «information» — «информация» — при его использовании в перечисленных предметных областях может трактоваться по-разному.

Для описания парадигмы единой области знаний, охватывающей предметные области компьютерной и информационной наук, необходимо явно определить значения используемых терминов. Ключевой характер явного определения системы терминов и смысла базовых понятий в любой области знаний отметил В.Ф. Турчип в своей книге «Феномен науки». Он писал: «Собственно говоря, ввести основные понятия — это и значит уже определить данную науку, ибо остается только добавить; описание мира с помощью этой вот системы понятий и есть данная конкретная наука».

Применяя это положение к предметной области обзора, можно сказать, что явно зафиксировать базовые понятия и определить систему терминов для описания парадигмы единой области знаний, охватывающей предметные области компьютерной и информационной наук, — это и значит уже во многом определить ее научную парадигму. Это и является причиной того, что в обзоре акцентируется внимание на терминологии.

Здесь возникает закономерный вопрос: а являются ли в настоящее время сами компьютерная и информационная науки по отдельности «зрелыми» науками? Этот вопрос выходит за пределы настоящего обзора и заслуживает самостоятельного изучения. Однако можно отметить, что в 1980г. один из классиков информационной науки писал: «Едва ли теоретическая информационная наука уже существует. Я различаю рассеянные обрывки теории, некоторые из которых имеют более или менее стройный вид, но всё же они не складываются в единую область знаний. Поэтому общих допущений (явных или неявных), которые могли бы претендовать на теоретические основания, попросту не существует. Информационная наука рассматривает большое число приложений, которые все больше требуют участия компьютера. Ни о каких основаниях она не может заявлять, если опирается только на здравый смысл в области языковых исследований, коммуникаций, отношений знаний и информации, на приложения компьютерных и телекоммуникационных технологий. Однако состояние компьютерной науки не намного лучше. В философском отношении информационная наука пребывает в подвешенном состоянии, так как у нее нет теоретических оснований».

Что касается проблемы конвергенции компьютерной и информационной наук, то в обзоре предпринята попытка показать, с одной стороны, что научная парадигма единой области знаний еще не сформировалась, с другой стороны, что по отдельным позициям уже обозначился ряд предпосылок и факторов, стимулирующих процессы конвергенции. Здесь важно подчеркнуть, что кроме внутренних предпосылок существует важный внешний фактор, существенно влияющий на процессы конвергенции — достаточно четкие и явно эксплицированные потребности в разработке научных основ создания новых поколений ИКТ.

Одним из примеров явно обозначенных потребностей может служить 7-я Рамочная программа Европейского Союза, принятая на период 2007-2013 гг. В документах этой программы сформулировано восемь приоритетных направлений исследований и разработок, включая в качестве отдельного направления «Перспективные ИКТ».

Цели проектов, финансируемых в рамках приоритетного направления «Перспективные ИКТ», в программе на 2007-2008 гг. сформулированы следующим образом: «Своевременная идентификация и обоснование новых тематических направлений исследований и разработок, которые имеют большой научно-технический потенциал и могут стать основой для разработки ИКТ следующих поколений. Эти проекты должны включать междисциплинарные исследования новых и альтернативных подходов к разработке ИКТ будущего и быть нацеленными на фундаментальное переосмысление системы теоретических, прикладных, методологических и технологических принципов, подходов и понятий, используемых сегодня в сфере ИКТ».

Важно отметить, что в цитируемом документе можно найти идентификацию и обоснование целого ряда конкурсных тем в рамках приоритетного направления «Перспективные ИКТ», включая тему «ИКТ долговременного применения».

Сфера применения результатов исследований и разработок по конкурсной теме «ИКТ долговременного применения», ее цели и задачи сформулированы следующим образом; «Широкое распространение и применение ИКТ информационно-компьютерных и других цифровых систем в социально-значимых сферах деятельности кардинально увеличивает требования к их надежности, безопасности и долговечности. Это требует новых решений для того, чтобы обеспечить доверие пользователей в процессе их использования, защитить от несанкционированного к ним доступа и сохранить их функциональность в течение долгого периода времени в условиях край не децентрализованной и быстрой смены поколений ИКТ, информационно-компьютерных и других цифровых систем». Можно привести формулировки только двух проблем в рамках темы «ИКТ долговременного применения»:

(1) Разработать теоретические и прикладные основы создания долговечных систем, обеспечивающих их эволюцию при минимизации затрат на их развитие в условиях многократной смены поколений программно-аппаратных и сетевых средств и/или форматов данных. Другими словами, долговечные системы должны быть способны к сохранению своей первоначальной социально-значимой функциональности в течение долгого периода времени и изменять ее в случае необходимости. Методы сохранения и изменения функциональных возможностей должны быть машинно-независимыми и должны обеспечивать устойчивую эволюцию долговечных систем.

(2) Разработать новые подходы к представлению и сохранению знаний, ориентированные на долговременный и безотказный к ним доступ в условиях локальной генерации отдельных «квантов» знаний, их интеграции, а также глобального использования систем представления и сохранения знаний с учетом контекста и временной эволюции систем. При этом должна быть обеспечена долговременная устойчивость систем представления и сохранения знаний в условиях многообразия их использования и эволюции семантики во времени.

Таким образом, в документах 7-й Рамочной программы Европейского Союза четко обозначена потребность в разработке научных основ создания ИКТ следующих поколений. Потребность в конкретных теоретических основаниях иногда формулируется в косвенной форме и нередко является следствием приведенных формулировок актуальных исследовательских проблем.

Например, фраза «локальная генерация отдельных «квантов» знаний» во второй проблеме подразумевает возможность членения знаний на «кванты» некоторым способом, их представления в цифровой среде и обеспечение доступа к сохраненным представлениям «квантов» знаний и отношениям между ними. Эти вопросы рассматриваются в реферате, так как они являются ключевыми для определения предметной области, относящейся одновременно к компьютерной и информационной наукам. Здесь можно отметить только три вопроса, на которые необходимо ответить при описании любого варианта парадигмы единой области знаний, охватывающей предметные области компьютерной и информационной наук, если ставится цель предложить вариант парадигмы как теоретическую основу создания новых поколений ИКТ.

Во-первых, допускает ли предлагаемый вариант парадигмы возможность членения системы знаний на «кванты», и если допускает, то является ли положение о возможности членения аксиомой или следствием других аксиом?

Во-вторых, допускается только единственный способ членения системы знаний или предполагается существование множества разных способов?

В-третьих, учитывается ли эволюция системы знаний человека во времени, и если учитывается, то как этапы (стадии) эволюции отражаются в способе (способах) членения, или аксиоматически предполагается, что в предлагаемом варианте парадигмы знания человека в разные моменты времени являются самотождественными?

Можно отметить, что фраза «эволюция семантики во времени» в формулировке второй проблемы имеет непосредственное отношение к третьему вопросу. Все три перечисленных вопроса являются ключевыми (но далеко не единственными). На них необходимо дать ответы при описании любого варианта парадигмы, если она предлагается в качестве теоретической основы создания новых поколений ИКТ в трактовке новизны ИКТ в рамках 7-й Рамочной программы Европейского Союза.

Ответы на поставленные вопросы затрагивают все четыре составляющих научной парадигмы. Например, к философским основаниям парадигмы относится вопрос: «Являются ли знания человека в разные моменты времени самотождественными?» Вопрос о возможности членения знаний на «кванты» скорее всего относится к аксиоматике этой области знаний. В классификации объектов, процессов и явлений единой области знаний необходимо описать отношения между процессами генерации отдельных «квантов» знаний, их интеграции и использования. В системе терминов необходимо дать определение «кванта» знаний и назвать этот «квант», например, концептом, понятием, значением или другим словом, которое и использовать далее как термин только в этом значении в рамках предлагаемого варианта парадигмы. Отметим, что в обзоре «квант» системы знаний человека, понятие и концепт рассматриваются как синонимы.

Далее будет показано, что сформулированные проблемы рассматриваются и в компьютерной, и в информационной науках. Таким образом, в настоящее время существуют внешние факторы конвергенции в виде приоритетных направлений ИКТ и актуальных теоретических проблем, возникающих в процессе создания новых поколений ИКТ и относящихся к предметным областям обеих наук. Как видно из приведенных примеров, иногда в самих формулировках проблем содержатся явно эксплицированные или косвенно сформулированные потребности в конкретных теоретических основаниях. Кроме внешних факторов далее рассматриваются исторические предпосылки конвергенции информационной и компьютерной наук.

Прежде чем завершить введение к обзору, можно остановиться на еще одном документе, появление которого привлекло внимание лиц, принимающих решения в сфере научно-технической политики, к необходимости создания новых поколений ИКТ в интересах обеспечения конкурентоспособности национальной экономики, в том числе к разработке теоретических основ создания новых поколений ИКТ как ключевой составляющей общества, основанного на знаниях (knowledge-based society). Речь идет об аналитическом отчете по вопросам обеспечения конкурентоспособности США в XXI в., подготовленным Консультативным комитетом по информационным технологиям при Президенте США. Информацию об этом отчете можно найти в работе.

В аналитическом отчете информационные технологии позиционируются как важная составляющая триады «научная теория — научный эксперимент - информационные технологии, обеспечивающие проведение эксперимента», являющаяся основой процессов научного познания практически во всех областях знаний. Чтобы выразить в явной форме сферу применения, роль и функции информационных технологий в триаде научного познания, авторы отчета определяют междисциплинарную область исследований и разработок, которую называют «computational science», что в этом обзоре переводится буквально как «вычислительная наука».

Определение этой области исследований и разработок, предлагаемое в отчете, имеет следующий вид: «Вычислительная наука — это быстро растущая мультидисциплинарная предметная область, в которой используются возможности передового компьютинга (advanced computing) для понимания и решения сложных проблем. Вычислительная наука интегрирует три компонента:

(1) алгоритмы (численные и нечисленные), программное обеспечение для моделирования и имитирования, разработанные для решения проблем естественных, гуманитарных и инженерных наук;

(2) информационно-компьютерная наука, которая разрабатывает и оптимизирует современные аппаратные, программные и сетевые средства, а также компоненты управления данными, которые необходимы для решения вычислительно сложных проблем;

(3) вычислительная инфраструктура, которая поддерживает решение научных и инженерных проблем, а также развитие информационно-компьютерной науки».

В этом определении используется словосочетание информационно-компьютерная наука. Это словосочетание одним из первых использовал американский ученый С. Горн в 1963 г., с той лишь разницей, что тогда оно употреблялось им во множественном числе (computer and information sciences). C 1983 г. Горн начал использовать этот термин в единственном числе.

Таким образом, идея конвергенции была отражена С. Горном в самом названии научной дисциплины — информационно-компьютерная наука (computer and information science) — которая в аналитическом отчете по вопросам обеспечения конкурентоспособности США в XXI в. позиционируется как одна из трех составляющих вычислительной науки. Отметим, что трактовки информационно-компьютерной науки в этом отчете и в работах Горна отличаются. Описание и анализ трактовки Горна является одной из задач обзора.

Структура предлагаемого обзора имеет следующий вид. Разделы 1 и 2 посвящены отдельным вопросам становления информационной и компьютерной наук соответственно, а также формированию предпосылок их конвергенции.