Інформатика

Інформа́тика (фр. informatique, англ. informatics, computer science; нім. Informatik) — наука про інформацію, методи та засоби її опрацювання, у тому числі за допомогою обчислювальних систем^[1]. Інформатика охоплює як теоретичні дисципліни – алгоритми, теорію обчислюваності, теорію інформації та автоматизацію, так і практичні – розробку та впровадження апаратного та програмного забезпечення^[2][3][4]. Інформатика, як наука, зазвичай вважається областю академічних досліджень, на відміну від комп’ютерного програмування^[5].

Алгоритми та структури даних займають ключове місце в інформатиці^[6], теорія обчислюваності стосується абстрактних моделей обчислень і загальних класів задач, які можна розв’язати з їх допомогою. Криптографія та комп’ютерна безпека передбачають вивчення засобів безпечного збереження даних, зв’язку та запобігання вразливостям безпеки інформаційних систем. Комп’ютерна графіка та обчислювальна геометрія спрямовані на створення зображень та їх опрацювання. Теорія мов програмування розглядає різні способи опису обчислювальних процесів, теорія баз даних стосується управління сховищами даних. Вивчення взаємодії людина-комп’ютер спрямоване на дослідження інтерфейсів, через які взаємодіють люди та комп’ютери, а інженерія програмного забезпечення зосереджується на дизайні та принципах розробки програмного забезпечення, в таких областях, як операційні системи, мережі та вбудовані системи, досліджують принципи та дизайн складних систем. Архітектура комп’ютера описує конструкцію компонентів комп’ютера та обладнання, що керується комп’ютером. Штучний інтелект і машинне навчання спрямовані на реалізацію за допомогою комп’ютерів таких процесів. як вирішення проблем, прийняття рішень, адаптація до навколишнього середовища, планування та навчання. У рамках досліджень штучного інтелекту комп’ютерний зір спрямований на розпізнавання й опрацювання даних із зображень і відео, обробка природних мов спрямована на розпізнавання й опрацювання текстових і лінгвістичних даних.

Основне завдання інформатики полягає в тому, щоб визначити класи задач та типи процесів, які можна автоматизувати^[7][8][9].

Виконання поставлених перед нею завдань обчислювальна машина може забезпечувати за допомогою переміщення певних механічних частин, руху потоків електронів, фотонів або завдяки використанню ефектів від інших добре вивчених фізичних явищ. На сьогодні більшість найпоширеніших типів використовуваних обчислювальних машин — електронні обчислювальні машини. Архітектура обчислювальних машин може безпосередньо моделювати розв’язувану проблему, максимально близько (у значенні математичного опису) відображаючи досліджувані фізичні явища. Так, електронні потоки можуть використовуватися як моделі потоків води при моделюванні гребель або дамб. Сконструйовані таким чином аналогові обчислювальні машини були звичними у 1960-х роках, проте сьогодні є достатньо рідкісним явищем. У більшості сучасних обчислювальних машин задачу спочатку описують у математичних термінах, при цьому всю необхідну інформацію представляють у двійковому вигляді (у вигляді одиниць і нулів), після чого дії з її обробки зводяться до застосування простої алгебраїчної логіки. Оскільки практично всю математику може бути зведено до виконання булевих операцій, достатньо швидку електронну обчислювальну машину може бути застосовано для розв’язання більшості математичних завдань (а також і більшості таких завдань з обробки інформації, які може бути легко зведено до математичних).

Цитата, яку приписують Едсгеру Дейкстрі , стверджує, що «вважати, що інформатика вивчає комп’ютери – це те ж саме, як вважати, що астрономія вивчає телескопи». Розробка комп’ютерів і комп’ютерних систем, як правило, вважається областю інших інженерних дисциплін, наприклад, розробка комп’ютерного обладнання вважається частиною комп’ютерної інженерії, а створення комерційних комп’ютерних систем та їх розгортання називають інформаційними технологіями або інформаційними системами. Між різними комп’ютерними дисциплінами відбувається обмін ідеями, дослідження в галузі інформатики також часто перетинаються з іншими дисциплінами, такими як когнітивістика, лінгвістика, математика, фізика, біологія, науки про Землю, статистика, філософія та логіка.

Багато хто вважає, що інформатика має набагато тісніший зв’язок з математикою, ніж інші наукові дисципліни. На ранню інформатику сильно вплинули роботи таких математиків, як Курт Ґеделя, Алана Тюрінга, Джона фон Неймана і Алонзо Черча.^[10] Девід Парнас, беручи приклад зі зв’язків між іншими інженерними та науковими дисциплінами, стверджував, що основним в інформатиці є вивчення властивостей обчислень загалом, тоді як основним у розробці програмного забезпечення є створення конкретних алгоритмів для досягнення практичних цілей^[11].

Походження назви[ред. | ред. код]

Термін нім. Informatik ввів німецький кібернетик, інженер з телекомунікацій, спеціаліст з теорії інформації Карл Штайнбух у статті Informatik: Automatische Informationsverarbeitung (Інформатика: Автоматична обробка інформації)^[12] 1957 року. В німецьких джерелах вважають, що слово інформатика (Informatik) утворено злиттям слів інформація (Information) та автоматичний (Automatik)^[13]; інший погляд полягає в тому, що інформатика (Informatik) — це неологізм, утворений зі слова інформація (Information) за аналогією зі словом математика (Mathematik).^[14]

Англомовний термін “Computer science” (“Комп’ютерна наука”) з’явився в 1959 році в науковому журналі Communications of the ACM^[15], в якому Луї Фейн (Louis Fein) виступав за створення Graduate School in Computer Sciences (Вищої школи в галузі комп’ютерних наук) аналогічної Гарвардській бізнес-школі, створеній 1921 року^[16]. Обґрунтовуючи таку назву, Луї Фейн посилався на Management science («Наука управління»), яка так само, як і інформатика має прикладний та міждисциплінарний характер, при цьому має ознаки, характерні для наукової дисципліни.

Французький термін «informatique», який також використовується у кількох європейських мовах, було запропоновано у 1962 році Філіпом Дрейфусом.

У 1965 році членом-кореспондентом АН СРСР Олександром Харкевичем в книзі «Основи наукової інформації» було використано термін «інформатика»^[17].

Незважаючи на свою англомовну назву (Computer  Science  — комп’ютерна наука), більшість наукових напрямів, пов’язаних з інформатикою, не включає вивчення самих комп’ютерів. Внаслідок цього було запропоновано кілька альтернативних назв. Деякі університети віддають перевагу терміну обчислювальна наука (computing science), щоб підкреслити різницю між термінами. У скандинавських країнах використовують термін датологія (datalogy). В інших країнах Європи часто використовуються терміни, похідні від скороченого перекладу фраз «інформація та автоматика» (наприклад informazione automatica італійською мовою) і «інформація та математика» (information and mathematics), наприклад, informatique (Франція), Informatik(Німеччина), informatica (Італія, Нідерланди), informática (Іспанія, Португалія), informatika ( у слов’янських мовах ) або pliroforiki (πληροφορική, що означає інформатика) – в Греції.

Багатозначність[ред. | ред. код]

Вчені-фахівці у галузі інформатики стверджують, що в інформатиці існують три окремі парадигми. Наприклад, Пітер Вегнер виділяв науку, технологію та математику^[20], Пітер Деннінг – теорію, абстракцію (моделювання) та дизайн^[21]. Амнон Х. Еден описував ці парадигми, як^[22]:

• раціоналістичну парадигму, у якій інформатика є розділом математики, яка домінує в теоретичній інформатиці і використовує алгебру логіки;
• технократичну парадигму, яка використовується в інженерних підходах, найбільш важливих у програмній інженерії;
• наукову парадигму, яка розглядає інформатику яке галузь природничих (емпіричних) наук, з тією різницею, що в ній досліджуються штучні об’єкти (програми та комп’ютери).

У різні періоди розвитку інформатики у поняття «інформатика» вкладався різний зміст. Інформатика – це  :

1. Теорія науково-інформаційної діяльності. У рамках бібліотечної справи під терміном «науково-інформаційна діяльність» розуміється «практична робота зі збору, аналітико-синтетичної переробки, зберігання, пошуку та надання вченим та фахівцям закріпленої в документах наукової інформації». Третє видання «Великої радянської енциклопедії» (1970-і рр.) фіксує інформатику як дисципліну, що вивчає «структуру та загальні властивості наукової інформації, а також закономірності її створення, перетворення, передачі та використання у різних сферах людської діяльності» .
2. Наука про обчислювальні машини та їх застосування (обчислювальна техніка та програмування). 1976 року професори Мюнхенського технічного університету Ф.Л.Бауер та Г.Гооз написали книгу «Інформатика. Вступний курс», переведену того ж року В.К.Сабельфельдом, учнем відомого радянського вченого Андрія Петровича Єршова, російською мовою. Він переклав «Informatik» словом «інформатика» і визначили як «науку, що займається розробкою теорії програмування та застосування ЕОМ». Термін «Informatik» Ф.Л.Бауер та Г.Гооз пояснюють як «німецьку назву для computer science — галузі знання, яка склалася в самостійну наукову дисципліну в шістдесяті роки, насамперед у США, а також у Великій Британії. … В англійській мові, мабуть, залишиться „computer science“ (обчислювальна наука), причому цей термін має ухил у сферу теорії» .
3. Фундаментальна наука про інформаційні процеси в природі, суспільстві та технічні системи. На початку 1989 року М.І.Жалдак, використовуючи тлумачення інформатики, дане академіком А. П. Єршовим, писав, що «інформатика – фундаментальна наукова дисципліна, яка має вивчати закони природи, інформаційні процеси і відповідні технології»^[23][24][25]