Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram

Тема XIV: ИНЖЕНЕРНА ДЕЙНОСТ В ОБЛАСТТА НА ИНФОРМАТИКАТА: СЪЩНОСТ, ОСНОВИ, МИНАЛО И СЕГАШНО




Терминът "компютърна наука", който се използва за обозначаване на съвкупността от научни области, свързани с появата на компютрите и тяхното бързо навлизане в ноосферата, е сравнително нова. Той получи "граждански права" в началото на 80-те години. ХХ век. Преди това, според дефиницията на Великата съветска енциклопедия, компютърните науки се разглеждат като дисциплина, изучаваща структурата и общите свойства на научната информация, законите за нейното създаване, трансформиране, предаване и използване в различни сфери на човешката дейност. Такава дефиниция свързва информатиката предимно с библиотекознанието, библиографията и методите за извличане на информация в масиви от документи.

Това, което днес се нарича компютърна наука, е съвсем различно. Най-близкото е съдържанието на тази концепция към това, което в повечето страни се нарича „компютърна наука“. Те фокусират вниманието си върху различни аспекти, свързани с потока и използването на информационните процеси, с тези служители, които получават информация, и с процедурите, които се използват при неговото обработване. Техните области включват разработване на теории за машини - компютри - и методи за тяхното използване в системите за обработка на информация.

Следователно, когато говорим за историята на компютърните науки, всъщност е необходимо да се посочи историята на кибернетиката, включително вътрешната, частично приложна математика, както и компютърните технологии.

Целта на тази лекция е да представи историята на раждането на механични, електромеханични и електронни устройства, насочени към извършване на масови изчисления, раждане, формиране и развитие на кибернетиката, а след това и компютърни науки.

1. Същността на кибернетиката - компютърните науки, техните основи.

2. Формиране и развитие на компютърните технологии като основа на кибернетиката - компютърни науки.

Дълго време наборът от научни области, наричани сега компютърни науки, се наричаше по различен начин. Първоначално терминът “кибернетика” се обединява, а общото наименование на същата област на изследване е “приложна математика”. Едно е ясно, че кибернетиката е неразделна научна област и като такава до голяма степен се основава на знания и идеи, натрупани в голям брой различни дисциплини, развиващи се независимо един от друг. Необходимо е да се подчертае това, което може да се нарече кибернетика, да се разгледа състоянието на съответните знания до момента на раждането на идеите, които могат да бъдат наречени кибернетични.

Известно е, че терминът "кибернетика" дава обозначение на науката за управлението на социалните системи, която е използвана от гръцкия философ Платон (428–348 г. пр. Хр.), Френския физик А. М. Ампер (1775-1836), полския учен Ф. Бронислав Тренповски (1808–1869) - ученик на Хегел. Тя идва от гръцката „Cubernette“, която първоначално означаваше „кормчия“, „кормчия“, но по-късно също се превърна в „владетел над хората“. Платон в своите писания в някои случаи нарича кибернетика изкуството да контролира кораб или колесница, а в други - изкуството да управлява хората. Трябва да се отбележи, че от римляните думата “Cubernethes” се трансформира в “управител”. А. Ампер в своята работа "Опитът на философията на науката или аналитичното представяне на естествената класификация на цялото човешко знание" (първата част е публикувана през 1834 г.) нарича кибернетика на науката за сегашното управление на държавата (хората), която помага на правителството да разреши специфични проблеми като се вземат предвид различни обстоятелства в светлината на обща задача - да се донесе мир и благоденствие в страната. Терминът "кибернетика" скоро е забравен и е възобновен през 1948 г. от Норберт Винер като името на науката за управление на техническите, биологичните и социалните системи. Общоприетата дата на раждане на кибернетиката като независима наука се счита за 1948 г., годината на публикуване на книгата на Н. Винер (1894–1964) “Кибернетика, или контрол и комуникация в животното и машината”. Една от основните идеи на книгата е наличието на аналогия в процесите на контрол и комуникация на машини, живи организми и общности, тъй като те предават, запомнят и трансформират информация, т.е. сигнали от различно естество и цел. В своята "Кибернетика" Н. Уинър формулира две основни идеи: за единния подход към различните управленски процеси и за информацията като една от най-важните характеристики на материята.


border=0


Формирането на кибернетика като наука е подготвено от предишното развитие на знанията в различни области, както и от практическите постижения в технологиите. От принципите и концепциите, разгледани от кибернетиката, най-дългата история изглежда има принципа на обратната връзка и концепцията за сходство на жив организъм и машина. Първото убедително техническо изпълнение на принципа на обратната връзка може да се нарече часовник с махало, изобретен от Х. Хюйгенс (1657 г.) или по-ранно устройство - водна мелница, разгледана в книгата на А. Рамели „Различни изкуствени машини” (1588).



Теорията за общите процеси в живия организъм и машините се основава на идеите на Р. Декарт, формулирани в Трактата за човека (1649) и механичните концепции на J. Lametry, както е очертано в неговата работа Man-Machine. Теорията за изкуствения интелект, отправната точка на която е общата структура на живите организми и машини, също се връща към много отдалечените във времето концепции. Например, Б. Паскал се ръководи от идеята за възможността за техническа реализация на психичните процеси при създаването на своята машина за сумиране (1641). Още по-рано във времето е идеята за механично устройство за получаване на разумна и нова информация по съдържание. Подобно много просто устройство, което осигурява механична комбинация от различни думи („въртене на Лулия”), е конструирано от испанския философ и теолог Р. Лули (1235-1315). Дългата история има и развитието на математически идеи и методи, които са подготвили теоретичните основи на кибернетиката.

Като цяло, праисторията на кибернетиката включва много широк спектър от научни открития, идеи и технически напредък. Създаването на кибернетика се превърна в едно от най-впечатляващите прояви на тенденциите към интеграция на науките. Сред дисциплините, чиито постижения са използвани при формирането на кибернетиката, важно място заема теорията на автоматичното управление. Тази теория е свързана с имената на Дж. Максуел (1831–1879), И. А. Вишнеградски (1832–1895), А. М. Ляпунов (1875–1918), А. Стодола (1859–1942) и други учени. Не по-малко важна роля в формирането на кибернетиката играе развитието на редица части от физиологията, по-специално теорията на условните рефлекси и изучаването на механизма на обратната връзка в биологичните системи. Голям принос за тези области има преди всичко И. П. Павлов (1849–1936) чрез изследвания в областта на условните рефлекси и Н. А. Бертейн (1929) и П. К. Анохин (1935) от произведения в областта на обратната връзка.

Математическите основи на кибернетиката бяха положени от предходното развитие на теорията на вероятностите, математическата статистика и математическата логика. Важна роля изиграха научните изследвания в областта на физиката на нейните раздели, като термодинамиката на статистическата физика. В областта на технологиите, които пряко повлияха на формирането на кибернетиката, трябва да се включат енергетика, комуникационни технологии, автоматизация и компютърни технологии, които след създаването на компютър играят решаваща роля в последващото развитие на кибернетичните технологии.

Успоредно с развитието на научните дисциплини, които повлияха върху формирането на кибернетиката, се търсиха общи черти, характеристики и модели на функциониране на обектите, изучавани от физика, химия, биология и икономика. Тези търсения исторически предшестват създаването на две научни направления: общата теория на системите и кибернетиката.

Друга посока при формирането на кибернетиката е свързана с компютърната технология и математическата логика. Корберт Винер, който през 1940 г. изучава подробно възможностите за разработване на компютър за решаване на частични диференциални уравнения, участва в програмата за развитие на компютри в САЩ от В. Буш. Техниката на броене привлече вниманието му от гледна точка на сходството в нейните невронни мрежи. Важен показател за тази общност е прилагането на апаратурата на математическата логика към анализа на тези процеси, които в бъдеще могат да се разглеждат като първа стъпка към моделиране не само на нервната дейност, но и на мисленето.

Трябва да се отбележи, че концепцията за общите процеси в компютрите на релейните схеми и в нервната система, споделяна от Н. Винер и обединена около него от група учени, беше обсъдена заедно с дигитални компютърни дизайнери Г. Айкен и Г. Голдщайн, както и математик Й. фон Нойман.

В същото време е необходимо да се има предвид, че личната роля на Н. Винер във формирането на кибернетиката се различава значително, например от ролята на Айнщайн в разработването на специалната и общата теория на относителността или Менделеев в изграждането на периодична система от елементи. Кеплер, Нютон, Дарвин, Менделеев, Павлов, Айнщайн и някои други велики учени създадоха в известен смисъл "завършени" (за определено ниво на развитие на науката) основни теории.

Норберт Винер предложи редица идеи и концепции, отчасти основани на точни резултати, отчасти на предположения и аналогии. Приносът на Винер за формирането на кибернетика като точна наука (ако разглеждаме последното само като система от точни резултати) не изглежда да надвишава приноса на редица негови съвременници (въпреки че такива оценки в „цялото“ винаги са противоречиви). Сред чуждестранните учени това е най-вече Й. фон Нойман (1903–1957), който има голямо влияние върху създаването на теорията на автомата, теорията на игрите и теорията на цифровите компютри; А. Тюринг (1912–1954), който направи изключителен принос за формирането на теорията на алгоритмите и получи важни резултати в областта на математическата логика, компютърното проектиране и програмиране; К. Шанън, чието име до голяма степен се свързва със създаването на теория на информацията и теорията на автомата и др.

Редица големи резултати бяха получени от съветската школа по кибернетика, която се оформи в края на 50-те и началото на 60-те години. През 1959 г. в СССР е създаден научно-организационен център за координиране на най-важните изследователски работи по кибернетика - научния съвет по комплексна “кибернетика” на Академията на науките на СССР, ръководен от основаването на адмирал А.И. Берг (1893–1979). ). Имена на видни съветски учени - А. А. Андропов (1901–1952), В. М. Глушков (1923–1982), Л. В. Канторович, А. Н. Колмогоров (1903–1978), С. А. Лебедева ( 1902–1974), А. А. Ляпунов (1911–1973), Л. А. Маркова (1903–1979), Л. С. Понтрягин, М. Л. Цетлина (1924–1966), а други са утвърдени в историята кибернетика, значително повлияли общия ход на неговото развитие.

Например, изключителен принос към кибернетиката, компютърните технологии и математиката от академик В. М. Глушков, който работи в Украинската ССР, е високо ценен по време на живота на един учен. Той успява да комбинира обширни знания в една научна посока - компютърни науки - и става основател на тази наука в републиката. Благодарение на усилията на В. М. Глушков е създаден Институт по кибернетика на Националната академия на науките на Украйна, в който през 1960-70-те години. стартираха фундаментални и приложни изследвания, които заедно съставляваха това, което сега се нарича компютърна наука. През 1996 г. Международното компютърно общество (ИЕЕЕ Компютърно общество) за награждаване на първия Институт по кибернетика на Националната академия на науките на Украйна в СССР награди В.М.

Голям принос за развитието на информатиката направиха и учени от Украйна Е. Л. Юшченко, В. Л. Рабинович, Ю. В. Капитонова, А. А. Летичевски и др.

В бившия СССР, включително и в Украйна, понятието "изчислителна техника" отдавна се използва както за определяне на технически средства, така и за науката за принципите на тяхната конструкция и дизайн.

Можем да предположим, че "основите" на кибернетиката са положени през втората половина на XIX век. и съществуват сравнително самостоятелно до края на първата половина на ХХ век. Те представляват както елементи на чисто инженерни знания, така и някои локални обобщения - резултат от развитието на теоретичните знания в някои природни науки и научни и технически дисциплини. Те включват:

● системи за автоматично регулиране и управление, теория на автоматичното регулиране;

● елементи на моделиране и локални теории за модели за различни области на технологията;

● изчислителни машини и математически инструменти;

● цифрови компютри;

● програмиране на елементи за цифрови компютри;

● схеми за контрол и защита на стълби, елементи от теорията на стълбово-контактните вериги;

● комуникации и някои въпроси на теорията на комуникацията;

● биомедицински изследвания - биомеханика, обща физиология, физиология на висшата нервна дейност;

● въпроси на административното и производственото управление, елементи на общата теория на системите;

● елементи на трудовата психология и инженерни технологии;

● математическа логика като част от математиката.

Трябва да се отбележи, че публикацията в средата на 70-те години е своеобразен знак за завършване на началния етап на развитие на кибернетиката. двутомна енциклопедия и обяснителен речник по кибернетика. И двете книги бяха подготвени и публикувани по инициатива на В. М. Глушков, който привлече много специалисти към работата по тези публикации не само от института, който ръководи, но и от други водещи организации в тази област на страната. След 1982 г. речникът на кибернетиката бе преиздаден. Няколко години по-късно, отбелязвайки нов етап в развитието на информатиката, бяха публикувани обяснителни речници и тритомни справочници за изкуствен интелект, беше публикуван енциклопедичен речник по информатика, според който секциите "Кибернетика" и "Изкуствен интелект" влизат в информатиката.

През 1986 г. е издадена компилация със символично име Кибернетика. Формиране на компютърни науки. Тя бе открита от статиите на президента на Академията на науките на СССР А. П. Александров и вицепрезидента Е. П. Велихов, който говори за решаващото значение на информатиката за развитието на човешкото общество през следващия век. Същата колекция съдържа статии на най-уважаваните учени и организатори на науката в областта на информатиката. Основната идея на авторите на статиите е, че компютърните науки вече са разведени от своя предшественик на кибернетиката и се превръща в самостоятелна научна дисциплина.

Описвайки компютърната наука от 80-те години, А. П. Ершов (1931-1988), един от водещите експерти в областта на теоретичното и системното програмиране, пише: „... този термин на думата, за трети път, се въвежда в руския език в нов и много повече като име на фундаментална естествена наука, която изучава процесите на предаване и обработване на информация ”и допълнително подчертава, че информатиката се определя като“ наука за информационните модели, които придобиват фундаменталната философска концепция за “информацията”.

Терминът “информатика” е широко използван, а терминът “кибернетика” изчезва от обращение, оставайки само в имената на институциите, възникнали в епохата на “кибернетичния бум” от края на 50-те - началото на 60-те години. Имената „кибернетика“ вече не се използват в имената на новите организации.

Компютърните науки като отрасъл на науката изучават структурата и общите свойства на научната информация, както и въпроси, свързани с нейното събиране, съхраняване, търсене, обработване, преобразуване, разпространение и използване в различни сфери на човешката дейност, и се състои от много части от знания. Те включват:

Of теория на алгоритмите (формални модели на алгоритми, изчислими проблеми, изчислителна сложност и др.);

Models логически модели (дедуктивни системи, сложност на извода, нетрадиционно смятане - индуктивен и абдуктивен извод, извод по аналогия, правдоподобен извод, немонотонност и др.);

♦ бази данни (структура на данните, отговор на запитвания, извод в бази данни, активни данни и др.);

Intelligence изкуствен интелект (представяне на знания, извличане на знания, обучение, експертни системи и др.);

Ics бионика (математически модели в биологията, поведения, генетични системи и алгоритми и др.);

Of местоположение на изображения и обработка на визуални сцени (статистически методи за разпознаване, използване на призрачни пространства, теория на алгоритмите за разпознаване, триизмерни сцени и др.);

Of теория на роботи (автономни роботи, представяне на световно знание, децентрализиран контрол, планиране на целесъобразно поведение и др.);

Of инженеринг на софтуер (езици за програмиране, технологии за създаване на софтуерни системи, инструменти и др.);

Of теорията на компютрите и компютърните мрежи (архитектурни решения, системи за многократно отчитане, нови принципи на обработка на информацията и др.);

Ational компютърна лингвистика (езикови модели, анализ и синтез на текст, машинен превод и др.);