Текст книги "Дороги, дураки и компьютеры. Есть ли будущее у России"

На всю жизнь запомнился мне семинар американского специалиста по бизнесу. Вначале занятия он попросил слушателей заглянуть под стул и взять то, что там лежит. И только те, кто оторвал свое седалище от стула, увидели, что там лежал доллар! Так я заработал свой первый доллар. Конечно, это всего лишь маленький смешной эпизод, но очень образно убеждающий, что для достижения успеха в любом деле надо отрывать седалище от стула.

Семь уроков по информатике

Все мы невежды, но в разных специальностях

Д. Писарев

Как мало нужно человеку для счастья, если учесть, что горе от ума

Народная мудрость

Нельзя объять необъятное

Так говорил незабвенный Козьма Прутков. Но если очень хочется, то можно. Для этого надо объять его своим интеллектом, умом, сердцем, душой. Только так можно понять информатику. Большинство считает ее разделом математики. Но большинство, как обычно, ошибается. Информатику нужно сравнивать с арифметикой. Можно жить, не овладев математикой, а как жить, не умея считать? Отсутствие у человека арифметических навыков, например, неумение считать деньги, психиатры считают признаком невменяемости. При отсутствии знания арифметики человек выпадает из круговорота жизни и остается за бортом. Информатика сегодня играет в жизни человека аналогичную роль. Информатика, как и арифметика, дает человеку знания, необходимые для выживания в современном мире.

Три цели краткого курса информатики

Очень жаль, что ни одна из них не реализуется в школьном курсе информатики. А мы попробуем реализовать их в семи небольших уроках. Начав читать, вы поймете, что все очень просто. Кроме того, как бы ни хотел автор уйти в своей книге от компьютерной терминологии, совсем от неё избавиться в книге о проблемах, решаемых с помощью компьютеров, невозможно. Итак, три цели курса информатики.

Научить алгоритмическому мышлению

Алгоритмическое мышление не является автоматическим умением, как, например, поддержание равновесия при ходьбе. Его нужно «включать» в каждом отдельном случае. Таким «включателем» обычно является неуспех в лобовом решении задачи. Тем более, что любая задача имеет множество простых и понятных всем неправильных решений. В результате – качество решений у человека, не умеющего программировать, очень низкое.

Разъяснить принципы работы компьютера

Обычному человеку много не нужно. Нужно понять лишь общее во всех компьютерах. Через пять лет все поменяется – и компьютеры, и программы. Но принципы работы останутся. А слово «пиксель» нужно объяснять еще в школе, а еще лучше – в детском саду, обучая перерисовывать картинки по клеточкам. Тем более, что сегодня все люди, так или иначе, становятся пользователями компьютерных технологий. А для этого нужно хотя бы в общих чертах представлять устройство того, чем пользуешься.

Научить не бояться ошибок

Жизненный опыт утверждает – за ошибку наказывают. И поэтому ошибаться люди не только не любят, но и бояться. А за страхом следует не систематический поиск и исправление ошибок, а либо бездействие, либо новая ошибка. Пожалуй, информатика является единственным предметом, где найти ошибку – радость. Поиск ошибки в программе предполагает многократную постановку диагноза и анализ результатов «лечения». Грамотная работа с ошибками учит человека думать! Одна из причин, почему информатика неосознанно выбивается из перечня основных школьных предметов – это не только отношение к ошибкам. Это и отношение к «чудесам» и смелость залезания в «чужие» предметные области и т. д. и т. п.

Вместо заключения. Смешная и, одновременно, грустная история

Найдена она моим знакомым в Интернет. Автор заявляет, что наблюдал это шоу на заседаниях украинского парламента. Действие происходит в ложе аппарата, которая находится в задней от спикера части зала. Там сидят семь человек. 1-й со своего компьютера выводит на экран результаты голосований. 2-й читает с экрана результаты и диктует их 3-й, которая сидит слева от нее, т. к. она плохо видит. 3-я все это записывает в опечатанную амбарную книгу, а затем от руки готовит две справки – о том, что рассмотрено и какие решения приняты, переписывает их на чистую бумагу, поскольку не умеет пользоваться компьютером, и передает машинистке в машбюро, созданное для должностных лиц и их секретарш, которые также не умеют набирать тексты на компьютере. 4-й, из отдела контроля, сидит и записывает результаты голосования по запросам, отмечая их на копиях листов, переданных спикеру. Все это набирает на компьютере и печатает секретарша 5-го, поскольку 5-й также не умеет работать на компьютере. Он руководит отделом обеспечения заседаний и еще несколькими процессами такой же важности. Он передает спикеру папки с документами, которые подбирает 3-я, а ей помогает 6-я, которая берет информацию с большого экрана и вносит в компьютер, на который эта информация выводится 1-м со своего компьютера. И это только один из процессов, которые выполняют сотни работников, подобных этим только потому, что Председатель Верховной Рады никак не освоит компьютер и, до сих пор считает, что если есть коврик для мышки, значит есть и тапочки для тараканов. Правда, смешно? Но, эта история не про украинский парламент, а про наш с вами уровень освоения компьютерных технологий.

Ты куда пошел? – Куда глаза глядят.

А куда они глядят? – Туда, куда я пошел.

Чудеса житейской логики

С утра до вечера мы разрабатываем и исполняем программы. Но большинство об этом не догадывается, а об алгоритмическом мышлении ничего не слышали. А в школе курс информатики превратили в курсы начинающих пользователей компьютера. И вместо обучения думать, школьников учат нажимать кнопки. Может быть поэтому и программы наши неудачные и исполнители мы никудышные. Значит, нужно учиться!

Мы живём в мире алгоритмов и программ

Алгоритм – совокупность правил, чётко и однозначно определяющих процесс реализации заданной цели. Способов описания алгоритма много – устная речь, письмо, картинки, блок-схема и сочетания этих средств.

Программа – описание алгоритма на языке и в терминах системы, реализующей алгоритм. Такой системой может быть человек (хорошая инструкция, чётко сформулированное задание – это программы действий), дрессировка – самое настоящее программирование, машина, способная хранить и исполнять введённую в неё программу.

Алгоритмы и программы не обязательно связаны с ЭВМ. Изобразим в виде блок-схем алгоритмы поведения в простых жизненных ситуациях

Светофор – или как надо понимать сигналы светофора:

Цель – движение. Строго по правилам дорожного движения алгоритм разрешает двигаться только на зеленый свет, а на жёлтый и красный свет, однозначно, ждать. Только так!

Совещание – или как выдать задание всем подчинённым:

Введём обозначения:

– количество подчинённых

– N, порядковый номер (имя) очередного подчинённого – i (1<=i<=N),

– номер возражения i-того подчиненного – j (]<=2, где 2 – предельный уровень Вашего терпения, т. е. больше двух возражений от одного подчиненного вы не терпите.

Для формирования очередных номеров подчинённых и учета количества их возражений в блок-схему введены две особых операции – «счётчики»: i = i+1 и j = j+1. Это означает, что к предыдущему значению данного реквизита добавляется 1.

Алгоритм поведения разбойника с большой дороги

Этот цикл жизни разбойника будет повторяться до тех пор, пока что-нибудь или кто-нибудь не изменит алгоритм его поведения. Но это будет другая история.

Рабочий день у разбойников, как известно, начинается с наступлением темноты. В светлое время суток им надо вести себя тихо и лучше всего спать.

СЧВ – счетчик вставаний. У разбойника правило – умываться только при 4-м вставании. Поэтому при каждом вставании он кладет в специальную лунку камешек (СЧВ=СЧВ+1) и пересчитывает их общее количество. Если в лунке больше 3-х камешков (СЧВ > 3), разбойник вынимает из лунки все камешки (делает СЧВ=0) и идет умываться, иначе идет есть.

В свободное от работы время к услугам разбойника имеется меню развлечений (девочки, песни, драка). Если его очередь грабить, надо идти грабить!

Наш разбойник будет дисциплинированно стоять на большой дороге в любую погоду и время суток до появления клиентов. А как только они появятся, он обязательно начнет операцию ограбления.

Алгоритм предполагает, что стрельба может быть только после начала операции ограбления. В реальной жизни ситуация будет не такой однозначной. Но это будет совсем другой алгоритм.

Структура алгоритм

Даже из беглого взгляда на эту блок-схему видно, что она состоит всего из двух видов операций: работа – прямоугольник и выбор – ромбик. Меню развлечений (девочки, песни, драка) – это всего лишь компактная форма записи выбора из множества вариантов. Кроме того, в блок-схеме много стрелок, определяющих последовательность операций. Для описания алгоритма используются всего три алгоритмических конструкции: следование, развилка и цикл. Даже очень сложная программа, в том числе та, которая играет в шахматы, состоит из арифметических и логических операций, образующих сложную систему всего из трёх простых структур: следование, развилка и цикл.

Следование – последовательность операций, в которой завершение предыдущей операции однозначно обозначает переход к последующей (Ложиться спать – Спать – Проснуться; Идти грабить – Стоять на большой дороге).

Развилка – алгоритмическая структура, в которой исполнение или неисполнение определённого условия предыдущей операции определяет последующую операцию (уже темно? СЧВ >3? Моя очередь грабить? Появились клиенты? Стреляют?).

Цикл – алгоритмическая структура, обеспечивающая многократное повторение определённой совокупности операций (в блок-схеме: цикл всего поведения, цикл вставаний без умываний, цикл процесса ограбления и др.).

Кроме того, данная блок-схема включает в себя очень распространённую форму организации цикла – «счётчик» и особую форму выбора из множества вариантов – «меню»

Счётчик – циклическое накопление определяемого по заданной формуле числа. Например, СЧВ = СЧВ + 1. означает, что при каждом вставании в СЧВ добавляется 1. После выполнения своей функции счётчик очищается (обнуляется), т. е. в СЧВ записывается 0.

Меню – способ организации развилки с множеством вариантов перехода.

В обычной жизни мы постоянно пользуемся этими структурами. Просто не знаем их названий. Но это не меняет сути дела. А если скажите, что всё это слишком примитивно, что реальная жизнь значительно сложнее, будете правы. Алгоритм – это модель определенного процесса. А любая модель отражает лишь некоторые стороны моделируемого объекта. Значит, чем лучше автор алгоритма знает объект моделирования, тем лучше будет алгоритм. Кроме того, алгоритм разрабатывается для реализации в конкретной системе. Значит, его автор должен знать эту систему, например, самого себя. Алгоритм, описанный на языке и в терминах реализующей его системы, это уже программа. Значит, автор алгоритма – это и есть настоящий программист. А тот, кто описывает готовый алгоритм в командах ЭВМ или на человеческом языке – это кодировщик. Умение программировать – это дар божий! А как быть тем, кому этого дара досталось меньше или не досталось совсем? Учиться!

Считать люди начали с момента появления на земле

Сначала, для обозначения количеств, они придумали их изображения – цифры. Но количества были и очень большими, понадобились числа, а значит системы счисления. Сегодня мы пользуемся позиционной десятичной системой. Позиционной она называется потому что значение каждой цифры в записи числа зависит от ее позиции в последовательности цифр, изображающей число. А десятичная – потому что основанием счета является число десять. Если бы у человека было восемь пальцев, мы считали бы в восьмеричной системе: 1, 2…, 7, 10₈ (восемь). Запись числа «восемь» в виде «10» использовали бы для того, чтобы на месте нуля записывать цифры 1, 2…. 7 и формировать записи чисел – 11₈ (один_навосемь или скороговоркой одиннавсемь), 12₈

(два_навосемь, или двенавсемь) и т. д. После числа 17₈, («семь на восемь», т. е. семнавсемь) появилось бы число 20₈ (дважды восемь или двавсемь), затем 21 _g (двавсемьодин), 22_g (двавсемьдва) и т. д. Никаких проблем! И как экзотику мы воспринимали бы объяснения, что в десятичной системе 17₁₀ – это семнадцать, а 20₁₀ – это двадцать, т. е. дважды десять.

Позиционные системы счисления

Вавилонская позиционная система использовала для записи чисел 60 различных знаков. Ее следы сохранились в способах измерения величин углов и времени. Сохранились до наших дней следы и других древних систем счисления: пуд (16), дюжина (12) и др. В связи с развитием вычислительной техники большое значение приобрели системы с основаниями 2 (двоичная), 8 (восьмеричная) и 16 (шестнадцатиричная). Кстати, именно так считали древние майя. Число 16₁₀ они приняли в качестве основания счета, наверное, сосчитав все пальцы на руках и добавив к ним два кулака и два пинка. Если цифру 16₁₀ назвать «шиш», то запись числа 25₁₆ мы читали бы как «двашиш пять»), т. е. 25₁₆ = 2×16 + 5 = 37₁₀. Никаких проблем!

Двоично-восьмерично-шестнадцатиричная системы

Как выглядела бы система счисления при основании = 2? В этом случае число «два» мы должны записать в виде 10, а для записи других чисел использовать только цифры 0 и 1. Поскольку запись чисел в двоичной системе ни с чем не спутаешь, использовать нижний индекс для обозначения двоичных чисел не имеет смысла. Вот как выглядит число 37 в двоичной системе: 100101, что в десятичной означает: 2⁵+2²+1 = 32+4+1 = 37. А теперь представьте, что наши предки приняли не десятичную систему счисления, а восьмеричную или шестнадцатиричную. Современные ЭВМ были бы несколько проще, поскольку двоичная система хорошо стыкуется с 8-ричной и 16-ричной системами: 2³ = 8, 2⁴= 16.

Конечно, мир богаче любой формальной системы. Часть бытовой техники связана с частотой электросети (в России – 50 герц), поэтому в нашем телевизоре 625 строк и 25 кадров в секунду. Не вызывает никаких проблем, что прямой угол 90 градусов (не знаю и не хочу знать, почему!). Вся вычислительная техника и часть бытовых приборов связаны с двоично-восьмерично-шестнадцатиричной системами. Поэтому нам так часто встречаются параметры: 16 режимов, 128 строк, 256 символов, 256 цветов, 1024 строки, 4096 Кбайта и т. д. Но когда мы работаем с ЭВМ, никаких двоичных цифр на экране не появляется. Более того, последние модели ЭВМ вообще разговаривают с нами на человеческом языке!

Используемые в настоящее время метрические приставки кило, мега, гига и другие основаны на степенях числа 10, а не двойки, являющейся основой двоичного исчисления, на котором основаны компьютеры. Поэтому международная организация International Electrotechnical утвердила новые приставки для единиц измерения количества данных: киби, меби, гиби, теби, пеби и эксби (kibi, mebi, gibi, tebi, pebi и exbi) Новый термин «кибибайт» («kibibyte») вместо нынешнего «килобайта» будет обозначать, что в действительности их не 1000, как можно заключить из приставки «кило», а 1024 (2 в 10 степени).

Зачем нам вся эта абракадабра?

А потому, что нельзя жить в некотором мире (а ЭВМ-это целый мир!), не понимая его основных законов. Иногда для принятия важных решений типа «бух. оплатить» полезно вспомнить, что бит – это двоичная единица информации (binary digit), а байт равен восьми битам. Работают ЭВМ в двоично-восьмерично-шестнадцатиричной системах счисления. Поэтому память ЭВМ вы приобретаете 8, 16, 32 и т. д. Мбайта, через модем вы работаете со скоростями 64, 128 и т. д. Кбит/сек, и хотя Кбит вы произносится как «килобит», но равен он 1024 бит, а Мбайт («мегабайт») = 1024 Кбайта и т. д.

Но дело не только в этом. Технически возможно сделать ЭВМ и на основе десятичной системы счисления. По этому пути не пошли совсем не потому, что это сложно. Дело в том, что арифметика (сложить, вычесть, умножить и поделить) в ЭВМ не самое главное. Более того, все эти операции в ЭВМ реализуются через операцию сложения (в том числе и операции «отымать и делить»)] Основными в ЭВМ являются логические операции, а по существу единственная – проверка содержимого определённого регистра (R) на «больше», «равно» или «меньше» оно нуля (R>0, R=0 или R<0).

Двоичная система в жизни

Двоичная система – это единственная не искусственная придумка учёных. Эта система существует объективно, т. е. независимо от наших желаний, и занимает в нашей жизни значительно более весомое место, чем нам кажется. Вот десятичная система счисления – это точно искусственная. При восьми пальцах на руках мы считали бы в восьмеричной, а присоедини мы к своим пальцам кулаки да пинки (как древние майя), не знали бы забот, считая в шестнадцатиричной системе. Существование двоичной системы не зависит от количества пальцев на руках и ногах. Это объективная логика жизни.

Когда мы отвечаем на вопросы: «да-нет», «течёт-не течёт», «чёт-нечет», мы пользуемся именно двоичной системой. На этом принципе построена очень интересная игра для весёлой компании – «Угадай задуманное». Смысл игры в следующем. Один доброволец из компании удаляется, а оставшиеся задумывают любое число, дату, явление, событие или предмет и зовут добровольца. Его задача угадать задуманное, задавая вопросы, на которые можно отвечать только «да» или «нет». А если весёлая компания задумала, например, дату вашего собственного дня рождения, или «моросящий дождь», или «ваш правый сосед», а на все ваши вопросы надо отвечать «да», «нет»? Как сформулировать вопрос, чтобы на него можно было ответить только «да» или «нет»? Попробуйте, это совсем не просто!

Двоичная классификация кадров

Очень удобна двоичная система для классификации и анализа кадровых ситуаций. Вот, например, двоичная классификация студентов по принципу острый (1) – тупой (0), умный (1) – дурак (0), усидчивый (плоский низ – 0) – неусидчивый (острый низ – 0). С картинками, когда верх изображает голову а низ – задницу, получается очень интересно.

■ дурак, но усидчивый (00 – трудолюбивый дурак),

▼ дурак и не усидчивый (01 – дурак с инициативой),

▲ умный и усидчивый (10– трудолюбивый гений),

♦ умный, но не усидчивый (11 – умный обормот).

Но всегда найдется исключение, доказывающее, что ни одна формальная модель не отражает всего многообразия реального мира. Это всем известный:

• круглый дурак (т. е. совсем безнадежный).

Попробуйте, используя данную классификацию принять на работу нужного вам человека. Ясно, что вариант круглых дураков вам не подходит. Всю мою жизнь в качестве большого начальника мне приходилось искать и принимать на работу специалистов. И, как правило, находить не удавалось. Приходилось принимать неспециалистов и делать из них специалистов. Кого же я принимал? Разных, но при условии, что он – хороший человек!

Оптимальная расстановка кадров

Ещё одна классификация, использующая двоичную систему, полезна для оптимальной расстановки работников. По этой классификации, кадры делятся на четыре типа (первый знак – работник знает (1), не знает (0), ЧТО надо делать, второй знак – знает (1), не знает (0) КАК делать). В результате получается следующее:

00 – не знает, ЧТО и КАК делать. Это основная масса людей, это исполнители. Именно из них очень часто получаются прекрасные бухгалтеры-счетоводы, рабочие, операторы. Но для успеха дела им нужны четкие и однозначные инструкции.

01 – не знает, ЧТО, но знает КАК надо делать. Это большие учёные. Платите им хорошую зарплату, но не поручайте реализацию даже их собственных идей. Они не знают, ЧТО для этого надо делать.

10 – знает, ЧТО, но не знает, КАК надо делать. Это большие начальники. Это они расставляют кадры, дают поручения и контролируют их исполнение.

11 – знает, ЧТО и КАК делать. Это деловые люди. Их, к сожалению, очень мало, но именно они двигают любое дело и создают проблемы для начальников-самодуров.

Мне эта классификация очень помогала. Возможно, и вам поможет.

Задание для самостоятельной работы.

Читатель! Если ты считаешь себя исполнителем, значит, ты уже больше, чем исполнитель. Но пусть начальник считает тебя исполнителем, а ты требуй от него четких и однозначных инструкций. Надо еще посмотреть, какой он начальник. Если ты считаешь себя большим ученым, значит, у тебя есть чувство юмора, значит не все потеряно и для тебя, и для твоего начальника. Если ты большой начальник, не поленись, проанализируй, кто есть кто среди твоих подчиненных. Тем более что теперь ты знаешь, КАК это делать! Если ты считаешь себя деловым человеком, то проанализируй своего начальника. Если он умный, помогай ему, если дурак, ищи себе другого начальника, или сам становись начальником.