Вся система категорий (понятий) информатики состоит из трех элементов:
- понятия, заимствованные информатикой из других наук;
- оригинальные понятия и аксиомы, отличающиеся принципиальной новизной;
- понятия более низких иерархий — субпонятия, раскрывающие содержание каждого из основных понятий информатики, как метанауки.
Понятия информатики, заимствованные из ранее появившихся дисциплин: информация (в традиционном шенноновском смысле), информационный шум, избыточность, бит, байт и другие понятия математической теории связи. Сюда можно добавить понятия кибернетики: цель, управляющая и управляемая подсистемы (объект и орган управления), прямая и обратная связи и др.
Система оригинальных понятий информатики вырастает из основного понятия — понятия «информационный ресурс», а именно: информационный ресурс; социальная энтропия; полезная и информационная работа (отдача) ЭВМ; информационная среда; информационная напряженность; исходный и полный информационные потоки; информационные технологии; искусственный интеллект; творческая система; социальный (коллективный) интеллект.
Раскроем более подробно понятийный аппарат информатики.
Информационный ресурс (ИР) –симбиоз знания и информации.Это основное понятие, являющееся предметом информатики. ИР имеет две неразделимые стороны: формально-логическую (информационную) и семантическую (когнитивную). Когнитивный (от лат. cognition — знание, познание) означает познаваемый, соответствующий познанию. Первый аспект этого понятия (формально-логическая сторона) формируется в результате обобщения практики компьютеризации и развития инженерии знаний.
Развитие формально-логического направления в 70-е годы в основном было связанно с практикой создания интеллектуальных систем, главная особенность которых состоит в наличии у них базы знаний и механизма их вывода («логической машины»). Потребовалось развитие формально-логических подходов, машинных языков, создание моделей представления знаний на основе логики предикатов первого порядка. Возникли обобщенные представления в области АИС, их природы, функций, общей структуры, сущности ИТ и их уровней и т.д.
Однако всего этого оказалось недостаточно для развития работ в области ИИ. Нужны были продвижения в содержательном (когнитивном) направлении: в создании моделей, использовании фреймов, семантических сетей. С этим связано формирование второго аспекта категории ИР, его когнитивной, содержательной стороны.
Таким образом, в основе методов использования представления знаний (первый аспект ИР) лежат главным образом математическая формализация и логическая полнота. Напротив, когнитивный подход (второй аспект ИР) основан на понимании процесса осознания чего-либо человеком, поэтому представлению знаний в данном случае свойственно скорее выразительность, чем математические изящество и скорость. В рамках когнитивно-содержательного направления развивается понимание зависимости от коммуникаций, информационных связей. Здесь главным объектом изучения выступает соотношение знания и информации, переход одного во второе, а также фазовый переход знания в социальную силу. В результате слияния формально-логического и когнитивно-содержательного направлений и рождается фундаментальное понятие информационного ресурса.
Социальная энтропия.Вторая фундаментальная категория информатики. Социальная энтропия — это мера отклонения от некоторого состояния, принимаемого за эталонное, оптимальное по критерию недоиспользования ИР.
Социальная энтропия — категория информатики для характеристики управленческих процессов, уровня их осуществления. Энтропия — не просто мера упорядоченности организационных систем, а мера соответствия их состояния имеющимся целевым установкам. Чем выше информационный уровень функционирования народнохозяйственной системы, т.е. чем ниже энтропия, тем экономнее расходует она традиционные ресурсы производства: энергию, сырье, рабочую силу и особенно время.
Полезная работа(отдача) ЭВМ. Чтобы качественно и количественно определить отдачу ЭВМ, необходимо определить, что такое информационная работа вообще.
Информационная работав полном цикле — это воздействие наблюдателя (управляющей подсистемы) на объект путем выработки и передачи сообщений, обусловливающих удержание объекта в имеющемся исходном состоянии, а также перевод его в новое состояние — достижение новой цели. Информационная работа имеет неэнтропийную природу.
Постановка новой цели объекту добавляет ему энтропию, снятие которой требует новой, дополнительной информационной работы. С другой стороны, информационная работа обеспечивает развитие объекта, перевод его в новое состояние. Иначе говоря, эта часть и определяет полезность информационной работы — внешнюю отдачу наблюдателя и, следовательно, ЭВМ.
Таким образом, полезная информационная работа наблюдателя, а значит и ЭВМ как орудия наблюдателя, есть остаток от работы, затраченной на компенсацию энтропии самого наблюдателя, его неупорядоченности и исходной энтропии объекта.
Полный информационный циклвключает рождение информации, ее накопление, обработку, прием и использование для целей развития системы.
Информационная среда.Это понятие связано с понятием информационной работы в ее полном цикле. Информационная среда — это весь набор условий для технологической переработки и эффективного использования знаний в виде информационного ресурса.
Информационная напряженность – это та сила, побудительный мотив, с которой объект и его среда действуют на управляющую подсистему, вызывая ее действия по обеспечению достижения объектом новой цели в течение определенного времени.
Исходным информационным потоком называется поток от главного, верхнего элемента управляющей подсистемы (наблюдателя) к каждому элементу управляющей подсистемы.
Полный информационный поток — это поток, воздействующий на объект за период его перехода в новое целевое состояние.
Категория искусственный интеллект(ИИ). Слово «интеллект» (от лат. Intellectus) означает ум, рассудок, разум, мыслительная способность человека. Учение об интеллекте развивается по трем направлениям. Первое из них, приведшее к появлению самого термина «искусственный интеллект», связано с теорией эвристического поиска и созданием машинных «решателей задач», относящихся к разряду творческих. Второе направление связано с разработкой роботов, автономно действующих в реальной среде и решающих нетривиальные задачи, поставленные человеком. Третье — главное — направление связано с коренной интеллектуализацией ЭВМ путем оснащения их программно-техническими средствами высокого уровня, способными делать логические выводы.
Не вдаваясь в подробный анализ научных и инженерных изысканий, отметим главное: искусственный интеллект ориентирован на создание методов дублирования (разумеется, в пределах доступного) функций живых интеллектуальных систем искусственными системами.
ЭВМ в виде ИИ рождают социальный интеллект как единую целенаправленную творческую систему. Социальный интеллект — не просто одно из важных понятий теоретической информатики. Это категория, посредством которой информатика смыкается с общественными науками. Подход к обществу и его отдельным подсистемам и звеньям с позиций социального (коллективного) интеллекта — это принципиально новый подход, отвечающий современному этапу развития цивилизации.
Творческая система. Интеллектуальные системы — это информационные комплексы, оснащенные ИИ. Творческими системами называются интеллектуальные системы полного цикла, обеспечивающие фазовый переход знаний в силу, творящие объект. Творческие системы — это высшая форма информационных систем полного цикла. АСУ сложными системами, объединяющие АСУП, АСУТП, САПР, АСНИ, т.е. интегрированные АСУ, можно назвать прообразами творческих систем.