Інформатика
ІНФОРМА́ТИКА — галузь знань, що охоплює широке коло наукових дисциплін, повʼязаних із вивченням інформаційних процесів у природі та техніці; науковий фундамент для створення й застосування компʼютерних систем та інформаційних технологій. Синонімом «І.» є термін «компʼютерна наука» («computer science»), більш розповсюджений у країнах англомовного світу. Термін «І.» застосовують також у Німеччині («informatik») та Франції («informatique»). У СРСР для ідентифікації компʼютерної науки від 1950-х рр. застосовували термін «кібернетика», що мав ширше тлумачення, ніж у засновника кібернетики, американського математика Н. Вінера, як «науки про управління і звʼязок у живому та машині». Ширше розуміння кібернетики впровадив В. Глушков. Від 1980-х рр. термін «кібернетика» поступово замінили на «І.», залишаючи для кібернетики більш вузьке, первісне, розуміння, хоча донині в Україні та інших пострадянських країнах слово «кібернетика» (у ширшому розумінні) зберігають у назвах академічних інститутів та факультетів у ВНЗах. Водночас сам термін «І.» в сучасному розумінні раніше мав вузьке значення та був повʼязаний із бібліотекознавством, організацією масивів документів та пошуку інформації в них. У сучасному прикладній І. — це важливий розділ, повʼязаний із організацією та застосуванням компʼютерних баз даних і знань. Наукових засади І. почали формуватися з появою перших компʼютерів у 1940–50-х рр. Різноманітність наукових дисциплін, що входять до її складу, зумовлена тим, що І. сформувалася на базі багатьох наук, для яких взаємодія з нею дала новий поштовх до подальшого розвитку. Розрізняють І. теоретичну та прикладну, хоча в багатьох випадках цей розділ є досить умовним. Головні розділи теоретичної І.: теорія автоматів та алгоритмів (обчислюваність, складність, криптографія, квантові обчислення); компʼютерна логіка (дедуктивні системи, автоматичного доведення теорем, нетрадиційні логіки, програмування в обмеженнях); математичне моделювання, системний аналіз та оптимізація; теорія інформації та кодування; теоретичне програмування (аналіз та оптимізація алгоритмів, структури даних, теорія типів, формальні мови, парадигми програмування, семантика мов програмування, теоретичні основи трансляції); формальні методи в проектуванні компʼютерних систем; паралельні обчислення, розподілені багатоагентні компʼютерні системи та інерційне моделювання (взаємодія агентів та середовищ); теоретичні основи баз даних і знань. Головні розділи приклад. І.: компʼютерна архітектура та інженерія (цифрова логіка, мікросхеми, багатопроцесорні системи, операційні системи та системи програмування, інструментальні засоби створення програмних систем, компʼютерні мережі, Grid-системи та хмарні обчислення, бази даних, безпечність компʼютерних систем); штучний інтелект (інтелектуальні агенти та роботи, нейронні мережі, навчальні компʼютери, компʼютерне бачення, оброблення візуальної інформації та розпізнавання образів, когнітивні архітектури, добування даних, еволюційні обчислення, представлення й оброблення знань, експертні системи, оброблення природно-мовної інформації); автоматизовані та автоматичні системи керування в технічних і економічних системах; компʼютерна графіка й візуалізація; компʼютерна безпечність та криптографія; застосування компʼютерних технологій в інших науках і прикладних галузях (біологічна І., компʼютерні фізика, хімія, алгебра тощо). Ця неповна класифікація розділів І. постійно змінюється, разом із розвитком новітніх інформаційних технологій зʼявляються нові напрями та розділи.
Історія І. в Україні тісно повʼязана з імʼям В. Глушкова, який від 1956 очолював лабораторію обчислювальної техніки Інституту математики АН УРСР (Київ), де ще 1951 під керівництвом С. Лебедєва була побудована перша в континентальній Європі ЕОМ «МЭСМ». Невдовзі лабораторію реорганізовано в Обчислювальний Центр АН УРСР, а 1962 на його базі засновано Інститут кібернетики АН УРСР, яким керував В. Глушков. Він визначив основні напрями розвитку кібернетики як теоретичні основи розроблення інформаційних технологій для різних галузей науки та народного господарства. Його монографію «Введение в кибернетику» (К., 1964) упродовж багатьох років вважали в міжнародній науковій спільноті найкращим вступом до предмета. Центральним ядром нової компʼютерної науки стала теорія цифрових автоматів. У семінарі з теорії автоматів, започаткованому 1959, брали участь перші учні В. Глушкова — П. Андон, Ю. Капітонова, О. Летичевський, В. Редько, які невдовзі стали відомими вченими. В. Глушков заклав основи алгебричної теорії автоматів (1961) та написав монографію «Синтез цифровых автоматов» (Москва, 1962), орієнтовану на інженерів, фахівців з обчислювальної техніки. Пізніше цю монографію переклали англійською мовою та видали у США й інших країнах. Теорія автоматів стала основою створення перших автоматизованих систем проектування засобів обчислювальної техніки. Вагоме значення мали роботи В. Глушкова з теорії алгоритмів та штучного інтелекту. Він намагався перенести алгебричну техніку перетворення виразів на програмні тексти, для чого запропонував нову алгебричну конструкцію «Система алгоритмічних алгебр» (САА), відому також як алгебра алгоритмів. Цю конструкцію широко застосовували під час розроблення систем еквівалентних та оптимізуючих перетворень алгоритмів і програм. В. Глушков працював також у напрямі автоматичного доведення теорем, запропонувавши алгоритм очевидності, реалізований його учнями. Під керівництвом В. Глушкова розроблено низку компʼютерів, комплексних систем оброблення інформації, АСК складними обʼєктами, сформульовано й аргументовано пропозиції зі створення загальнодержавної системи управління та ін. Більшість робіт цього напряму були першими в СРСР і знайшли високу оцінку з боку держави та фахівців. Серед створених компʼютерів — «Київ», «Дніпро», «Промінь», машини серії «МИР», ЄС-1766, «Електроніка-С5», АСК, «Львів», «Гальванік», системи «ДІСПЛАН», «ПРОЕКТ». Значна частина цих робіт відзначена державними преміями та іншими нагородами як в СРСР, так і за кордоном. Малі обчислювальні машини «Промінь» та «МИР» стали першими прототипами персональних компʼютерів, які зʼявилися значно пізніше, а макроконвеєрна обчислювальна система ЄС-1766 стала першою багатопроцесорною MIMD-системою з розподіленою памʼяттю. Наукова школа В. Глушкова ще за його життя була визнана як одна з провідних кібернетичних шкіл у світі, це дало змогу українським кібернетикам налагодити тісні наукові звʼязки з іноземними науковими центрами й окремими ученими. Ідеї, методи й підходи В. Глушкова, які він розробив у І. та частково втілив у життя, повноцінно живуть і сьогодні, низка наукових напрямків розвиваються як самостійні в сучасній І., а їхні лідери фактично створили власні наукові школи, серед них — В. Михалевич, Б. Пшеничний, Н. Шор.
Сучасні напівпровідникові компʼютери упродовж 10–15 років вичерпають свій потенціал і їхня швидкодія буде обмежена приблизно до значення 1015 операцій на секунду. Проектна технологічна норма 0,05–0,1 мкм (50–100 нм) — це нижня межа зменшення розмірів елементів твердотільної мікроелектроніки, заснованої на класичних принципах синтезу схем, оскільки при менших розмірах виявляються ефекти квантового звʼязку. Тому нині триває пошук нових парадигм побудови елементної бази в галузі нанотехнології з використанням інших фізичних принципів і явищ у молекулярній електроніці, біохімії, органічній хімії, квантовій механіці, нейротехнології та ін. Перехід від «мікро» до «нано» — це не кількісний, а якісний перехід: стрибок від маніпуляції речовиною до маніпуляції окремими атомами. Серед основних напрямів побудови нанокомпʼютерів можна виокремити молекулярні, квантові, оптичні, нейро-, ДНК- та хімічні компʼютери. У молекулярних компʼютерах носієм інформації є молекули і молекулярні ансамблі. Це нанорозмірна 2-бітна система, яка відтворює на молекулярному рівні функцію транзистора, перемикання молекули з одного стану в інший здійснюють за допомогою електричних, магнітних полів, світла, хімічних агентів. Серед проблем таких компʼютерів — низька надійність перемикання через малу вірогідність переходу молекули в збуджений стан і спонтанного переходу назад, а також складність сполучення обчислювальних блоків між собою та з зовнішніми пристроями. У квантових компʼютерах носій інформації — квантові частинки, які створюють квантовий біт («qubit»), що має 2 базові стани — 0 або 1 і стан суперпозиції. Квантовий біт формують у напівпровідникових структурах, в органічних речовинах тощо. Зміна станів — згідно з законами квантової механіки під дією електромагнітного поля. Серед проблемних ділянок — неоднозначність інтерпретації інформації, низька ефективність керування та висока шумливість, складність реалізації введення-виведення інформації та звʼязків між частинами компʼютера, а також можливість перегріву, радіаційної небезпеки й агломератів (злипання наночастинок). Носій інформації в оптичних компʼютерах — оптичне випромінювання на всіх етапах оброблення й передавання інформації. Два стани світлової хвилі, що відрізняються амплітудою і (або) параметрами поляризації, відповідають зміні інтенсивності променя світла, що пройшов крізь речовину: збільшення інтенсивності спадного променя призводить до різкого зростання інтенсивності вихідного променя; при зменшенні — інтенсивність променя, що пройшов крізь речовину, різко зменшується. При цьому ускладнюється синхронізація окремих елементів оптичного компʼютера з різними параметрами робочої хвилі світлового випромінювання (інтенсивність, довжина хвилі), а також інтеграція великого числа оптичних вентилів. Носій інформації у нейрокомпʼютерах — штучні нейрони (нейрочіпи) і нейроноподібні звʼязки. Алгоритм розвʼязання задачі реалізують за допомогою нейронних мереж, моделювання яких виконують як програмно на ЕОМ, так і програмно-апаратно на цифрових великих інтегральних схемах. Такі компʼютери мають властивості паралельного оброблення інформації, здатність навчатися і високу завадо- та відмовостійкість. Проте для вирішення завдань різного типу потрібна нейронна мережа відповідної топології. У ДНК-компʼютерах носій інформації — ферменти ДНК, що вибудовуються у визначеній послідовності. Машинний код представляють за допомогою різних станів цих ферментів. Особливістю схем є масштабованість та автономність самостійного складання процесів, повʼязаних з наномасштабом молекул ДНК. Метод ДНК дає можливість одночасно згенерувати всі варіанти рішень за допомогою відомих біохімічних реакцій. Далі необхідно виокремити молекулу-низку, в якій закодована потрібна відповідь. Однак помилки зчитування і копіювання інформації на ДНК в сотні разів перевищують помилки магнітних накопичувачів. Носій інформації у хімічних компʼютерах — індивідуальні «клітки», що складаються з ліпідів, штучно впроваджених в органічне середовище, і здатні переносити хімічні сигнали всередині молекул. Дані кодуються хімічними властивостями речовин (концентрація, колір, кристалічна структура тощо), а обчислювальні процеси відбуваються у вигляді хімічних реакцій, у результаті яких періодично змінюються параметри: концентрація, температура, колір та ін., що дає змогу «кліткам» «спілкуватися» між собою і передавати інформацію. Працює хімічний компʼютер під дією електромагнітного поля, але всі зміни відбуваються унаслідок хімічних процесів, тож проблему становить пошук відповідних для роботи розчинів і реакцій. Очікують, що швидкість обчислень із застосуванням нанокомпʼютерів досягне значення 10 операцій на секунду, при цьому стане можливим зниження мінімально допустимих розмірів компʼютера до субклітинного рівня, причому способи представлення інформації в системах, створених людиною, досягнуть фізичних меж, встановлених фундаментальними законами природи. Повноцінні компʼютери за новими технологіями зʼявляться не менше ніж за кілька десятків років, хоча вже є успіхи у створенні їхніх окремих вузлів та блоків. Проміжок часу, що зʼявився між технологічними межами напівпровідникової технології і технології створення нанокомпʼютерів, може бути заповнений компʼютерними системами, виконаними на напівпровідниковій елементній базі за рахунок нових архітектурних рішень, оскільки доведено, що у сфері підвищення продуктивності компʼютерних систем резерв технологічних можливостей обмежений одним порядком, а освоєння масового паралелізму та нових архітектурних рішень має резерв підвищення продуктивності на декілька порядків. Основні лінії розвитку архітектур компʼютерної техніки: кластерні системи, метакомпʼютери: Grid-системи; персональні ЕОМ, а також мобільні компʼютери (ноутбуки і кишенькові персональні компʼютери); архітектура, заснована на використанні нової машинної алгебри (напр., алгебри матриць, рядів Фурʼє та ін.); знання-орієнтовані і онтологокеровані архітектури; однокристальні архітектури типу «Процесор-у-памʼяті» («Processor-in-memory» — PIM-система), «Памʼять-у-процесорі» («Memory-in-processor» — MIP-система); образний компʼютинг та штучний інтелект; реконфігуровні архітектури; архітектури спеціалізованих засобів оброблення інформації та ін. Отже, розвиток компʼютерної техніки у напрямку мініатюризації з одночасним збільшенням її швидкодії спостерігатиметься як із застосуванням твердотільної елементної бази, так і елементної бази, заснованої на використанні результатів наукових розробок молекулярної електроніки, біології, квантової механіки, органічної хімії та ін. Складні задачі прикладної та обчислювальної математики стимулюють створення нових поколінь компʼютерів, сучасних числових методів їх розвʼязання та методів діагностики якості наближеного розвʼязку задачі за точністю й швидкодією: високоточні задачі, задачі математичного моделювання (явищ природи, суспільства, обʼєктів та процесів, нової техніки), нелінійні задачі, задачі великої розмірності, задачі, близькі до NP-повних, задачі інформаційної безпеки тощо. Усе це спонукає, незважаючи на нові перспективи в розвʼязанні складних задач шляхом використання Grid-систем, методів системного аналізу, приділяти особливу увагу новим результатам у теорії похибок, загальній теорії оптимальних алгоритмів, розпаралелювання обчислень, виявлення та уточнення апріорної інформації про задачу, виявлення та використання резервів оптимізації обчислень, і на базі відповідних фундаментальних досліджень використовувати компʼютерні технології розвʼязання задач прикладної та обчислювальної математики із заданими значеннями характеристик якості за точністю й швидкодією. Вагомий внесок у зазначені галузі зробили Дж. Ґрауб, Х. Вожвʼяновський, М. Бахвалов,М. Корнійчук, В. Іванов, І. Молчанова, В. Задирака. Використання таких технологій дасть змогу або розвʼязати задачу з заданою якістю, або дати поради замовнику, або довести, що при такій інформації про задачу її неможливо розвʼязати з заданою якістю. Розвиток теорії обчислень демонструє, що використання оптимальних за точністю й швидкодією обчислювальних алгоритмів під час розвʼязування деяких важливих класів задач (оптимізації, цифрового оброблення сигналів тощо) більш ефективне з використанням нової елементної бази та архітектури компʼютерів.
Важливою складовою частиною І. є оптимізація, завдання якої у математиці, І. та дослідження операцій — задача знаходження екстремуму цільової функції в деякій області скінченновимірного або нескінченновимірного простору за обмежень достатньо загального вигляду. Серед піонерів дослідження екстремальних задач — Дж. фон Нейман, Дж. Данциґ, Л. Канторович. Одним зі світових центрів дослідження у галузі оптимізації є Україна, насамперед Інститут кібернетики НАНУ, де під керівництвом засновника української школи оптимізації В. Михалевича його учні (Н. Шор та ін.) розробили схеми послідовного пошуку оптимальних рішень, склали основу для створення методу послідовного аналізу варіантів під час розвʼязання складних багатоваріантних задач, які сформували теоретичну базу для вирішення багатьох проблем народного господарства, і повʼязаних з оптимальним плануванням та проєктуванням. Провідні представники української школи оптимізації Ю. Єрмольєв, Б. Пшеничний, І. Сергієнко, Н. Шор та ін. своїми дослідженнями зробили значний внесок у цю галузь математики та І. Їхні роботи в галузі математичного програмування, негладкої, дискретної, стохастичної оптимізації суттєво вплинули на розвиток теорії оптимізації та стали поштовхом розвитку інших галузей математики та І., зокрема теорії оптимального керування детермінованими та стохастичними системами, теорії статистичних рішень, теорії розпізнавання. Особливість методів теорії оптимізації полягає у відсутності повної інформації про функції цілі, функції обмежень та їхні похідні. Тому виникає потреба розвʼязання екстремальних задач імовірнісної природи, у якій враховується імовірнісний характер досліджуваних процесів, а також ризик, повʼязаний із невизначеністю як невідʼємною рисою процесу прийняття рішень. В Інституті кібернетики НАНУ такі дослідження провадять від середніх 1960-х рр. Поштовхом для цього були роботи Ю. Єрмольєва, у яких закладено новий науковий напрям у галузі стохастичної оптимізації — прямі методи стохастичного програмування. Роботи українських вчених у цій галузі набули визнання. Крім того, є широкий клас прикладних задач, які не можуть бути викладені та розвʼязані в рамках детермінованих підходів. Тісно повʼязаною з методами стохастичного програмування та оптимального керування є проблема страхування катастрофічних ризиків. Йдеться не тільки про техногенні й екологічні катастрофи, а й про страхування подій, що повʼязані з фінансовими потрясіннями. Керування ризиками є однією із основних задач під час розподілу активів банками, страховими та інвестиційними компаніями, іншими фінансовими установами.
Бурхливий розвиток обчислювальної техніки сприяв створенню важливого напрямку в інформаційних технологіях — методу статистичного моделювання (метод імітаційного моделювання, метод Монте-Карло), що ґрунтується на багаторазівому імітаційному моделюванні імовірнісної моделі системи з метою наближеного оцінювання характеристик системи, які подають у вигляді середніх значень функціоналів від траєкторій системи. Сфера застосування методу Монте-Карло надзвичайно широка — біологія, медицина, фізика, теорія надійності, теорія масового обслуговування, захист інформації тощо. Ще донедавна метод Монте-Карло вважали універсальним, здатним розвʼязати будь-яку задачу, повʼязану з моделюванням випадкових явищ. Для опису та моделювання систем розроблено низку ефективних мов: GPSS, «Симскрипт», «Симула», «Недис», «Аргон», «Аис».
Важливим є дослідження й оптимізація надійності систем, відмова яких призводить до тяжких екологічних наслідків (АЕС, нафтопроводи тощо). Саме для таких систем використання прямого статистичного моделювання не дає бажаного результату: моделювання високонадійних систем потребує надмірно великої кількості обчислень при низькій точності. Тому розроблено низку методів прискореного моделювання (методи зменшення дисперсії оцінок, аналітико-статистичні методи), які поєднали у собі високу точність аналітичних методів з універсальністю методу Монте-Карло. За рахунок розроблення й використання в алгоритмах спеціальних аналітичних перетворень вдалося на два порядки (а в деяких випадках i значно більше) скоротити витрати часу на моделювання. Перспективним напрямком дослідження є застосування прискореного моделювання до розвʼязання комбінаторних задач великої розмірності, що мають широке коло застосувань під час вирішення проблем захисту інформації. Використання спеціальних методів прискореного моделювання на багатопроцесорному комплексі СКІТ-3 дало змогу знайти розвʼязок комбінаторних задач рекордних розмірностей: обчислення перманенту матриці, знаходження кількості розвʼязків задачі про ранець, латинських квадратів і прямокутників. Оскільки природні процеси підпорядковані законам збереження — фундаментальним фізичним законам, це дає змогу описувати їх певними математичними виразами, що утворюють математичну модель. Маючи математичну модель певного досліджуваного явища, можна застосувати обчислювальні алгоритми її аналізу, що дозволяє використання компʼютерних засобів для дослідження явищ за вибраною математичною моделлю. Проблеми, що виникають під час компʼютерного дослідження, повʼязані насамперед із забезпеченням вибраної математичної моделі достовірними вихідними даними характеристик складових обʼєкта, параметрів зовнішніх впливів та вихідного стану системи. Також компʼютерне дослідження вимагає, щоб проблемне математичне забезпечення реалізовувало обчислювальні алгоритми високої точності для унеможливлення спотворення компʼютерного розвʼязку похибками використаного методу та похибками заокруглення. Для вирішення означеної проблеми в Інституті кібернетики НАНУ проводять дослідження, що стосуються створення інформаційних технологій, які мають властивості самоналаштування на досліджуваний обʼєкт, тобто застосовано системний підхід, який під час дослідження процесів у багатокомпонентних суцільних середовищах природного чи штучного походження використовує математичні моделі, що досить повно описують явища, розвиток яких суттєво залежить від впливу тонких включень як класів математичних задач із розривними розвʼязками. Для цих класів задач побудовано обчислювальні алгоритми підвищеного порядку точності їх числових дискретизації, а шляхом використання виразів градієнтів функціоналів-невʼязок, побудованих на основі результатів теорії оптимального керування станами досліджуваних систем, на основі даних натурних спостережень, за допомогою градієнтних методів, проводять ідентифікацію параметрів самої системи та аналіз її динаміки.
І. М. Коваленко
Наука інформатики почала формуватися у 1960-х роках у звʼязку з появою складних прикладних задач великої розмірності, що не підлягали аналізу за допомогою методів класичної математики (космічні дослідження, розроблення ядерної зброї, стратегічне і тактичне планування воєнних дій, аналіз інформації). Власне, термін «інформатика» почали активно використовувати у вітчизняній науковій і журналістській лексиці на початку 1980-х років, після 1985 він практично витіснив всі раніше використовувані, зокрема «кібернетика», «ЕОМ» і «АСК», з якими асоціювалася науково-технічна сфера застосування компʼютерів у системах керування й оброблення інформації. Однак термін «інформатика» прямо не стосується обчислювальної техніки, оскільки раніше його використовували для ідентифікації галузі практичної діяльності, повʼязаної з організацією бібліотечної справи, що розвинулася на початку 20 ст. і стосувалася вивчення структури й загальних властивостей обʼєктивної (наукової) інформації, закономірностей та технологій її функціонування в суспільстві з метою ефективного зібрання, оброблення, зберігання, пошуку, розповсюдження. 1957 німецький фахівець у галузі обчислювальної техніки К. Штайнбух використав поняття «інформатика» у ст. «Informatik: Automatische Informationsverarbeitung». 1962 О. Харкевич запропонував назву науки «інформологія», основні положення та принципи якої систематично викладені в монографії О. Михайлова, А. Чорного та Р. Гіляревського «Основы научной информации» (1965), яку доопрацьовано та перевидано під назвою «Основы информатики» (1968; обидві — Москва). Водночас американські вчені запропонували низку тлумачень інформатики: як вивчення феномена ЕОМ (А. Ньюелл, А. Перліс, Г. Саймон, 1967), алгоритмів (Д.-Е. Кнут), інформаційних структур (П. Ваґнер; обидва — 1968), — що пізніше стали предметом І. Французький термін «informatique» увів 1962 Ф. Дрейфус на означення процесів використання ЕОМ для зберігання й оброблення інформації. Завдяки російському ученому А. Єршову поняття «інформатика» набуло значення «програмування для ЕОМ»; а 1987 предметом інформатики як науки він назвав дослідження законів, методів і способів накопичування, передавання та оброблення інформації насамперед з допомогою ЕОМ.
На відміну від багатьох інших соціальних символів НТП 20 ст., таких, як «атомна енергія», «космонавтика» або «кібернетика», інформатика має надзвичайно сильний і природний звʼязок із феноменами, властивими масовому ринку товарів та послуг, оскільки результати, одержувані в процесі дослідження і розробок у галузі інформатики, безпосередньо орієнтовані на найбільш масового користувача, а повʼязані з цим інноваційні процеси відбуваються відносно швидко і сприймаються суспільством достатньо легко, змінюючи не тільки ментальність споживача, але й соціальні традиції населення країн і світу в цілому. Розвиток української інформатики радянського періоду повʼязаний із 4-ма основними чинниками: монополією держави на зовнішню торгівлю, наявністю тільки державного сектора економіки, переважним впливом ВПК і розподільною системою субсидіювання дослідження та розробок. Економіка СРСР була замкнутою, а одержувані в процесі дослідження теоретичні результати (переважно на замовлення ВПК) швидко втрачали свою актуальність. Натомість на Заході на початку 1980-х років зʼявилися тенденції до обʼєднання та глобалізації економіки (програма «ESPRIT» для єдиної Європи, програми «Національна інформаційна інфраструктура» і «NAFTA» у США), цього вимагав і міжнародний ринок інформаційно-комунікативних технологій (ІКТ). Отож, під час модернізації інформаційних інфраструктур розвинених країн запанували техніко-технологічні тенденції, що отримали назву «відкриті системи», які зводилися до визнання і добровільного застосування у світовій інформаційно-компʼютерній індустрії відкритих міжнародних стандартів. Замовники інформаційних систем не були привʼязані до монопольного виробника і могли вільно вибирати на ринку ІКТ ті вироби, що їх найбільше задовольняли. Врешті-решт внутрішні ринкові механізми надали конкурентоспроможності різних країн новий імпульс і підготували базу для революції в галузі ІКТ. Усі ці події жодним чином не відобразилися на замкнутій економіці СРСР. Однак ця стагнація стосувалася лише тієї частини прикладної вітчизняної інформатики, що не була тісно повʼязана із замовленнями ВПК. Щодо теоретичних досліджень і практичних результатів, орієнтованих на військове застосування, то тут інформатика в СРСР була розвинута достатньо сильно, особливо стосовно космічних досліджень. Основними науковими центрами інформатики 1980-х років були міста Київ, Москва, Ленінград (нині С.-Петербург), Новосибірськ (РФ) і Мінськ. Однак через низку причин історичного, соціального, політичного і міжнародного характеру саме Київ вважали центром спочатку кібернетики, а потім і інформатики в СРСР. Фактично вся історія виникнення і розвитку інформатики в СРСР була повʼязана з діяльністю саме Інституту кібернетики АН УРСР, а його основні результати асоціювалися з іменами українських (київських) учених-кібернетиків, математиків, а також фахівців з архітектури обчислювальних машин і систем. Однак в умовах ізоляції від світового ринку ІКТ подальшому становленню та розвитку української інформатики заважали 3 чинники: малосерійність прикладних результатів, ускладнений доступ до світових друкованих джерел і мовний барʼєр. Перший чинник призводив до того, що створені у невеликій кількості без врахування конкуренції і тільки на бюджетні засоби першокласні для того часу інформаційні компʼютерні системи практично застигали на рівні 1-ї версії або навіть макетного зразка, рідко удосконалюючись до рівня 2-ї версії. Два ж останні чинники призводили до того, що учені, дослідники і розробники одержували свої теоретичні результати світового рівня або раніше, або практично водночас зі своїми іноземними колегами, однак, не ознайомлені з усталеною англійською термінологією та не маючи постійного і стабільного доступу до закордонних першоджерел та періодики, не могли ні точно ідентифікувати свої результати, ні надати їх на розсуд іноземних колег, ні взяти участь у плідних дискусіях на сторінках закордонних періодичних видань та захистити свій пріоритет авторським правом. Немалу негативну роль у цій ситуації зіграла і громіздка система проведення експертизи щодо захисту державної таємниці. Деяке послаблення було для суто формально-теоретичних досліджень з питань теорії оптимізації, завдяки чому вітчизняна школа у цьому напрямі отримала за кордоном заслужене визнання. Водночас прикладні результати світового рівня не були однозначно ідентифіковані, порівняні з закордонними результатами і серйозно підтримані для подальшого розвитку. Так, напр., практично не помічені закладені київськими вченими основи теорії гіпертекстових систем, реалізовані у 1970-х роках у розробках мови «Аналітик» для машини «МИР»; розроблені наприкінці 1970-х років основи організації людино-машинного інтерфейсу на основі системи «вкладених меню»; не став визнаним і обʼєктно-орієнтований підхід у програмуванні, до відкриття якого наприкінці 1980-х років підійшли в Інституті кібернетики АН УРСР майже одночасно з американськими вченими. Феномени «невпізнання» призвели до повного знищення української школи АСК, яку дискредитовано в 2-й половині 1980-х років хвилею західних персональних компʼютерів. Як прогресивна за своєю суттю, ця хвиля позитивно була сприйнята західним ринком, однак, з огляду на монополію на зовнішню торгівлю, нестачу валютних засобів і заборон міжнародного Координаційного комітету з експортного контролю (Париж), вона надалеко відкинула назад вітчизняних розробників апаратного і програмного забезпечення, перетворивши їх на звичайних користувачів західними технологіями. Так, практично всі моделі персональних компʼютерів, створені в Україні у 1980-х роках, були повними копіями американських персональних компʼютерів, що не отримали, до того ж, повного ліцензійного захисту. Використання великих і середніх ЕОМ (мейнфреймів) в Україні практично було згорнуте. Крім того, розробка великих інформаційних систем стала неможливою в звʼязку зі слабкою продуктивністю перших моделей персональних компʼютерів. За кордоном же використання мейнфреймів ще довго тривало. Для стикування персональних компʼютерів і мейнфреймів, які використовували в системах управління, розробляли системи розподілу обчислювальних потужностей між потужними (на ті часи) мейнфреймами і відносно слабкими персональними компʼютерами. Водночас розробляли теоретичні основи інтеграції розподілених інформаційних систем. Сформульовані 1971 В. Глушковим принципи побудови АСК вже на той час мали майже всі основні положення концепції відкритих систем початку 1980-х років і сучасної теорії інтеграції інформаційних систем початку 1990-х років, а в ідеї Державної системи обчислювальних центрів були організовані основи та прообраз глобальної мережі Інтернет. Створена В. Глушковим в Інституті кібернетики АН УРСР атмосфера наукового пошуку спрощувала доступ провінційним ученим до закордонних першоджерел і давала можливість спілкуватися з іноземними колегами, певною мірою збалансовуючи розрив між західними і радянськими І. Особливу організаційну роль відігравала створена на базі Інституту Наукова рада з проблеми «Кібернетика», що концентрувала увагу наукової спільноти на основних ідеях і напрямах кібернетики та формулювала найважливіші програми досліджень, а також виступала як експертний орган і координатор, видавала та розповсюджувала велику кількість друкованих праць. Завдяки численним семінарам, конференціям і симпозіумам учені України мали можливість брати участь в дискусіях і оприлюднювати власні ідеї та розробки. Інститут кібернетики також вів самостійну активну видавничу діяльність, його журнали «Кібернетика», «Автоматика» (нині «Проблемы управления и информатики»), «Управляющие системы и машины» та численні препринти стали розповсюджувачами прогресивних ідей. Інститут кібернетики мав найпотужнішу на той час систему підготовки наукових кадрів і звʼязків з усіма провідними виробничими підприємствами обчислювальної техніки («Електронмаш», «Квазар») та вищими навчальними закладами — Київським університетом і політехнічним інститутом. Усе це призвело до того, що молоді учені, аспіранти, пошукувачі Інституту 1980-х років стали у 1990-х роках лідерами молодого українського компʼютерного бізнесу і відносно легко змогли адаптуватися до зміни економічної ситуації. Завдяки активній науковій і технічній позиції Інституту, а також знайомству його учених із закордонною літературою у лабораторіях України зʼявилися розробки інформаційних систем, створених відповідно до новітніх ідей інформатики.
Загальна теорія інформаційних систем практично одночасно розвивається у працях українських та іноземних учених. Усі відмінності в розробках визначалися технологічною специфікою проблемних інструментальних систем, що використовувалися. Так, напр., у середніх 1970-х роках матеріали стосовно систем управління базами даних були відомі у нас як системи зберігання й пошуку інформації. Згодом зʼявилися матеріали щодо експертних систем і систем гіпертекстового пошуку. Відсутність кольорових екранів не дала змогу українським вченим поставити проблему оброблення даних у різноманітних фізичних середовищах і формах (колір, мультиплікація, графіка), що на Заході отримала назви «мультимедіа» і «гіпермедіа». Однак системи розпізнавання й синтезу мовних сигналів розробляли в Інституті кібернетики ще від кінця 1960-х років (Т. Вінцюк). Від 1970-х років у роботах українських вчених почала формуватися загальна теорія систем розпізнавання образів, систем автоматизованого перекладу з іноземних мов, систем імітаційного моделювання, систем оброблення сигналів, операційних систем, систем програмування і комунікативно-компʼютерних систем передачі даних. Українські теоретичні розробки в галузі інформатики історично відображали всі типи інформаційних систем і процесів оброблення інформації того часу: саме: АСК, регіональні АСК, Єдина система Державної системи обчислювальних центрів (В. Глушков), інформаційні мови і системи управління базами даних (А. Стогній, П. Андон, Р. Крамаренко, В. Рєзниченко), прикладні інформаційні системи («Юпітер», «Гермес»), системи оброблення даних і пакети прикладних програм (І. Сергієнко, І. Парасюк, Н. Тукалевська), імітаційне моделювання (В. Гусєв, В. Литвинов, Т. Марʼянович, М. Сахнюк), мови і системи програмування (К. Ющенко, К. Лаврищева, О. Перевозчикова, Г. Цетлін), мова високого рівня «Аналітик» і основи гіпертекстових систем (Т. Грінченко, В. Клименко), компʼютерні комунікаційні системи і мережі (А. Нікітін), інформаційні системи і мережі обчислювальних центрів (А. Стогній), штучний інтелект (В. Глушков, В. Гладун, М. Глазунов), колективний розум (В. Глушков, В. Петрухін), машинний переклад (Л. Калужнін, І. Штерн, І. Білецька), АСК проектуванням, системи автоматизованого проектування (В. Скурихін, В. Шкурба), архітектури обчислювальних машин, паралельні системи, автоматизація доведень (О. Летичевський, Ю. Капітонова), формальні перетворення текстів (А. Стогній, Т. Грінченко), розпізнавання образів (В. Ковалевський), аналіз розпізнавання і синтез усної мови (Т. Вінцюк), інформаційно-пошукові системи (Е. Скороходько, В. Дриянський), автоматизація навчання (О. Довгялло), інформаційно-аналітичні системи прогнозування (І. Цикунов). Від середніх 1980-х років розпочалося активне вивчення феноменів західної обчислювальної техніки, дослідження сучасних ІКТ і соціально-економічних чинників їх використання. Цьому сприяв також перехід частини наукових кадрів Інституту кібернетики в інші науково-дослідні установи. Дедалі відчутну роль у галузі стали відігравати НВО «Міськсистемотехніка», Київський і Львівський політехнічні інститути, інші ВНЗ Києва, Львова, а також Одеси, Харкова, Дніпропетровська і Сімферополя. Від кінця 1980-х років почали виникати нові, недержавні форми професійних обʼєднань, що орієнтувалися на змінний економічний стан і появу ринку персональних компʼютерів. Так, 1988 у Києві засновано Всесоюзну асоціацію персональних ЕОМ (перший президент — А. Стогній), яка розповсюджувала малодоступні матеріали з ІКТ і провела перші в СРСР виставки-ярмарки ІКТ. Від 1988 учені Інституту кібернетики АН УРСР і НВО «Міськсистемотехніка» офіційно запрошені до участі в різноманітних міжнародних організаціях у галузі І., тож міжнародні контакти значно зросли і наукова інформація з питань І. стала надходити в Україну регулярно, однак 1991 кардинально змінилася політична і економічна ситуація. Після проголошення України незалежною державою і заяви Президента Л. Кучми 1995 про підтримку економічних реформ постав факт правового визнання конституційної рівноправності різноманітних секторів економіки, що спеціалізуються в галузях інформаційно-компʼютерної індустрії, інформаційної інфраструктури, теоретичної і прикладної І. У сфері інформаційно-компʼютерної індустрії України з державного сектору поступово виділився приватний сектор («Квазар-мікро», «Утел», «Укрпак»). У сфері ж інформаційної інфраструктури приватні підприємства стали виникати майже самостійно, без виділення з державного сектору, це, зокрема, виставкові компʼютерні компанії («Euroindex», «Комиздат»), ЗМІ («Computer World», «В світі мультимедіа», «Компʼютерний огляд», «Офіс», «Компʼютери плюс програми»), компанії з надання послуг користування глобальними мережами («Релком», «Ґлобал-юкрейн», «Лакі-нет»). У сфері прикладної інформатики зʼявилися приватні НДІ (Прикладної інформатики інститут, «Топаз-інформ»). Поступово став організовуватися консалтинговий бізнес. Від 1992 в Україні щорічно проводять понад 10 великих компʼютерних виставок, в яких беруть участь 100–150 приватних і державних компаній та організацій. Відтоді ж у Києві зʼявилися представництва закордонних компʼютерних фірм («DEC», «Apple», «IBM», «Informix», «Oracle», «S&T», «RG Data»). Роль Інституту кібернетики з суто економічних причин поступово знижувалася, зростав масовий виїзд кращих кадрів за кордон і перехід у комерційні організації. Все це вимагало від держави гармонізації правової і податкової систем в умовах ринкової економіки. Почасти це виконано під час прийняття Конституції України. Поряд із новими економічними засобами державного управління, існували релікти державного адміністративно-командного управління, властиві радянському періоду, що обмежувало розвиток української І. Головною причиною цього явища було те, що, на відміну від країн з ринковою економікою, в СРСР І. виступала компонентою адміністративно-командної системи, для підтримання діяльності якої існували відповідні державні структури — державні комітети, міністерства і АН. Щойно в індустрії високих технологій виникала нова державна проблема — створювали і відповідний комітет, напр., Державний комітет з обчислювальної техніки і інформатики СРСР. Стабільність офіційних структур гарантувала замовлення, зарплату і зайнятість, формувала професійну спільноту, вищу професійну еліту та систему відтворення з високим рівнем теоретичної підготовки і системним мисленням для розроблення й реалізації великих державних проектів. Основною особливістю розвитку української І. в перехідний період була діяльність проблемно-орієнтованих комітетів та агентств з І. Однак у нових економічних умовах зникла монополія держави на зовнішню торгівлю і виняткова підтримка з боку ВПК — зʼявився чинник ринку. У 1990-х роках новий приватний сектор у галузі ІКТ ще не встиг створити ані свого професійного співтовариства, ані еліти, ані лобі, без яких у перехідний період, коли слабко діє правова система держави, жодний переконливий і рівноправний діалог із державою неможливий. Певною реакцією на ситуацію, що склалася, стало виникнення на початку 1990-х років низки соціальних феноменів, повʼязаних зі спонтанним обʼєднанням професіоналів у галузі І. в різноманітні професійні неформальні і неофіційні співтовариства. Так, у середовищі наукової громадськості і директорату промислових підприємств, що спеціалізувалися в галузі електроніки, зʼявилися різноманітні суспільні академії (І., інформаційних технологій, штучного інтелекту тощо). Ця тенденція зумовлена невдоволенням професіоналів у сфері прикладної І. державного сектору економіки недоступністю для них АН і неможливістю виявляти вплив на розвиток подій з інформатизації в Україні. Однак, у звʼязку з відірваністю цих академій від процесів розвитку ринку ІКТ і відсутністю стабільних джерел фінансування, їхня діяльність швидко пішла на спад. Аналогічно, в середовищі лідерів компʼютерного приватного бізнесу ІКТ в Києві 1995 виник т. зв. Компʼютерний клуб, що вже наступного року обʼєднував більше 70-ти членів, однак найбільшу активність у ньому проявляло близько 15-ти компаній, діяльність клубу не мала істотного впливу на розвиток ринку ІКТ. Третій напрям формування професійних співтовариств повʼязаний з різноманітними фондами (напр., Фондом Глушкова, 1993) — незалежними, неурядовими, безприбутковими громадськими організаціями з правами здійснення різноманітних комерційних операцій. У більшості випадків такі фонди не витримували конкуренції з приватним сектором, а відсутність в Україні традицій благодійності робила їхнє подальше існування проблематичним. Попри деяку штучність усіх цих форм самоорганізації професіоналів, ці спроби, безумовно, були прогресивними, оскільки формували певну ментальність нової генерації професіоналів. Враховуючи соціальне замовлення на розвиток ІКТ і інформаційної інфраструктури України, повʼязане з різкою зміною соціального статусу вчених-інформатиків, від 1994 авторський колектив Інституту кібернетики започаткував розробку Національної програми інформатизації, що передбачала через систему проектів (більш як 250) у різноманітних сферах інформаційно-компʼютерної індустрії та інформаційної інфраструктури різко підняти рівень інформатизації суспільства. 1995 з метою державної підтримки цієї програми та забезпечення умов розвитку вітчизняного ринку ІКТ засновано Національне агентство з питань інформатизації при Президентові України. Прогресивне за своєю суттю це рішення мало риси адміністративно-командної системи управління, а його кадрове втілення, що ігнорувало професійне співтовариство, а також відсутність прямого бюджетного фінансування зробило подальше існування агентства практично безперспективним. Створене 1996 Міністерство науки і технологій України булонаділене повноваженнями вищої державної виконавчої влади з питань науки і техніки, зокрема й інформатизації. Водночас, визнаючи авторитет українських учених, міжнародні компʼютерні організації почали відновлювати з Україною професійні звʼязки. Так, 1992, відповідно до програми наукової підтримки «SEED», в Україні відкрито представництво американської асоціації «АСМ» (голова — А. Стогній), а 1995 Всесвітнє компʼютерне співтовариство (World IEEE Computer Society) обрало С. Азарова, М. Нікітченка і А. Стогнія співголовами і представниками від України для участі в роботі цієї спільноти у напрямах ІТК та інформатизації. Таким чином, від середини 1990-х років в умовах слабкого державного регулювання процесів розвитку українського ринку ІКТ, корупції, пасивної ролі Національного агентства з питань інформатизації, важкого оподаткування (до 80 % від прибутку), приватного сектор ринку ІКТ почав розвиватися практично спонтанно й безконтрольно. Частка державного сектору в цей час не перевищувала 40 %, однак від 60 %, що припадали на приватний сектор ринку ІКТ, більш ніж 80 % складав «сірий» ринок, що не забезпечував замовника комплексним і гарантійним обслуговуванням у повному обсязі та вигравав завдяки демпінгу цін. Основні риси цивілізованого розвитку вітчизняного ринку ІКТ надавали т. зв. фірми-інтегратори, що виникали від початку 1990-х років і були повʼязані партнерськими угодами з провідними компʼютерними фірмами світу («Hewlett–Packard», «DEC», «ІВМ», «Simens Nixdorf»). Ці фірми не тільки розповсюджували традиції західного ринку (відкриті міжнародні стандарти, гарантійний супровід, користування лініями «гарячого звʼязку», фінансові пільги тощо), але й забезпечували замовнику системне проектування, навчання персоналу і консалтинг. Розвиток українських фірм-інтеграторів активізував діяльність інфраструктурних приватних компаній, тобто фірм, що спеціалізувалися в галузі рекламного, виставкового і видавничого бізнесу. З понад 10-ти великих компаній цього профілю від середини 1990-х років виокремилися 2 найбільші, що конкурували, — «Евроіндекс» і «Комвидав». Активізація приватного сектору і процеси приватизації викликали необхідність придбання досвіду участі в міжнародних виставках. У 1990-х роках Україну на міжнародних виставках (зокрема від 1992 — КОМТЕКС, Москва; від 1993 — СеВІТ, м. Ганновер, Німеччина і СОМDЕХ, м. Лас-Веґас, штат Невада, США) представляли переважно найбільш розвинені в ті часи компанії середнього і малого бізнесу («Відкриті системи», «Атлант-I», «Утел») і промислові підприємства Міністерства промисловості і конверсії України. Незважаючи на поодинокі успіхи, участь у цих виставках показала повну неготовність українського І. до виходу на міжнародний експортний ринок. Вжиті заходи щодо створення умов для формування імпортозамінної політики розвитку внутрішнього ринку ІКТ потенційно не могли дати очікуваних результатів у звʼязку з високим інтелектуальним потенціалом українського замовника і небажанням обмежитися вітчизняними розробками, що поступалися закордонним зразкам. Засновані у середині 1990-х років перші приватні дослідні інститути (Інститут прикладної інформатики, «Топаз-інформ», Інститут штучного інтелекту) стали на шлях самостійного проведення розробок на основі фінансування іноземними кредиторами або організаціями-донорами. Найбільшими замовниками фірм-інтеграторів, інфраструктурних фірм і приватних дослідних інститутів тоді були комерційні банки, трасти, страхові та інвестиційні компанії, однак в цілому у перехідний період основне фінансування проектних робіт і робіт, повʼязаних з системною інтеграцією, гарантувалося тільки державними замовленнями і залежало від загальних процесів структурної перебудови економіки України.
С. С. Азаров, А. О. Стогній
Інформатика історична (І. і.) — спеціальна історична дисципліна, що вивчає загальні властивості історичної інформації, її структуру, закономірності виникнення, перетворення, накопичення, методи пошуку, передавання, збереження, оброблення та використання в дослідженнях. І. і. почала формуватися наприкінці 1980-х років на перетині інформатики, інформаційних технологій та нових методів у кліометрії. Її теоретичною основою є сучасна концепція інформації, теорія соціальної інформації та теоретичне джерелознавство, практичною — інформаційні технології. І. і. розробляє принципи застосування інформаційних технологій в історичних дослідженнях, створює історичні бази і банки даних; здійснює компʼютерне моделювання історичних процесів.
О. В. Жданович