Главная > Книга


Много нового и знаменательного появилось за второй половине двадцатого века - века атома, электроники и информатики.

Введение в историю информатики ставит вопросы, на которые можно найти ответы и в этом томе. Разумеется, что название тома уже указывает на описание ответов, а не на точный формальный или математический анализ для обоснования ответов. С таких позиций ответы рассматриваются в последующих томах Информатики.

Мое дело сказать правду, а не заставлять верить в нее.

Ж.Ж. Руссо

Глава 1. Информатика - сфера деятельности человека

Каждая познавательная деятельность человека от любопытства до изобретательности - самая важная его характеристика. Она проявляется во всем. С этим трудно не согласиться. Основное орудие познания - мозг человека. Именно, как мы говорим часто, мозговыми усилиями человек добивался хороших результатов при осмыслении воспринятого материала. Это необходимо человеку для обеспечения безопасной собственной жизни, для устойчивости человеческого вида. Будем считать, что высказанные положения для всего дальнейшего рассмотрения являются самыми важными. Имеются разнообразные средства для усиления мозговых усилий. Свяжем усиление мозговой деятельности человека с использованием всех СВТ и информатики.

Человек непрерывно решал проблемы усиления своих физических возможностей. Например, изобретение машин (в особенности паровых) позволило повысить за 100 лет мощность, расходуемую на одного жителя Земли, с 0.1 л.с. до 1000 л.с. (революционный скачек в 10 000 раз). Вслед за использованием средств усиления своих физических способностей человек изобрел средства усиления своих умственных способностей. Например, изобретение ВМ позволило повысить за 100 лет мощность, расходуемую на одного человека Земли, с 0.1 операций в секунду до 10000 операций в секунду (революционный скачек в 100000 раз). Это сравнение подчеркивает важность информатики в той же мере, как и развитие паровых машин - усилителей физических способностей человека. Проблему усиления своих умственных способностей человек решал непрерывно. Делал он это автоматически, часто не задумываясь ни над методами усиления, ни над результатами усиления. Его не особенно интересовали теоретическая и практическая проблемы знания о знании. Но эти проблемы стали важными при появлении СВТ. И это обеспечило переосмысление всей деятельности человека по обработке информации.

Познавательная деятельность человека была исторически связана со следующими предметами: знак, язык, понятие (письменность), книга, теория, наука и система. Эта череда понятий будет рассмотрена подробно (и последовательно), она явилась основой для построения схемы осмысления информатики, она составляет основу классификации элементов всей познавательной деятельности человека. Конечно же, познавательная деятельность человека была связана не только с указанными предметами. Дело в том, что на наш взгляд именно указанные предметы формируют ступени в истории развития познавательной деятельности. Рассмотрим последовательно ступени развития познавательной деятельности человека с точки зрения стимулирования этой деятельности на основе информатики. Выделение семи ступеней облегчает процесс систематизации познавательной деятельности человека.

В главе рассматривается семь ступеней познания, которые определяют технологию познания, технический (и технологический) процесс получения нового знания. Для информатики эти ступени способствуют формированию признаков классификации многих вещей. В частности, рассмотрим классификацию знания, проблем и задач, процедур моделирования и решения задач. Технология познания хорошо укладывается в естественное развитие человечества в его познавательной деятельности и его научного (и не только научного) знания. История познания подразделяется на этапы:

  • чувственное познание (знак и описания),

  • использование общения (язык и правила составления фраз),

  • запоминание и фиксация знания (понятие и письмо),

  • распространение знания (книга и другие публикации),

  • обобщение знания (теория и методология),

  • применение знания (алгоритм и действия в поиске знаний)

  • и формирование нового знания (система и средства формирования нового понимания).

Указанные в скобках понятия репрезентативны, далее им будут сопоставлены смысловые синонимы. Весь материал этого и остальных томов сопровождается такими центральными понятиями. В этой главе делается первый шаг в обоснование выбранных семи понятий.

Целесообразно вспомнить книгу [Рафаэл79], в которой достаточно убедительно рассматривается проблема глупости ВМ, каким образом можно построить разумные ВМ и как можно их использовать. Здесь будет сделан еще один шаг в направлении развития разума ВМ и построения технологии познания с помощью СВТ. Арифметический миф и миф о глупом компьютере разоблачаются в упомянутой книге описательно и с помощью рассуждений. Далее разоблачаются эти мифы с помощью математических и практических средств доказательства и убеждения существования разумной ВМ. Однако рассуждения должны предшествовать математике для большей наглядности и убедительности. После создания программ, которые «врут» или создают юмор при точной и правильной работе ВМ, можно сказать с уверенностью, что разумность и интеллектуализации ВМ достигла своего апогея. Эту проблему еще предстоит решать.

Одно общее для главы замечание необходимо сформулировать так. Имеются богатый материал исследований, большое число публикаций и огромное знание относительно семи указанных понятий. По своему существу эти знания как таковые имеют значение в информатике, они интенсивно используются, но не раскрываются подробно. В главе раскрываются новые знания относительно технологии обработки знаний на ВМ. Поэтому указанные понятия раскрываются только с таких позиций.

Знак - это ";first base of knowledge";.Н. Гудмен

1.1. Чувственно воспринимаемое знание

В процессе познания окружающего мира человек запоминал факты, увиденные, услышанные, почувствованные кожей, носом или внутренними ощущениями. Все, что запоминалось в голове человека, называлось им знанием. С древних времен человека интересовало все, что его окружает, что он чувствует. Об этом написано достаточно. Будем извлекать из этого положения только то, что является информатическим, что непосредственно относится к информатике. Из всего наблюдаемого человек выделяет отдельные предметы, явления или процессы (объекты), которые им обозначаются мысленно и на бумаге знаками, или отражаются в его мозгу новыми состояниями множества нервных клеток. Итак, примем, что с информатической точки зрения человек воспринимает предметы, явления или процессы через знаки.

В любой школе познание начинают с введения знаков или обозначений как основных элементов для построение сложных конструкций. Информатика является частью знаний человека, поэтому работа в информатике должна начинаться также с изучения знаков и применения их для построения информатических конструкций.

Знаки бывают самые разнообразные: сигналы, символы, искусственные знаки и самозначащие знаки (например, константа или собственное имя человека). Человек наблюдает перечисленные разновидности знаков. Можно рассмотреть и другие классификации знаков. Чаще всего человек наблюдает предметные знаки, так как через зрение и ощущения воспринимаются все предметы. Запоминающиеся в мозгу образы знаков сопоставляются с некоторыми символами, они могут быть вновь предметными или условными, представленными графически на бумаге. Некоторые знаки запоминаются графически, а некоторые - мыслимыми представлениями. Возможно, что здесь упомянуты все способы представлений знаков - предметные, графические или мыслительные. Если здесь рассмотрены не все формы знаков, то все дополнительные можно свести к указанным формам. Лебедев М. В. писал: «Чтобы понять знак, нужно его интерпретировать. Интерпретация знака - это операция, достигаемая при замене исходного знака другим знаком или - более обычно - набором знаков. Значение любого знака, в частности слова, неопределимо без обращения к вербальному коду. К тому же никакие отсылки к объектам не могут объяснить феномен значения, хотя и могут помочь установить отдельное значение имени. Кардинальное свойство знака - передавать значение - может быть сведено к понятию интерпретируемости или же переводимости знака, т.е. к возможности представить его содержание другими, более эксплицитными, развернутыми знаками.» Имеется определенная закономерность, состоящая в том, что любой знак может быть представлен в другой форме, возможно с потерей некоторых второстепенных его признаков, свойств или характеристик. Особенно это заметно, когда используются знаки людьми различных наций.

Имеется особая форма знаков - это сигналы. Сигнал (самый интересный объект кибернетики) сам по себе не представляет специального интереса для информатики. Но соответствующий ему (в представлении) знак, фотография или последовательность знаков являются объектом внимания информатики. Знаки в той или иной форме воспринимаются человеком или ВМ. Именно через знаки человек (или ВМ) воспринимает факты из окружающего мира.

Человек воспроизводит знаки либо как последовательности отдельных сигналов или символов, либо как изображения на бумаге линий или пятен, представленными некоторыми тонами или оттенками красок. Знаки интересуют человека как средство отражения структуры или состояния объектов из окружающего его мира. С помощью знаков человек начинает понимать мир, распознавать отдельные его стороны, накапливать его образы в голове или на некотором носителе образов знаков, определять и классифицировать совокупности знаков, производить операции со знаками и, наконец, конструировать новые знаки. Нужно заметить, что знаки могут мысленно расчленяться на части, которые также образуют знаки, или соединяться в наборы, которые в совокупности также могут отражаться в голове человека некоторым знаком. Эти процессы членения или соединения многообразны и сложны, но так или иначе они связаны со знаками самой различной природы. Через знаки человек осознает смысл или назначение предметов, явлений или процессов окружающего мира.

В основе сложных процессов познания человеком окружающего мира лежат материальные чувственно воспринимаемые объекты - знаки. Знаки классифицируются, интерпретируются и распознаются по существенным с точки зрения познания признакам (например, предметные, мысленные или языковые знаки, знаки-копии, знаки-признаки, символы, изображенные сигналы и др.) или по несущественным признакам (знаки качества, товарные, дорожные, астрономические и математические знаки). Знаки - это общие понятия для всех элементов процесса восприятия. Информатика имеет дело со знаками, которые обычно изучаются с помощью символов и которые передаются на вход ВМ или воспринимаются на выходе. Устройства «восприятия» знаков ВМ вначале ограничены были только такими устройствами, которые оперируют с простейшими символами, легко преобразуемые в сигналы. Развитие СВТ позволяют воспринимать на ВМ графические знаки, звуковые знаки через магнитофон, а, в конечном счете, воспринимать все в форме, в которой воспринимает их человек (в соответствии с органами чувств человека).

Можно выделить три главных способа осмысления представлений человека об окружающем мире с помощью знаков: мыслимое, символьное (или общее - графическое) и предметное. Мыслимое представление является наиболее распространенным для человека. Моделирование мыслимого представления является сложным логическим методом. В связи с этим следует оставить пока в тени такой способ представления сведений, а символьное представление подразделяется на самостоятельные способы: собственно символьные и графические. Символьное представление связано с абстракцией, с отвлечением от второстепенных свойств объектов. Будем рассматривать в основном символьные представления из-за имеющихся возможностей СВТ, из-за наличия хорошо развитого алгебраического и аналитического аппарата анализа результатов такого представления и из-за большой суммы знаний, которые используют символьные представления. Графическое (зрительное) представление только начинает использоваться в информатике в связи с развитием средств ввода и вывода таких представлений (графопостроители, сканеры и дисплеи). К настоящему времени накоплен малый по объему материал для построения абстракций в графических представлениях, использующих абстракции геометрии. В конечном счете, они переводятся в символьные представления, а процедуры обработки графического представления используют только их символьные аналоги или модели. Еще менее абстрагированы предметные (образные) представления, которые в настоящее время при использовании ВМ сводятся к графическому или символьному представлениям. Для информатики графическое и предметное представления являются проблемными и ждут новых методов восприятия, обработки и выдачи из памяти ВМ. Сигнальное представление свойственно как человеку, так и ВМ, оно используется более всего в кибернетике.

Реальные проблемы и задачи обычно формулируются смешанными средствами представления сведений об окружающем мире. Легко составить все смеси представлений, например, смеси предметного, графического и символьного: предметно-графическое, предметно-символьное, графико-символьное и предметно-графико-символьное. Пожалуй, эти семь способов представлений исчерпывают возможности человека в зрительном восприятии сведений из окружающего мира. Сигнальные и мыслимые представления могут быть сведены к указанным семи способам. В информатике пока эффективно используется символьное, менее распространено графическое и слабо затронуто предметное представления. Начала предметного представления внедряются в форме виртуальной реальности. Будем ориентироваться на эту ситуацию, подчеркивая важность символьного представления.

Разнообразие знаков породило разнообразие формы представления их в памяти человека (например, число естественных языков для передачи результатов восприятия более 3000, а число знаков значительно больше) и в памяти ВМ. В информатике имеют дело с разнообразными символами. Обычно их бывает недостаточно для передачи разнообразия знаков. Несмотря на ограниченное число символов, используемых в ВМ, для передачи всего разнообразия знаков обычно используются последовательности символов или их комбинации. Алфавиты символов зависят от способностей человека, сложившихся традиций или от удобства работы с представленными ими знаками. Человек имеет несколько органов чувств, воспринимающих внешние знаки в самых разнообразных формах. Современные технические средства ввода данных в память ВМ уступают возможностям человека, поэтому ввод данных может быть связан с переводами знаков в последовательности символов. Заметим, что перевод связан с потерей части знания. Например, передача в память ВМ некоторого знака может связываться с процессом описания его на ЕЯ или ФЯ, при этом отдельные графические штрихи могут быть опущены.

Знаки - это важный для человека предмет. Поначалу человек использует знаки для фиксации наблюдения и для общения с другим человеком, знаки определяют признаки (симптомы или приметы) объектов, знаки являются копиями, репродукциями или воспроизведением наблюдаемого, знаки представляют наглядный образ вещи, знаки передают движение или процессы. Затем знаки коллекционируются и классифицируются. Совокупность знаков составляет знаковые системы, которые вновь ассоциируют новые знаки. Такова информатическая характеристика знака, который при необходимости представляется символом или последовательностями символов.

Изучение знаков через символы осуществляется методами, которые известны в информатике. Источником для построения теории знаков и символов служат семиотика и лингвистика. Все достижения этих наук большей частью используются в информатике для решения собственных (внутренних) и внешних проблем. Например, составление словаря терминов - это проблема изучения знаков, воспринимаемых из внешнего по отношению к ВМ мира или внутреннего мира решаемой проблемы. Семиотические и лингвистические проблемы рассматриваются в информатике только частично. Но семиотика и лингвистика могут использовать информатику в полном объеме для разрешения своих проблем.

Знаки, представленные символами, используются для осмысления и определение внешних знаков, накопления фактов, построения теории знака, применения ее для определения новых знаков и др. Конечно, символы используются как средство ввода знаний из окружающего мира, ввода новых знаков для изучения и формирования нового знания. С помощью символов описывают внешний мир, излагают содержание и состояния реального мира, формулируют представления о мире. Все это используется для построения нового знания о мире через формирование нового знания о конкретных объектов.

Новое знание может быть выведено с помощью ВМ только из тех фактов и утверждений о фактах, которые были представлены и введены в нее в форме последовательностей символов. Символы используются как средство для вывода нового знания из уже имеющегося знания. Функции символов значительны и до конца еще не исследованы. Но две функции известны и считаются главными для информатики - это функция ввода имеющегося знания и вывода нового знания. Знания вводятся в виде последовательностей символов - текстов по уровням, которые именуются так: семиотический, понятийный, словарный, семантический, грамматический, командный и системный.

После такого вступительного обсуждения можно подвести некоторый итог. Первая ступень в технологии познания мира состоит в восприятии предметов, явлений или процессов, представленных знаками, для ввода их в память ВМ с помощью символов. Объекты отображаются разнообразными знаками, которые могут связываться в нечто единое, представляться в форме, пригодной для передачи человеку или ВМ (через символы или графику) и предназначенную для хранения, обработки и вывода нового знания. Деятельность человека, связанная с процессами ввода знаков с помощью символов, составляет первую ступень информатики, первую ступень технологии познания.

…все возникающие в естественном языке явления смысловой расплывчатости и неоднозначности могут быть сняты помещением требуемого элемента в соответствующий контекст… «все, что вообще может быть сказано, может быть сказано на естественном языке».

Г. Кюнг

1.2. Знание как результат общения людей

Знаки могут возникать в результате деятельности человека, например, когда он говорит. Эти знаки воспринимаются другим человеком или коллективом. Взаимная передача воспринятого каждым человеком знания играет важную роль в его жизни, в частности, для восприятия нового знания. Знаки стали (исторически) служить средством общения людей. Для передачи знания от человека человеку между знаками необходимо устанавливается связь. Как только установилась взаимосвязь знаков, так сразу можно сказать о том, что возник язык для более оперативного, а главное содержательного общения. Это основная концепция перехода от анализа знаков к установлению их взаимосвязи. В результате общения устанавливается смысл передаваемых знаков. Язык становится более богатым средством передачи смысла знания по сравнению с передачей знания знаками, обозначающими некоторые объекты. Язык фиксирует отношения между знаками и, следовательно, отношение между объектами (и наоборот). Фактическая сторона познавательной деятельности человека значительно выигрывает от использования языковых возможностей в передаче сведений от окружающего мира в память человека или ВМ и обратно.

Язык (знаковый, естественный или формальный) является средством для понимания не только окружающего мира, но и самого языка. Осмысление языка позволяет открыть новые средства для эффективного представления знаний о внешнем и внутреннем состоянии предметов, явлений или процессов окружающего мира. Связь между знаками, отражающая свойства реальных вещей, в языках сформулирована в форме грамматики этого языка. Формальная сторона назначения грамматики состоит в обобщении языка. Сама связь подобного сорта позволяет реализовать контроль над правильностью передачи смысла или содержания познаваемого. Язык общения людей обычно называют естественным. Работа с ВМ породила новые формы языков - ФЯ с ограниченным алфавитом, словарем или набором правил образования фраз. Такими ФЯ являются, например языки программ и данных. ФЯ возникли задолго до появления ВМ. К ФЯ относятся нотная грамота, языки формул и чертежей.

Следует иметь в виду, что языки также как и знаки можно классифицировать на сложившиеся исторически мыслимые, символьные, сигнальные, графические и предметные. Язык мыслей весьма загадочен. Так или иначе, в конечном счете, он выражается через языки других форм. Символьные языки появились вместе с развитием человеческой цивилизации. Сигнальные языки являются древнее символьных языков. Они раньше формировались, чем кибернетические средства, и использовались раньше, до изобретения первых кибернетических устройств, перерабатывающих информацию для управления. Графические языки появились с первыми наскальными изображениями человека разумного. Язык предметов служил основным средством общения прямоходящего человека. В современных условиях наиболее распространенными в информатике являются символьные языки (как в кибернетике - сигнальные языки). Это не значит, что другие сорта языков канули безвозвратно. С появлением новых СВТ (воспринимающих и воспроизводящих звук, вкус и др.) найдут широкое применение предметные и графические языки. Перспектива использования их шире, чем можно было бы представить сейчас с позиций современной информатики.

Независимо от форм и структуры язык понимается как набор (множество) последовательностей знаков (может быть точнее для информатики - символов), передающих некоторый конкретный смысл. Это весьма приближенное представление о языке, как о средстве передачи смысла, но здесь подчеркнута сущность, которая отражает стадию или ступень в познавательной деятельности человека. Определение языка заслуживает специального рассмотрения (см. т.2). Важно отметить здесь то, что язык способствует осмыслению, пониманию, осознанию, познанию, разбору, постижению, трактовке, уяснению, объяснению, комментированию, толкованию предметов, явлений и процессов реального мира. Это обстоятельство для информатики важнее всего остального, о чем говорилось в связи со знаками.

В настоящее время в мире насчитывается 3000 или более ЕЯ, диалектов или наречий и примерно столько же искусственных (формальных) языков для общения в системе человек-ВМ или среди специалистов данных предметной и проблемной областей. Такое обилие языков становится препятствием на пути развития самой познавательной деятельности человека. Унификация языковых средств важна и она происходит постепенно. Пути унификации не совсем ясны. Можно предполагать, что унификация языков в информатике будет связана с появлением и внедрением языков профессиональной деятельности, в основе которых используется профессиональная лексика. Это означает для ФЯ их постепенное приближение к ЕЯ при общении в системе человек-ВМ в пределах профессиональной деятельности, а не стремление к полному освоению ЕЯ и соответствующего ФЯ. Точнее, к полному освоению ЕЯ можно прийти через освоение всевозможных языков, используемых профессионалами. Этой проблеме будет отведено достаточно места в дальнейшем (см. т.2).

Информатика занимается изучением форм ЕЯ для разрешения, в частности, проблем лингвистики. Как принято говорить, здесь царство информатики лингвистики (или лингвистической информатики). В целом же информатика занимается изучением только ЯПП, ЕЯ или ФЯ, их синтаксиса, семантики и прагматики. Изучение таких языков связано с построением в информатике трансляторов ЯПП на некоторый ФЯ. Это основная тема лингвистической информатики.

Применение информатики лингвистики весьма широкое. Информатика занимается построением реальных программных систем общения непосредственного пользователя с ВМ. Непосредственный пользователь прекрасно владеет своим профессиональным языком. Поэтому доступ к ВМ обеспечивается языками особого сорта - языками меню, выраженными в лексиконе пользователя. Чтобы обеспечить ему доступ к средствам обработки информации необходимо, чтобы ВМ (или программная система) понимала соответствующий профессиональный язык, или ЯПП. Во-вторых, информатика лингвистики используется для решения внутренних проблем информатики (общение программных систем между собой) при создании новых программных систем эффективного обслуживания прямого пользователя. Решение таких проблем может быть важнее проблем, возникающих вне ВМ.

Так или иначе, но языковые средства обеспечивают прямого пользователя добротными способами восприятия имеющегося знания, а также генерацию нового знания в проблемной и предметной областях для пользователя-специалиста, профессионала. Новое знание может выдвинуть новые требования к формам представления знаний, может потребоваться новый ФЯ или дополнительная часть языка данного профессионала. Новое знание может быть связано с новыми языками, что является одной из форм выражения нового знания.

Изучение языков в информатике осуществляется давно как в целях передачи в память ВМ обрабатываемого материала, так и в целях изучения свойств самих языков. Для информатики важно изучение языков при построении трансляторов текстов на внутреннее представление обрабатываемой информации с максимальным сохранением смысла, при организации общения человека с ВМ и при представлении результатов обработки информации. Для достижения перечисленных целей используются самые разнообразные языки. Их классификация будет рассмотрена во втором томе.

Конечно, языки изучались для поиска нового знания. Каждый язык являлся предметом для исследований. Грамматика языка служила средством познания языка. Однако современная грамматика изучает правила для правильного построения текстов. Наступило время построения таких форм грамматик, которые содержат правила для получения смысла текстов. Эта проблема в особенности заострилась только при передаче знаний ВМ. Новые правила грамматики совместно с имеющимися правилами позволяют разрешить проблему автоматического понимания смысла текстов машиной. Человек понимает смысл чаще всего интуитивно.

Все сказанное образует второй этап или вторую ступень технологии познавательной деятельности человека. Наличие некоторого языка уже определяет собой форму представления знаний, эта форма предназначена для осмысления предметов, явлений или процессов окружающего реального мира. Вторая ступень прямо относится к информатической деятельности в самых активных формах поиска и реализации языковых средств общения в системе человек-ВМ.



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..