Реферат: Информационная и компьютерная науки
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 «computationalscience», 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 (advancedcomputing) 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 (computerandinformationsciences). 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 (computerandinformationscience) — 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.
1. ИНФОРМАЦИОННАЯ НАУКА
По мнению скандинавского ученого, специалиста в области информационной науки Петера Ингверсена, изучаемая им наука — дисциплина молодая. В своей работе «Informationandinformationscience» он подчеркивает, что самое раннее использование термина «информационная наука» в научных кругах пришлось на 1958 г., когда был сформирован InstituteofInformationScientists (IIS) в Великобритании. По планам его основателя, Джейсона Фаррадейна, предполагалось, что «использование термина «информационный ученый» поможет различать ученых, занимающихся информационной наукой, и ученых-естествоиспытателей, поскольку сотрудники института имели дело в основном со сбором, хранением и обработкой научно-технической информации».
Сотрудники этого института специализировались в разных областях знаний, зачастую очень сильно отличающихся друг от друга. В круг их основных обязанностей входили организация информационного обслуживания и предоставление научной информации исследователям из других институтов и промышленных лабораторий.
В своей работе Ингверсен подробно объясняет, почему сотрудники IIS называли себя информационными учеными: «Называя себя информационными учеными, они, очевидно, хотели подчеркнуть важность научного подхода к изучению информации и процессов научных коммуникаций. Их работа являлась продолжением предыдущих теоретических и эмпирических попыток исследовать проблемы организации, роста и распространении информации, которая была накоплена перед второй мировой войной».
Чтобы проследить процесс становления информационной науки, Ингверсен обращался к ее истории и к предпосылкам, которые привели к формированию предметной области информационной науки. По его мнению, традиционно профессионалы, занимающиеся хранением документальных и издательских форм представления научных результатов, были известны как документалисты (позже — информационные ученые) и библиотекари: «Первые из упомянутых обычным образом обучались какой-либо научной дисциплине и занимались прикладными аспектами передачи научно-технической информации применительно к своей дисциплине. Библиотекари обучались библиотечному делу (т.е. работе в библиотеках). Для них передача информации в таких учреждениях, как библиотеки, часто символизирует и социальные, и значимые культурные аспекты. Несмотря на идентичные способы обработки документов и информации и похожее использование информационных технологий, разделение на две группы продолжало существовать и в послевоенное время во многих странах, например в Скандинавии и Соединенных Штатах. Результат этого разделения можно увидеть в другом названии этой области знания: библиотечно-информационная наука. В дополнение к этому, для библиотечного сообщества сама по себе библиотечная наука иногда рассматривалась в качестве научной альтернативы информационной науке. Однако социокультурные коммуникации с помощью библиотек не могут существовать без процессов передачи информации».
Поэтому Петер Ингверсен отдельно оговаривает, что «библиотечная наука — это информационная наука и исследовательские методы, примененные к конкретному учреждению под названием «библиотека». Разделение на библиотечную и информационную науки является непродуктивным и носит искусственный характер. Наука не может быть целиком посвящена некоторому учреждению; например, медицина не может быть представлена на концептуальном уровне как больничная наука».
С одной стороны, такое разделение внесло свой вклад в кризис идентификации этой науки и фрагментировало стройное здание ее теории, построение которого потребовало нескольких десятилетий. С другой стороны, настаивая на большем числе социальных и гуманитарных аспектов, ассоциированных с передачей информации, библиотечное сообщество в 90-е гг. прошлого века способствовало эволюции в направлении консенсуса в информационной науке. В конечном счете, фокусирование только лишь на научных коммуникациях и передаче информации является слишком ограниченной основой для научной дисциплины. Влияние сообщества информационных ученых расширило концепцию предметной области за счет информационных процессов в тех сферах человеческой деятельности, в которых знания и информация играли жизненно важную роль, таких как коммерческая деятельность и социокультурные коммуникации».
В своем исследовании информационной науки и ее предмета Ингверсен обращается к истокам и основаниям этой науки. Он задавался вопросами: что же было движущей силой попыток, основания науки, занимающейся, главным образом, обработкой документов, и почему было так интересно и даже необходимо серьезно изучать вопрос обеспечения эффективной передачи желаемой и доступной информации от человека-генератора человеку-пользователю? Один из возможных ответов заключается в том, что информационная наука как область знания возникла вследствие осознания проблем как физического, так и интеллектуального доступа к чрезвычайно быстро растущему объему научных знаний (послевоенный информационный взрыв).
Ингверсен полагает, что подобного рода ответы получили широкое распространение, но при этом они являются частично поверхностными. В приведенном объяснении предполагается, что информацию можно приравнивать к документам, таким как публикации и другие физические сущности, содержащие какие-либо сообщения. Однако информация в информационной науке не обозначает физические сущности вроде документов. Если что и произошло в течение XX столетия, так, в первую очередь, это впечатляющий «документальный взрыв» как в науке, так и в обществе, что повлекло за собой усложнение доступа — и физического к документам, и интеллектуального — для получения адекватной информации».
Главный вывод, который делает Ингверсен о том, каким должно быть понятие информации в информационной науке, заключается в следующем. В пределах предметной области информационной науки понятие информации должно удовлетворять двум требованиям. С одной стороны, информация является результатом преобразования в знаковую форму когнитивных структур человека-генератора. При этом учитывается модель представления знаний, имеющихся у получателя этих знаковых форм. С другой стороны, это нечто такое, при восприятии и осознании чего имеющиеся знания получателя информации подвергаются влиянию и трансформируются. В результате, словосочетание «информационное общество» также подразумевает, что общество зависит от того, как оно использует информацию, а не только от того, как оно ее производит.
Необходимо отметить, что в обзоре, в целях различения и сопоставления точек зрения разных ученых с использованием лексически отличающихся выражений разных концептов, информацию как результат преобразования в знаковую форму когнитивных структур человека будем называть знаковой информацией.
Далее Ингверсен пишет: «... по существу, никому не требуется наука для обеспечения доступа к документам. Если что-то и необходимо, то это улучшенные методы, позволяющие людям поспевать за ростом документов. Эта практическая работа уже почти пять тысяч лет выполняется архивариусами (хранителями архивов), библиотекарями и документалистами. Они постоянно извлекали пользу из информационных технологий, доступных им в каждый исторический период времени, начиная с глиняных табличек и заканчивая пергаментом, бумагой и компьютерными методами». Отметим, что первое использование компьютерных технологий для поиска научных документов относится еще к 1960-м гг. прошлого века.
Главной движущей силой использования технологических инноваций была потребность в быстром получении документов, релевантных какой-либо цели или проблеме. Неудивительно, что методы решения проблем доступа к документам и, что более существенно, к потенциально значимой информации все больше определялись используемыми технологиями. Здесь важно отметить идею зависимости методов решения проблем доступа к информации от степени развития используемых технологий. Эта идея, имеющая прямое отношение к проблеме конвергенции, более подробно будет рассмотрена далее. С момента создания в 1958 г. IIS неоднократно предпринимались попытки установить основные направления исследований в информационной науке и определить ее границы с другими областями знания. Основная проблема заключалась в недостатке базовых философских подходов к описанию информационных процессов, кроме подразумеваемых рационалистических взглядов, унаследованных от физических наук. Причиной этому была неопределенность ее положения в системе научного познания. Ряд специалистов настаивали на том, что информационную науку необходимо рассматривать как составляющую естествознания. Поэтому они стремились сформулировать и действительно сформулировали фундаментальные «законы» информации, которые вследствие особенностей человеческого подхода к использованию информации для познавательных целей можно рассматривать лишь как индикаторы наличия информационных процессов. Однако важно отметить и эти попытки «форсированной научной эволюции» (основанной на желании совершенствоваться), поскольку без них данная область знания была бы поглощена близкими когнитивными дисциплинами еще в 1960-хгг. В своем исследовании информационной науки Ингверсен, говоря об истории развития этой области, резюмирует, что за период ее существования предпринимались попытки слияния с другими областями знаний, с тем, чтобы утвердить более весомую научную позицию в системе научного познания. Прослеживаются два основных направления:
(1)движение в направлении теории коммуникаций;
(2) попытка слияния с компьютерной наукой. В то же время ряд ученых приложили значительные усилия для сохранения независимости информационной науки с ее собственной индивидуальностью.
2. Компьютерная наука
В начале реферата уже говорилось, что в английском языке существует как минимум четыре устойчивых словосочетания — informationscience, computerscience, computerandinformationscience, computationalscience, — которые нередко переводятся на русский язык одним словом «информатика». Кроме того, необходимо учитывать, что в английском языке смысл рассматриваемого в этом разделе термина "computerscience" — «компьютерная наука» — за последние 40 лет существенно изменился.
Например, проект ComputingCurricula, в рамках которого были подготовлены «Рекомендации по преподаванию программной инженерии и компьютерной науки в университетах», ведет свой отсчет с 1968 г., когда была опубликована первая версия рекомендаций. С тех пор эти рекомендации обновлялись примерно раз в десять лет совместным комитетом по образованию под эгидой профессиональных ассоциаций AssociationforComputingMachinery (ACM) и IEEEComputerSociety. В конце 1990-х гг. стало ясно, что область знаний, связанная с ИКТ, очень сильно разрослась и ее трудно, если вообще возможно, полностью осветить в рамках одного университетского курса. В связи с этим было принято решение о его разделении на четыре основные специальности — computerscience (компьютерная наука), softwareengineering (программная инженерия), hardwareengineering (проектирование аппаратных платформ) и informationsystems (информационные системы).
После этого разделения предметная область компьютерной науки в проекте ComputingCurricula стала включать следующие 14 разделов: дискретные структуры, основы программирования, алгоритмы и теория сложности, архитектура и организация ЭВМ, операционные системы, распределенные вычисления, языки программирования, взаимодействие человека и машины, графика и визуализация, интеллектуальные системы, управление информацией, социальные и профессиональные вопросы программирования, программная инженерия, методы вычислений.
Естественно, что эти четыре специальности тематически частично пересекаются. Например, тему «Дискретные структуры» изучают в рамках специальности «Программная инженерия», а ряд тем «Программной инженерии» преподается для студентов специальности «Компьютерная наука».
Значительное число основополагающих работ, составляющих теоретические основы компьютерной науки, относится к первой половине XXв. Среди ученых, которые глубоко исследовали теоретические вопросы, связанные с алгоритмами и их возможностями, были Клини, Черч, Тьюринг и Пост. Неформальное понятие алгоритма для решения некоторого класса задач подразумевает некоторый набор правил, с помощью которых решение любой указанной задачи этого класса может быть найдено в случае выполнения этого набора правил. Так подходит к определению алгоритма Г. Эббин-хаус в своей статье «Машины Тьюринга и вычислимые функции. Уточнение понятия алгоритма».