Структура інформатики багатогранна. Як дисципліна, вона охоплює широке коло тем. Починаючи від теоретичного дослідження різного роду алгоритмів і закінчуючи практичним втіленням в життя окремих програм або ж створенням обчислювальних і цифрових пристроїв.
На даний момент розрізняють кілька основних її напрямків, які, в свою чергу, діляться на безліч відгалужень. Розглянемо найголовніші:
Як бачимо, інформатика - це наука, що вивчає ряд дуже важливих теоретичних питань, наприклад, створення штучного інтелекту або розробка рішень для якихось математичних завдань.
Інформатика — це наука про інформацію та інформаційні процеси в природі та суспільстві, методи та засоби одержання, зберігання, обробки, передачі, опрацювання, використання та управління інформаційними процесами.
Сьогоднішній світ перейшов на новий етап життя, де головну роль виконує інформація, а також економіка, що будується на ній. Сучасний розвиток інформаційного суспільства безпосередньо пов'язаний з необхідністю збору, обробки і передачі величезних об'ємів інформації, перетворенням інформації у товар, як правило, значної вартості. Це стало причиною глобального переходу від індустріального суспільства до інформаційного. Поява всесвітньої мережі Інтернет спричинила масштабне зростання міжнародних спілкувань у різних сферах людського життя.
Інформація є одним з найцінніших ресурсів суспільства поруч з традиційними матеріальними видами ресурсів, як нафта, метал, корисні копалини тощо, тому, процес переробки інформації, подібно до процесів переробки матеріальних ресурсів можна сприймати як технологію. Інформаційна технологія передбачає вміння грамотно працювати з інформацією і обчислювальною технікою. Інформаційні технології дуже швидко перетворилися на життєво важливий стимул розвитку не тільки світової економіки, а й інших сфер людської діяльності. На сьогодні практично неможливо знайти сферу, в якій зараз не використовуються інформаційні технології. Не можливо оцінити важливість застосування інформаційних технологій у сфері освіти та науковій сфері. Зараз існує багато електронних бібліотек, користуватися якими можна не виходячи з дому, що значно полегшує процес навчання і самоосвіти. І при цьому інформаційні технології сприяють розвитку наукових знань.
Інформаційні процеси – це обмін відомостями між людьми, людиною та автоматом, автоматом та автоматом, обмін сигналами між живою та неживою природою у тваринному та рослинному світі, а також передача генетичної інформації.
Збільшується швидкість обміну інформацією і з'являється можливість проводи-ти складні математичні розрахунки за кілька секунд і багато іншого.
Інформаційні технології це один із сучасних способів спілкування, головними перевагами якого є загальнодоступність. Використовуючи інформаційні технології можна з легкістю отримати доступ до потрібної вам інформації, а також поспілкуватися з ж-воюю людиною. З одного боку це має негативний ефект, оскільки люди все менше спілкуються "вживу", при безпосередньому контакті, але з іншого боку дозволяє спілкуватися з людиною, яка знаходиться на іншому кінці світу, а це, погодьтеся, має величезне значення.
Інформатика складається з двох елементів:
Основними напрямками сучасної інформатики як науки є:
Медичні дані — факти та відомості, які відтворюють явища та процеси фізіологічного, анатомічного, хіміко-біологічного характеру. Деякі дані вводяться безпосередньо з клавіатури, а деякі за допомогою медапаратури.
Сучасні інформаційні технології увібрали в себе лавиноподібні досягнення електроніки, а також математики, філософії, психології та економіки. Утворений в результаті життєздатний гібрид ознаменував революційний стрибок в історії інформаційних технологій, яка налічує сотні тисяч років.
Термін “інформатика” прижився не відразу. Спочатку дослідження, пов'язані з використанням інформації в автоматичних системах управління, називали кібернетикою.
З позиції кібернетики медицину загалом можна схарактеризувати як науку, що вивчає методи штучного управління хворим організмом з метою повернення його до норми.
Паралельно з медичною інформатикою виникла і кібернетична медицина — новий напрям у медичній науці, що вирішує питання медичної робототехніки, протезування та інші завдання, засновані на законах управління та зворотного зв'язку.
Інформатика впроваджувалась в медицину на фоні розвитку засобів обчислювальної техніки, яка має чітко визначені періоди:
Інформація (від латин. Information — роз’яснення, ознайомлення, переказ) – це відомості стосовно осіб, предметів, фактів, подій, явищ і процесів незалежно від форми їх подання.
Інформація передається за допомогою повідомлень.
Повідомлення — це послідовність сигналів різної природи: звуків, символів, зображень, жестів тощо.
Якщо отримане людиною повідомлення містить нові для неї факти, то вважають, що вона отримала інформацію.
Дані — це інформація, представлена у вигляді, придатному для обробки автоматичними засобами при можливій участі людини.
Знання — це інформація, на підставі якої шляхом логічних суджень можуть бути отримані певні висновки. Інформаційні комунікації — шляхи та процеси, що забезпечують передачу повідомлення від джерела інформації до її споживача.
Види повідомлень | Приклади повідомлень |
---|---|
Текстові | Статті, реферати, проза та вірші, листи |
Числові | Температура повітря, швидкість вітру, сила землетрусу, висота гори, вік людини, відстань між містами |
Графічні | Графіки, діаграми, піктограми, дорожні знаки, малюнки, картини, фотографії |
Звукові | Оголошення по радіо, сигнали автомобіля, дзвінок на перерву, музичні твори, сміх дитини |
Умовні сигнали | Кивання головою на знак згоди, жести мови глухонімих, сигнали світлофора, сигнали семафорної азбуки на флоті |
Спеціальні | Запис математичних формул і фізичних законів, рівнянь, їх розв’язань; запис формул речовин, хімічних реакцій; нотний запис музичного твору; запис ходів партії шахів; повідомлення, записане з використанням азбуки Морзе або шрифту Брайля для сліпих |
Комбіновані | Поєднання кількох із зазначених вище. Наприклад: реферат, що містить графіки; оголошення по телебаченню; малюнки з підписами; відеокліпи. |
Види повідомлень | Приклади повідомлень |
---|---|
Візуальні | Форма предметів, колір, тексти, малюнки, скульптури, візуальні сигнали |
Звукові | Музика, спів птахів, доповідь, усне спілкування |
Тактильні | Твердий хліб, гладка поверхня |
Нюхові | Різкий запах, їдкий запах диму, запах парфумів |
Смакові | Солоний огірок, солодка цукерка, гіркий перець |
Комбіновані | Тверде червоне солодке яблуко, кінофільм |
Інформаційні процеси — це дії, які виконуються з інформацією для досягнення поставленої мети наприклад для:
Інформаційні технології — це сукупність цілеспрямованих дій щодо опрацювання даних за допомогою комп'ютера.
Для спілкування з ПК потрібно дані підготувати належним чином. Тобто подати зрозумілою мовою для комп'ютера. Тому використовують двійкову систему 1 - є напруга, сигнал та 0 - немає напруги, сигналу. Найменша одиниця кількості інформації — біт. Але - для кодування символів цього недостатньо. Тому використовують більшу одиницю байт, що дорівнює 8 бітам і дозволяє закодувати 1 символ. Всього існує 256 різних послідовностей з 0 та1, тобто 256 символів можна закодувати.
Для збереження інформації важливо знати загальний обсяг. Для підрахунку використовують такі одиниці:
Зараз використовують локалізовані системи кодування ASCII (американський стандартний код для інформаційного обміну).
Приклад кодування:
К=11001010; И=11001000; Ї=10101111; В=11000010.
КИЇВ=11001010
У 1991 році некомерційна організація Консорціум Юнікоду (англ. Unicode Consortium) намагається замінити існуючі системи кодування символів Юнікодом (UTF, Unicode Transformation Format). Цей стандарт був використаний у багатьох новітніх технологіях, наприклад, у XML, мові програмування JavaScript і сучасних операційних системах.
Юнікод знімає старе обмеження на кодування символів лише одним байтом. Натомість використовується 17 просторів, кожен з яких визначає 65,536 кодів і дає можливість описати максимум 1 114 112 (17 * 216) різних символів.
Інформаційна система — це сукупність пристроїв і програм, призначених для зберігання, опрацювання, подання і передачі даних.
Інформаційна система включає:
Основні пристрої:
Додаткові пристрої
Записати у зошит конспект лекції.
Навести приклади з властивостей інформації (на основі погодних явищ).
Напишіть який об'єм мають флешки.
Назвіть які ви знаєте суспільні інформаційні системи, що використовують у медицині.
Інформатика є теоретичною базою для розвитку та становлення інформаційних технологій. Посилення впливу інформаційних технологій зумовило появу СМАРТ — технологій, як однієї зі складових розвитку інформаційного суспільства.
Основу розвитку СМАРТ - технологій (SMART - технологій) становить Інтернет, а тому відправною точкою процесу формування СМАРТ - суспільства слід вважати світову глобальну мережу.
SMART — технології - це поєднання кількох інформаційних технологій або технологічних об'єктів в одному “розумному” об'єкті.
Smart-TV – поєднано комп'ютер і телевізор
Smart-Phone – телефон із функціями комп'ютера
Smart-home – розумний будинок
Smart-education – інтернет-навчання з використанням освітнього контенту з усього світу. Тощо...
Не менш перспективним та цікавим є напрям нанотехнологій. Найбільш перспективною галуззю для використання нанотехнологій вважають медицину. Розроблено проекти та змодельовано поведінку нано-роботів, здатних маневрувати судинами людського організму для лікування низки захворювань.
Із 2002р за підтримки Нац. наукового фонду США функціонує хмарний ресурсний центр, який сприяє розробці проектів у галузі нанотехнологій.
Хмарні технології забезпечують користувачам постійний доступ до віддалених ресурсів і передбачають:
Також вже зараз застосовують технології штучного інтелекту:
З'явилось поняття “інтернет речей” — це сукупність під'єднаних до інтернету фізичних пристроїв — “речей”, оснащених засобами приймання й передавання інформації, що створює умови для здійснення багатьох процесів без участі людини.
Наприклад: за допомогою інтернету камери відеоспостереження та автомобільні сигналізації сповіщають власника про проникнення. Безпілотні автомобілі пересуваються за маршрутом, реагуючи на дорожню ситуацію. Нарешті (те що зараз на часі) безпілотники виконують поставлену задачу, аналізуючи задані об'єкти. (Розмінування також можна доручити “розумним” машинам).
Туманні технології на відміну від сконцентрованих “хмарних” серверів таких гігантів, як Google, Apple, Microsoft, Intel, тощо, не мають централізованих серверів для даних та обчислень, а розпорошені, наче туман, між безліччю віддалених пристроїв, що дозволяє надійніше захистити файли даних від перехоплення зловмисниками.
Туманні технології сприяють розвитку Інтернету речей. Безліч клієнтських комп'ютерів, об'єднаних завдяки туманним технологіям утворюють потужний віртуальний супер комп'ютер.
Також суспільство активно використовує Інтернет-банкінг. Це цілодобове надання банківських послуг клієнтам через інтернет. А саме:
Великий клас програм призначений для навчання дорослих і дітей.
Навчаючі програми можна поділити на такі групи: програми для перевірки рівня знань, електронні підручники, навчальні ігрові програми, симулятори.
Програми для перевірки рівня знань дозволяють автоматично генерувати питання, обробляти відповіді і виставляти оцінки. Такі програми знаходять все більш широке застосування в школах, вищих навчальних закладах та інших установах.
Електронні підручники, так само як і звичайні, містять текст і малюнки, але поза цим, вони можуть містити анімацію та звук. Крім того, електронні підручники можна робити ефективно програмованими. Програмований підручник - це підручник, що після кожного розділу містить тести або контрольні приклади. Якщо тест успішно пройдений, то стає доступним наступний розділ підручника. В противному випадку здійснюється перехід до тих питань, які не були достатньою мірою опановані учнем чи студентом.
Навчальні ігрові програми є іграми, які дозволяють виробити в користувача ті чи інші навички. Наприклад, опанування роботою з клавіатурою в ігровій формі (коли від їх швидкості набору літер залежить життя героя) більш привабливе для дітей, ніж виконання сухих вправ по набору фраз чи речень.
Симулятори - це програми, що дозволяють замінити управління реальним об’єктом управлінням його віртуальною моделлю. Симулятори широко використовуються при навчанні управління різними об’єктами, як то літак, автомобіль тощо. Помилка в керуванні автомобілем за пультом комп’ютера вкаже лише на недостатність підготовки водія, але не приведе до трагічних наслідків. Дійові програми-симулятори потребують і спеціальних пристроїв вводу-виводу (для автомобіля це руль, педалі та важелі) для вироблення адекватної реакції. Симулятори використовують також для навчання управлінського персоналу та військових, програючи ту чи іншу економічну або бойову ситуацію. Навчання такого роду називаються діловими іграми.
За принципом роботи сучасні комп'ютерні учбові програми поділяються на чотири класи:
Мультимедіа &madash; інформаційна технологія, представлена системою прийомів, методів, способів продукування, обробки, зберігання та передавання аудіовізуальної інформації, представленої в електронному вигляді. Це допомагає поєднати в одному програмному продукті текст, графіку, анімацію, аудіо- і відеоінформацію.
Мультимедіа дозволяє користувачеві отримати зворотний зв'язок. Цифрове кодування інформації в мультимедіа забезпечує збереження величезних обсягів інформації. Технологія мультимедіа широко використовується під час складання довідників, енциклопедій. Так, паперова версія комп'ютерної енциклопедії Comptons interactive Encyclopedia займає 26 товстих томів, а електронна версія - декілька CD. Така енциклопедія, окрім потрібної інформації, дозволяє отримати список ілюстрацій, відеофрагментів звукових прикладів і таблиць.
Мультимедіа покликала до життя медіатеки, у яких зберігаються аудіо- та відеослайди, комп'ютерні програми, текстова інформація. Завдяки їм необхідну інформацію можна знайти за декілька секунд, використавши одне чи декілька слів.
Навчання — це цілеспрямований, систематичний, організований процес озброєння знаннями, вміннями, навичками, а освіта — це результат навчання, виховання і розвитку особистості.
Дистанційне навчання (ДН) є формою одержання освіти, поряд з очною і заочною, при якій в освітньому процесі використовуються кращі традиційні та інноваційні методи, засоби і форми навчання, засновані на комп'ютерних і телекомунікаційних технологіях.
Основу ДН складає самостійна робота студента, який може навчатися в зручному для себе місці, за індивідуальним розкладом, маючи при собі комплект спеціальних засобів навчання і погоджену можливість контакту з викладачем по телефону, електронною і звичайною поштою, а також очно.
Дистанційна освіта — форма навчання, що поєднує елементи очного, заочного і вечірнього навчання на основі нових інформаційних технологій і систем мультимедіа, що базується на принципі самостійного навчання студента.
Середовище навчання характеризується тим, що учні в основному, а часто і зовсім, віддалені від викладача в просторі і (або) в часі, в той же час вони мають можливість в будь-який момент підтримувати діалог за допомогою засобів телекомунікації.
Переваги:
На думку 57% викладачів США, результати дистанційного навчання не поступаються або навіть перевершують результати традиційних занять.
33,3% опитаних викладачів вважає, що в найближчі роки результати дистанційного навчання перевершать результати аудиторного.
Недоліки:
На користь дистанційного навчання говорять наступні фактори:
Інтернет усунув або помітно знизив тимчасові, просторові і фінансові бар'єри в поширенні інформації, створив власні інтегровані інформаційні структури. Природно, це має величезне значення для освітньої системи, адже інформація - «середовище проживання» всіх освітніх програм.
Основу розвитку СМАРТ - технологій (SMART - технологій) становить Інтернет, а тому відправною точкою процесу формування СМАРТ - суспільства слід вважати світову глобальну мережу.
SMART - технології — це інтерактивний навчальний комплекс, що дозволяє створювати, редагувати та поширювати мультимедійні навчальні матеріали, як в аудиторний, так і в позааудиторнийй час.
Визначення абревіатури СМАРТ є наступним:
Тобто дані технології покликані насамперед економити час та ресурси для досягнення цілей навчання як студентів так і викладачів.
Глобальна мережа Інтернет в Україні починає свою історію з 90-х років минулого століття. За порівняно невеликий період часу вона охопила більше третини дорослого населення нашої держави (63 %). Частка користувачів серед населення віком від 18 до 39 років сьогодні складає 92 % (за результатами досліджень КМІС у травні 2017 року).
Феномен популярності Інтернету ще буде досліджуватися. Але те, що глобальна мережа знаходиться у процесі свого розвитку - це факт. З одного боку еволюція є результатом технологічних змін і нововведень, з іншого - впливає людський фактор. А точніше - потреби людини, до яких пристосовують не лише Інтернет, а й все інше.
Інформація, онлайн-навчання та онлайн-робота, проведення дозвілля - це свого роду стовпи глобальної мережі. Розрізненість структури (ніхто не може контролювати Інтернет одноосібно) та комерційна сторона забезпечують популярність мережі сьогодні.
Широкі можливості глобальної мережі допомагають здійснювати інформаційні процеси, приносити суспільству користь. Але чим потужніший інструмент, тим він небезпечніший, коли потрапляє у руки зловмисників. Не є винятком і Інтернет. Поряд із своїми позитивними сторонами, він являється одним із джерел особистої і комп’ютерної небезпеки.
Із розвитком технологій швидкісного доступу до Інтернет, все більше користувачів потрапляють до «всесвітньої павутини». Інформаційна культура користувачів визначає їхню модель поведінки у Інтернеті. На жаль, багато користувачів не знають про ймовірні загрози та правила безпеки у Інтернеті. Це може призвести до сумних наслідків. Щоб цього не сталося, потрібно дотримуватися правил безпечної поведінки у мережі.
Може з'явитись Інтернет-залежність — це психічне відхилення: Ігроманія, Інтернет-соціоманія, Веб-серфінг.
Дотримуючись цих правил ви зможете уникнути більшості загроз і небезпек глобальної мережі.
Німецький інженер Конрад Цузе був першим, хто успішно здійснив ідею створення обчислювальної машини на основі двійкової системи числення. У 1936 році він почав конструювати обчислювальний апарат, що працював в двійковій системі числення, що згодом був названий Zuse. Громіздкі статистичні обчислення для здійснення складних інженерних розрахунків повинні були стати автоматизованими, що було дотепер неможливо. Машина Цузе стала першим вичислювальним автоматом із програмним керуванням і вважається першим комп'ютером.
Цузе одним із перших у 1941 році зумів побудувати діючу модель Zuse 3 на базі Z1, що перебувала з 600 реле рахункового пристрою і 2000 реле пристрою пам'яті. Числа можна було „записати" у пам'ять і "зчитати" відтіля за допомогою електричних сигналів, що проходили через реле. Реле або пропускали сигнал, або не пропускали. Керуюча програма була закодована за допомогою перфорованої стрічки, виготовленої з бракованої кіноплівки, що було актуально при дефіциті папери в роки війни. Машина зчитувала програму механічно крок за кроком (лінійно), тому робити розгалужені обчислення було поки неможливо. Zuse 3 проводила від 15 до 20 обчислювальних операцій у секунду.
Створення перших персональних комп’ютерів стало можливо тільки в 1970-х роках. Деякі люди стали в домашніх умовах збирати комп’ютери заради дослідницького інтересу, так як корисного застосування в домашніх умовах комп’ютерів практично не було. І в 1975 році з’явився перший персональний комп’ютер Altair 8800, який став комерційно успішним першим ПК. Творцем першого персонального комп’ютера став американський інженер Генрі Едвард Робертс.
Структуру інформаційної системи складає сукупність окремих її частин - підсистем. Підсистема - це частина системи, яка виділена за певною ознакою. Тому структура будь-якої інформаційної системи може бути представлена як сукупність підсистем, що забезпечують інформаційне, технічне, математичне, програмне, організаційне і правове забезпечення.
Інформаційне забезпечення - сукупність єдиної системи класифікації й кодування повідомлень, уніфікованих систем документації, схем інформаційних потоків, що циркулюють в організації, а також методологія побудови баз даних.
Технічне забезпечення - комплекс технічних засобів, призначених для роботи інформаційної системи, а також відповідна документація на ці засоби й технологічні процеси.
Математичне й програмне забезпечення - сукупність математичних методів, моделей, алгоритмів і програм для реалізації цілей і завдань інформаційної системи, а також нормального функціонування комплексу технічних засобів.
Організаційне забезпечення - сукупність методів і засобів, що регламентують взаємодію працівників з технічними засобами й між собою в процесі розробки й експлуатації інформаційної системи.
Правове забезпечення - сукупність правових норм, що визначають створення, юридичний статус і функціонування інформаційних систем, що регламентують порядок одержання, перетворення й використання відомостей.
Інформаційні системи зазвичай класифікують за ступенем автоматизації (ручні, автоматичні, автоматизовані), характером використання відомостей (інформаційно-пошукові, інформаційно-управлінські), напрямом застосування (організаційного управління, управління технологічними процесами, автоматизованого проектування), типом задач або за функціональною ознакою.
За типом задач інформаційні системи поділяються на системи, які призначаються для вирішення:
Класифікація за функціональною ознакою здійснюється в залежності від призначення системи, а також її мети, завдань і функцій. Структура інформаційної системи може бути представлена як сукупність її функціональних підсистем. Наприклад, інформаційні системи фахівців можна розділити за функціональною ознакою на дві групи: інформаційні системи офісної автоматизації та інформаційні системи обробки знань
Інформаційні системи офісної автоматизації внаслідок своєї простоти й багатопрофільності активно використовуються працівниками будь-якого організаційного рівня. Основна мета - обробка даних, підвищення ефективності роботи й спрощення канцелярської праці. Ці системи виконують такі функції: