Tema 1 - Conceptos Básicos

¿Qué es la Informática?
Informática es una palabra de origen francés formada por la contracción de los vocablos:

La Real Academia Española define Informática como:

El conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático y racional de la información por medio de computadoras.

De esta definición se desprende que es una Ciencia y una Ingeniería puesto que necesita desarrollar estudios teóricos y experimentales.
Tratamiento automático: Se refiere a que son las propias máquinas las que realizan las tareas de captura , proceso y presentación de la información.
Tratamiento racional: Se refiere a que todo el proceso está regulado a través de una secuencia de instrucciones (programa) que siguen el razonamiento humano.
El objetivo marcado es el “tratamiento automático” de la información y el medio utilizado “la computadora”.
Por lo tanto, es imprescindible conocer:

• Todas las características técnicas de las computadoras y sus componentes asociados (periféricos).
  
• Tipos de información y datos que se manejarán (sistemas de representación, archivos y bases de datos).
  
• Los procesos y métodos aplicados a la información o datos (programas).
  
• Los sistemas de comunicación que permitirán tratar la información a distancia y compartirla de forma fiable.
  

Conocer con detalle estos aspectos y la relación que existe entre ellos, permitirá entender cómo se realiza el tratamiento automático de la información, utilizando computadoras.
En la definición se hace mención a la utilización de “computadoras”. En realidad, el término es más amplio y debe entenderse como “sistema informático”, siendo éste un conjunto de recursos destinados al tratamiento de la información.

La Informática como disciplina
La Association for Computing Machinery (ACM) y la IEEE-Computer Society elaboraron una una serie de recomendaciones sobre la Currícula de Computación , y en este documento especifican la siguiente definición (se aclara que en este contexto, las palabras Computación e Informática se utilizan como sinónimos):
La Computación como disciplina comprende el estudio de procesos algorítmicos que describen y transforman a la información; estudian su teoría, análisis, diseño, eficiencia, implementación y aplicación. La pregunta fundamental subyacente en toda la computación es: ¿qué puede ser automatizado (en forma eficiente)?
Esta disciplina nació en la primera parte de la década de 1940 con la conjunción de la teoría de los algoritmos, lógica matemática y la invención de la computadora electrónica con programa almacenado.
La computación extiende sus raíces profundamente en la matemática y en la ingeniería. La matemática aporta análisis al área, mientras que la ingeniería aporta diseño. La disciplina posee su propia teoría, su método experimental y su ingeniería.
Dentro de la disciplina se identificas 9 subáreas de conocimiento:

• Estructuras de Datos y Algoritmos
  
• Lenguajes de Programación
  
• Arquitectura
  
• Computación Numérica y Simbólica
  
• Sistemas Operativos
  
• Metodología e Ingeniería de Software
  
• Bases de Datos y Búsqueda de Información
  
• Inteligencia Artificial y Robótica
  
• Comunicación Humano-Computadora

Cada una posee una temática subyacente, una componente teórica, abstracciones significativas y temas sustanciales de implementación y diseño.
La teoría trata con el desarrollo matemático subyacente e incluye teoría de apoyo tal como teoría de grafos, combinatoria o lenguajes formales.
La abstracción (o modelamiento) trata con modelos de potenciales implementaciones; los modelos suprimen detalles mientras que retienen características esenciales, y proveen medios por los cuales se puede predecir comportamiento futuro.
El diseño trata con el proceso de especificar un problema, derivar requerimientos y especificaciones, iterar y probar (testear) prototipos, e implementar un sistema. El diseño incluye el método experimental, el cual en computación viene en distintos estilos: medición de programas y sistemas, validación de hipótesis y realización de prototipos para extender las abstracciones a la práctica.

La Informática como Ciencia
Por sus características, la Informática puede concebirse como ciencia teórica y como ciencia de carácter empírico sobre los fenómenos relacionados con la información y la computación.
Como ciencia teórica se centra en la teoría de la computabilidad y como ciencia empírica, sus hipótesis pueden ser refutadas por la realidad.
La estructura disciplinar de la Informática está formada por varias teorías y disciplinas presupuestas (Teoría General de los Sistemas, Cibernética, Teoría de la Información y la Comunicación, Teoría de Lenguajes Formales y Autómatas, teorías matemáticas y lógicas) y su teoría central es la Teoría de la Computabilidad. Esta estructura conforma, en gran parte, su corpus teórico.
La teoría de la computabilidad, está íntimamente relacionada con las matemáticas y su concepto clave es el concepto de algoritmo. Explora la naturaleza de los problemas que son accesibles a la mente humana y los clasifica en clases: los demostrablemente irresolubles y los resolubles que admiten un algoritmo para su solución.

La Informática como Tecnología
Un determinado cuerpo de conocimientos es una tecnología si y sólo si:

• Es compatible con la ciencia coetánea (que coincide en edad, plazo o tiempo con otro) y es controlable por el método científico.
  
• Se emplea para controlar, transformar o crea r cosas o procesos, naturales o sociales.
  

Es decir, la tecnología es una actividad social centrada en el saber hacer que, mediante el uso racional, organiza do, planificado y creativo de los recursos materiales y la información propios de un grupo humano, en una cierta época, brinda respuestas a las demandas sociales en lo que respecta a la producción, distribución y uso de bienes, procesos y servicios.
La Informática, como disciplina tecnológica, abarca tanto la actividad (investigación, desarrollo, ejecución, etc.) como el producto resultante (conocimientos, bienes, servicios, etc.) que son consecuencia de respuestas a inquietudes y necesidades de la sociedad. Es así como, analiza determinados problemas relacionados generalmente con la adquisición, almacenamiento, procesamiento y transferencia de datos-información-conocimientos que plantea la sociedad y trata de buscar su solución relacionando la técnica (conocimientos, herramienta s, capacidad inventiva) con la ciencia y con la estructura económica y socio- cultural del medio.
Esta concepción de la Informática como disciplina tecnológica está vinculada a la caracterización de la Informática como disciplina empírica y como disciplina ingenieril, esto abarca a los Sistemas de Información y a la Ingeniería del Software, en donde se abordan el diseño y desarrollo de sistemas software para satisfacer necesidades del mundo real. En este contexto, adquieren gran relevancia lo objetivos y misiones organizacionales y la aplicación de tecnologías informáticas para alcanzar los objetivos.
En síntesis, la Informática como disciplina científica y tecnológica estudia los fenómenos relacionados con los objetos de su dominio (información, sistemas) y cuenta, por un lado, con un conjunto de métodos o procedimientos (modelización, abstracción) que permiten captar y estudiar los fenómenos relacionados al tratamiento sistemático de la información, y por otro, con teorías (Teoría de la Información y la Comunicación, Teoría de las organizaciones) que conceptualizan los objetos de su dominio. Como otras disciplinas, tiene aplicaciones prácticas o tecnológicas que están sustentadas por las teorías específicas y, asimismo, hacen uso de sus métodos y procedimientos. Las herramientas tecnológicas surgen como producto de la aplicación del conocimiento científico de la disciplina en la construcción de artefactos que se incorporan al mundo real o virtual en forma de productos o servicios (Barchini et al., 2004).

Puesto en contexto de que trata la Informática, sus teorías y métodos, pasamos a detallar cada uno de los conceptos fundamentales:

Información
De una manera informal, podemos considerar la información como un conjunto de datos ordenados que nos aportan conocimiento sobre las cosas. Para dar una definición más formal tendremos en cuenta dos nuevos conceptos: carácter y datos.
Carácter: es cualquier símbolo numérico, alfabético o especial que se emplea en la escritura y en el cálculo:
- Numéricos: 0,1,2,....9
- Alfabéticos: a, b, c ..., z, A, B, C..., Z.
- Especiales: *, /, +, #,..
- De control: retorno de carro, Fin de fichero (EOF)...
Dato: es cualquier conjunto de cara caracteres (puede ser un único carácter).
Existen tres tipos básicos de datos:
- Numéricos: Formados exclusivamente por dígitos. Ej. 213, 21.419.
- Alfabéticos: formados exclusivamente por letra s del alfabeto. Ej. Juan, x, Costo.
- Alfanuméricos: Formados por caracteres numéricos, alfabéticos y especiales. Ej. Valor5, PA4, Junín 455.
Considerando lo anterior, se puede definir la información como un conjunto de datos (numéricos, alfabéticos y alfanuméricos) ordenados con los que se representan convencionalmente hechos, objetos e ideas.
En esta definición debemos resaltar el término relativo al orden. En la información, es importante el orden de los datos, ya que un conjunto de datos empleados sin ningún orden nos daría una información diferente de la deseada o incluso podría no aportar ninguna información.
Ej. Estos son conceptos básicos de Informática (Correcto).
Básicos son conceptos de estos Informática (Incorrecto).

Pasos en el tratamiento de la información
Tratamiento de información quiere decir operar o procesar un conjunto de datos iniciales o datos de entrada, y, como resultado de este procesamiento, obtener un conjunto de datos finales o de salida. El procesamiento de datos está constituido por tres actividades básicas:
Captura de datos de entrada: Los datos deben ser registrados antes de procesarse. Los datos pueden ser captados directamente por la computadora (por ejemplo, detectando electrónicamente un sonido, una temperatura, un código de barras) o pueden ser dados en forma de letras o números (caracteres).
Manipulación de los datos: Sobre los datos de entrada podemos realizar las siguientes operaciones:

• Agrupación: consiste en organizar o clasificar elementos similares por grupos o clases.
  
• Cálculo: consiste en la manipulación aritmética de los datos.
  
• Clasificación: consiste en el ordenamiento de los datos agrupados según una secuencia lógica (de mayor a menor, del más antiguo a más reciente).

Manejo de los resultados de salida: Una vez que han sido manipulados los datos de entrada, sobre ellos se pueden realizar las siguientes operaciones:

• Almacenamiento y recuperación: Con el proceso de almacenamiento nos asegurarnos de poder conservar los datos para el futuro. Para realizar la consulta utilizaremos el proceso de recuperación.
  
• Comunicación y reproducción: El proceso de comunicación de datos consiste en la transferencia de los mismos de un lugar a otro, donde serán utilizados o se procesarán de nuevo. Este proceso continúa hasta que la información llega al usuario. Cuando la recibe puede necesitar copiar o duplicar la información (por ejemplo un listado de las ventas del último mes) y esta tarea de reproducción la realiza una máquina.

Operaciones para el tratamiento de la Información
En el tratamiento de la información aparecen implicadas algunas o todas las operaciones elementales que exponemos a continuación:

• Lectura: consiste en adquirir la información que después utilizará el resto de las operaciones elementales.
  
• Almacenamiento: consiste en almacenar la información durante el tiempo que sea necesario para hacer uso de ella cuando se precise.
  
• Clasificación: Permite ordenar la información guardada usando la operación anterior de almacenamiento.
  De este modo podemos acceder cuando sea necesario a parte o a la totalidad de la información.
  
• Cálculo aritmético y lógico: Este tipo de operación elemental nos permite procesar la información realizando sobre ellas operaciones aritméticas y lógicas.
  
• Copia: Consiste en poder transcribir información a un soporte dado de forma automática.
  
• Escritura: Consiste en mostrar la información de una manera clara y ordenada sobre un soporte dado.

La diferencia con respecto a la copia radica en que, en el caso de tratarse de un tratamiento automático de la información, la información es mostrada de manera que sea inteligible para las personas mientras que en la copia dicha información se encuentra en el lenguaje que la máquina entiende.

¿Por qué se automatiza el tratamiento de la información?
Las razones que han llevado a la automatización del tratamiento de la información son fundamentalmente cuatro:

• La realización de funciones que el hombre por sí solo no puede llevar a cabo: comunicaciones a larga distancia, etc.
  
• La ejecución de funciones que, aunque el hombre pueda llevarlas a cabo por sí mismo, su ejecución tardaría mucho tiempo. Por ejemplo, los cálculos complejos para el seguimiento y control de un proyectil dirigido o de una nave espacial.
  
• La obtención de seguridad en algunas tareas, como las que implican la repetición de una serie de pasos, en las que el hombre es más propenso a cometer errores. Las computadoras, una vez que han aprendido como realizar las tareas correctamente repiten el proceso una y otra vez sin cometer errores.
  
• La sustitución del hombre para tareas monótonas. Este tipo de tareas no implican el desarrollo de su actividad intelectual, con lo que, al automatizarlas, el hombre puede dedicar su esfuerzo a funciones más decisivas e importantes.

¿Por qué la necesidad de información? Hemos definido, en forma genérica, el término Información, como referencia al conjunto de símbolos, con los que se representan convencionalmente hechos, objetos e ideas.
También puede decirse, con más precisión, que Información se refiere al conocimiento derivado del análisis o tratamiento de los datos.
Este conocimiento o información se utiliza para tomar decisiones con vistas a un accionar concreto. Esta es la importancia que tiene la Informática en la actualidad, permite obtener información confiable, precisa y oportuna que permitirá tomar mejores decisiones. Esto permite a las empresas y organizaciones el logro eficiente de sus objetivos.

Codificación de la información
En Informática es frecuente codificar la información. Codificación es una transformación que representa los elementos de un conjunto mediante los de otro, de forma tal que a cada elemento del primer conjunto le corresponda un elemento distinto del segundo.
Ejemplos de códigos son: el número de matrícula de un auto, el número de carnet de identidad, el código de enfermedad definido por la Organización Mundial de la Salud.
Con los códigos se puede comprimir y estructurar la información. La identificación de un auto por su matrícula es más corta que hacerlo por el nombre del propietario, su marca, color y fecha de compra.

Unidades de Medida de la Información
En el interior de las computadoras, la información se almacena y se transfiere de un sitio a otro según un código que utiliza sólo dos valores (un código binario) representado por 0 y 1. En la entrada y salida de la computadora se efectúan automáticamente los cambios de código oportunos para que en su exterior la información sea directamente comprendida por los usuarios.
En la figura siguiente se ilustra como el texto, los números y los símbolos (caracteres especiales) se representan en el interior de la computadora como unos y ceros y se muestran fuera de la computadora en el formato entendible por las personas.


Concepto de BIT y BYTE
La unidad más elemental de información es un valor binario conocido como BIT, es una posición o variable que toma el valor 0 ó 1. Representa la información correspondiente a la ocurrencia de un suceso de entre dos posibilidades distintas: prendido o apagado, abierto o cerrado.
Dijimos que la información se representa por medio de caracteres y que internamente se codifica en un alfabeto binario, es decir, en bits. Por tanto a cada carácter le corresponde un cierto número de bits.
Un byte es el número de bits necesarios para almacenar un carácter. Este número depende del código utilizado por la computadora, siendo generalmente 8, por lo que habitualmente byte se utiliza como sinónimo de 8 bits.
La capacidad de almacenamiento de una computadora o de un soporte de información, (tal como disco, disquete o cinta magnética) se mide en bytes. Como es una unidad relativamente pequeña, es usual utilizar múltiplos, que se muestran en la tabla 1.
Las denominaciones de las unidades derivan del Sistema Internacional de Unidades que se usa en la mayoría de los países y es la forma actual del sistema métrico decimal.

MEDIDA	EQUIVALENCIA	EJEMPLOS
1 Byte	8 bits	Una letra, un número o un símbolo
1 Kilobyte (KB)	1024 bytes = 2^10 bytes	Un archivo de texto, 20 KB
1 Megabyte (MB)	1024 KB = 2^20 bytes = 1.048.576 bytes	Un archivo mp3, 3 MB
1 Gigabyte (GB)	1024 MB = 2^30 bytes = 1.073.741.824 bytes	Una película en DivX, 1 GB
1 Terabyte (TB)	1024 GB = 2^40 bytes	800 películas, 1 TB
1 Petabyte (PB)	1024 TB = 2^50 bytes	En diciembre de 2007, YouTube tuvo un tráfico de 27 PB
1 Exabyte (EB)	1024 EB = 2^60 bytes	Internet ocupa entre 100 y 300 EB
1 Zettabyte (ZB)	1024 ZB = 2^70 bytes	No existe ejemplo real
1 YottaBytes 1024 YB = 2 bytes	1024 YB = 2^80 bytes	No existe ejemplo real

Cabe destacar que la razón por la que se utiliza el factor multiplicador 1024 en lugar de 1000 es por ser la potencia de 2 más próxima a 1000, cuestión importante desde el punto de vista electrónico.
Es notorio que, a medida que la informática avanza, la capacidad de almacenamiento lo hace en la misma medida, tanto que deben desarrollarse nuevas unidades de medidas, como es el caso de las dos últimas de la tabla 1 que no tienen actualmente ejemplos de aplicación prácticos pero, de acuerdo al informe de una empresa mundial de comunicaciones, que trata de monitorizar y predecir el impacto de las aplicaciones visuales en red, el volumen total del tráfico IP prácticamente se duplicará cada dos años hasta el 2012 hasta llegar a medio Zettabyte.

La computadora
Computador, computadora u ordenador, se define como una máquina capaz de aceptar unos datos de entrada, efectuar con ellos operaciones lógicas y aritméticas, y proporcionar la información resultante a través de un medio de salida; todo ello sin intervención de un operador humano y bajo el control de un programa de instrucciones previamente almacenado en el propio computador.
Se entiende por operaciones lógicas funciones tales como comparar ó seleccionar.
La diferencia fundamental de la computadora respecto a otras máquinas que realizan un tratamiento automático de la información (como las calculadoras) se encuentra en la propia definición: el proceso lo controla el programa y no un operador humano. Existen otras diferencias adicionales:

• Puede realizar las seis operaciones elementales de tratamiento de la información.
  
• Gran velocidad de tratamiento de la información.
  
• Gran potencia de cálculo aritmético y lógico.
  
• Puede guardar los programas y datos necesarios para la resolución de cualquier problema.
  
• Puede comunicarse con las personas y con otras máquinas para recibir y emitir datos.

Una computadora puede considerarse como un sistema, cuyas salidas o resultados son función (dependen) de sus entradas, constituidas por datos e instrucciones.

Programas e instrucciones
Una instrucción es un conjunto de símbolos que representa una orden de operación o tratamiento para la computadora.
En general, estas operaciones se realizan con datos.
Un programa es un conjunto ordenado de instrucciones que se dan a la computadora indicándole las operaciones o tareas que se desea que realice.
Las instrucciones se forman con elementos o símbolos tomados de un determinado repertorio, el “juego de instrucciones” de una CPU particular, y se construyen siguiendo unas reglas precisas.
Los programas son formulaciones concretas de algoritmos abstractos basados en ciertas representaciones y en estructuras de datos.
Todo lo relativo a los símbolos y reglas para escribir programas se denomina lenguaje de programación.

Elementos básicos en la Informática
En general, en un sistema informático, se encuentran tres partes fundamentales que interactúan entre sí:

• El elemento físico o hardware: Es el conjunto de elementos materiales: computadoras, impresoras, periféricos, redes de comunicación, etc.
  
• El elemento lógico o software: Se refiere a los programas, datos o conjunto de elementos lógicos: sistema operativo, lenguajes de programación, programas de aplicación específicos, archivos de datos, páginas web, etc.
  
• El elemento humano: personal informático que realizará los programas y los usuarios que realizarán los procedimientos y usarán la información del sistema.

Personal Informático
El elemento humano es el más importante de los tres elementos de la Informática. Aunque las computadoras reducen o reemplazan el trabajo del hombre en determinadas actividades, una computadora sin las personas es un elemento inútil. Las personas son necesarias porque:

• La máquina necesita de un programa para hacer algo y estos programas deben ser diseñados, codificados y mantenidos durante todo su período de vida útil.
  Estas tareas las realizan las personas especializadas para tal fin.
  
• Los distintos componentes del hardware evolucionan con el tiempo, haciéndose más potentes y eficaces.
  El diseño y construcción de estos componentes debe ser llevado a cabo por personas.
  
• Cada empresa necesita un equipo informático de acuerdo a sus necesidades.

El estudio del equipo necesario, la instalación y el mantenimiento del mismo sólo puede ser llevado a cabo por el hombre. El papel de las personas en la Informática es fundamental, aunque muchos crean que la computadora terminará reemplazando al hombre en todas las actividades en las que actualmente es irreemplazable.

Aplicaciones de la Informática
Es bien conocido que uno de los agentes más importantes de la sociedad actual es la información, de ahí el gran desarrollo e interés de la Informática, que tiene por objeto el “tratamiento automático de la información”. Hay pocas actividades humanas en que la Informática no tenga incidencia, de forma directa o indirecta.
Actualmente, se han desarrollado nuevas metodologías y técnicas que han ampliado notablemente el campo de aplicaciones de la Informática.
La Inteligencia Artificial es una metodología ideada para el uso de computadoras, para simular varios aspectos del comportamiento inteligente. Estos aspectos comprenden el razonamiento deductivo, visión, comprensión del lenguaje natural, habla, resolución de problemas, modelado del comportamiento humano. Hay sistemas expertos para diagnósticos médicos, reparación y mantenimiento de computa doras, concesión de préstamos bancarios, etc.
Las posibles aplicaciones de la Informática se agrupan en:
1.Procesamiento de datos administrativos

• Contabilidad. Stock. Facturación. Gestión de Personal
  
• Control de producción y de productividad - Planificación y control de proyectos, Programación lineal - Modelos financieros y predicción (de bolsa, por ejemplo) - Gestión bancaria, Gestión bibliotecaria - Seguros, Sistemas de reserva y expedición de pasajes.
  
• Paquetes integrados de Oficina Electrónica u OFIMATICA (incluye Procesadores de texto, Hoja electrónica de cálculos, Gestión de bases de datos, etc.)

2.Ciencias físicas e ingeniería

• Resolución de ecuaciones y de problemas matemáticos.
  
• Análisis de datos experimentales utilizando técnicas estadísticas.
  
• Realización de tablas matemáticas.

3.Ciencias de la vida y médicas

• Investigación médica, biológica y farmacéutica.
  
• Ayuda al diagnóstico (sistemas expertos para diagnóstico médico).
  
• Base de datos con historias clínicas, Medicina preventiva (control de vacunación).

4.Ciencias sociales y del comportamiento

• Análisis de datos (evaluación de encuestas).
  
• Bases de datos jurídicas (legislación, jurisprudencia, etc.).
  
• CAI (Enseñanza asistida por computadora), la computadora como herramienta pedagógica, Juegos (video juegos, ajedrez, etc.).

5.Arte y humanidades

• Aplicaciones al arte: composición de cuadros, composición musical, películas de dibujos animados, etc.
  
• Análisis automático de textos (determinación de frecuencia de uso de palabras, etc.)

6.Ingeniería asistida por computadora

• Diseño, fabricación y test con ayuda de computadora. Estas aplicaciones se identifican como CAD, CAM y CADMAT, se realizan con estaciones de trabajo con altas prestaciones gráficas.
  
• Informática Industrial: Control o monitoreo de unidades individuales (encendido de una lámpara).