Інформатика (англ. informatics, information science; нім. Informatik; рос. информатика) — теоретична та прикладна (технічна, технологічна) дисципліна, що вивчає структуру і загальні властивості інформації, а також методи і (технічні) засоби її створення, перетворення, зберігання, передачі та використання в різних галузях людської діяльності.

Основне теоретичне завдання інформатики полягає у визначенні загальних закономірностей, відповідно до яких створюється інформація, відбувається її перетворення, передавання та використання у різних сферах діяльності людини.

Прикладні завдання інформатики полягають у розробці найефективніших методів і засобів здійснення інформаційних процесів, у визначенні способів оптимальної наукової комунікації у самій науці та між наукою і виробництвом.

Історія

Багато задач, які сьогодні розв’язує інформатика, давно розроблялись в руслі інших дисциплін: бібліотечній справі, бібліографії, лінгвістики тощо. Ще на початку 20 століття бельгійський юрист і науковець Поль Отле запропонував об’єднати комплекс процесів із збирання, обробки, зберігання, пошуку і розповсюдження наукових документів під загальною назвою «документація», що іноді служить синонімом терміну «інформатика». 1931 року Міжнародний бібліографічний інститут^[en], заснований П. Отле і бельгійським юристом і громадським діячем Анрі Лафонтеном 1895 року, було перейменовано на Міжнародний інститут документації^[en], а 1938 року — на Міжнародну федерацію з документації^[en], яка й надалі лишається основною міжнародною організацією, що об’єднує фахівців з інформатики та науково-інформаційної діяльності.

1945 року з’явилася стаття американського науковця та інженера В. Буша «Можливий механізм нашого мислення^[en]», в якій вперше було широко поставлено питання про необхідність механізації інформаційного пошуку. Міжнародні конференції з наукової інформації (Лондон, 1948; Вашингтон, 1958) знаменували перші етапи розвитку інформатики. Важливе значення мало дослідження закономірностей розсіювання наукових публікацій, проведене С. Бредфордом (Велика Британія, 1948). До середини 60-х років 20 століття розроблялись в основному принципи і методи інформаційного пошуку та технічні засоби їхньої реалізації. У. Баттен (Велика Британія), К. Муерс^[en] і М. Таубе^[en] (США) заклали основи координатного індексування; Б. Вікері, Д. Фоскет (Велика Британія), Дж. Перрі, А. Кент^[en], Дж. Костелло, Г. П. Лун, Ч. Берньер (США), Ж. К. Гарден (Франція) розробили основи теорії і методики інформаційного пошуку. С. Клевердон^[en] (Велика Британія) дослідили методи порівняння технічної ефективності інформаційно-пошукових систем різного типу. Р. Шоу (США) і Ж. Самен (Франція) створили перші інформаційно пошукові присторої на мікрофільмах і діамікрокартах, що стали прообразами багатьох спеціальних інформаційних машин. К. Мюллер і Ч. Карлсон (США) запропонували нові методи репродукування документів, які лягли в основу сучасної техніки репрографії.

Сучасний етап розвитку інформатики характеризується глибшим розумінням загальнонаукового значення науково-інформаційної діяльності та все ширшим застосуванням у ній електронних обчислювальних машин.

Завдання інформатики

Основне теоретичне завдання інформатики полягає у визначенні загальних закономірностей, відповідно до яких створюється інформація. Відбувається її перетворення, передавання та використання у різних сферах діяльності людини. Прикладні завдання інформатики полягають у розробці найефективніших методів і засобів здійснення інформаційних процесів, у визначенні способів оптимальної наукової комунікації у самій науці та між наукою і виробництвом.

Структура інформатики

Інформатика ділиться на ряд розділів. Як і дисципліна, інформатика охоплює широке коло тем від теоретичних досліджень алгоритмів і меж обчислень до практичної реалізації обчислювальних систем в області апаратного та програмного забезпечення. Комітет CSAB, раніше званий «Радою з акредитації обчислювальних наук», що включає представників Асоціації обчислювальної техніки (ACM) і Комп’ютерного суспільства IEEE (IEEE-CS)- визначив чотири області, найважливіші для дисципліни інформатика: теорія обчислень, алгоритми і структури даних, методологія програмування і мов, комп’ютерні елементи і архітектура. На додаток до цих чотирьох напрямках, комітет CSAB визначає наступні важливі галузі інформатики: розробка програмного забезпечення, штучний інтелект, комп’ютерні мережі і телекомунікації, системи управління базами даних, паралельні обчислення, розподілені обчислення, взаємодії між людиною і комп’ютером, комп’ютерна графіка, операційні системи, числові та символьні обчислення

Теоретична інформатика

Величезне поле досліджень теоретичної інформатики включає як класичну теорію алгоритмів, так і широкий спектр тем, пов’язаних з абстрактнішими логічними і математичними аспектами обчислень. Теоретична інформатика займається теоріями формальних мов, автоматів, алгоритмів, обчислюваності і обчислювальної складності, а також обчислювальною теорією графів, криптологією, логікою (включаючи логіку висловлювань і логіку предикатів), формальною семантикою і закладає теоретичні основи для розробки комп’ютерних мов програмування.

Теорія алгоритмів

За словами Пітера Деннінга, до фундаментальних питань інформатики відноситься наступне питання: «Що може бути ефективно автоматизовано?» Вивчення теорії алгоритмів сфокусовано на пошуку відповідей на фундаментальні питання про те, що можна обчислити і яка кількість ресурсів необхідно для цих обчислень. Для відповіді на перше питання в теорії обчислюваності розглядаються обчислювальні завдання, які вирішуються на різних теоретичних моделях обчислень. Друге питання присвячене теорії обчислювальної складності; в цій теорії аналізуються витрати часу і пам’яті різних алгоритмів при вирішенні безлічі обчислювальних задач.

Знаменита завдання «P = NP?», Одна з Завдань тисячоліття, є невирішеною завданням в теорії алгоритмів.

Інформація та теорія кодування

Теорія інформації пов’язана з кількісною оцінкою інформації. Цей напрямок одержав розвиток завдяки працям Клода Е. Шеннона, який знайшов фундаментальні обмеження на обробку сигналу в таких операціях, як стиснення даних, надійне збереження і передача даних.

Теорія кодування вивчає властивості кодів (системи для перетворення інформації з однієї форми в іншу) і їх придатність для конкретного завдання. Коди використовуються для стиснення даних, в криптографії, для виявлення і корекції помилок, а останнім часом також і для мережевого кодування. Коди вивчаються з метою розробки ефективних і надійних методів передачі даних.

Алгоритми і структури даних

Алгоритми і структури даних, як розділ інформатики, пов’язані з вивченням найбільш часто використовуваних обчислювальних методів і оцінкою їх обчислювальної ефективності.

Теорія мов програмування

В теорії мов програмування, як підрозділі інформатики, вивчають проектування, реалізацію, аналіз і класифікацію мов програмування в цілому, а також вивчають окремі елементи мов. Ця область інформатики, з одного боку, у великій мірі покладається на досягнення таких наук як математика, програмна інженерія і лінгвістика, з іншого боку, сама має великий вплив на їх розвиток. Теорія мов програмування активно розвивається, багато наукові журнали присвячені цьому напрямку.

Формальні методи

Формальні методи — це свого роду математичний підхід, призначений для специфікації, розробки та верифікації програмних і апаратних систем. Використання формальних методів при розробці програмного і апаратного забезпечення мотивовано розрахунком на те, що, як і в інших інженерних дисциплінах, належний математичний аналіз забезпечить надійність і стійкість проекту. Формальні методи є важливою теоретичною основою при розробці програмного забезпечення, особливо у випадках, коли справа стосується надійності або безпеки. Формальні методи є корисним доповненням до тестування програмного забезпечення, позаяк вони допомагають уникнути помилок, а також є основою для тестування. Для їх широкого використання потрібна розробка спеціального інструментарію. Однак висока вартість використання формальних методів вказує на те, що вони, як правило, використовуються тільки при розробці високоінтегрованих і життєво-важливих систем, де надійність і безпеку мають першорядне значення. Формальні методи мають досить широке застосування: від теоретичних основ інформатики (зокрема, логіки обчислень, формальних мов, теорії автоматів, програм і семантики) до систем типів і проблем алгебраїчних типів даних в задачах специфікації і верифікації програмного і апаратного забезпечення.

Прикладна інформатика

Прикладна інформатика спрямована на застосування понять і результатів теоретичної інформатики до вирішення конкретних завдань в конкретних прикладних областях.

Архітектура ЕОМ

Паралельні і розподілені обчислювальні системи

Комп’ютерні мережі

Бази даних

Взаємодія людини і комп’ютера

Наукові обчислення

Штучний інтелект

Це область інформатики, нерозривно пов’язана з такими процесами, що властиві і людям, і тваринам, як розв’язання задач, прийняття рішень, адаптація до навколишніх умов, навчання і комунікація. Виникнення штучного інтелекту (ШІ) пов’язано з кібернетикою і веде свій відлік з Дартмутської Конференції (1956). Дослідження в галузі штучного інтелекту з самого початку були міждисциплінарними і ґрунтувалися на таких науках, як: прикладна математика, математична логіка, семіотика, електроніка, філософія свідомості, нейрофізіологія і соціальний інтелект. У обивателів штучний інтелект асоціюється в першу чергу з робототехнікою, але крім цього ШІ є невід’ємною частиною розробки програмного забезпечення в самих різних областях. Відправною точкою в кінці 1940-х років стало питання Алана Тюрінга: «Чи можуть комп’ютери думати?», І це питання залишається фактично без відповіді, хоча «тест Тюрінга» до сих пір використовується для оцінки результатів роботи комп’ютера в масштабах людського інтелекту.

Інформаційні процеси