Інформатика - базовий курс (Авторський колектив)

Інформатику розглядають і як науку, і як галузь людської діяльності.

Термін інформатика походить від французького слова informatique (фр. іnformation – інформація і automatique – автоматика). Широко роз­повсюджений у світі також англомовний варіант цього терміну -   (англ. сomputer – комп’ютер, science – наука).

Ви вже знаєте, що інформація та інфор­маційні процеси відігравали значну роль у житті людей, починаючи зі стародавніх часів. Але як наука інформатика почала інтенсивно розвива­тися лише у другій половині ХХ ст. Це пов’язано з появою та бурхливим розвитком комп’ютерів - потужного засобу зберігання і опрацювання чис­лових, текстових, графічних, звукових і відеода- них. До того часу питання інформатики та інфор­маційних технологій відносилися до кібернетики (грец. χυβερνη′τχη - мистецтво управління) - нау­ки про загальні принципи управління в різних системах: технічних, біологічних, соціальних та інших. Вивчення таких принципів приводило до необхідності побудови теорій про способи зберігання, передавання і опрацювання інфор­мації.

Засновником кібернетики як науки, а відпо­відно й інформатики, вважають американського вченого Норберта Вінера (1894-1964) (рис. 1.35). Вагомий внесок у розвиток кібернетики та інформатики зробили американець Клод Шеннон (1916-2001), українці Віктор Глушков, який є засновником інформатики як науки в Україні, і Микола Амосов (1913-2002) (рис. 1.36), відомий своїми роботами в галузі штучного інтелекту.

Науку інформатика поділяють на теоретичну і прикладну. Теоретична інформатика розробляє математичні методи реалізації інформаційних процесів. Прикладна інформатика вивчає пи­тання проектування комп’ютерів, комп’ютерних мереж, штучного інтелекту та інше.

Інформатика як галузь діяльності людини складається з виробництва і ремонту обчислювальної техніки, створення програмного забезпечення, розробки сучасних технологій опрацювання даних, створення і застосу­вання сучасних засобів комунікації.

Від рівня розвитку інформатики залежить рівень зростання продук­тивності праці в інших галузях народного господарства, враховуючи ве­личезну роль інформаційних технологій в сучасному суспільстві. Тому розвиток інформатики повинен відбуватися випереджальними темпами в порівнянні з іншими галузями.

Очевидно, що інформатика як галузь діяльності людини тісно пов’яза­на з інформатикою як наукою і на практиці використовує її досягнення.

Базові поняття інформатики

Деякі базові поняття науки інформатика вам уже відомі. Це інфор­мація, повідомлення, дані, інформаційні процеси, інформаційні техно­логії та деякі інші.

Розглянемо ще два базові поняття інформатики, які часто використо­вуватимуться при вивченні нового матеріалу. Це поняття об’єкта і алго­ритму.

Об’єкти

Ми живемо у світі об’єктів: живих і неживих, реальних і уявних.

Об’єкти — це все те, що ми розглядаємо як єдине ціле, яке реально існує або виникає в нашій свідомості.

У класній кімнаті, в якій ви навчаєтесь, об’єктами є парти, стільці, дошка, крейда, вікна, шафа. Та й сама кімната теж є об’єктом. У квар­тирі, в якій ви живете, об’єктами є кожна з кімнат, кухня, ліжка, столи, крісла, комп’ютер, телевізор, квітки на підвіконні, улюблена кішка. В автобусі, яким ви їдете на тренування, об’єктами є сам автобус, кожен па­сажир в ньому, водій, крісла, двигун.

Об’єктами є також Сонце і Місяць, річка Дніпро, лелека, соняшник на городі, велосипед, підручник з алгебри, комп’ютерна програма, комп’ютерний малюнок. Все це приклади реальних об’єктів, живих і не­живих. Прикладами уявних об’єктів можуть бути міжгалактичний космічний корабель, робот-учитель, комп’ютер майбутнього.

Наприклад, властивостями об’єкта учень є його прізвище, ім’я, по батькові, дата народження, вага, зріст, колір волосся, колір очей, адреса, за якою він проживає, номер мобільного телефону, школа і клас, в якому він навчається, оцінка з інформатики та інші.

Деякі об’єкти можуть самі виконувати дії. Так об’єкт учень може хо­дити, їсти, відповідати урок, об’єкт дерево росте, об’єкт голуб літає. Над деякими об’єктами можуть виконувати дії інші об’єкти. Так об’єкт люди­на може пофарбувати об’єкт аркуш паперу в інший колір, може змінити його розміри.

Об’єкти можна класифікувати, тобто розподіляти на групи за значен­нями певної властивості або групи властивостей. Наприклад, об’єкти трикутники можна класифікувати (розподілити на групи) за значення­ми властивості міра найбільшого кута: гострокутні, прямокутні, тупо­кутні.

Алгоритми

Люди щоденно користуються різноманітними правилами, інструк­ціями, рецептами тощо. Деякі з них настільки увійшли до нашого жит­тя, що ми виконуємо їх майже не замислюючись, як іноді кажуть, авто­матично.

Наприклад, кожного ранку, коли потрібно йти до школи, ви встаєте у визначений час (наприклад, о 7 год), робите зарядку, вмиваєтеся, снідаєте, одягаєте шкільну форму, берете шкільну сумку, яку склали ввечері, виходите з дому, йдете або їдете до школи.

Тобто ви кожного разу виконуєте одну й ту саму послідовність дій, яку можна задати такою послідовністю команд (вказівок) (рис. 1.37): 

1. Встати о 7 год.
2. Умитися.
3. Зробити зарядку.
4. Поснідати.
5. Дістатися школи.
6. Відвідати уроки у школі.
7. Дістатися додому.

Для того щоб визначити, скільки коренів має дане квадратне рівнян­ня, потрібно виконати таку послідовність команд:

1. Визначити коефіцієнти рівняння.
2. Обчислити дискримінант.
3. Якщо дискримінант менший від нуля, то повідомити, що дане рівняння дійсних коренів не має, якщо ні, то якщо дискримінант дорівнює нулю, то повідомити, що рівняння має один дійсний корінь, якщо ні, то повідомити, що дане рівняння має два дійсні ко­рені.

Такі послідовності команд (вказівок) називають алгоритмами.

Кожна команда алгоритму є спонукальним реченням, що вказує, яку дію має виконати ви­конавець алгоритму. Виконавцем алгоритму мо­же бути людина, тварина, автоматичні пристрої, такі як робот, верстат з програмним керуванням, іграшка з дистанційним керуванням, комп’ютер тощо. 

Множину всіх команд, які може виконувати даний виконавець, називають системою команд цього виконавця. Розробляючи алгоритм, потрібно перш за все визначити, для якого вико­навця він призначений, і використовувати в ал­горитмі тільки ті команди, що входять до систе­ми команд цього виконавця.

Слово алгоритм походить від імені видатного вченого середньовічного Сходу Мугаммада бен Муси аль-Хорезмі (783-850) (рис. 1.38), який у своїх наукових працях з математики, астрономії та географії описав і використав індійську по­зиційну систему числення, а також сформулював у загальному вигляді правила виконання чотирьох основних арифметичних дій: додавання, віднімання, множення і ділення. Європейські вчені ознайомилися з його працями завдяки перекладу їх на латину. Під час перекладу його ім’я бу­ло подано як Algorithmus. Звідси й пішло слово алгоритм.