CC BY
65
условий ее реализации в практике дистанци- блюдения стандартов качества образова-онного образования является залогом со- тельного процесса.
Литература
1. Андреев А. А. Дидактические основы дистанционного обучения в высших учебных заведениях: Автореф. дисс. ... д. пед.н.. - М,1999. - 41 с.
2. Бендова Л.В. Ролевая модель деятельности тьютора в системе ОДО//Материалы междунар. на-учн.-практич. конф. «Качество дистанционного образования. Концепции, проблемы, решения. - М: МГИУ, 2005. - 336 с.
3. Гаврилова Е.Л. Модель педагогического взаимодействия в системе открытого дистанционного профессионального образования взрослых: Автореф. дисс. к. пед. н. . - М., 2003. - 24 с.
4. Комраков Е. С. Проектировочная деятельность тьютора в системе ОДПО: Автореф. дисс. ... к. пед. н. - М., 2004. - 25 с.
5. Овсянников В.И. Начальный курс дидактики дистанционного образования: Обобщающая монография. - М: Журнал «Педагогика», 2006. - 392 с.
6. Подласый И.П. Педагогика: Уч. пос. для студентов вузов. - М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2006. -365 с.
7. Полат Е.С., Теория и практика дистанционного обучения/Бухаркина М. Ю., Моисеева М.В.; Под ред. Полат Е.С. - М: Изд. центр «Академия», 2004. - 416 с.
8. Щенников С. А. Открытое дистанционное образование. - М: Наука, 2002. - 257 с.
9. Чернявская А.Г. Особенности учебной деятельности в бизнес-образовании//Материалы междунар. научн.-практич. конф. «Качество дистанционного образования. Концепции, проблемы, решения. -М: МГИУ, 2005. - 336 с.
10. Энциклопедия профессионального образования: В 3 т. / Под. Ред. С.Я. Батышева. - М., АПО, 1998. - Т.1 . - 568 с.
ОПЫТ ИЗУЧЕНИЯ ПРОБЛЕМ ИНФОРМАТИКИ В СТЭНДФОРДСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
К.К. Колин, д.т.н., проф., главный научный сотрудник Тел.: (495) 306-42-31, E-mail: kolinkk@mail.ru Институт проблем информатики РАН http://www.ipiran/ru
The structure, the maintenance and technique of a statement of an author's training course «Information science»for students of Standford University of the USA are considered. Merits and demerits of this rate are analyzed and comparison of approaches used in it to studying problems of Informatics with similar approaches in the Russian education system is spent.
Издательством «Техносфера» готовится к печати русский перевод монографии профессора Стэндфордского университета Дэвида Ленбергера [31], которая представляет
собой весьма оригинальное учебное пособие по авторскому курсу Information science, который читается им в течение нескольких последних лет на различных уровнях обучения студентов этого университета. По утверждению самого автора, опыт преподавания этого курса показал, что его изучение
вызывает большой интерес у многих студентов университета. Причем происходит это не только по причине их любознательности, но и по весьма прагматическим соображениям. Ведь многие студенты планируют свою будущую карьеру именно в информационной сфере и поэтому понимают, что основой для этого должна стать их хорошая подготовка в области теоретических основ информатики, в том числе в области теории информации, а также современных методов защиты информации, ее использования при принятии ответственных решений. Стимулирование этого интереса у студентов университета и являлось основной задачей данного учебного курса.
Автору настоящей статьи в качестве научного редактора русского издания ука-
занной выше монографии довелось достаточно подробно ознакомиться с ее содержанием, которое представляет определенный интерес и для российских специалистов, работающих в сфере образования.
Структура и основные особенности содержания учебного курса
Оригинальность авторского подхода Д. Ленбергера к формированию предложенного им учебного курса состоит в следующем. В основу его построения был положен принцип изучения пяти основных областей проявления информации, говоря точнее, - пяти аспектов ее изучения и практического использования. Каждому из этих аспектов посвящена самостоятельная часть монографии, которая охватывает определенный законченный раздел учебного курса.
В качестве таких разделов автором выбраны следующие:
Часть 1. Энтропия: Основа информации. В этом разделе рассматриваются основные положения теории информации, базирующиеся, главным образом, на вероятностном подходе Клода Шеннона, а также начала теории кодирования информации, включая некоторые наиболее употребительные методы ее сжатия и исправления ошибок.
Часть 2. Экономика: Стратегии стоимости. Здесь излагаются общие сведения об основных понятиях рынка, рассматривается схема ценообразования, а также некоторые методы информационной поддержки принятия ответственных решений.
Часть 3. Кодирование: Безопасность посредством математики. Здесь рассматриваются основные понятия в области защиты информации, а также методы защиты информации на основе ее шифрования и использования специальных протоколов безопасности.
Часть 4. Извлечение информации из данных. В данном разделе монографии приводятся общие сведения о структуре и организации баз данных, а также некоторые методы поиска информации и ее извлечения из первичных данных.
Часть 5. Излучение (Эмиссия): Овладение частотой. Термином «эмиссия» автор обозначает частотные аспекты реализации информационных процессов в технических системах. В этот же раздел монографии включена и отдельная глава, в которой рассматриваются некоторые вопросы функционирования сетей передачи данных.
Отличительная особенность предложенной Д. Ленбергером структуры учебного
курса состоит в том, что в нем, наряду с такими традиционными разделами курса теоретических основ информатики, как теория информации, защита информации, методы ее поиска и организации в виде баз данных, рассматриваются также и экономические аспекты использования информации, которые обычно изучаются в составе других учебных курсов (экономики, информационного менеджмента и т. п.).
Принципиально новым представляется также и содержание первых трех глав пятой части монографии, в которой рассматриваются частотные аспекты процессов передачи информации с использованием технических каналов связи различного вида. Эти вопросы в составе традиционных курсов информатики обычно также не рассматриваются, а изучаются, как правило, в составе соответствующих технических дисциплин, ориентированных на подготовку инженеров в области связи и передачи данных.
Нам представляется, что указанные выше новшества в построении предложенного автором курса являются вполне оправданными. Ведь они позволяют продемонстрировать студентам роль информации при изучении различных разделов изучаемого учебного курса, расширить их представление о совокупности самих изучаемых проблем и аспектов науки об информации.
Вторая отличительная особенность данной монографии состоит в том, что ее содержание строится по модульному принципу. Все главы достаточно автономны, они содержат свою библиографию и практические упражнения. При этом наиболее сложные в теоретическом плане параграфы помечены звездочками (*). Все это позволяет преподавателю гибко варьировать материалом монографии в своей практической деятельности и составлять различные по сложности и содержанию учебные программы данного курса при обучении на различных уровнях. Именно это свойство структуры изложения учебного материала и позволило автору использовать данный материал при обучении студентов как на втором, так и на выпускном курсах университета.
Важным достоинством монографии являются доступность и наглядность изложения учебного материала, основные положения которого иллюстрируется многочисленными примерами и рисунками. Так, в первой части книги, где рассматриваются вопросы теории информации, приведена краткая биография Клода Шеннона, пионерские работы
которого по теории электросвязи послужили стимулом для формирования этой теории.
Однако по структуре и содержанию самого учебного курса можно сделать и ряд весьма существенных замечаний, которые рассматриваются ниже.
Часть 1. Энтропия: Основа информации. Прежде всего, необходимо отметить, что само название данного раздела монографии представляется не вполне корректным. Действительно, ведь понятие энтропии используется в науке для характеристики степени неупорядоченности некоторой системы или процесса, т.е. для обозначения их хаотических свойств. В то же время информация, наоборот, характеризует именно степень упорядоченности, организованности и сложности систем и процессов, т.е. те свойства реальных объектов или процессов, которые являются прямо противоположными понятию энтропии. Ведь не зря же количество информации в системах оценивается при помощи негоэнтропии (отрицательной энтропии). Иначе говоря, чем больше в системе информации, т.е. чем более сложной и организованной она является, тем меньше в ней хаоса, неупорядоченности.
Таким образом, информация является прямой противоположностью хаосу. Поэтому энтропия, строго говоря, не может являться основой информации. Хотя, конечно, в философском плане такое высказывание представляется вполне допустимым. Ведь в природе нет ничего иного кроме хаоса и порядка. Поэтому порядок и связанная с ним информация могут возникнуть только из хаоса. Больше ниоткуда они возникнуть не могут. Это весьма дальновидно отметил еще всемирно известный специалист в области синергетики Илья Пригожин в своей монографии «Порядок из хаоса» [1]. Однако в данной монографии эта философская идея должным образом не раскрывается, и поэтому данное название раздела монографии остается скорее лозунгом, чем важным логическим утверждением, смысл которого должен был бы получить дальнейшее необходимое разъяснение и аргументацию.
Хотелось бы отметить, что в последние годы в России появились научные публикации, в которых выдвигается гипотеза о том, что в природе существует некоторый, достаточно общий закон сохранения неопределенности, который самым тесным образом связан с понятиями энтропии и информации [2]. Этот закон, по утверждению автора указанных публикаций И.М. Гуревича, накладыва-
ет определенные ограничения на возможность физической реализации тех или иных преобразований, которые могут происходить в реальных физических системах. Отсюда следует, что законы информатики обладают значительным когнитивным потенциалом и, возможно, некоторые из них являются даже более общими, чем законы физики. Так это или нет, покажут дальнейшие исследования. Однако уже сегодня совершенно ясно, что изучение информационных аспектов науки является исключительно актуальной и стратегически важной проблемой. Решение этой проблемы необходимо не только для развития самой науки, но и для достижения такого уровня качества образования, который был бы адекватен новым вызовам 21-го века, который, по оценке многих современных исследователей, будет веком информации и научных знаний [3].
К сожалению, многие российские научные публикации последних лет в области философских и научно-методологических проблем развития информатики, а также принципов их использования в системе образования сегодня мало известны зарубежным специалистам, в том числе и автору рассматриваемой монографии. А жаль, ведь многие из этих публикаций имеются не только в печатном виде, но и представлены в сети Интернет. Еще одно замечание, которое необходимо сделать по содержанию данного раздела монографии, состоит в том, что научный уровень изложения учебного материала представляется недостаточно высоким и не в полной мере соответствующим современному уровню развития информатики как науки. Например, в данной монографии рассмотрен лишь один из возможных подходов к изучению природы информации (вероятностный), и ничего не говорится о других подходах. Из них принципиально важными является подход У.Р. Эшби [5], который предложил рассматривать информацию в качестве характеристики разнообразия системы, а количество информации - в качестве меры этого разнообразия.
Не упоминается в данной монографии и принципиально важный алгоритмический подход к оценке количества информации, предложенный российским математиком А. Н. Колмогоровым. Хотя этот подход, основанный на использовании комбинаторных методов математики, вполне может быть использован для оценки количества так называемой статической информации. Кстати говоря, в данном учебном курсе вообще не
дается определения понятия информации как философской категории. Вместо этого приводится формула для оценки количества информации на основе вероятностного подхода Клода Шеннона [4]. Не рассматриваются автором также и различные виды информации - статическая, динамическая и другие. Нам представляется, что это также является еще одним и весьма существенным научно-методологическим недостатком данного учебного курса.
Что же касается изложения рассмотренных в первой части монографии вопросов кодирования информации, а также ее сжатия и исправления ошибок, то нам представляется, что это изложение является существенно более удачным. При этом достаточно сложные для восприятия теоретические вопросы сопровождаются необходимыми пояснениями и достаточно наглядными примерами.
Часть 2. Экономика. Первые две главы данного раздела монографии (Глава 7. Рынки и Глава 8. Ценообразование) практически не содержат каких-либо информационных аспектов и приведены для того, чтобы дать студентам первоначальные представления об основах рыночной экономики. Другим аспектам посвящены две следующие главы (Глава 9. Стоимость и Глава 10. Взаимодействие). При этом в обеих этих главах содержатся материалы, связанные с использованием информации в процессе принятия решений. Это представляется полезным и важным как в научно-методологическом, так и в практическом аспектах.
К сожалению, рассмотрение весьма важных и актуальных проблем сетевой экономики осуществлено в данной монографии слишком конспективно и не дает достаточно полного представления о проблемах, методах и перспективах развития данного направления экономического развития современного обществ.
Весьма прискорбно также, что в данном учебном курсе вообще не рассматриваются социальные аспекты использования информации. В нем нет даже упоминания об информационных ресурсах общества, их видах и проблемах использования [6]. Ничего не говорится и о таких понятиях, как информационная компетентность и информационная культура личности [7], а также о проблеме информационного неравенства, которая становится сегодня одной из актуальных глобальных проблем развития цивилизации [8]. Ведь именно об этой проблеме говорил Ге-
неральный секретарь ООН Кофи Аннан в своем выступлении на международном саммите по проблемам формирования глобального информационного общества, который состоялся в конце 2005 года в Тунисе.
Таким образом, все те социальные аспекты информационного развития общества, которые сегодня становятся исключительно актуальными, в данном учебном курсе не нашли практически никакого, пусть даже фрагментарного, отражения.
Часть 3. Кодирование: Безопасность посредством математики. Все четыре главы данного раздела монографии целиком посвящены методам защиты информации путем ее шифрования и использования специальных протоколов безопасности. Здесь излагаются начала теории криптографии, а также ее основные методы, получившие сегодня наиболее широкое практическое применение. Рассмотрены такие практически важные вопросы, как электронная цифровая подпись, цифровые деньги, интеллектуальные карточки и др. Приведенные в данном разделе примеры и упражнения содействуют хорошему усвоению достаточно сложного теоретического учебного материала.
Однако данному разделу монографии присущ тот же недостаток, который уже отмечался нами ранее для второго раздела: в нем, помимо криптографических методов, вообще не рассматриваются другие методы защиты информации. Не нашли в учебном курсе своего отражения и проблемы обеспечения информационной безопасности личности, в том числе проблемы защиты персональных данных. Не рассмотрены также проблемы информационной безопасности государства и общества. А ведь именно эти проблемы сегодня являются наиболее актуальными и выдвигаются на первый план при решении задач обеспечения национальной и международной безопасности.
Часть 4. Извлечение информации из данных. Первые две главы данного раздела монографии по существу являются вводными и содержат общие сведения о структуре данных и системах управления базами данных. Третья же глава целиком посвящена методам поиска информации. Однако в ней практически не рассмотрены проблемы и методы поиска информации в сети Интернет и электронных библиотеках, вопросы использования поисковых систем и поисковых машин. Не рассмотрены также и методы семантического поиска, которые в последние годы становятся все более актуальными и,
безусловно, сохранят свою актуальность в будущем. В то же время хорошо известно, что такие методы активно разрабатываются в США и России [9], и уже находят достаточно широкое практическое использование.
Не рассмотрены в составе данного учебного курса также и проблемы электронного представления и поиска невербальной информации (изображений, картографических данных, химических соединений по их структурным формулам и т.п.), а также вопросы, связанные с функционированием и использованием геоинформационных систем. Нам представляется, что это является весьма существенным недостатком данного курса, как в прикладном, так и в теоретическом плане, так как не позволяет в полной мере раскрыть перед студентами многоплановость проявления самого феномена информации, которая все шире проникает практически во все сферы жизнедеятельности современного общества.
Часть 5. Излучение (Эмиссия): Овладение частотой. Включение данного раздела в состав рассматриваемого учебного курса следует признать новаторским, так как в нем рассматриваются частотные аспекты процессов передачи данных по каналам связи в радиотехнических и других системах. Здесь достаточно подробно излагается история создания телеграфа, телефона, фонографа, радио и современных систем связи, а также рассматриваются теоретические аспекты их функционирования, основанные на использовании преобразований Фурье. Показана важная роль явления резонанса, на основе которого осуществляется выделение полезных сигналов на фоне помех. При этом учебный материал излагается весьма интересно и иллюстрируется на конкретных примерах.
Излагаются здесь и основные положения теории электромагнетизма, разработанной Максвеллом, Хевисайдом и Генрихом Герцем, а также история изобретения и использования «беспроводного телеграфа» -радиосвязи. Рассматриваются различные виды модуляции радиосигналов и принципы использования супергетеродина, изобретенного Армстронгом. Вызывает сожаление тот факт, что история изобретения радио излагается в данной монографии не вполне объективно, так как имя российского ученого А.С. Попова в ней даже не упоминается.
В третьей главе данного раздела монографии автор вновь возвращается к теории коммуникации Клода Шеннона и рассмат-
ривает основные понятия этой теории и ее математические аспекты, излагаемые с использованием понятия энтропии. Здесь рассмотрены также принципы построения систем множественного доступа с частотным, временным и кодовым разделением полосы пропускания канала связи.
Последняя, четвертая глава данного раздела целиком посвящена вопросам построения и функционирования сетей передачи данных. Здесь рассматриваются способы формирования пакетов данных, передаваемых по каналам связи, а также некоторые алгоритмы маршрутизации. К сожалению, проблемы построения и функционирования сетей передачи данных рассмотрены в данной монографии весьма фрагментарно. Например, практически не освещаются вопросы, связанные с принципами построения и функционирования глобальной сети Интернет, которая в настоящее время уже охватывает весь земной шар и стала важнейшим средством информационных коммуникаций практически во всех сферах жизнедеятельности общества.
Мало внимания уделено в монографии и средствам мобильной связи. Не показана тенденция интеграции систем связи, передачи данных и телевидения. А ведь эта тенденция имеет не только техническое, но и важное социальное значение, так как она радикальным образом изменяет информационную среду обитания человека, его традиционные представления о качестве жизни, активно формирует у людей новые информационные потребности, привычки и стереотипы поведения [8].
Значение информационных методов познания в современной науке и образовании
Одно из наиболее принципиальных замечаний по содержанию рассматриваемой монографии Д. Ленбергера заключается в том, что в ней рассматриваются, главным образом, лишь инструментально-технологические аспекты использования информации при решении прикладных технических и экономических задач и практически полностью отсутствуют материалы о современных информационных методах познания и их использовании в науке и образовании.
В последнее время в печати появился ряд сообщений, содержание которых свидетельствует о том, что интерес к использованию фундаментальных методов информатики в самых различных областях научных
исследований быстро возрастает. Этот интерес проявляют не только отдельные ученые и научные организации, но также и некоторые важные правительственные структуры, как в России, так и за рубежом. Так, например, в 2005 году Консультативный комитет по информационным технологиям при Президенте США представил ему аналитический доклад именно по этой проблеме. В докладе содержатся результаты анализа состояния дел по развитию информатики в США и показано, что здесь необходимо принимать решительные действия на федеральном уровне для предотвращения тех негативных тенденций, которые в настоящее время наблюдаются в американской науке и в системе образования [10].
В докладе особое внимание уделено методам информационного моделирования, которые в последние годы очень быстро развиваются и уже оформились в одно из перспективных направлений междисциплинарной сферы исследований, получившей в западных странах название Computational science (Вычислительная наука). Авторы доклада прогнозируют, что именно это направление и будет в 21-м веке критическим фактором дальнейшего развития науки, образования, а также высоких технологий, используемых в промышленности и в социальной сфере общества. Они утверждают, что прогресс именно в этой области и должен обеспечить высокую конкурентную способность США в мировой экономике и их стратегическое превосходство перед другими странами в сфере высоких технологий.
Поэтому в докладе предлагается проведение в США ряда новых крупномасштабных и долгосрочных национальных программ по сотрудничеству правительства, науки, образования и бизнеса в целях их кардинальной перестройки в направлении развития и более эффективного использования методов имитационного компьютерного моделирования практически во всех сферах социальной практики.
Однако, особенно принципиальной представляется оценка авторами аналитического доклада той роли, которую должны сыграть методы информационного моделирования в развитии методологии научного познания в 21-м веке. В заключительной части доклада они специально подчеркивают, что в современных условиях, когда формируется глобальная экономика и усиливается роль науки и высоких технологий, именно «вычислительная наука» будет со-
ставлять тот «третий столп» научного прогресса, который, наряду с двумя другими (теоретическими исследованиями и физическим экспериментом) и будет являться главной основой всей научной методологии 21-го века.
Такая высокая оценка значимости данного информационного метода познания сегодня может показаться сильно преувеличенной. Однако это не так. В аналитическом докладе Президенту США достаточно убедительно показано, что развитие «вычислительной науки» создает уникальные возможности для проведения научных исследований. С использованием ее средств и методов ученые могут изучать самые разнообразные проблемы, исследование которых другими методами является неэффективным, а зачастую и просто невозможным. Диапазон этих проблем чрезвычайно широк. Это и биофизические процессы головного мозга, и исследование фундаментальных физических сил, формирующих Вселенную, и распространение инфекционных болезней, и крупномасштабные природные катаклизмы, и анализ ядовитых веществ, используемых террористами, и многое, многое другое.
Исключительно важная особенность вычислительной науки, по мнению авторов доклада, заключается в том, что ее методы являются универсальными и поэтому могут использоваться практически во всех сферах научных исследований, привнося в них принципиально новые качества. Прежде всего, это резкое сокращение сроков исследования, а также возможность наглядной компьютерной визуализации полученных результатов. Принципиальными эти качества являются потому, что исследование некоторых процессов или явлений необходимо осуществлять в реальном масштабе времени, т.е. параллельно с развитием самого процесса. Кроме того, в науке существуют такие проблемы, на изучение которых традиционными методами просто не хватает продолжительности жизни самого исследователя.
Что же касается новых методов компьютерной визуализации, то они также представляются чрезвычайно важными для понимания и интерпретации результатов научных исследований. Ведь даже имеющиеся здесь сегодня возможности наглядного представления тех или иных исследуемых процессов и явлений в природе и обществе позволяют более широко использовать пространственное воображение, ассоциативную память и другие возможности правого по-
лушария головного мозга человека, которые в настоящее время явно недоиспользуются.
Таким образом, вычислительная наука является именно той междисциплинарной областью, развитие которой может многократно повысить эффективность исследований практически во всех других направлениях фундаментальной и прикладной науки.
Новые средства информатики для реализации методов информационного моделирования
В учебном курсе Д. Линбергера практически не рассматриваются новые информационные технологии, а также те новые средства информатики, которые появились в самые последние годы и которые открывают принципиально новые возможности для практической реализации методов анализа и обработки информации, в том числе, для решения задач информационного моделирования. А ведь такие средства существуют уже сегодня и их возможности настолько высоки, что ставят новые задачи не только перед фундаментальной и прикладной наукой, но и перед системой образования.
Прежде всего, здесь следует отметить высокопроизводительные Супер-ЭВМ, возможности которых стремительно возрастают. Так, например, в конце 2006 года появилось сообщение о том, что в Японии уже создана новая Супер-ЭВМ, в которой достигнуто быстродействие в один квадриллион (!) операций в секунду. Эта машина представляет собой комплекс из 210 многопроцессорных устройств, способных осуществлять параллельную обработку информации, поступающей в него от 64 параллельных серверов. В настоящее время эта машина решает задачи, связанные с исследованием структуры белков, и поэтому носит название Protein Explorer.
Мало того, японские специалисты объявили о том, что ими уже начата реализация проекта, результатом которого станет создание к 2010 году новой Супер-ЭВМ с производительностью порядка 10 квадриллионов операций в секунду. Возможности такой машины для реализации сложных информационных моделей даже трудно себе представить. Проблема заключается сегодня совсем в другом - в отсутствии необходимого количества специалистов, которые были бы способны эффективно использовать такую технику для решения сложных задач. Причем речь здесь идет не только о специалистах в области вычислительной техники и информационного моделирования, но, пре-
жде всего, о подготовке специалистов в различных предметных областях науки, которые должны хорошо представлять себе новые возможности, открывающиеся в результате развития новых средств информационного моделирования, и способных содержательно ставить задачи для исследования на информационных моделях. Подготовка таких специалистов и является сегодня одной из новых и стратегически важных задач системы образования и, прежде всего, высшей школы.
Российская концепция информатики как фундаментальной науки
В отличие от инструментально-технологического подхода к проблемам информатики, который является характерным для американских специалистов, подход российских ученых к этим проблемам всегда отличался существенно большей фундаментальностью и комплексностью. Ведь именно в России были впервые сформированы представления об информатике как о фундаментальной науке, имеющей важное междисциплинарное, научно-методологическое и мировоззренческое значение [13-15]. Именно Россия на 2-м Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика» (Москва, 1996) предложила новую концепцию изучения проблем информатики как фундаментальной науки и общеобразовательной дисциплины в системе опережающего образования. При этом была предложена также и новая структура образовательной области «Информатика» для системы образования и показано, что переход к этой структуре может стать важным шагом на пути интеграции фундаментальной науки и образования [16].
Именно в России, начиная с 1990 года, осуществляется развитие социальной информатики как перспективного направления в науке и образовании, которое должно стать научной базой для формирования информационного общества. При этом была также разработана концепция и методология изучения проблем социальной информатики в системе высшего образования [22-24].
В последние годы в Российской академии наук активно разрабатываются также философские, семиотические и лингвистические основы информатики, формируются принципиально новые подходы к структуризации ее предметной области, которые учитывают не только актуальные и перспективные направления развития самой информатики, но и современные тенденции развития
науки и образования [17-19]. Некоторые из этих проблем рассматриваются в специальном выпуске научных трудов Института проблем информатики Российской академии наук, посвященном современным научно-методологическим проблемам информатики и перспективам ее дальнейшего развития. Этот выпуск вышел в свет в конце 2006 года
[19].
Что же касается собственно вычислительных аспектов информатики, то им в России всегда уделялось значительное внимание. При этом сформировалось научное направление, которое уже более 20 лет активно развивается российскими учеными и получило в нашей стране название вычислительного эксперимента. Основоположником и признанным лидером этого направления является академик А.А. Самарский.
Современные представления о предмете информатики
В настоящее время в мировом научном и образовательном сообществах существуют три основные точки зрения на предмет и область исследований информатики. В соответствии с первой из них информатика все еще квалифицируется как комплексная техническая дисциплина, изучающая методы и средства автоматизированной обработки и передачи информации при помощи современных средств информатизации и, в первую очередь, с помощью ЭВМ и телекоммуникационных сетей. Именно эта точка зрения была доминирующей вплоть до 1995 года и определяла отношение к информатике, как в отечественной науке, так и в системе образования. Из этих же представлений, вероятнее всего, исходили и при формировании перечня научных специальностей ВАК, по которым сегодня в России подготавливаются и защищаются кандидатские и докторские диссертации в области информатики. Ведь вот уже более 20 лет как в этом перечне существует лишь всего одна научная специальность «Теоретические основы информатики», которая, конечно же, не может охватить всех ее современных научных проблем и аспектов.
Что же касается зарубежной науки, то в США, Канаде и многих других англоязычных странах русскоязычному термину «Информатика» сегодня соответствует, как минимум, четыре англоязычных термина и четыре сформировавшиеся области знания: Information science, Computer science, Computational Science и Computating (последний термин обозначает использование вычисли-
тельной техники в различных сферах социальной практики). При этом в области Computer science, само название которой подчеркивает компьютерную ориентацию данной области научных исследований и прикладных разработок, основное внимание уделяется инструментально-техническим аспектам, а не изучению собственно информационных процессов, которыми занимается другая наука, получившая в этих странах название Information science.
Существует также и другая точка зрения, в рамках которой информатика рассматривается одновременно и как фундаментальная естественная наука, и как комплексная область практической деятельности. Эта точка зрения стала все больше распространяться в России, начиная с 1990 года, когда были опубликованы результаты исследований развития определений информатики и ее предметной области, проведенные в Институте проблем информатики РАН [12,13]. В этих работах была проанализирована эволюция представлений о предмете информатики и показано ее место в системе науки, междисциплинарное значение и взаимосвязи с другими научными дисциплинами.
Таким образом, предметная область информатики (как ее сегодня понимают многие российские ученые) гораздо шире, чем предметная область той дисциплины, которую в странах Запада принято обозначать термином Computer science. Иначе говоря, термин «Информатика» в России обозначает сегодня достаточно широкую предметную область, которая включает одновременно проблематику Computer science, Information science, Computational Science, Computating, но не только эти науки.
Еще одна точка зрения, которая в последние годы приобретает все больше сторонников, как в России, так и за рубежом, связана с работами российских ученых А.П. Ершова, Ю.И. Шемакина, Ю.А. Шрей-дера, А.Д. Урсула. Еще 20 лет назад они рассматривали информатику как формирующуюся новую фундаментальную науку, которая будет иметь первостепенное значение не только для всего естествознания, но и для гуманитарных наук. Этот прогноз был основан на признании фундаментальности понятия информации, которая является важнейшим объектом изучения информатики как науки, а также на гипотезе, согласно которой информационные закономерности должны иметь общую основу для своего
проявления, как в живой, так и в неживой природе, в том числе - и в технических системах.
Автор данного текста является сторонником именно этой точки зрения, которую и отстаивает в своих работах, начиная с 1990 года [12,13,16-19].
Объект и предмет изучения в современной информатике
По нашим представлениям, основным объектом изучения для современной информатики являются информационные процессы и процессы информационного взаимодействия, которые происходят в природе и обществе, а также методы и средства реализации этих процессов в технических, социальных, биологических и физических системах. Никакая другая научная дисциплина изучением этих процессов специально не занимается, хотя отдельные аспекты проявления информационных процессов в тех или иных информационных средах вполне может исследовать, и появившиеся в последние годы научные публикации это достаточно убедительно подтверждают. Поэтому современную информатику следует квалифицировать как вполне самостоятельную научную дисциплину.
Предметом изучения для информатики являются основные свойства и закономерности информационных процессов и процессов информационного взаимодействия в природе и обществе, особенности их проявления в различных информационных средах (технической, физической, биологической и социальной), методы и средства их реализации, а также использование этих средств и методов в различных сферах социальной практики.
Таким образом, информатика является комплексной научной дисциплиной, имеющей исключительно важное значение для дальнейшего развития общества, особенно на этапе его перехода к глобальному информационному обществу, основанному на знаниях. Она призвана стать научной базой для формирования этого общества и поэтому должна достаточно глубоко изучаться в системе образования.
Научная методология информатики
Информатика сегодня имеет свои собственные методы научного исследования, наиболее популярными из которых являются метод информационного моделирования и метод информационного подхода. Эти методы широко используются и в самой информатике, и во многих других областях науки, т.е. они уже стали междисциплинар-
ными. Развитие этих методов является сегодня одной из важнейших методологических задач информатики.
Менее известен сегодня, но является весьма перспективным в ближайшем будущем такой сравнительно новый метод информатики, как глубокая виртуальная реальность. Причем, речь здесь идет не о технических системах, а именно о новом методе научного познания природы человека. Есть основания полагать, что использование этого метода позволит ученым получать принципиально новые знания о свойствах человеческой психики, а также о процессах мышления и сознания человека, т.е. существенным образом продвинуться в решении тех фундаментальных проблем изучения человека, над которыми наука работает уже многие годы и пока еще не вполне успешно.
Практика показала, что использование методов информатики позволяет не только получать принципиально новые фундаментальные знания о природе, человеке и обществе, но и формировать новую научную Картину Мира, новое научное мировоззрение и новую информационную культуру человека и общества [8,17]. Следовательно, информатика сегодня должна квалифицироваться как самостоятельная отрасль фундаментальной науки, имеющая такое же значение, как физика, химия, биология, психология и другие фундаментальные науки.
При этом необходимо подчеркнуть, что информатика сочетает в себе как естественнонаучные, так и гуманитарные аспекты. 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, а методы искусственного интеллекта и базирующиеся на них практические разработки находят в последние годы все большее распространение в технике, естественных науках и в гуманитарных исследованиях [30].
Информатика в российской системе образования
В российской системе образования информатика изучается с начала 80-х годов минувшего века, т.е. уже более 25 лет. При этом изучается она не только в высшей, но и в общеобразовательной школе, где действуют соответствующие государственные стандарты, в разработку которых внес свой посильный вклад и автор настоящего текста.
Если говорить о содержании учебных курсов по информатике для общеобразова-
тельной российской школы, то здесь необходимо отметить устойчивую тенденцию по переходу от изучения инструментально-технологических аспектов информатики, направленных, главным образом, на формирование компьютерной грамотности учащихся, ко все большему изучению информационных проблем информатики. Сегодня основной задачей общеобразовательной школы становится формирование информационной грамотности и информационной компетентности учащихся, развитие их информационной культуры.
Это предполагает, в первую очередь, формирование знаний об информационных ресурсах общества, как национальных, так и мировых, а также умение самостоятельно их находить и использовать в своей практической деятельности. Поэтому в школьных учебных курсах уделяется значительное внимание изучению современных возможностей сети Интернет и методам поиска необходимой информации в этой сети.
Значительное внимание уделяется также и теоретическим основам информатики: началам теории информации, методам кодирования информации и обработки изображений и, в особенности, методам информационного моделирования. Примерами здесь могут служить учебник по информатике для 10-го класса средней школы, разработанный профессорами С.А. Бешенковым и Е.А. Ра-китиной [20], а также издаваемый в настоящее время учебник для 8-го класса средней школы, подготовленный теми же авторами под руководством академика РАО А. А. Кузнецова [21]. Содержание этих учебников в части изложения основ теории информации мало в чем уступает по своему уровню тем материалам, которые приведены в первой части учебного пособия Д. Ленбергера, а в части информационного моделирования его существенным образом превосходит. А ведь это учебники для школы, а не для вуза.
Что же касается содержания учебных курсов по информатике для высшей российской школы, то здесь можно отметить следующие положительные моменты и тенденции. Во-первых, в ряде российских вузов, начиная с 1990 года, изучается курс «Социальная информатика», в котором с позиций системного подхода рассматриваются социальные аспекты информатики, в том числе -проблемы становления информационного общества и гуманитарные аспекты проблемы информационной безопасности. Во взаимодействии с Институтом ЮНЕСКО по
информационным технологиям в образовании разработана и опубликована в печати Базовая модульная программа учебного курса «Социальная информатика» для системы высшего образования, а также необходимые учебные пособия [22-24]. Необходимо также отметить, что, начиная с 2005 года, раздел «Социальная информатика» включен в состав программы кандидатского минимума для аспирантов и соискателей ученой степени кандидата наук.
Во- вторых, в университетах России сегодня читается также и ряд инновационных учебных курсов по теоретическим основам информатики, управлению информационными ресурсами, использованию информационных технологий в системе образования, а также по проблемам формирования новой информационной культуры личности [6, 2527]. На достаточно высоком уровне изучаются проблемы информатики и в системе повышения квалификации российских специалистов с высшим образованием, в том числе и государственных служащих [28].
И, наконец, в последние годы особое внимание начинает уделяться также истории и философским проблемам информатики. Эти проблемы уже изучаются сегодня в системе подготовки научных кадров России
[29].
Приведенные примеры показывают, что во всех перечисленных весьма важных и перспективных областях научного знания российская система образования сегодня значительно опережает западную.
Заключение
Современный период развития цивилизации многими исследователями вполне обоснованно квалифицируется как начальный этап становления глобального информационного общества. Средства информатики, новые информационные и компьютерные технологии все более широко проникают сегодня практически во все сферы жизнедеятельности сотен миллионов людей, изменяют условия их труда и быта, становятся атрибутами новой, информационной культуры общества.
Достижения в области информатики уже сегодня являются весьма впечатляющими. Они не только открывают беспрецедентные в истории человечества возможности для социальных коммуникаций, проведения научных исследований, развития системы образования, экономики и культуры, обеспечения безопасности и устойчивого развития общества, но в значительной степени
изменяют и самого человека, так как формируют у него новые потребности, стереотипы поведения, а также новые представления о качестве жизни, пространстве и времени. Информационные ресурсы общества становятся сегодня определяющим фактором его научно-технического и социально-экономического развития. Поэтому способность той или иной страны формировать, сохранять, распределять и эффективно использовать эти ресурсы в значительной степени определяет сегодня конкурентную способность этой страны в мировом сообществе и рассматривается в качестве одного из необходимых условий обеспечения ее национальной безопасности.
Открывшиеся в последние годы перспективы развития таких новых направлений научно-технического прогресса, как на-нотехнологии, микросистемотехника и биотехнологии, дают надежду на то, что ряд актуальных проблем развития цивилизации смогут найти свое решение уже в ближайшие десятилетия. Однако, совершенно ясно, что их решение потребует и развития сферы науки, более фундаментального и качественного образования, и, самое главное, существенно более сложной, чем это имеет место сегодня, организации основных сфер деятельности общества. Стратегическая задача устойчивого развития цивилизации в качестве необходимого условия включает переход от постиндустриального общества к обществу, основанному на знаниях, т.е. к такому обществу, в котором главным ресурсом развития станут накапливаемые и активно используемые научные знания, творческая инициатива и интеллект человека.
В этих условиях вполне естественным представляется повышение интереса к научно-методологическим проблемам развития информатики, информационных и компьютерных технологий, обеспечивающих решение актуальных проблем на основе эффективного использования научных знаний. Сегодня основное внимание уделяется уже не
только решению инструментально-технологических задач информатики. Сформировалась потребность в принципиально новых информационных, компьютерных и сетевых технологиях представления знаний, разработка которых необходима для построения общества, основанного на знаниях.
Сегодня становится все более очевидным, что информатика является не только одной из быстро развивающихся и перспективных областей современной науки, но и фундаментальной составляющей всего процесса научного познания и формирования общества, основанного на знаниях. В связи с этим вполне понятен тот повышенный интерес к основаниям информатики, а также к ее философским и научно-методологическим аспектам, который наблюдается сегодня в сфере науки и сфере образования.
Системы образования во многих странах мирового сообщества (США, странах Западной Европы, Южной Кореи, Японии, Китае, Индии, Канаде и России) переживают сегодня новый этап своей радикальной модернизации. Ее целью является существенное повышение качества образования, главным образом, на основе его все большей фундаментализации и информационно-компьютерной ориентации. А это, в свою очередь, требует перехода в системе образования на новые принципы изучения информатики как фундаментальной науки и общеобразовательной дисциплины, естественно, при соответствующем уточнении действующих государственных образовательных стандартов.
Хотелось бы надеяться, что настоящая монография Д. Ленбергера, посвященная методам изучения ряда важных информационных аспектов этой науки в системе высшей школы, будет способствовать решению этой проблемы и вызовет интерес у российских читателей. Поэтому мы рекомендуем эту книгу и преподавателям, и студентам, и руководителям системы образования.
Литература
1. Пригожин И.Р., Стингерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой. - М.: Прогресс, 1986.
2. Гуревич И.М. Законы информатики - основа строения и познания сложных систем. - М.: РИФ «Антиква», 2003. - 176 с.
3. Велихов Е.П. Общество знания //«Мир связи» СОЫЫЕКТ. - М., 1996, сент-окт.
4. Шеннон К. Математическая теория связи. Работы по теории информации и кибернетике. - М.: Иностранная литература, 1963. - С. 243-332.
5. Эшби У.Р. Введение в кибернетику/Пер. с англ. - М.: Нил., 1959. - 432 с.
6. Хорошилов А.В., Селетков С.Н., Днепровская Н.В. Управление информационными ресурсами: учеб. - М.: Финансы и статистика, 2006. - 272 с.
7.Колин К.К. Глобальные проблемы информатизации: информационное неравенство // «Alma mater» (Вестник высшей школы). - 2000. - № 6. - С. 27-30.
8. Колин К.К. Информационная культура в информационном обществе //Открытое образование. -2006 . - № 6. - С. 50-57.
9. Зацман И.М. Концептуальный поиск и качество информации. - М.: Наука, 2003. - 271 с.
10. Колин К.К. Новая компьютерная инициатива США и задачи России в области развития информатики // «Alma mater» (Вестник высшей школы) . - 2006 . - № 5. - С. 26-29.
11. Ершов А.П. Информатика: предмет и понятие//Кибернетика. Становление информатики. - М.: Наука, 1986. - С. 28-31.
12. Колин К.К. О структуре научных исследований по комплексной проблеме «Информатика»// Социальная информатика. - М.: ВКШ при ЦК ВЛКСМ, 1990. - С. 19-33.
13. Колин К.К. Фундаментальные проблемы информатики//Системы и средства информатики. -Вып. 7. - М.: Наука, 1995. - С. 5-20.
14. Политика в сфере образования и новые информационные технологии. Национальный доклад России. 2-й Междунар. конгресс ЮНЕСКО «Образование и информатика» (Москва, 1996). - М.: ИИТО ЮНЕСКО, 1997.
15. Колин К.К. Социальная информатика: Уч. пос. для вузов. - М.: Академический Проект, 2003. -432 с.
16. Колин К.К. О структуре и содержании образовательной области «Информатика»//Информатика и образование. - 2000 . - № 10. - С. 5-10.
17. Колин К. К. Информационный поход в методологии науки и научное мировоззрение// «Alma mater» (Вестник высшей школы) . - 2000. - № 2 . - С. 16-22.
18. Колин К.К. Феномен информации и философские основы информатики // «Alma mater» (Вестник высшей школы) . - 2004. - № 11. - С. 33-38.
19. Колин К.К. Становление информатики как фундаментальной науки и комплексной научной про-блемы//Системы и средства информатики. Спец. вып. Научно-методологические проблемы информатики /Под ред. К.К. Колина. - М.: ИПИ РАН, 2006. - С. 7-57.
20. Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Систематический курс: Учеб. для 10-го класса. -М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 432 с.
21. Кузнецов А. А., Бешенков С. А., Ракитина Е.А. Информатика: Учеб. для 8-го класса общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение, 2007 (в печати).
22. Колин К. К. Социальная информатика. Базовая модульная программа учебного курса для системы высшего образования. - М.: ИПИ РАН, 2001. - 80 с.
23. Колин К.К. Фундаментальные основы информатики: социальная информатика: Уч. пос. для вузов. - М.: Академический Проект; Екатеринбург: Деловая книга, 2000. - 350 с.
24. Колин К.К. Социальная информатика: Уч. пос. для вузов. - М.: Академический Проект; М.: Фонд «Мир», 2003. - 432 с.
25. Колин К.К. Теоретические основы информатики: Учеб.-метод. материалы. - М.: МГСУ, 2003. -
36 с.
26. Норенков И. П., Зимин А.М. Информационные технологии в образовании. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 352 с.
27. Гендина Н.И., Колкова Н.И., Стародубова Г.А., Уленко Ю.В. Формирование информационной культуры личности: теоретическое обоснование и моделирование содержания учебной дисциплины. -М.: Межрегиональный центр библиотечного сотрудничества, 2006. - 512 с.
28. Информатика: Учеб. /Под общ. ред. А.Н. Данчула. - М.: Изд-во РАГС. - 528 с.
29. Колин К.К. Историко-философское введение в проблемы информатики. Экспериментальная программа учебного курса для аспирантов педагогических университетов. - М.: ИПИ РАН, 2006. - 24 с.
30. Искусственный интеллект: междисциплинарный подход/Под ред. Д.И. Дубровского и В. А. Лекторского. - М.: ИИнтеЛЛ, 2006. - 448 с.
31. Ленбергер Д. Наука об информации: Авторский курс для студентов Стэндфордского университета/ Пер. с англ.; Под научн. ред. К.К. Колина и Г. Л. Смоляна. - М.: Техносфера, 2007.
*
*
*
