Избранные материалы совместного семинара
ИПИ РАН и ИНИОН РАН
«Методологические проблемы наук об информации»

Информатика: семь идей профессора Ф.Е. Темникова.

Доклад на 14-м заседании семинара «Методологические проблемы наук об информации» (Москва, ИНИОН РАН, 28 ноября 2013 г.)

Виолетта Николаевна Волкова, д.э.н., профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, кафедра «Системный анализ и управление», Санкт-Петербургский государственный политехнический университет.  

Содержание.

0. Введение.
1. Информатика – наука об информационных элементах, процессах и системах.
2. Информатика высших систем.
3. «Информатика – систематика – интеллектика».
4. «Ген» информационной системы Ф.Е. Темникова.
5. Способы представления информации.
6. Оценки (меры) информации.
7. Синхронные поля общения.
8. Заключение.
9. Литература.
10. Приложение. Основные труды Ф.Е. Темникова в области информатики.
11. Послесловие  

Введение.  ⇑ 

В отечественной научной литературе термин «информатика» был впервые использован в 1963 г. моим учителем, профессором Московского энергетического института Фёдором Евгеньевичем Темниковым [9]. В ноябрьском номере журнала «Известия вузов: Электромеханика» за 1963 г. он опубликовал небольшую, всего на одну страничку, заметку под названием «Информатика». Текст начинался так: «Давно ощущается потребность в интегральной научной дисциплине, связывающей воедино многочисленные вопросы сбора, передачи, обращения, переработки и использования информации.

Здесь сделана попытка создания программы такой дисциплины, могущей послужить важным теоретическим стержнем автоматики, телемеханики, измерительной и вычислительной техники, связи и радиолокации, бионики и кибернетики».

Это определение рассматривается в разделе 1.

В дальнейшем Ф.Е. Темников неоднократно обращался к различным аспектам информатики. Представляется, что осмысление его идей (разделы 2-7) может стать значимым вкладом в становление информатики как единой науки.  

1. Информатика – наука об информационных элементах, процессах и системах.  ⇑ 

Проект программы информатики был представлен Ф.Е. Темниковым в виде таблицы со столбцами «Теория информационных элементов», «Теория информационных процессов» и «Теория информационных систем».

Укрупнённая структура этой таблицы приведена на рис. 1.

Рис. 1. Укрупнённая структура таблицы из статьи Ф.Е. Темникова «Информатика».

В последующем Фёдор Евгеньевич показал, что исходно выделенные компоненты (страты) можно интерпретировать по-разному. Так возникли различные варианты структуризации компонентов информатики.

В 1967 г. Ф.Е. Темников предложил каноническое определение информатики. В нём вместо понятия «информационные элементы» было введено понятие «информационные категории» и применены различные способы их структуризации [10].

Понятие информационных категорий может быть представлено в виде множества:

K = <I, B, F, C. L, M>, (1)

где I – информация;
B – базис, материальный носитель информации;
F – инфосфера, поле информации;
C – содержание, виды информации;
L – языки, коды и формы выражения информации;
M – метрика информации.

В разных работах Ф.Е. Темников предлагал различные способы структуризации этих категорий (см. табл. 1, а [10] и табл. 1, б [13]). Он неоднократно уточнял функции и процессы в информационных системах.

Таблица 1.

Варианты структуризации определения информатики Ф.Е. Темникова.

Выяснилось, что в конкретных условиях способы структуризации могут быть разными с учётом вида и характера сферы, объекта, для которых применяется понятие «информатика». Для технических, биологических и социально-экономических объектов можно выносить на верхние уровни структуризации различные компоненты. Это важно при разработке моделей исследования и проектирования технических комплексов, в особенности информационных систем для предприятий, организаций и других социально-экономических объектов.

В настоящее время интерес к определению Ф.Е. Темникова возрождается. Оно используется в качестве эпиграфа к справочнику «Прикладная информатика [7], иллюстрируется на его обложке и на рис. 2.

Составляющие определения применительно к настоящему периоду развития наук об информации могут быть интерпретированы следующим образом

1.1. Информационные элементы.

В теории систем элемент определяется как предел членения системы с точки зрения аспекта её рассмотрения, цели исследования или создания, решаемой конкретной задачи [4].  

Информация – это отображение материи, т.е. объектов и их свойств. Следовательно, информационный элемент – это отражение существующих элементов, элементарных объектов, учитываемых при решении прикладных задач.

При определении состава элементов информатики следует иметь в виду наличие двух главных её составляющих – информации и средств её обработки.

В качестве информационных элементов естественно, прежде всего, рассматривать данные. В технических науках информатика первоначально развивалась как наука о передаче и обработке данных, и в качестве элементов рассматривались символы: буквы, цифры, слова. Затем – сведения о деталях, блоках и других компонентах изделий. 

В социально-экономических системах в качестве данных рассматриваются сведения об объектах производственного или обслуживающего процесса, показатели, характеризующие состояние объекта, социально-экономического процесса, происходящие в системе изменения.

Для названия совокупностей данных вводят термины информационный массив, база данных (БД), хранилище данных.

Для представления организации в системе экономики необходима нормативно-правовая информация, представляемая в виде документальной информации, т.е. текстов, в которых нужно искать элементы при этом элементы – нормы, статьи, т.е. фрагменты текста.

Для организации управления предприятием (организацией) нужна нормативно-техническая, нормативно-методическая, маркетинговая, мониторинговая информация, т.е. представляемая в виде текстов. Из них нужно извлекать конкретные данные о производственных нормативах, состоянии среды, сведения о наличии и ценах товаров на рынках и т.п.

В каждом конкретном приложении нужно выделять информационные элементы с учётом поставленной задачи и необходимой степени детализации.

Для сбора, передачи, хранения, обработки и представления информации лицам, принимающим решения, нужны технологии, технические и программные средства, которые также являются элементами информатики.

1.2. Информационные процессы.

Процессы – это последовательности операций во времени при проектировании, производстве изделий, в экономике – бизнес-процессы, в управлении – организационно-технологические процедуры (ОТП) подготовки и реализации управленческих решений по организации производства, обслуживания, торговли и т.п.

Информационные процессы – процессы, связанные с регистрацией, хранением, передачей, обработкой, представлением, поиском, использованием информации, последовательность операций при прохождении информации, сопровождающей последовательности операций во времени при проектировании, производстве изделий, при подготовке и реализации управленческих решений.

В технических дисциплинах (технической информатике) изучаются процессы передачи информации, в реализации которых участвуют источник и приёмник информации (получатель) и канал передачи информации – канал связи, представляющий собой совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

В социально-экономических системах информационные процессы определяются компьютерной технологией, которая включает в себя последовательное выполнение определенных этапов работы с информацией: ввод, хранение, обработка, поиск, представление.

Для исследования информационных процессов при проектировании организационных структур и автоматизированных информационных систем предприятий (организаций) в 1970-е гг. в теории систем был предложен функционально-технологический подход. Однако в тот период его практически не удалось реализовать из-за ограниченных возможностей вычислительной техники.

Для представления и исследования процессов при проектировании информационных систем в 1990-е гг. разработана методология SADT (Structured Analysis and Design – структурный анализ и проектирование) [24]. Она представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. На её основе разработаны и широко применяются функционально-ориентированные и объектно-ориентированные CASE*CASE (Computer Aided Software Engineering) – компьютерное проектирование программных систем. и RAD*RAD (Rapid Application Development) – быстрая разработка приложений. технологии. Компьютерная реализация методологии SADT получила название IDEF (Icam DEFinition). Основными структурными моделями являются модели процессов IDEF0 и IDEF3, модель данных IDEF1X [см., напр.: 20]. Созданы стандарты IDEF и DFD, ориентированные на анализ процессов (в том числе бизнес-процессов). Для реализации моделей применяются автоматизированные средства – BPWin, ARIS, язык UML (Unified Modeling Language – Унифицированный язык моделирования) [см., напр.: 19] и семейство IDEF-технологий [20], которые служат полезным инструментом для анализа процессов в информационных системах. Это позволяет развить функционально-технологический подход, обычно называемый в настоящее время процессным.

Изучение IDEF-технологий и других автоматизированных средств для реализации методологии SADT обеспечивается специальными дисциплинами – «Информационные системы и технологии», «Проектирование информационных систем», «Моделирование бизнес-процессов».

Информационные процессы – это не только отображение реально протекающих материальных процессов на предприятиях. Существуют процессы создания и распространения научно-технической информации. В теории научно-технической информации о таких процессах принято говорить как об информационных потоках и исследовать закономерности их строения (законы C. Брэдфорда, Г. Ципфа, Б. Виккери, закономерность концентрации – рассеяния В.И. Горьковой [5]).

1.3. Информационные системы.

Термин «информационная система» (ИС) получил широкое распространение применительно к информационным комплексам, включающим в себя в качестве основы технические объекты, обслуживаемые человеком (человеко-машинные системы). Однако ещё в большей мере он относится к социальным и социально-экономическим комплексам, без которых на определённом этапе развития цивилизации стало невозможным её существование.

В истории становления понятия ИС в таком понимании относительно независимо развивались несколько направлений. Поскольку понятие информационной системы начало переосмысливаться и формироваться в связи с автоматизацией хранения и поиска информации, это понятие стало практически неотделимым от понятий «автоматизированная информационная система» и «информационно-поисковая система».

Начиная с 1960-х гг. в истории развития информационных систем нашей страны относительно независимо сформировались два направления:

• разработка автоматизированных информационных систем – АИС как первой очереди автоматизированных систем управления – АСУ;
• разработка автоматизированных систем научно-технической информации – АС НТИ.

Для управления разработками были подготовлены и утверждены соответствующие руководящие методические документы, выполняющие роль стандартов.

На предприятиях создавались системы нормативно-методического обеспечения управления (СНМОУ) и их автоматизированный вариант – АСНМОУ.

В связи с политическими и экономическими преобразованиями 1990-1991 гг. работы были приостановлены. В течение 1990-х гг., вплоть до 1999 г., в основном приобретались зарубежные локальные информационные системы и базы данных, которые внедрялись на предприятиях и в различных фирмах, создавались отдельные страницы документальной и фактографической информации в сети Интернет.

Но затем происходит постепенная адаптация к новым экономическим условиям, и в частности, информационные ресурсы и некоторые принципы организации Государственной системы научно-технической информации (ГСНТИ) сохранились в системе, которую в настоящее время условно называют Российской ГСНТИ (РГСНТИ). Развиваются ИС библиотечной сети РФ.

При переходе к рыночной экономике, правовому государству возросла роль ещё одного важного вида информации – нормативно-правовой. Начали создаваться автоматизированные системы нормативно-правовой документации (АС НПД) или справочно-правовые системы (СПС) разного рода и назначения (системы «Консультант+», «Кодекс», «Гарант» и др.).

На новой технической базе с использованием современных технологий развиваются ИС государственного управления на федеральном и муниципальном уровнях (в частности, ИС государственной статистики, ИС природных ресурсов, явлений и процессов, государственные системы экономической, финансовой информации, внешнеэкономической деятельности и др. ИС специального назначения).

Стратифицированное представление структуры информатики, приведенное на рис. 2, отражает ход развития информационных систем, для создания которых необходимо выбирать элементы, формировать процессы, определяющие структуру ИС.

Рассмотренная интерпретация информационных элементов, процессов и систем кратко приведена в табл. 2. 

Таблица 2.

Современное представление об информационных элементах, информационных процессах и информационных системах [3].

1.4. Фрактальность в структуре информатики.

Сферы информационных элементов, информационных процессов и информационных систем развиваются относительно самостоятельно, и их можно представить как равноправные в форме древовидной иерархической структуры (рис. 3). 

Такое представление позволяет учесть фрактальность компонентов, которая проявляется в том, что на нижестоящем уровне иерархии можно применить тот же признак структуризации, что и на вышестоящем, т.е. в составе сферы «информационные системы (ИС)» есть и «информационные элементы» (ИЭ), и «информационные процессы» (ИП). Это показано на рис. 3.

Аналогично в составе сферы ИЭ можно говорить о создании технических и программных комплексов, которые можно в ряде ситуаций квалифицировать как ИС. Также можно говорить и об ИП в локальных сетях. Подобным образом в сфере ИП можно выделять соответствующие ИЭ и формировать графы последовательностей преобразований информации во времени, которые можно считать системами.  

2. Информатика высших систем.  ⇑ 

В 1967 г. в одном из сборников докладов Научно-технической конференции, проводимой в Московском энергетическом институте была опубликована первой статья Ф.Е. Темникова «Высшие системы» [8]. Правда, в сноске оговаривалось, что «Статья печатается в поряд�