Інформаційна революція, що відбулась всередині ХХ століття, значно піднімає інтелект людини завдяки бурхливому розвитку та накопиченню бази знань людства. Із плином часу об’єми знань та інформації зростають у геометричній прогресії, яка вимагає все більшого вдосконалення своїх знань, що в свою чергу вдосконалюватиме розроблені ними технології для забезпечення комфортної та продуктивної життєдіяльності. Протягом певного часу людство суб’єктивно відокремлювало поняття енергії та інформації. Але об’єктивний розвиток передбачає собою пізнання всесвіту як єдиного цілого, де все є взаємозалежним та взаємопов’язаним. Таке розуміння всесвіту виводить людство у нову площину інтелекту, що породжує собою нові задачі та відкриває нові перспективи.
На сучасному етапі розвитку людства закономірним процесом є поєднання таких субстанцій, як інформація та енергія. Причиною цьому є той факт, що людство дедалі більше заглиблюється у пізнання всесвіту, де поняття енергії та інформації не є відокремленими [1].
В даному випадку діє закон діалектики переходу кількості знань у нову їх якість. Крім того, існує біологічна аксіома, яка стверджує, що еволюція та функціонування живих організмів неможливі без часового фактора та інформаційно-енергетичного наповнення, носієм якого є світло. Тобто ця аксіома базується на припущенні, що світло є самодостатнім для відтворення і реалізації за певних умов з відносно нульової позначки часу програми відтворення (реалізації) всієї природної інформації про все, з чим взаємодіяло світло. Саме тому можна припустити, як і при фотосинтезі, що додатковим носієм такої інформаційно-енергетичної субстанції є світло, яке вочевидь виступає каталізатором і носієм інформаційно-енергетичного і логіко-часового (програмного) розвитку будь-якої живої субстанції [2].
На шляху розвитку людство здійснювало передачу інформації окремо від передачі енергії. При зростанні енергетичних потреб та при повному переході на електрику, як на основний вид споживаної енергії, створювались енергетичні мережі, що на сьогоднішній день являють собою Єдину Енергетичну Мережу, яка об’єднує в собі всі електростанції в рамках кожного континенту (окрім Антарктиди). Енергетичні процеси природи є тим фундаментом, на якому тримаються всі досягнення людства.
Водночас технологічний прогрес призводить до значного зростання об’єму інформації, що особливо помітно з часів створення комп’ютерів. Це дозволило реалізувати зберігання та обмін великої кількості даних, та в результаті швидкого прогресу призвело до створення найбільшої в історії глобальної інформаційної мережі Internet. Вершиною розвитку інформаційних систем на сьогодні є створення геоінформаціної системи, яка відіграє ключову роль у розвитку людства.
Тобто, склалась така ситуація, коли кількісний відокремлений розвиток інформаційної та енергетичної мереж призводить до їх об’єднання, що виводить розвиток цих систем та людства в цілому на якісно новий рівень [1]. Така система має формуватись на поєднанні енергетичних та інформаційних процесів у природі і створюватиме геоінформаційно-енергетичну систему (ГІЕС).
Реалізуючи в собі середовище одночасного розподілення і передачі інформаційно-енергетичних потоків, глобальна ГІЕС стає для людства засобом оптимізації шляхів його подальшого розвитку, гармонійно вирішуючи проблеми оптимального перерозподілу енергії та цілого спектра інших глобальних задач. Як у свій час промислова та інформаційна революції значно збільшили енергетичну та інтелектуальну потужності людини, так і впровадження ГІЕС у недалекому майбутньому зможе підняти людство на принципово новий рівень інформаційних та енергетичних потужностей [1].
Для побудови ефективної ГІЕС, як і будь-якої іншої системи суспільства, необхідно також врахувати базу знань всіх інших антропологічних систем (АС). Термін АС вбирає в себе всі системи, створені людством. Спільна риса всіх систем – „визначення функцій цілі”. ГІЕС, як засіб визначення функцій глобальних цілей людської цивілізації, якщо буде побудована, стане найбільшою та найскладнішою АС людства [3-5].
Сучасний стан геоінформаційного забезпечення характеризується такими положеннями.
1. Нестача теоретичних розробок. Існують незавершені дискусійні роботи із термінології, об’єкта дослідження та ін. Розроблені методи просторових об’єктів і просторового аналізу. Існують окремі методики просторових рішень [6].
2. Хороше геоінформаційне програмне забезпечення, що в основному задовольняє сучасні потреби розробки та експлуатації геоінформаційної системи (ГІС) на етапах збору геоінформації, перетворення проекцій та систем координат, моделювання просторових об’єктів, просторового аналізу [6].
3. Створюються ГІС, в основному, для рішення конкретних галузевих задач. Є успішні приклади створення окремих муніципальних ГІС. Але ГІС для органів державної влади досі знаходяться в стані проектів та пропозицій. Розробці територіальних міжгалузевих ГІС перешкоджають міжвідомчі різномовності та відсутність теоретичної бази, що гарантує (забезпечує) значну тривалість життя та розвитку системи [6].
4. Розрізненість інформаційної та енергетичної складової у геоінформаційних мережах. Існують успішні окремі приклади поєднання передачі інформаційної та енергетичної складової, але такі приклади є частковими (одиничними) та не створюють єдиного інформаційно-енергетичного простору.
Основні поняття автоматизованого геоінформаційного забезпечення
Геопростір (geospatia) – це графічна оболонка Землі, що підлягає вивченню, відображенню, моделюванню в межах певної території, періоду часу, об’єктного складу, переліку та ступені докладності його властивостей, які вказані користувачем геоінформації [7]. Простір мікросвіту та космічний простір не включається в це поняття.
Геопростір, як різновид простору, характеризується протяжністю, динамічністю, структурністю, безперервністю [8].
Протяжність геопростору (geospatial length) – характеризується територіальним обхватом – планети, півкулі, континенти, групи країн, країни, географічна провінція, одиниці адміністративно-територіального поділу, населений пункт, його частини чи ін.
Динамічність геопростору (geospatial dynamics) – обумовлена його мінливістю і нерозривним зв’язком із часом. Ця обставина, з одного боку, дозволяє повідомляти як про минулі обставини простору, що розглядається, так і про майбутнє (у вигляді проекту, прогнозу) [9]. З іншого боку, вимагає фіксації моменту вивчення геопростору чи його складових.
Структурність геопростору (geospatial structural) – проявляється в наявності та розташуванні об’єктів геопростору (в тому числі предметів, явищ і проявів процесів), що містяться і відбуваються в геопросторі на кожний конкретний момент часу.
Неперервність геопростору (geospatial continuity) – характеризується обов’язковою наявністю в кожній його точці будь-якого об’єкта геопростору; не існує „пустого” геопростору.
ГІС ґрунтується на базовому понятті геоінформації – однієї із різновидностей просторової інформації, що використовується суспільством.
Оскільки у вітчизняній геоінформаційній літературі поки що немає загальноприйнятого означення цього поняття, розглянемо його та супутні поняття більш детально. На основі аналізу сучасної теорії і практики можна прийти до такої системи понять.
Простір навколо нас – одна з форм (поряд із часом) існування матерії, що постійно розвивається, співіснування матеріальних об’єктів і процесів, характеризує структурність і протяжність матеріальних систем.
Час – форма і послідовність зміни станів об’єктів і процесів (характеризує тривалість їх існування).
Простір і час мають об’єктивний характер, вони нерозривно пов’язані один з одним, нескінченні. Загальні властивості простору – протяжність, єдність переривань та неперервності. Простір може бути реальним та уявним (віртуальним).
Інформаційне забезпечення має на увазі подання необхідної інформації для рішення конкретних задач. Тому геоінформаційне забезпечення в кожному окремому випадку займається інформацією про конкретний простір.
Особливостями геоінформації є:
– геоінформація – інформація конкретного географічного простору;
– геоінформація подається у просторово-часовій координатній системі;
– геоінформація подана в основному, у цифровій формі, оскільки формується, зберігається, перетворюється та використовується комп’ютерним середовищем.
Таким чином, геоінформація (geoinformation) – це координована інформація про геопростір і його об’єкти в цифровій формі, що призначена як вихідний матеріал для моделювання геопростору в інтересах конкретного користувача, який використовує геоінформаційну систему.
Існує ряд означень геоінформаційної системи (ГІС), які, на жаль, допускають подвійне тлумачення. В першому наближенні ГІС – це спеціалізована інформаційна людино-машинна система, що функціонує у комп’ютерному середовищі і включає спеціальне прикладне – геоінформаційне – програмне забезпечення і просторові дані. Під комп’ютерним середовищем розуміється як локальний комп’ютер, що оснащений системним та прикладним програмним забезпеченням, так і комп’ютерну мережу, що включає множину комп’ютерів.
У ряді робіт [10-15] дано означення ГІС з точки зору призначення, тобто географічна інформаційна система або геоінформаційна система – це інформаційна система, яка забезпечує збирання, збереження, обробку, доступ, відображення та поширення просторово-орієнтованих даних. З точки зору програмно-інформаційного забезпечення ГІС тут мається на увазі сукупність електронних карт з умовними позначеннями об’єктів на них, баз даних з інформацією про ці об’єкти та програмного забезпечення для зручної роботи з картами і базами як з єдиним цілим.
Не беручи до уваги означення ГІС як програмне забезпечення, найбільш повне означення ГІС дано у тлумачному словнику з геоінформатики під редакцією А. М. Берлянта і А. В. Кошкарьова: геоінформаційна система (geoinformation sysytem) – це автоматизована інформаційна система, що забезпечує збирання, зберігання, обробку, доступ, відображення та розповсюдження просторово-координованих даних (просторових даних). ГІС містить дані про просторові об’єкти в формі їх цифрового подання (векторне, растрове (матриці, масиви), квадратомічне та ін.). ГІС підтримується програмним, апаратним, інформаційним, нормативно-правовим, кадровим і організаційним забезпеченням [16].
У розглянутих прикладах [10-16] термін ГІС використовується для розробки та створення системи екологічного моніторингу стану довкілля, роботи із електронними картами та базами об’єктів на них, охорони навколишнього середовища.
Розширити функціональні можливості та область застосування ГІС можна шляхом розробки геоінформаційно-енергетичної системи із можливістю її застосування у широкому спектрі галузей народного господарства, таких як медична, науково-освітня, правоохоронна, комунальна, транспортна та ін.
Для цього в поняття ГІС окрім інформаційної складової включається ще і енергетична, за рахунок чого відбувається інтеграція інформаційного та енергетичного простору в єдиній автоматизованій геоінформаційно-енергетичній системі (АГІЕС), що дозволяє отримати ряд переваг у використанні такої системи перед відокремленими варіантами, а саме:
– швидкісний, якісний та стабільний обмін великими об’ємами даних на значні відстані без ретрансляції;
– широка розповсюдженість та загальнодоступність мережі;
– сумісність з іншими мережами та системами;
– автономність в інформаційно-енергетичному аспекті.
Тобто, склалась така ситуація, коли кількісний відокремлений розвиток інформаційної та енергетичної мереж призводить до їх об’єднання, що виводить розвиток цих систем та людства в цілому на якісно новий рівень. Така система має формуватись на поєднанні енергетичних та інформаційних процесів у природі і створюватиме геоінформаційно-енергетичну систему (ГІЕС).
Автоматизована геоінформаційно-енергетична система (АГІЕС) (automated geoinformation-energy system ) – це автоматизована інформаційна система, що забезпечує збирання, зберігання, обробку, доступ, відображення та розповсюдження просторово-координованих даних та забезпечення електроенергією необхідних складових системи, а також функціонально підтримується програмним, апаратним, інформаційним, нормативно-правовим, кадровим і організаційним забезпеченням.
При цьому, інформація у системі пріоритетно передається у оптичному вигляді, так як ми застосовуємо саме волоконно-оптичні лінії передачі, причому інформація – це відомості про світ навколо нас та процеси, що протікають в ньому та сприймаються людиною або спеціальними пристроями.
Слід також відзначити різницю між автоматизованою системою та автоматичною, яка полягає у тому, що автоматизована система передбачає присутність людини в системі для забезпечення її функціонування, автоматична система – це сукупність технічних засобів, які забезпечують повне розв’язання поставленої задачі за відсутності людини.
В. П. КОЖЕМ’ЯКО, В. В. ДМИТРУК, Н. В. БЕЛІК
НАУКА І ТЕХНІЧНА ТВОРЧІСТЬ В НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ (ВІД АБІТУРІЄНТА ДО АСПІРАНТА)