Главная > Книга


А.А.Красилов

ИНФОРМАТИКА

В СЕМИ ТОМАХ

Том 1. Основы информатики

(Введение в информатику)

Москва

1997 - 2003

ИНФОРМАТИКА

Том 1. Основы информатики

(Введение в информатику)

Том 2. Информатика смысла

(Машинная лингвистика)

Том 3. Концептуальная информатика

(Толковый словарь по информатике)

Том 4. Представление знаний

(Структуры данных)

Том 5. Основания информатики

(Теоретические основы)

Том 6. Методы информатики

(Изобретание, проектирование,

разработка и сопровождение)

Том 7. Интеллектуальные системы

(Системы решения проблем)

Альберт Александрович Красилов

УДК .800; 14; 519.95

Аннотация

Книга дает начальные сведения о новом определении информатики. Они необходимы для получения представлений о возможностях СВТ и человека, использующего или желающего использовать свой компьютер для принятия интеллектуальных решений на всех этапах деятельности по обработке знаний для получения нового знания. Уравнивание роли алгоритмического или процедурного знания с другими видами знаний обеспечивает возможность любому пользователю применять ВМ на основе своих общих и профессиональных знаний без привлечения программистов для решения задач, для разрешения вопросов или проблем и для проверки гипотез или положений.

The book gives initial information on new definition of informatics (computer science). They are necessary for reception of representations about opportunities of means of computer facilities and the person using or wishing to use the computer for acceptance of intellectual decisions at all stages of activity on processing knowledge for reception of new knowledge. Equalizing of a role of algorithmic or procedural knowledge with other kinds of knowledge provides an opportunity to any user to apply computer on the basis of general and a professional knowledge without attraction of programmers to the decision of tasks, for the sanction of questions or problems and for check of hypotheses or positions.

()

ОГЛАВЛЕНИЕ

Сокращения для терминов

Общее предисловие

Введение

0.1. Кибернетика и информатика

0.2. Предмет информатики

0.3. Информация и знание

0.4. Классификация знаний

0.5. Информатика и человек

0.6. Историческое значение информатики

0.7. Немного истории

Глава 1. Информатика - сфера деятельности человека

1.1. Чувственно воспринимаемое знание

1.2. Знание как результат общения людей

1.3. Фиксация знаний

1.4. Тиражирование знаний

1.5. Спецификация и обобщение знаний

1.5.1. Понятие спецификации

1.5.2. О методах спецификации.

1.5.3. Роль спецификации знаний

1.5.4. Спецификация для ИП

1.5.5. Критика имеющихся методов спецификаций

1.5.6. Теория - средство спецификации знаний в любой области

1.6. Применение знаний

1.7. Получение нового знания

Глава 2. Науки и информатика

2.1. Обработка знания

2.1.1. Что может делать машина

2.1.2. Классификация наук

2.2. Информатика и вычислительные машины

2.3. Цели информатики

2.4. Задачи информатики

2.5. Результаты применения информатики

2.6. Информационная индустрия

2.7. Игры с помощью вычислительных машин

Глава 3. Определение информатики

3.1. Имеющиеся определения

3.2. Анкета информатики

3.3. Г.В. Лейбниц - отец информатики

3.4. Историческое введение

3.5. Применение поколений ЭВМ

3.6. Значение информатики

3.7. О классификации (представления) знаний

Глава 4. Представление данных и знаний

4.1. Представление данных

4.2. Представление знаний

4.3. Сопоставление данных и знаний

4.4. Средства общения в системе человек-ВМ

4.5. Общее представление о порядке решения проблем

4.6. Процедуры применения информатики

4.7. Обучение в школе и в институте

Глава 5. Методология информатики

5.1. Определение методологии

5.2. Наука информатики - итоги

5.3. Технология применения ВМ

5.4. Прагматика и фольклор информатики

5.5. Методы изобретания, проектирования, разработки и сопровождения

5.6. Методы реализации проектов

5.7. Место информатики в системе наук, отраслей знания

Глава 6. Виды знаний и обзор применений

Раздел 1. Виды знаний

1.6.1. Лингвосемиотические знания

1.6.2. Семантические знания

1.6.3. Концептуальные знания

1.6.4. Фактографические знания

1.6.5. Теоретические знания

1.6.6. Алгоритмические знания

1.6.7. Кибернетические знания

Раздел 2. Куб информатики

2.6.1. Лингвосемиотические знания

2.6.2. Семантические знания

2.6.3. Концептуальные знания

2.6.4. Фактографические знания

2.6.5. Теоретические знания

2.6.6. Алгоритмические знания

2.6.7. Кибернетические знания

Глава 7. Законы и проблемы информатики

7.1. Закон накопления знаний

7.2. Закон взаимосвязи знаний

7.3. Основной закон технологии познания

7.4. Закон устойчивости знаний

7.5. Закон выделения существенного знания об объекте

7.6. Закон применимости знаний

7.7. Закон создания нового знания

7.8. Проблемы информатики

Литература

Приложение 1. Программы школьных и институтских занятий

Школьное преподавание информатики в 21 веке

Программа по информатике в средней школе.

Вузовское преподавание информатики.

Сокращения для терминов

АЛЗ - алгоритмические знания

БД - база данных

БЗ - база знаний

ВМ - вычислительная машина, осуществленная на какой-либо

физической, биологической или другой основе

ГЯ - граф языка

ЕЯ - естественный язык

ИИ - искусственный интеллект

ИИС - инструментарий интеллектуальной системы

ИМГР - интерпретатор машины грамматического разбора

Интеллсист - интеллектуальная система

ИП - интеллектуальное программирование

КИЗ - кибернетические знания

КОЗ - концептуальные знания

КС - контекстно-свободный

ЛИЗ - лингвосемиотические знания

ЛИПС - число шагов логического вывода в секунду

МГР - машина грамматического разбора

МАВ - машина аналитических выкладок

МЛ - математическая логика

МЛВ - машина логического вывода

ММ - математическая машина

МТ - машина Тьюринга

НЛ - модальная (неклассическая) логика

ОС - операционная система

ПЛ - пользовательская логика

ПП - процедурное программирование

ППП - пакет прикладных программ

ПС - прологовая система

ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина

САПР- система автоматизации проектирования

СВТ - средства вычислительной техники

СеГ - семантическая грамматика

СЕЗ - семантические знания

СиГ - синтаксическая грамматика

СИИ - системы искусственного интеллекта

СП - синтезированная программа

СУБД - система управления базой данных

СУБЗ - система управления базой знаний

т - том публикации Информатика

ТЕЗ - теоретические знания

ФАЗ - фактографические знания

ФРАК - формульный автокод

ФЯ - формальный язык

ЭВМ - электронная вычислительная машина

ЭС - экспертная система

ЯЛ - язык Лейбниц

ЯПП - язык профессиональной прозы

ASCII - American Standard Code Information Interchange

Позволь мне остаться в своем заблуждении.

Овидий

Общее предисловие

Проблема интеллектуализации. С 2000 года половина ВМ будут оснащены интеллектуальными системами, способными решать проблемы самими пользователями без специалиста по программированию, без потери части «плохо формализуемого» задания, без принудительного использования ФЯ. Программисты обязаны решать свои проблемы таким образом, чтобы способствовать приближению пользователя к разрешению его профессиональных проблем на ВМ своими силами. «Плохо формализуемые» части задания возникают в процессе перевода запросов пользователя на ФЯ программирования, эта процедура должна исключаться из арсенала пользователя (кроме программиста). Общение с ВМ должно выходить на уровень интеллектуального общения людей. К этому непрерывно приближается Интеллсист, которая работает на основе имеющихся знаний и логически выводит новое знание, с помощью которого разрешается исследуемая проблема.

Новое знание можно вывести только логически из имеющихся знаний или сбором фактов - это главный тезис для изложения всего материала книги по информатике, этот тезис является естественным и для человека. В процессе изложения будут приложены усилия для построения ответов на многие вопросы, среди которых основными являются следующие:

  • что такое знание,

  • как по-новому представлять знания,

  • для чего обрабатывать знания,

  • какова технология вывода нового знания,

  • чем занимается информатика,

  • когда информатика становится полезной для других наук,

  • почему информатика постепенно внедряется в практику применения СВТ,

  • в чем различия нового определения информатики и имеющихся определений информатики.

Пользуясь принятой современной терминологией можно сказать, что информатика занимается реализацией мягкого (или рассудительного) вычисления.

Распределение материала. Весь материал ответов на эти вопросы представлен в семи томах. Первый том является вводным, содержательно описывающим общие соображения о природе обработки информации на ВМ, о новом определении понятия информатика и различиях таких наук как кибернетика, информатика и программирование. Основная цель тома - описать и обосновать общее определение информатики, оконтурить области использования информатики. Новое определение возникло как обобщение имеющихся определений. В понятие информатика обычно вкладывалось содержание, которое отражало только применение вычислительной техники на основе алгоритмов и программ. Но ведь это только один из видов представления знания. Имеются еще 6 видов представлений знания, которые пока использовались как данные - основа для обработки с помощью программ. Если другие виды знания используются как программы, то и взгляд на информатику должен измениться. В результате такого взгляда мы изменяем само определение информатики.

Второй том ориентирован на один из атрибутов определения информатики - языковую основу в информатике. Здесь главным звеном в цепи обработки знаний с помощью вычислительной техники является определение смысла, передаваемого языковыми средствами. Подробно рассматривается семантическая грамматика русского языка, задающая правила «вычисления смысла». Кроме этого в томе рассматриваются средства «обучения» ВМ самим ФЯ. Рассмотрены также два ФЯ - язык Марков для записи порождающих грамматик и язык Лейбниц для внутреннего представления знаний. Знание их для пользователя необязательно, им должны владеть знаниеведы и системные программисты, специалисты, занимающиеся реализацией Интеллсист. Центральная часть тома - распознающая грамматика, которая приспособлена для решения задач выявления принадлежности текстов данному языку и построения транслирующих систем.

Третий том определяет понятия вообще и информатики в частности, что необходимо для передачи ВМ изначальных элементов смысла текстов со знаниями. Центральными объектами являются словари и лексиконы, вводимые в память Интеллсист в качестве начального знания о предметных и проблемных областях знания и составляющих первую часть БЗ. В основе знания лежит понятие, которое характеризуется именем (термином) и значением (смыслом). Значительная часть тома посвящена толковому словарю по информатике, который отличается от известных словарей и базируется на новом определении информатики.

Четвертый том содержит описание методов представления данных и знаний как вне ВМ, так (частично) и внутри нее. Язык Лейбниц, определенный формально в т.2, здесь получает неформальное описание, ориентированное на пользователя Интеллсист. Основное назначение тома - это демонстрация реальных средств человека в представлении знаний и согласование с ними машинных представлений. Приведенные примеры будут способствовать пониманию любым пользователем языка профессиональной прозы. Для пользователя важны два момента: умение работать за дисплеем и понимание языка профессиональной прозы. Это обстоятельство учтено при написании тома.

Пятый том излагает основания информатики - информатическую логику, на основе которой строятся методы решения логических уравнений, что составляет основу методов разрешения запросов (вопросов, задач, проблем) пользователя ВМ. Теоретические основы информатики явились базой для понимания механизмов обработки знания с целью получения нового знания. Центральные проблемы - определение, обработка знания и передача его для Интеллсист.

Шестой том является собранием методов поиска нового знания от изобретания, проектирования и разработки до сопровождения любого программного или ориентированного на знания продукта, в частности, с помощью которого осуществляется автоматический поиск новых данных и знания. Цель тома - изложить методы применения СВТ в условиях нового понимания информатики. Основа тома - методология применения ВМ каждым пользователем. Методы могут применяться и без использования ВМ, как говорят, вручную. Том является компиляцией известных методов, примененных с учетом нового определения информатики.

Седьмой, последний том посвящается Интеллсист, которая материализуют все изложенное в предыдущих томах. Новый взгляд на информатику определил новые машинные системы обработки знаний и получение нового знания на основе лексикона, БЗ и запроса пользователя, который может решать свои проблемы без привлечения программистов. Материализация ИЛ воплощена в машине логического вывода решения логического уравнения. В заключении рассматриваются некоторые философские аспекты информатики и выдвигаются самые общие проблемы исследований по информатике.

О списке цитируемой литературы. В конце каждого тома приведена библиография, которая послужила важным источником для построения цепи рассуждений и косвенным подтверждением излагаемого материала. В списке часто упоминается фамилия Красилов, что может вызвать известную реакцию. Это сделано умышленно для того, чтобы показать основания, на которых построена «Информатика», и других помыслов искать не следует. Ссылки на литературу даются в квадратных скобках по имени первого автора и двух цифр года издания.

Критерий интеллектуальности. Бурное развитие знаний в каждой отрасли наблюдается там, где используется главный фактор в научном прогрессе - это интеллектуальность. Применение ВМ в особенности должно по своей природе быть связанным с определенной мерой интеллектуальности. Критерием интеллектуальности являются максимальное приближение процессов общения и взаимодействия в системе человек-ВМ к процессам общения и взаимодействия в системе человек-человек. Общение и взаимодействие подразумевает использование ЕЯ, поддержку обмена информацией в понятиях человека, запись знаний в соответствии с правилами, используемыми в данной области, производство логического вывода и расчетов. Перечисленные факторы имеют более широкие возможности по сравнению с процедурным программированием для обнаружения правильного смысла и ошибок в записях человека (в особенности поиск смысловых ошибок) и выдачи результатов на ЕЯ. Выполнение таких общих требований должно характеризовать Интеллсист, а сами требования должны быть исходными условиями для создателей Интеллсист. Поэтому и описание информатики рассчитано на всех, кто желает воспользоваться силой СВТ и машинных БЗ для решения самых разнообразных задач при изобретании, проектировании, разработке и сопровождении предметов, явлений или процессов. Информатика действительно стала или должна стать доступной для всех без какого-либо исключения или ограничения - это истина XXI века.

Трудности. Наибольшая трудность в подборе и изложения материала состояла в том, чтобы обеспечить понимание его по возможности наибольшим числом пользователей, заинтересованных в применении СВТ или ВМ для решения своих профессиональных (в широком смысле этого слова) задач. Необходимо было избегать использования формализма и абстракций. Если все-таки формализм необходим (для программистов или математиков), то надо обеспечить максимальное согласование его с профессиональным языком. Окончательное понимание информатики станет возможным после применения Интеллсист во всех сферах деятельности человека от научных исследований, производственных расчетов до разрешения бытовых проблем.

Не весь излагаемый материал претендует на новизну. Этот факт подтверждается работой автора в программировании в течение 50 лет (1952 года). Обычно новый материал содержится лишь в небольшом количестве утверждений, которые всесторонне поясняются. Новым считается удачная подборка уже известного материала. К главной новизне следует отнести расширение понятия информатики от применения ВМ через программирование в сторону расширения понимания смысла, целей и задач информатики обработки знаний всех видов представления, которыми распоряжается человек. Остальные новации являются частными и представляют развитие уже имеющихся знаний, что можно усмотреть по литературе из предложенного списка. К частично новому материалу в информатике следует отнести:

  • новое определение информатики,

  • выделение семи видов представления знания,

  • представление и внедрение понятия термина,

  • семантическую грамматику русского языка,

  • понимание и обобщение логического уравнения,

  • информатическую логику,

  • методы решения логических уравнений,

  • отладку и экологию знания,

  • формальные языки Лейбниц и Марков,

  • распознающую грамматику,

  • новое понятие интеллектуальной системы,

  • понятие интеллектуального программирования,

  • реализация нового понимания синтеза программ,

  • программный комплекс инструментария ИП, доступного любому пользователю,

  • а также пути развития информатики.

Миф о семерке. Вы, читатель, уже обратили внимание на использование мифического числа 7. К этому числу обращались многие люди. Например, Н.К. Рерих так интерпретирует число 7 в перечне тайн Космоса:

первая тайна Космоса - Великий космический ритм Бытия и Небытия;

вторая тайна Космоса - вечное и неизменное Божественное начало Вселенной;

третья тайна Космоса - Великая иерархия Творческих сил Вселенной;

четвертая тайна Космоса - построение семи сфер Космической Материи;

пятая тайна Космоса - создание Солнечной системы;

шестая тайна Космоса - ступени Непрекращающейся жизни;

седьмая тайна Космоса - рождение нашей Планеты.

У Рериха имеется также 7 состояний Космической Материи:

  1. Мир Плотный (наш физический мир, в котором мы сейчас себя осознаем).

  2. Мир Нирваны (мир Духа).

  3. Мир Тонкий (мир чувств, эмоций и желаний).

  4. Мир Монадический (мир Божественной искры).

  5. Мир Огненный (мир Мысли).

  6. Мир Интуиции (мир Божества).

  7. Мир Божественный (мир Божественной воли).

Имеются и такие семерки:

  1. Мир физических вещей, окружающий нас мир.

  2. Мир осознанных переживаний, наши восприятия.

  3. Мир дефиниций, фиксации понятого.

  4. Мир медиа, кнопочной культуры.

  5. Мир логического содержания.

  6. Мир движений и энергий.

  7. Мир развития и продвижения вперед.

Указанные семерки хорошо согласуются между собой.

Исследование истории появления и применения знаний человеком привели нас к семи этапам познавательного процесса. Им и посвящены все 7 томов. Многократные попытки вырваться из этих объятий не дали положительных результатов. Будем надеяться на то, что цифра 7 найдет понимание у читателя.

Нами взята история познания мира человеком. Ее 7 этапов прослежены на большом числе реальных литературно-технических примерах (их 150). И независимо от другого взгляда на мифические числа было решено выдержать великолепную семерку. Каждый раз, как только используется семь позиций, читателю рекомендуется либо опровергать их, либо находить восьмую позицию. Эта игра полезна и результативна.

Благодарности.Трудно словами благодарить ту (научную, не совсем научную и художественную) литературу, которая существенно помогла мне придти к новому пониманию информатики. С огромным удовольствием и признательностью выражаю благодарность своим многочисленным учителям.

Мой первый учитель - учитель истории в средней школе Сергей Дмитриевич Надеждин, он уверенно внушил мне жизненные основы понимания среды, в которую я волею судеб попал или попаду.

Исторически вторыми учителями были профессора Ленинградского госуниверситета А.Д. Александров (дифференциальная геометрия), А.А. Марков (теория алгорифмов), В.И. Крылов (численные методы), И.П. Натансон (математический анализ), В.И. Смирнов (основы матанализа) и Л.В. Канторович (функциональный анализ). Всем перечисленным лицам весьма признателен за знания, послужившие основой для написания монографии «Информатика».

Третьими учителями были профессора вычислительного дела А.А. Ляпунов (основы программирования), А.П. Ершов (как можно проводить мозговой штурм на алгоритмы трансляции), Е.Е. Жоголев (как развивается программирование), В.М. Курочкин (развитие языков программирования) и многие другие. Их информатические науки нашли полное отражение в настоящей книге.

Четвертые учителя - это сотрудники по сорокалетней работе в Вычислительном Центре КБ-1, «Стрела» и «Алмаз»: Н.М. Сотский, П.П. Акимов, А.Д. Кудрявцев, Ю.К. Любимов, В.Л. Лейтес, А.Л. Горельков и многие-многие другие. С ними вместе создавались первые практические работы по информатике (поиск новых численных методов, первая программирующая программа, трансляторы многих ФЯ, операционные системы реального времени и др.).

П
ятые великие и любимые по жизни учителя - это мои родители Александр Васильевич Красилов и Валентина Алексеевна Красилова (Максимова), подарившие жизнь мне и трём моим братьям.

Шестые учителя по жизни - это мои любимые жена и дети: Ирина Николаевна Красилова (Мельникова), Николай Альбертович Красилов и Людмила Альбертовна Юмагулова (Красилова), они все стимулировали и поддерживали меня.

Седьмые учителя, это только на первый взгляд звучит странно, и только с возрастом осознаешь правдивость такого утверждения, - это студенты и аспиранты Московского Физико-Технического Института и других ВУЗов. Когда что-нибудь не понятно, надо стать учителем студентов и аспирантов. Понимание приходит обязательно. Именно благодаря 30-летнему общению с этими молодыми людьми и сложилось новое понимание информатики, за что я им глубоко признателен. Особая благодарность и признательность внуку Артему Ильмировичу Юмагулову за выполнение рисунков для монографии и символа Интеллсист «Цветик-семицветик знания» (семь потоков различных видов знания сливаются вместе, и образуется единый поток нового знания).

Доктор технических наук, профессор А.А. Красилов



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Информатика в семи томах том 6 методы информатики

    Документ
    А.А. КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 6. Методы информатики (Изобретание, проектирование, разработка и сопровождение) Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная ...
  2. А а красилов информатика в семи томах том 1 основы информатики

    Книга
    ... КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика) Том 3. Концептуальная информатика ...
  3. Информатика в семи томах том 3 концептуальная информатика

    Документ
    А.А. КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 3. Концептуальная информатика (Толковый словарь по информатике Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика ...
  4. Информатика в семи томах том 2 информатика смысла

    Документ
    А.А. КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика смысла (Машинная лингвистика) Том 3. Концептуальная ...
  5. А а красилов информатика в семи томах том 4 представление знаний

    Документ
    ... КрасиловИНФОРМАТИКА В СЕМИТОМАХТом 4. Представление знаний (Структуры данных) Москва 1997 - 2003 ИНФОРМАТИКАТом 1. Основыинформатики (Введение в информатику) Том 2. Информатика ... Настоящее описание “Информатика” в семитомах. 2. Языки ...

Другие похожие документы..