Б. Динамика предметной области информатики в процессе ее становления как науки

В процессе развития информатики и ее становления как самостоятельной научной дисциплины представления о структуре и содержании ее предметной области неоднократно изменялись весь­ма существенным образом. Это объяс­няется тем разнообразием подходов, которое имело место со стороны уче­ных к определению объекта и предмета исследований информатики на различ­ных этапах ее развития.

Одна из первых попыток структу­ризации предметной области инфор­матики была предпринята профессо­ром Московского энергетического ин­ститута Ф. Е. Темниковым. Он предло­жил различать в составе предметной области информатики три основных сег­мента, а именно: информационные систе­мы, информационные процессы и базовые информационные элементы (рис. 1).

Таким образом, предлагалось струк­турировать предметную область ин­форматики по уровню сложности изу­чаемых ею информационных объектов (базовые элементы, процессы и систе­мы). Это предложение Ф. Е. Темнико-ва не нашло должного резонанса в сре­де специалистов, изучавших проблемы информатики в 60—70-е годы XX века. Да и сегодня его работа практически не цитируется учеными в области инфор-

Рис. 1. Структура предметной области информатики, предложенная Ф. Е. Тем­никовым:

1 — информационные системы; 2 — ин­формационные процессы; 3 — базовые информационные элементы

2 3

Рис. 2. Структура предметной области информатики, предложенная Б. Н. Нау­мовым:

1 — теоретическая информатика; 2 — техническая информатика; 3 — приклад­ная информатика

матики. Тем не менее, предложенный им подход к структуризации предмет­ной области информатики, по нашему мнению, содержит определенный эле­мент рациональности и поэтому будет использован далее при формировании предложений о перспективной струк­туре этой науки.

Следующее предложение о структу­ризации предметной области инфор­матики было сделано в 1985 г. и при­надлежит первому директору Институ­та проблем информатики АН СССР академику Б. Н. Наумову. Он предло­жил различать в составе предметной области информатики следующие три сегмента (рис. 2):

• теоретическую информатику — об­
ласть изучения теоретических ос­
нов информатики;

• техническую информатику — об­
ласть, связанную с изучением и раз­
работкой технических и програм­
мных средств информатики;

• прикладную информатику — об­
ласть, связанную с изучением про­
блем и методов применения средств
информатики в различных сферах
социальной практики (науке, обра­
зовании, промышленности, медици­
не, оборонном комплексе и т. п.).
Анализ данной структуры предмет­
ной области информатики позволяет
сделать следующие основные выводы.

* Предложенный принцип струк­туризации предметной области являет­ся смешанным. С одной стороны, учи­тываются различия между теоретиче­скими и прикладными аспектами про­блем информатики и выделяются соот­ветствующие им сегменты предметной области. А с другой стороны, техниче-

ские проблемы информатики выделяют­ся в самостоятельный сегмент, где вни­мание концентрируется в основном на ее аппаратных и программных средст­вах. Напомним, что именно эти про­блемы были в период 1983—1990 гг. наиболее острыми для нашей страны, в то время как другие проблемы инфор­матики, (например, проблема инфор­матизации общества и проблема ин­формационной безопасности) еще только начинали обсуждаться.

•* Под техническими средствами ин­форматики в этот период времени по­нимались в основном традиционные аппаратные средства вычислительной и телекоммуникационной техники. При этом другие технические средства для работы с информацией (теле- и радио­техника, средства связи и т. п.) счита­лись тогда не относящимися к про­блемной области информатики.

* Предложенная Б. Н. Наумовым структура предметной области инфор­матики не содержит самостоятельных сегментов, специально ориентирован­ных на изучение других, не техниче­ских проблем информатики (напри­мер, ее социальных, биологических или же физических аспектов). И это несмотря на то, что Б. Н. Наумовым именно в этот период было дано дос­таточно широкое определение инфор­матики как науки. Отмечая тот факт, что информатика уже выросла в само­стоятельную научную проблему, он пи­шет [13]: "В настоящее время информа­тику можно определить как естествен­ную науку, изучающую общие свойства информации, процессы, методы и сред­ства ее обработки (сбор, хранение, пре­образование, перемещение, выдача)";.

Хотелось бы отметить, что предло­женная Б. Н. Наумовым структура предметной области информатики бы­ла достаточно позитивно воспринята научным сообществом и сохранялась неизменной практически до 1990 г., ко­гда стали предприниматься попытки выделения в составе информатики ряда новых сегментов предметной области. Одним из них явилась социальная ин­форматика — область, связанная с изу­чением социальных аспектов инфор­матики, которая в настоящее время уже получила достаточно широкое научное признание. Основоположником дан­ного научного направления в инфор­матике является А. Д. Урсул [50].

Очередная попытка развития пред­ставлений о предмете информатики и структуре ее предметной области была предпринята автором настоящей рабо­ты в 1990 г., когда была опубликована

статья [14], которая была специально посвящена проблеме структуризации предметной области информатики как комплексного научного направления. В этой работе были даны следующие определения информатики, а также предмета ее исследований: "Информа­тика представляет собой науку о свой­ствах, законах, процессах, методах и средствах формирования, образования и распространения информации в приро­де и обществе, в том числе при помощи технических систем. Предметом иссле­дований информатики являются свойства, закономерности, процессы, методы и средства формирования информации (данных и знаний), ее представления, ко­личественной оценки, хранения, преобра­зования и распространения в природе и обществе, а также проблемы создания и использования для этих целей соответ­ствующих систем ";.

На основе приведенных выше дос­таточно широких определений инфор­матики и предмета ее исследования в данной работе была предложена и но­вая структура ее предметной области. В ней были выделены следующие ос­новные направления научных исследо­ваний (рис. 3):

• теоретическая информатика;

• техническая информатика;

• социальная информатика;

• биологическая информатика.

Как видно из приведенной на рис. 3 структурной схемы, предложенная в данной работе структура предметной области информатики является двух­уровневой. При этом верхний уровень занимает теоретическая информатика, а нижний — три других равнозначных

2 3 4

Рис. 3. Структура предметной области информатики, предложенная в работе [14]:

/ — теоретическая информатика; 2 — техническая информатика; 3 — социаль­ная информатика; 4 — биологическая информатика

сегмента: техническая, биологическая и социальная информатика, изучающие специфические проблемы информати­ки, характерные для того или иного ти­па информационной среды, в которой и реализуются соответствующие инфор­мационные процессы.

Что же касается теоретической ин­форматики, то в данном случае пред­полагалось, что она изучает общие свойства и закономерности информа­ционных процессов, которые могут проявляться при их реализации в лю­бой из перечисленных выше информа­ционных сред (технической, биологи­ческой или же социальной).

Для каждого из указанных выше на­правлений в данной работе были опре­делены как предметы, так и основные задачи исследований. При этом отме­чалось, что структура информатики как нового научного направления находит­ся в стадии становления и поэтому, безусловно, требует специальных науч­ных исследований. Здесь также подчер­кивалась необходимость развития пер­спективных направлений исследования в области информатики, в которых, вероятнее всего, могут быть получены принципиально новые научные ре­зультаты. В частности, отмечалось, что предметом исследований теоретиче­ской информатики должны являться также свойства и закономерности фор­мирования, представления, преобразо­ваний и распространения знаний, так как в последние годы с этими проблемами соприкасаются все большие группы спе­циалистов в области информатики, ко­торые связаны с созданием автомати­зированных информационных систем, основанных на использовании методов искусственного интеллекта. Последую­щее развитие информатики показало, что данный прогноз оказался верным и своевременным. Ведь уже сегодня не только ученые, но и общественно-по­литические деятели регулярно обсуж­дают проблемы становления общества и экономики, основанные на все более широком использовании знаний.

Второй акцент был сделан на необ­ходимости разработки и исследовании методов количественного измерения ин­формации и поиска новых подходов к решению этой важной проблемы. В ча­стности, отмечалось, что одним из них может стать развитие разнообразност-ного подхода к измерению количества информации, который предлагается некоторыми учеными, в том числе про­фессором А. В. Алферовым [51]. Прак­тическое применение этих методов принципиально позволяет получать

количественные оценки характеристик информационных трактов как в техни­ческих, так и в человеко-машинных системах, предназначенных для целей измерения, преобразования и передачи информации.

В области технической информати­ки помимо традиционных задач под­черкивалась актуальность и важность исследований в области информацион­ных технологий, а также необходимость формирования по данному направле­нию отдельной научной специальности для подготовки кандидатов и докторов наук. К сожалению, такая научная спе­циальность в нашей стране до сих пор отсутствует.

Выделение социальной информати­ки в качестве самостоятельного на­правления научных исследований, а не прикладной области, явилось в те годы достаточно смелым шагом и потребо­вало специальной аргументации, кото­рая была приведена в работе [18] и в ря­де последующих публикаций. Сегодня мы можем констатировать, что этот шаг был сделан своевременно, так как позволил более системно и целена­правленно вести работы по данному научному направлению. В результате этих исследований Россия занимает се­годня ведущее место в мире в части соз­дания теоретических основ социальной информатики, структуризации ее пред­метной области и формирования сис­темы основных научных понятий. Ос­новные результаты здесь принадлежат российским ученым А. Д. Урсулу, К. К. Колину, И. В. Соколовой, Б. А. Суслакову, С. Н. Гринченко.

Не менее революционным шагом в работе [14] явилось и выделение в каче­стве самостояте.тчного научного направ­ления биологической информатики — новой научной дисциплины, предме­том исследования которой являются информационные процессы в биологи­ческих системах, живых организмах и растениях, а также влияние этих про­цессов на развитие живой природы. Это направление в начале 90-х годов XX века являлось наиболее дискусси­онным, так как оно только зарожда­лось. Однако с каждым годом станови­лось все более ясным, что влияние ин­формационных процессов на развитие живой природы ранее явно недооцени­валось. Ведь уже тогда в научной печа­ти появился целый ряд публикаций об экспериментах, свидетельствующих о том, что здесь мы имеем дело с новы­ми, еще не изученными явлениями ин­формационного взаимодействия, кото­рые происходят в процессе функцио-

нирования и развития объектов живой природы.

Именно поэтому в работе [14] был сделан прогноз о том, что изучение этих явлений методами информатики позволит не только раскрыть новые фундаментальные закономерности ре­ального мира, но и использовать их при создании инструментальных средств и комплексов технической информати­ки. Сегодня, спустя 14 лет после пуб­ликации этой работы, мы видим, что этот прогноз также оказался верным. В последние годы научные исследова­ния в области биоинформатики получа­ют все большее развитие. В этой области публикуются не только научные статьи, но и монографии. Мало того, проблемы биоинформатики начинают изучаться и в системе высшего образования. Так, например, в 2001 г. в МГУ им. М. В. Ло­моносова был создан новый факультет "Биоинформатика и биоинженерия";.

Место прикладных исследований в структуре информатики. Рассмотрим теперь место прикладных исследований в области информатики в предложен­ной структуре ее предметной области. В работе [14] показано, что эти иссле­дования, как правило, имеют достаточ­но тесные связи практически со всеми рассмотренными выше четырьмя ос­новными направлениями исследова­ний. Поэтому в структуре ее предмет­ной области было предложено рассмат­ривать направления прикладной инфор­матики в виде соответствующих ком­понентов, входящих в состав основных направлений технической, социальной и биологической информатики.

При этом было специально отмече­но, что достаточно широко используе­мые в научно-технической литературе названия отдельных направлений при­кладных исследований в области ин­форматики являются лишь краткими научно-техническими терминами, ко­торые, как правило, не раскрывают в полной мере предмета исследования соответствующего направления. Так, например, под термином "Педагогиче­ская информатика" по существу пони­мается комплекс прикладных исследо­ваний по развитию и использованию средств и методов информатики при­менительно к информатизации сферы образования — комплексной пробле­мы, находящейся на стыке социальной и технической информатики.

Аналогичным образом термин "Ме­дицинская информатика" следует отно­сить к соответствующему комплексу исследований и разработок в интересах информатизации сферы здравоохране-

ния, а не только медицины. И, конечно же, эти исследования опираются на фундаментальные результаты исследо­ваний в области теоретической и био­логической информатики.

Таким образом, предложенная в ра­боте [14] структура предметной области информатики является матричной. Ее аналогом может служить структура пред­метной области кибернетики, предло­женная в свое время еще Норбертом Винером (рис. 4).

Развитие структуры предметной об­ласти информатики в период 1993— 1999 гг. Важным событием в этот период явилось обсуждение фундаментальных проблем информатики на пленарном за­седании Международного конгресса "Информационные процессы и техноло­гии", который состоялся в 1993 г. в Мо­скве. На этом Конгрессе были заслуша­ны и обсуждены четыре пленарных доклада [68], посвященные проблемам формирования нового комплекса наук об информации, в котором стержневая организующая роль отводилась инфор­матике. В них были показаны те новые направления развития информатики, которые в последующем могут стать "точками роста" новых научных дисци­плин, расширяющих ее предметную область. Так, например, впервые была аргументирована необходимость целе­направленного изучения информацион­ных процессов в неживой природе. В на­стоящее время это направление доста­точно быстро развивается и получило название "Физической информатики". Обсуждение этих докладов на Между­народном конгрессе, а также публика­ция и распространение их тезисов сыг­рали заметную роль в изменении отно-

2 3 4

Рис. 4. Структура предметной области кибернетики, предложенная Норбертом Винером:

1 — теоретическая кибернетика; 2 — тех­ническая кибернетика; 3 — социоло­гическая кибернетика; 4 — биологиче­ская кибернетика

шения многих представителей науч­ного сообщества к проблемам инфор­матики как комплексного научного направления.