Реферат: Информационная и компьютерная науки
Однако в начале XX в. был сформулирован ряд алгоритмических проблем, решение которых потребовало разработки и применения новых логических средств. Это связано с тем, что доказательство существования и разработку разрешающего алгоритма можно осуществить и с помощью интуитивного понимания алгоритма. Если же требуется доказать, что для решения задачи не существует алгоритма, то в этом случае необходимо точное определение того, что такое алгоритм.
Определение алгоритма было предложено в первой половине XX в. в двух формах: на основе понятия рекурсивной функции и па основе описания процесса, осуществимого на абстрактной машине. Был сформулирован тезис («тезис Тьюринга»), утверждающий, что любой алгоритм может быть реализован на соответствующей машине Тьюринга. Оба подхода, а также другие подходы (Маркова и Поста) привели к одному и тому же классу алгоритмически вычислимых функций и подтвердили целесообразность использования тезиса Тьюринга для решения алгоритмических проблем.
В настоящее время теория алгоритмов является краеугольным камнем фундамента компьютерной науки. С ее помощью были уточнены такие понятия, как доказуемость, эффективность, разрешимость, перечислимость и другие.
В этом разделе сначала будут рассмотрены отдельные вопросы становления компьютерной науки, а затем в ее предметной области будут обозначены те тематические направления, которые являются ключевыми для конвергенции компьютерной и информационной наук.
3. Информационно-компьютерная наука
Материал разд. 1 и 2 позволяет предположить, что одновременно с формированием и институционализацией информационной и компьютерной наук как самостоятельных научных дисциплин и областей применения их результатов наблюдалось развитие отдельных предпосылок их конвергенции. Отметим, что многоаспектное исследование проблемы конвергенции началось более 40 лет назад.
Термин «информационно-компьютерная наука», который вынесен в название этого раздела, одним из первых использовал американский ученый С. Горн в 1963 г., с той разницей, что тогда этот термин употреблялся во множественном числе. Единственное число использовалось ученым начиная с 1983 г. Однако уже в 1963 г. потенциальный результат конвергенции информационной и компьютерной наук позиционировался С. Горном как новая фундаментальная область знаний, что нашло отражение в самом названии его работы — «anewbasicdiscipline».
В течение двадцати лет им была опубликована серия статей о предметной области и методологии информационно-компьютерной науки. В качестве смежных дисциплин С. Горн называет библиотековедение, теорию информационного поиска, информационную науку, кибернетику, когнитивную психологию, искусственный интеллект, семиотику, лингвистику и математику. Среди сфер применения результатов этой науки он выделяет разработку компьютеров, менеджмент и сферу образования.
В 1963 г. Горн предпринял попытку перечислить вопросы, изучаемые информационно-компьютерной наукой: «(Примерами основных вопросов исследования в этой области могут быть системы программирования, проектирование компьютерных систем, искусственный интеллект, информационный поиск и т.д. Вероятностная информационная теория Шеннона определенно принадлежит к этой области знания, но помимо нее существует еще теория информации искусственных языков и ее обработки, которую также необходимо включить в предметную область этой науки. Одним из центральных вопросов этой новой дисциплины, скорее всего, станет синтез и анализ искусственных языков и их процессоров».
В отличие от авторов аналитического доклада, Горн в явном виде включает в перечень направлений, изучаемых информационно-компьютерной наукой, искусственный интеллект, информационный поиск, синтез и анализ искусственных языков. После перечисления этих вопросов, информационно-компьютерная наука далее рассматривается им уже как учебная дисциплина и говорится о необходимости описать способы различения новой области знаний от соседних с ней областей в учебном процессе. К примеру, каким образом абитуриент может узнать, относится ли сфера его интересов именно к этой новой области знаний, а не к одной из уже устоявшихся дисциплин? Какое ему необходимо образование для того, чтобы углубиться в эту новую область? И в чем результат его обучения существенным образом будет отличаться оттого образования, которое потребовалось бы ему в другой области?
В 60-х гг. прошлого века ощущалась потребность в оценке перспектив развития этой повой дисциплины, в ее позиционировании среди существовавших уже тогда областей знаний и учебных дисциплин. Горн рассматривает эти вопросы, отталкиваясь в своих рассуждениях от профессиональных интересов ученых в этой области еще на, стадии получения ими образования: «Информационно-компьютерная наука рассматривает прагматические аспекты использования символов их пользователями и интерпретаторами в качестве еще одного центрального вопроса таким же образом, как эти аспекты должны исследоваться специалистами в области лингвистики, психологии, философии и инженерных наук.
Таким образом, студент, изучающий численный анализ, в процессе разработки или анализа какого-либо алгоритма мыслит себя как математик, если его единственный интерес заключается в доказательстве существования алгоритма или определения его точности. Но он является специалистом в области информационно-компьютерной науки, если рассматривает этот алгоритм прагматически, например с точки зрения его реализации (обработки процессором), и интересуется эффективностью его работы, временными затратами, распределением памяти и т.д.
Аналогично студент, изучающий процедуру адаптивного управления, описывающую поведение животного в некоторой ситуации, позиционирует себя как психолог, если его главной задачей является выяснение того, обладает ли он хорошей моделью поведения этого животного. Если его интересует проблема искусственного интеллекта как одного из направлений информационно-компьютерной науки, то он интересуется применимостью этой процедуры независимо от того, является ли она моделью поведения животного или не является.
Студент, занимающийся порождающей грамматикой, мыслит себя как лингвист, если его больше всего интересует, действительно ли естественный язык работает так, а не иначе. Однако он думает как ученый в области информационно-компьютерной науки, если его занимает вопрос, каким образом можно использовать эту грамматику в информационной системе. Лингвист может рассматривать механизм стековой памяти, но с глубиной не более семи из-за ограниченных возможностей локальной памяти человека, но для решения информационно-компьютерных задач такой глубины явно недостаточно». Рассмотрев в статье 1963 г. эти примеры, Горн предлагает перечень тех дисциплин, которые должны преподаваться студентам, изучающим информационно-компьютерную науку, включая математику, физику, философию, лингвистику, психологию, вычислительную технику и компьютерное программирование.
Предложенный подход к изучению информационно-компьютерной науки уже ?