Истоки и исторические предпосылки появления информатики

Человечество со дня своего выделения из животного мира значительную часть своего времени и внимания уделяло информационным процессам. Рассмотрим исторические этапы развития технологий обработки информации на естественном и математическом языках [83] (рис. 1.4).

На первых этапах носителем данных была память, и информация от одного человека к другому передавалась устно (на естественном языке). Этот способ передачи информации был ненадежен и подвержен большим искажениям, ввиду естественного свойства памяти утрачивать редко используемые данные.

По мере развития цивилизации, объемы информации, которые необходимо было накапливать и передавать, росли, и человеческой памяти стало не хватать - появилась письменность. Это великое изобретение было сделано шумерами около 6 тыс. лет назад. Оно позволило наряду с простыми записями счетов, векселей, рецептов записывать наблюдения за звездным небом, за погодой, за природой. Изменился смысл информационных сообщений. Появилась возможность обобщать, сопоставлять, переосмысливать ранее сохраненные сведения. Это же в свою очередь дало толчок развитию истории, литературы, точным наукам и в конечном итоге изменило общественную жизнь. Изобретение письменности характеризует первую информационную революцию.

Рис. 1.4. Этапы развития технологий обработки информации

на естественном и математическом языках

3000 лет до н.э. в Древнем Вавилоне были изобретены первые счеты(рис. 1.5) - абак (лат. abacus - доска - счетная доска, применявшаяся для арифметических вычислений приблизительно с IV века до н. э. в Древней Греции, Древнем Риме).

Вторую информационную революцию ознаменовало создание печатного станка (началась в XVI в.). Доступ к информации перестал быть делом отдельных лиц, появилась возможность многократно увеличить объем обмена информацией, что привело к большим изменениям в науке, культуре и общественной жизни.

Шотландец Джон Непер (рис. 1.6) в 1614-м г. опубликовал «Описание удивительных таблиц логарифмов» [93]. Он обнаружил, что сумма логарифма чисел а и b равна логарифму произведения этих чисел. Поэтому действие умножения сводилось к простой операции сложения. Также им разработан инструмент перемножения чисел - «костяшки Непера».

Считалось, что первую механическую счетную машину изобрел великий французский математик и физик Б. Паскаль в 1642 г. Однако в 1957 г. Ф. Гаммер (ФРГ, директор Кеплеровского научного центра) обнаружил доказательства создания механической вычислительной машины приблизительно за два десятилетия до изобретения Паскаля Вильгельмом Шиккардом (рис. 1.7) [74]. Он назвал ее «часы для счета» (рис. 1.8).

В 1642 г., когда Паскалю было 19 лет (рис. 1.9), была изготовлена первая действующая модель суммирующей машины. Через несколько лет Блэз Паскаль создал механическую суммирующую машину («паскалина»), которая позволяла складывать числа в десятичной системе счисления (рис. 1.10). В этой машине цифры шестизначного числа задавались путем соответствующих поворотов дисков (колесиков) с цифровыми делениями, результат операции можно было прочитать в шести окошках - по одному на каждую цифру. Диск единиц был связан с диском десятков, диск десятков - с диском сотен и т.д.

В 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц (рис. 1.11) завершил создание механического калькулятора. Развив идеи Паскаля, Лейбниц использовал операцию сдвига для поразрядного умножения чисел. Сложение производилось на нем по существу так же, как и на «паскалине», однако Лейбниц включил в конструкцию движущуюся часть (прообраз подвижной каретки будущих настольных калькуляторов) и ручку, с помощью которой можно было крутить ступенчатое колесо или - в последующих вариантах машины - цилиндры, расположенные внутри аппарата.

Дальнейшее развитие вычислительных устройств связано с появлением перфорационных карт и их применением. Появление же перфорационных карт связано с ткацким производством. В 1804 г. инженер Жозеф-Мари Жаккар (рис. 1.12) построил полностью автоматизированный станок (станок Жаккара), способный воспроизводить сложнейшие узоры.

В 1822 г. Чарльзом Бэббиджем (рис. 1.13) была построена разностная машина (пробная модель), способная рассчитывать и печатать большие математические таблицы (рис. 1.14).

В последующем он пришел к идее создания более мощной - аналитической машины. Она не просто должна была решать математические задачи определенного типа, а выполнять разнообразные вычислительные операции в соответствии с инструкциями, задаваемыми оператором. По замыслу это не что иное, как первый универсальный программируемый компьютер. Аналитическая машина в своем составе должна была иметь такие компоненты, как «мельница» (арифметическое устройство по современной терминологии) и «склад» (память). Инструкции (команды) вводились в аналитическую машину с помощью перфокарт.

Графиня Огаста Ада Лавлейс (рис. 1.15), дочь поэта Байрона, фактически была первой программисткой (в ее честь был назван язык программирования Ада) [74]. Она совместно с Ч. Бэббиджем работала над созданием программ для его счетных машин. Ее работы в этой области были опубликованы в 1843 г.

В материалах Бэббиджа и комментариях Лавлейс намечены такие понятия, как «подпрограмма» и «библиотека подпрограмм», «модификация команд» и «индексный регистр», которые стали употребляться только в 50-х гг. XX в.

После Бэббиджа значительный вклад в технику автоматизации обработки информации внес американский изобретатель Г. Холлерит (рис. 1.16). Он впервые (1890 г.) построил ручной перфоратор, который использовался для нанесения цифровых данных на перфокарты, и ввел механическую сортировку для раскладки этих перфокарт в зависимости от места пробивок [93].

Третья информационная революция связывается с открытием электричества и появлением (в конце XIX в.) на его основе новых средств коммуникации - телеграфа, телефона, радио. Возможности накопления информации для тех времен стали поистине безграничными, а скорость обмена очень высокой.

Одна из первых попыток создать средство связи с использованием электричества относится ко второй половине XVIII века, когда Лесаж в 1774 году построил в Женеве электростатический телеграф. Первый электромагнитный телеграф создал российский ученый Шиллинг Павел Львович в 1832 году.

Аппарат Морзе в ряду различных систем телеграфов наиболее известный и до последнего времени был самый распространенный. Хотя прибор этот задуман Самуэлем Морзе и первые удачные результаты с ним получены уже в 1837 г., но только в 1844 г. он был усовершенствован
(А. Вайлем) настолько, что мог быть применен к делу.

В 1876 г. американцем Александром Беллом был запатентован первый телефон, который назывался «говорящий телеграф».

Первые практические устройства для передачи телеграфных сигналов были созданы русским физиком и электротехником
А.С. Поповым, который считается в России изобретателем радио.

Наше время отмечается как четвертая информационная революция. Пользователями информации стали миллионы людей. Появились дешевые компьютеры, доступные миллионам пользователей. Появилась всемирная компьютерная сеть Интернет, услугами которой пользуется значительная часть населения планеты, оперативно получая и обмениваясь данными, т.е. формируется единое мировое информационное пространство.

В настоящее время развивается информационное общество, где акцент внимания и значимости смещается с традиционных видов ресурсов (материальные, финансовые, энергетические и пр.) на информационный ресурс.