Программирование

И если вы хотя бы раз задумались, как это работает, значит, вы уже сделали первый шаг

Сейчас трудно представить, что когда-то программировали на специальных бумажных перфокартах, а компьютер занимал целую комнату. Сейчас же устройства размером в несколько сантиметров есть повсюду.

Программировать, пользоваться нейросетями, создавать свои цифровые решения — это навыки новой грамотности XXI века. Программирование — это не элитарное знание, доступное только математикам. Это способ понимать и формировать цифровой мир вокруг нас, универсальный язык, который нужно научиться понимать, не боясь пробовать и ошибаться.

Наш мир становится всё более цифровым, и код — фундамент нового мира

• Можно перепрограммировать голосового ассистента, чтобы он отвечал стихами.
• Можно сделать программу, которая будет придумывать новые молекулы и вещества, чтобы получить лекарство от рака.
• Можно запрограммировать робота, чтобы он работал в опасных зонах вместо человека.
• Можно написать программу, чтобы научиться предсказывать наводнения и землетрясения и этим спасти тысячи жизней.

Это и есть взгляд программиста — он видит мир как изменяемый цифровой конструктор.

С 1947 года, когда был разработан первый транзистор, человечество вступило в новую эру — эру информационных технологий. Постепенно большинство явлений в окружающей нас действительности стали цифровыми: работа светофоров в городе, прогноз осадков и график сбора урожая, распределение товаров по магазинам — всё решается с помощью цифровых систем. В частной жизни системы умного дома становятся всё более распространёнными. Они помогают контролировать использование бытовых приборов, сберегать электроэнергию и защищают жильё от пожара или взлома.

Но все эти системы работают по базовым настройкам, задавая определённый сценарий использования. Это хорошо, когда нужно сэкономить время. Однако чтобы раскрыть потенциал устройства, придумать творческое решение, адаптировать готовую систему под себя или написать свою, требуется раскрыть «чёрный ящик», и придумать новый формат использования цифровой системы, понимая и не боясь менять её код. Это требует специального навыка — программирования.

Дональд Кнут, автор всемирно известной серии книг по алгоритмам

Это базовый инструмент, который помогает каждому не просто пользоваться технологиями, а создавать их и решать с их помощью повседневные задачи.

Кто такой современный программист? Есть классические IT-профессии:

Стив Джобс

программирующий инженерные решения и т. д.

совмещающий программирование с конструированием

работающий с текстами

работающий с цифровыми картами

который автоматизирует производственные процессы с помощью скриптов и цифровых двойников

создающий 3D-графику через алгоритмы

создающий новые вещества с помощью генеративных моделей (хемоинформатик)

использующий Python для анализа ДНК (биоинформатик)

Но на самом деле это не обязательно человек, который пишет код 24/7. Это может быть:

тестирует систему

QA-инженер (тестировщик)

DevOps-инженер

настраивает инфраструктуру для разработки

Системный администратор

следит, чтобы всё работало

анализирует данные

Data Scientist

Frontend-разработчик

создаёт пользовательские интерфейсы систем

Backend-разработчик

занимается разработкой «под капотом»

8

7

6

5

4

3

2

1

Разработчик интернета вещей

Робототехник

Цифровой лингвист

Геоинформатик

Инженер

Дизайнер

Химик

Биолог

Умение учиться

программирование развивается постоянно, и поэтому необходимо учиться новому.

количество кода и взаимосвязей приводит к ошибкам, которые нужно найти, это называется «отдебажить код», и здесь невозможно без внимательности.

Внимание к деталям

представлять физический мир или деятельность людей в виде формул, структур и программ, хранить и обсчитывать в цифровом виде

Моделирование

умение думать в отрыве от объекта, о принципах и идеях, которых нет физически, переходить от абстрактного к конкретному и наоборот.

Абстрактное мышление

чем больше проект, тем больше в нём взаимосвязанных компонентов, где необходимо правильно выстроить связи.

Системное мышление

ведь одно и то же можно запрограммировать десятком разных способов.

Креативность

если программа не работает, нужно найти, где ошибка. А это почти детектив!

Логика

способность разбивать любую задачу на понятные шаги, как рецепт, но для компьютера.

Алгоритмическое мышление

1

7

5

4

3

2

Первые шаги в программировании могут быть просто игрой — собирать пазлы из блоков кода и радоваться, когда что-то получается

4

3

2

1

Нейросети и построенные на их основе инструменты, такие как GitHub Copilot, могут писать код, и возникает вопрос: насколько нейросеть может заменить программиста? Как создавать агентные системы и на чём их обучать, чтобы программистам отводилась роль архитектора систем? Как избежать ошибок в коде, написанном ИИ?

Развитие нейросетей и автоматизация программирования

Кибербезопасность

Всё больше данных переносится в компьютерные системы, и с увеличением их количества растёт число уязвимостей. Это создаёт риск кибератак и утечек информации — особенно в IoT-устройствах и облачных сервисах. Необходимо разрабатывать новые системы защиты данных и повышать качество проектирования, чтобы обеспечить безопасность информации.

Спор о том, чем является код — закрытой собственностью корпораций или активом, принадлежащим сообществу или даже всему человечеству, ведётся с начала массовой компьютеризации. Свободное и открытое ПО даёт старт для более быстрого развития технологий, а закрытые системы позволяют легче монетизировать цифровые решения. Больше систем, в том числе научных, стоит делать открытыми. Особенно остро стоит вопрос открытых научных исследований: закрытые исследования гораздо сложнее воспроизвести и проверить, что приводит к возможной фальсификации.

Открытый код

Эволюция языков программирования

Разработка новых моделей искусственного интеллекта, распределённых систем и квантовых алгоритмов сложна. Усложнение управления и верификации программного обеспечения, запутанная борьба с багами создаёт точку расхождения, когда неясно, какой из подходов будет преобладать — императивный, функциональный, или событийный, и какой из них сможет справиться с возрастающей сложностью вариантов управления цифровой инфраструктурой?

И очень важно, чтобы мы использовали их осознанно, помнили, что у руля должны оставаться люди, а технологии — быть нашим инструментом. Тогда компьютерные науки станут не просто сферой для гиков, а пространством, в котором каждый может пробовать создавать, менять и улучшать мир.

Важно, что компьютерные науки и ИИ делают не только жизнь удобнее, но и мир справедливее. В медицине ИИ помогает анализировать миллионы исследований, чтобы находить лекарства и подходящие методы лечения. В экологии модели предсказывают, как изменения климата повлияют на урожай и водные ресурсы, а значит, помогают подготовиться к будущему.

Искусственный интеллект часто представляют как супер-робота, который захватит мир и отберёт работу. На деле всё проще: ИИ — это как старательный, но не всегда идеально работающий помощник, который может быстро сортировать кучу данных, предсказывать, какой сериал вы захотите посмотреть вечером, или помогать врачу распознать болезнь на снимке. Но вот писать настоящие книги, выдавать гениальные идеи или искренне удивляться красоте заката он пока не умеет. Так что, пока рано боятся, что ИИ вас заменит. Сейчас искусственный интеллект делает только то, что ему говорят. И всё зависит от того, как задать ему команду (промт). Большие языковые модели всего лишь продолжают текст самым вероятным образом, а генерация изображений — это только восстановление их, уже когда-то существовавших и скомбинированных, из белого шума.

Компьютерные науки сегодня — это то, чего мы не видим, но без чего уже ничего не работает. Они связывают людей по всему миру, помогают учёным находить лекарства, инженерам строить умные города, а экологам — следить за климатом. Без них не было бы спутников, которые показывают погоду, навигаторов, спасающих нас от пробок, и даже привычных приложений, которые мы используем каждый день.

Сегодня в России уже работают над созданием сильной цифровой базы:

создаются отечественные операционные системы, например, Astra Linux, свои процессоры — процессорная архитектура «Эльбрус», цифровые платформы, поддерживаются университеты и колледжи, которые готовят ИТ-кадры. Развивается Институт исследований искусственного интеллекта, который помогает внедрять нейросетевые решения в медицину, промышленность и науку, например, робототехнику и химию.

Развитие отечественных IT-решений — это вопрос безопасности и независимости. Собственные операционные системы, языки программирования и кадры дают полный контроль над цифровым пространством. Например, сохранение данных граждан и проектов внутри страны не позволяют влиять на принимаемые решения на уровне управления государством.

Алгоритмическое мышление, умение видеть логику процессов и навыки автоматизации помогают в любой современной профессии — от инженера и учёного до медика, эколога, маркетолога или управленца. В цифровую эпоху умение базово разбираться в коде и понимать, как работают цифровые процессы, становится такой же необходимой компетенцией, как знание математики или иностранного языка. Это не только про карьеру, но и про возможность быть создателем, а не просто пользователем в цифровом мире.

Уже сейчас существует немало примеров, когда школьники, увлёкшиеся программированием, становятся востребованными специалистами ещё до выпуска. Старшеклассники участвуют в реальных проектах, создают свои приложения и даже получают предложения о работе в ИТ-компаниях. Всё это стало возможным благодаря гибкости ИТ-рынка, который ценит умение решать задачи и работать руками больше, чем наличие формального образования.

Компьютерные науки открывают возможности каждому. Раньше, чтобы начать разрабатывать что-то полезное, нужны были суперкомпьютеры и большие лаборатории. С помощью множества бесплатных онлайн-курсов, открытых учебных платформ и доступного программного обеспечения начать изучать программирование сегодня можно без больших вложений. Это делает ИТ одной из самых демократичных сфер, где важнее всего терпение и настойчивость. Компьютерные науки стали инструментом, с помощью которого каждый может попробовать изменить мир к лучшему, даже если это мир в пределах своей квартиры.

Начинать изучать программирование в школе можно с любого класса. В начальных классах закладываются основы алгоритмического мышления. В средней школе происходят первые пробы работы с кодом и углубление математических знаний. А в старшей школе освоение информационных технологий уже приближает школьника к уровню специалиста.

Основные темы, которые должен освоить ученик начальной школы для того, чтобы дальше уверенно погрузиться в программирование

Фокус на базовой подготовке — цифровой грамотности, умении работать с компьютером и решать задачи

1—4 класс

Профессии в сфере ИТ

Искусственный интеллект в мире

Цифровая грамотность

Организация компьютера

Важно понимать физические основы работы компьютера — технологии основаны на законах физики и математики, а не на волшебстве.

Устройство цифрового мира

Разработка игр и игры со встроенным программированием

Основы математики и программирования

Устройство цифрового мира

Чтобы изучать программирование, сначала нужно научиться работать с файлами и программами, уметь быстро печатать и т. д.

Необходимо понять, зачем вообще стоит изучать программирование, даже если ребёнок, когда вырастет, хочет стать пожарным.

Нужно иметь понимание, где уже применяется ИИ, что с его помощью можно делать и зачем вообще стоит его изучать.

Необходимо научиться безопасно вести себя в цифровой среде, чтобы не сломать компьютер вирусами и не попасться на уловки мошенников.

Кибербезопасность

Фильм «Ральф против интернета», 6+

Урок цифры

Тренажёр «Клавагонки» для обучения печати

Курс «Цифровая грамотность и безопасность в интернете»

Сборник серий «Фиксиков» о компьютерных технологиях, 0+

Экспресс-курс по ТРИЗ

Видео-обзоры новостей программирования от школы «Айтигенио»

Архив задач Санкт-Петербургской олимпиады по ТРИЗ

Развитие изобретательского мышления через решение нестандартных задач, помогающее находить творческие подходы в любой области жизни.

Теория решения изобретательских задач

ТРИЗ

Визуальное программирование

Развитие логического и креативного мышления через создание первых программ, где можно сконцентрироваться на алгоритмах, а не на правильности написания.

Математика

3

Развитие алгоритмического мышления и математической логики, необходимых для программирования. Рекомендуется в том числе решение олимпиадных задач, направленных на логику, и основные методы.

1—4 класс

Курс «Создание игр с помощью среды Scratch» на Stepik

Blockly Games — игры для будущих программистов

Игра «Защита пасеки» для формирования навыков визуального программирования

Эл Свейгарт «Учим Python, делая крутые игры»

Развивает воображение, художественные навыки, пространственное мышление, понимание структуры и атмосферы игрового мира. Также эти навыки можно тренировать даже на бумаге.

3

Дизайн персонажей и уровней

Помогает структурировать мысли, развивать нарративное мышление и креативность.

Истории и сценарии для игр

Элементы программирования и стратегии

Обучают алгоритмическому мышлению и структуре команд.

Разработка игр — это то, что может заинтересовать школьника, помочь применить на практике изученные навыки программирования и раскрыть его фантазию.

Программирование не работает без математики

5—7 класс

Математика — база для программиста, без неё не будут работать компьютерные игры, нейронные сети и расчёты, а ещё она развивает мышление.

Программирование тесно связано с математикой — от базовой арифметики до сложной логики. Даже простая разработка игр требует математических расчётов, поэтому стоит углубить изучение математики.

Математика

Движение и преобразование объектов в играх и VR основаны на геометрических принципах и работе с координатами.

Геометрия

Искусственный интеллект

Изучение основы машинного обучения и логики работы нейросети.

Логика — это фундамент программирования, как таблица умножения для математики. Без неё код превращается в беспорядочный набор команд, который не работает как задумано.

Логика

Основные темы, которые должен освоить ученик средней школы при изучении программирования.

В средней школе уже можно начать выбор направления для дальнейшего более глубокого изучения.

Математика и искусственный интеллект

Виртуальная и дополненная реальность

Основы программирования

НТО Junior, сфера «Искусственный интеллект>>

Лекции Савватеева по математике

Курс «Введение в ИИ>>

Курс «Олимпиадное программирование для начинающих» на Stepik

Олимпиада по информатике им. Мстислава Келдыша

Школа программиста

Курс «Поколение Python: курс для начинающих»

Курс «Программирование автономных систем на примере игры Берлога: Защита пасеки» на Лекториуме

Курс «Лучший по Python. Для всех начинающих» на Stepik

Курс «Программирование в Берлоге»

Нужно определиться с языком, на котором писать код. Наши рекомендации: Python — для начального изучения, анализа данных и веб-программирования или C++ — для олимпиадного программирования, автономных систем и программирования контроллеров. Изучение программирования стоит начать с задач.

Язык программирования

Важно не просто писать код, но и понимать его работу и оптимизировать решения.

Алгоритмы и структуры данных

Python — универсальный язык, подходящий для решения задач от анализа данных до создания ИИ.

Программирование на Python

Создание сайтов — важный навык, полезный для презентации любых проектов, в том числе себя. Освоить основы веб-разработки можно довольно быстро.

Веб-разработка

Направление позволяет оживлять технологии, заставляя механизмы выполнять задачи самостоятельно.

Программирование автономных систем

Искусственный интеллект

ИИ становится неотъемлемой частью современного мира и открывает новые возможности для решения сложных задач. При этом уже можно попробовать в действии простые, но эффективные алгоритмы.

Разные данные — переменные текстовые, картинки, видео, аудио — требуют разных подходов. Необходимо понимать, что представляет собой каждый тип данных.

Виды данных

В средней школе можно переходить к структурированному и последовательному изучению программирования — от решения задач до создания проектов. А ещё можно определиться с тем, чем именно хочется заниматься.

Национальная кибер-физическая платформа «Берлога»

Статья «Обзор профессий в геймдеве»

Проект «Начни игру»: база знаний

Образовательная среда Varwin Education для создания 3D/VR/AR-приложений

НТО Junior, сфера «Технологии и виртуальная реальность»

3

Программирование в виртуальной среде

Немного отличается от базового программирования и включает больше физики и математики из-за необходимости совмещать реальный и виртуальный мир.

Прикладное применение

Изучение реальных кейсов использования XR-технологий в образовании, медицине, промышленности и других сферах, что помогает создавать практические полезные решения.

3D-моделирование и ассеты

Ключевой навык для создания контента в виртуальных средах. Включает работу с полигональными моделями, текстурами и анимацией, что определяет визуальное качество и производительность VR/AR-приложений.

Нужны для понимания того, как устроена виртуальная реальность, чем она отличается от дополненной и расширенной, и как выбрать нужную реальность для задачи.

2

1

Основы VR/AR/XR

8—11 класс

Искусственный интеллект

Управление проектами в IT и Data Science

Математика

Программирование

Основные темы, которые должен освоить ученик старшей школы при изучении программирования и какие варианты есть для продолжения профессии

Фильм «Игра в имитацию», 12+

Курс «Практимум по математике и программированию»

Фильм «Влюбленные в математику», 12+

1

Теория вероятностей

Нужна для анализа неопределённостей.

2

Статистика

Помогает анализировать данные и проверять гипотезы в ML.

3

Оптимизация

Градиентный спуск и другие методы для обучения нейросетей.

4

5

Векторы и матрицы — основа обработки данных в нейросетях.

Линейная алгебра

Графы и комбинаторика полезны для анализа сетей и построения оптимальных алгоритмов.

Дискретная математика

Курсы по математике на Лекториуме

Соревнование VolgaCTF

Программирование и кибербезопасность. Олимпиада «Траектория будущего»

Олимпиада школьников «Надежда энергетики» по компьютерному моделированию

Конкурс-конференция «Авангард»: Computer science и математика

Межрегиональная олимпиада школьников им. И. Я. Верченко по информатике и компьютерной безопасности

Олимпиада «Университета Иннополис» Innopolis Open по математике и информатике

Олимпиада «Высшая проба» по профилю <<Промышленное программирование>>

Книга «Грокаем алгоритмы»

Хэндбук Яндекса по алгоритмам

Статья «Python для анализа данных» на Habr

Яндекс.Лицей

Хэндбук Яндекса по Python

Фильм «Хакеры», 12+

Сириус.Курсы и программы ОЦ «Сириус»

Всероссийский конкурс проектов с открытым кодом

Университетская олимпиада школьников «Бельчонок» по математике и информатике

Национальная технологическая олимпиада

IT школа Samsung

Школа программистов Яндекса в Москве и Санкт-Петербурге

8—11 класс

1

Веб-программирование

Позволяет создавать полноценные сервисы на базе ИИ — от чат-ботов до аналитических систем.

2

Мобильная разработка

Ключевой навык для создания современных цифровых решений под смартфоны.

3

Программирование чат-ботов

Автоматизация общения с пользователями через текстовые или голосовые интерфейсы.

4

5

6

Основа всех компьютерных наук, развивает логическое и структурное мышление.

Алгоритмическое программирование

Научное программирование

Необходимый инструмент для работы с большими данными и исследовательскими проектами. Больше концентрируется на анализе данных — библиотеки Pandas и Numpy, средство визуализации matplotlib, язык программирования R и т. Д.

Код, отображаемый на экране, безусловно, важен, однако настоящую ценность программирование приобретает, когда оно приводит к управлению аппаратными устройствами — светодиодами, индикаторами и другими элементами визуальной индикации. Разработка программ для микроконтроллеров открывает широкие возможности, включая создание систем умного дома и множество других практических применений.

Программирование микроконтроллеров

Фото: magister.urfu.ru

Курс «Код будущего. Искусственный интеллект» от Яндекса

Блоки, представленные в этом разделе, вариативны и раскрывают разные возможности искусственного интеллекта.

2

Чтобы анализировать данные, находить скрытые закономерности и строить прогнозные модели. Например, предсказывать спрос на товары или выявлять мошенничество.

Машинное обучение (ML)

Глубокое обучение (DL)

Для решения сложных задач, где нужно обрабатывать неструктурированные данные — распознавание лиц, голосовые помощники, генерация текстов.

Основы ИИ

4

6

Изучение принципов работы интеллектуальных систем, способных обучаться и принимать решения, чтобы понять их устройство, и научиться создавать алгоритмы, способные обучаться и принимать решения без явного программирования.

3

1

Чтобы создавать чат-боты, переводчики, голосовые ассистенты и другие системы, которые понимают и генерируют человеческую речь.

Обработка естественного языка (NLP)

Чтобы персонализировать контент для пользователей. Например, подбирать фильмы, музыку или товары на основе их предпочтений.

Рекомендательные системы

5

Для автоматического анализа изображений и видео — от распознавания лиц в соцсетях до диагностики заболеваний по рентген-снимкам.

Компьютерное зрение

8—11 класс

2

Даже гениальный код бесполезен без понятного интерфейса, документации и маркетинга. Нужно уметь презентовать решение клиентам и инвесторам.

Упаковка продукта

Хакатоны и соревнования

Прокачивают навыки в условиях ограниченного времени, учат работать в команде и знакомят с индустрией.

Проектный менеджмент

4

Чтобы научиться превращать идею в готовый продукт, необходимо ставить цели, распределять задачи, контролировать сроки и бюджет. Особенно это важно в ML-проектах, где нужно согласовывать работу аналитиков, инженеров и дизайнеров.

3

1

95% IT-проектов создаются командами. Нужно уметь распределять роли, разрешать конфликты и эффективно коммуницировать.

Работа в команде

8—11 класс

Всероссийский конкурс проектов «Моя страна — моя Россия»

Всероссийский форум научной молодёжи «Шаг в будущее»

Конкурс исследовательских и проектных работ школьников «Высший пилотаж»

Конкурс исследовательских и проектных работ школьников «Высший пилотаж»: Бизнес-информатика

Национальный открытый чемпионат творческих компетенций ArtMasters 5.0, Юниоры, Геймдизайн

Фильм «Джобс: империя соблазна», 12+

Всероссийская научно-практическая конференция старшеклассников «Молодые исследователи»

Олимпиада DANO по анализу данных

Конкурс проектных работ «Большие вызовы». Профиль <<Большие данные и искусственный интеллект>>

Курс Дао наставника:
как развивать технологические компетенции

Канал в Телеграме «Айти и дети»