Что такое свойства информации в информатике. Феномен информации. Бит и байт

Существуют ли отражение без информации и информация без отражения? Конечно, не существуют - такой ответ на этот вопрос прочно утвердился в нашей философской литературе. И он, несомненно, правилен. Однако некоторые философы склонны в какой-то мере абсолютизировать эту связь.

При чте­нии некоторых работ, посвященных философскому анализу по­нятия информации, невольно создается впечатление, что ин­формация связана преимущественно с отражением. Связь же информации с другими всеобщими свойствами материи как-то остается в тени.

Действительно, информация не существует без отражения, но она невозможна и без других атрибутов материи - движения, пространства, времени и т. д. Поэтому, признавая неразрывную связь отражения и информации, нет необходимости представлять эту связь как единственно существующую, хотя она и изучена наиболее полно. Нельзя говорить о субординации всеобщих свойств материи, первичности одних атрибутов по сравнению с

другими. Речь может идти лишь об их единстве, взаимосвязи,

взаимопроникновении.

Рассмотрение содержания понятия отражения представля­ется целесообразным начать с категории взаимодействия (при­чинности).

Воздействие одного тела на другое сопряжено с отражени­ем. При этом объект, являющийся причиной, с точки зрения тео­рии отражения называется отражаемым, а объект, являющийся следствием, отражающим. Отражение является стороной при­чинной связи. Из всего содержания понятия воздействия выделя­ется лишь определенный аспект. Под отражением в широком смысле понимается процесс и результат воздействия одной мате­риальной системы на другую, который представляет собой вос­произведение в иной форме особенностей (черт, сторон, струк­туры) одной системы в особенностях (чертах, сторонах, структу- *

ре) другой. В процессе воздействия возможны и другие измене­ния, которые не соответствуют особенностям воздействующей системы. Но от этих последних изменений, составляющих со­держание воздействия, отвлекаются при определении понятия отражения.

Если попытаться раскрыть, в чем же заключается соответ­ствие между отражающим и отражаемым, то можно прийти к та­кому определению

Отражение - это воздействие одной материальной системы на другую, ведущее к установлению определенного (конкретного) тождества между системами, когда внутренние различия одной системы (отражающей) соответствуют внутренним различиям другой системы (отражаемой).

Как следует из приведенного определения, отражение вы­ступает как диалектическая связь тождества и различия двух объектов, причем тождество объектов выражается через их раз­личие и благодаря ему. Такое определение дает возможность вы­разить информационный аспект отражения.

Правда, в определенном отношении оно является упроще­нием. Это упрощение сказывается, в частности, в том, что мы выделили лишь одну сторону реального процесса - именно воз­действие одного объекта на другой. В более общем случае необ­ходимо исходить не из воздействия, а из взаимодействия.

Отражение, основанное на взаимодействии, имеет смысл назвать взаимоотражением. В качестве отражаемой и отражаю­щей здесь выступают обе взаимодействующие системы. Разра­ботка теории взаимоотражения еще только начинается, но она уже остро необходима современной науке при изучения, напри­мер, свойств микрообъектов, сложных кибернетических систем Взаимодействие можно рассматривать и как взаимодействие элементов, частей внутри объекта.

Отражение, связанное с тако­го рода внутренними взаимодействиями, может быть охаракте­ризовано как самоотражение, т. е. отражение объектом (систе­мой) самого себя.

Согласно ранее приведенному определению отражения ин­формация выступает как содержание отражения. Содержанием отражения являются те изменения, различия, которые в отра­жающей системе соответствуют изменениям, различиям отра­жаемой системы. Информация как содержание отражения со­ставляет лишь определенный класс различий.

Таким образом, информация, с позиций теории отраже­ния, может быть представлена как отраженное разнообразие, а именно разнообразие, которое один объект содержит о другом объекте.

В большинстве случаев в реальном процессе отражения пе­редача информации от отражаемого тела к отражающему проис­ходит в форме сигнала. Следовательно, для того чтобы осущест­вился процесс отражения, кроме отражаемого и отражающего объектов необходим третий компонент - среда, передающая ин­формацию, закодированную в форме сигнала.

В теории связи, теории информации под сигналом обычно понимается любой процесс или объект, при помощи которого можно передавать информацию, кодировать различия. Различия могут передаваться, например, величиной амплитуды тока, его частотой, длительностью импульсов и т. д. Короче говоря, те свойства сигналов (любых процессов), которые не изменяются (или от изменения которых отвлекаются), не несут информации, они тождественны для воспринимающего сигнал (отражающего) объекта. Те же свойства сигналов, которые могут передавать раз­личия, изменяются соответственно изменению (различиям) пе­редающего (отражаемого) объекта, являются информационными.

Сигналы (и соответствующие им типы отражения) можно разделить на четыре больших класса: сигналы в неживой, живой природе, обществе и технике. В неживой природе сигнальный характер взаимодействий не используется телами, так как там нет переработки информации.

Переработка информации связана с соотнесением инфор­мации, воспринимаемых различий с объектами, которые пере­дают эти различия в форме сигналов. Такого соотнесения нет в неживой природе, отражение там носит пассивный характер.

Использование информационных свойств сигналов насту­пает лишь на уровне живых систем, в связи с появлением управ­ления, о чем уже говорилось. Сигналы, используемые в техниче­ских (кибернетических) устройствах, формально не отличаются от взаимодействий, имеющих место в неживой природе, однако здесь происходит соотнесение информации с отображаемыми объективными различиями, что, в конечном счете, приходится на долю человека. В настоящее время в кибернетических устройст­вах стремятся воспроизвести черты восприятия сигналов, свой­ственные живым организмам (чем занимается и бионика). Упо -

мянутая проблема формулируется как проблема опознавания об­*

разов, которое связано с их отождествлением и различением. Создаются воспринимающие устройства, моделирующие органы чувств животных и человека, - так называемые персептроны.

Сигналы, воспринимаемые каким-либо объектом, несут информацию об определенной стороне отражаемого объекта, но отнюдь не обо всем объекте полностью. Данный объект, взаимо­действуя с другим объектом, может получать лишь ограниченное количество информации об отражаемом объекте. Ведь любой материальный объект бесконечно сложен, обладает бесконечным количеством информации. Но возможности отражения этого разнообразия ограничены конечными отражательными способ­ностями конкретных материальных систем. Поэтому имеет смысл, исходя из вышесказанного, классифицировать виды от­ражения (как результата) в зависимости от особенностей отра­жающего объекта.

Вначале рассмотрим некоторые примеры. Пусть имеются две системы: Ми N. Система М отражаемая, система N отра­жающая. Допустим, что система М состоит из некоторого конеч - ного числа элементов (частей), каждый из которых посылает сигнал. Предположим далее, что система N включает в себя все­го лишь один элемент. Может ли в этом случае она отразить внутреннее разнообразие системы M? Может, но только в одном случае, если сама система М также состоит из одного элемента. Любое увеличение числа элементов системы М не ведет к увели­чению отражаемого разнообразия, ибо в отражающей системе N всего один элемент. Какими бы особенностями, различиями ни обладала отражаемая система, они никак не могут быть отраже­ны. Думается, что в этом случае отражение не может быть выде­лено из взаимодействия. Легко видеть, что ни о каком содержа­нии отражения не может быть речи, так как оно требует некото­рой отраженной совокупности элементов во множестве. Итак, взаимодействие объектов возможно без передачи разнообразия, информации, тогда как отражение невозможно без этого.

Для того чтобы происходила передача информации от сис­темы М к системе N в процессе их взаимодействия, необходимо, чтобы система N обладала минимум двумя могущими отражать элементами. Отражение на уровне элементов систем становится все более полным, или, как принято говорить, более адекватным, если все большее количество элементов системы N отражает элементы системы М. Наконец, когда каждому элементу системы М будет соответствовать только один элемент системы N, и об­ратно, каждому элементу системы N будет соответствовать толь­ко один элемент системы М, между элементами систем будет ус­тановлено взаимооднозначное соответствие. Такое отражение назовем эквивалентным отражением. Степень адекватности от­ражения может определяться формулами теории информации.

Мы можем рассматривать степень адекватности отражения также на уровне упорядоченности, организации, структуры. Упомянутые уровни отражения необходимо четко разграничи­вать, но, к сожалению, это не всегда делается. Так, мы можем встретить в определениях понятия отражения утверждение, что речь обязательно должна идти о соответствии структур. Но это лишь частный случай отражения и сводить к нему общее опре­деление отражения было бы неправомерным. Например, отраже­ние на уровне элементов может не быть соответствием структур (если под структурой понимать инвариантные элементы). Ведь могут отражаться все элементы данного уровня, а не только ин­вариантные, и тогда отражение не будет связано только с соот­ветствием структур.

В современной литературе, посвященной проблеме отраже­ния, наметилась тенденция использовать понятия гомоморфизма и изоморфизма. Гомоморфным отражением называется такое от­ражение, которое выполняется при наличии трех условий. Во-первых, каждому элементу системы М соответствует один элемент системы N. Во-вторых, каждому отношению, связи эле­ментов системы М соответствует одно отношение, связь элемен­тов системы N. В-третьих, если для некоторых элементов а, b, с системы М выполняется некоторое отношение F M , то для эле­ментов а 1 , b 1 , с 1 системы N, соответствующих элементам а, b, с системы М, выполняется отношение F n , соответствующее F M . При гомоморфном соответствии не должно быть взаимоодно­значного соответствия элементов систем. Другими словами, здесь наблюдается неполное, приближенное отражение одним объектом структуры другого. Степень адекватности гомоморф­ного отражения также можно определять методами теории ин­формации.

Гомоморфное отражение переходит в изоморфное, если вы­полняется взаимооднозначное соответствие между элементами и отношениями обеих систем (М и N). В случае изоморфного от­ражения получается равенство количеств информации отражае­мой и отражающих систем. В этом случае можно говорить о наиболее адекватном отражении.

Привлечение понятий гомоморфизма и изоморфизма оказы­вается очень полезным для теории отражения. Однако было бы неправильным понятие отражения формулировать лишь через упомянутые математические понятия. Дело в том, что гомо­морфное и изоморфное отражения являются лишь частными случаями адекватного отражения. Необходимо учитывать, что применение математических понятий в философии оказывается полезным, если при этом не забывается, что они снижают уро­вень содержательности и выделяют лишь частные, хотя бы и очень важные, случаи.

Рассмотренные выше типы отражения показывают, что все более высокий тип отражения, или точнее: все более полное, аде­кватное отражение возможно лишь во все более сложных, органи­зованных, упорядоченных системах. Рассматривая выше связь понятий информации и развития, мы сделали вывод, что увеличе­ние разнообразия систем происходит именно на прогрессивной линии развития. Следовательно, прогрессивное развитие связано с тем, что более высокоразвитые системы обладают возможно - стью все более адекватного отражения. Действительно, растет сложность, упорядоченность, организация, структура отражаю­щих объектов, у живых объектов появляются различные формы активного отражения, начиная от раздражимости (таксисы, тро- пизмы, настии) и кончая психическими формами отражения.

Роль увеличения внутреннего разнообразия была выявлена и в области кибернетических устройств. Кибернетические ма­шины мы вынуждены делать все более сложными, организован­ными, упорядоченными (содержащими большее количество раз­нообразия на различных уровнях) именно для того, чтобы более точно, адекватно отражать и реагировать на разнообразие среды, в которой они должны работать. Об этом хорошо сказал Ст. Бир: «Часто можно услышать оптимистический призыв: “Создайте простую систему управления, которая не может ошибаться”. Бе­да заключается в том, что такие “простые” системы не обладают достаточным разнообразием, чтобы справиться с разнообразием окружающей среды. Таким образом, они не только неспособны не делать ошибок, но и вообще не могут правильно работать. Успешно справиться с разнообразием в управляемой системе может только такое управляющее устройство, которое само об­ладает достаточным разнообразием» .

Короче говоря, в силу закона необходимого разнообразия, активное отражение может быть более адекватным лишь в высо­коорганизованных сложных системах.

Усложнение аппарата отражения, которое происходило на линии прогрессивного развития, свидетельствует о том, что су­ществует так называемое прогрессивное отражение. В чем оно заключается? Иногда высказывают точку зрения, что процессы отражения в неживой природе связаны с разрушением тел, с их регрессивными качественными изменениями . В принципе та­кие процессы действительно имеют место. Однако из этого не следует, что в результате отражения происходит только разруше­ние тел неживой природы. В неживой природе наблюдаются и иные процессы отражения, которые связаны не только с разру­шением качества объектов, но и с его сохранением и даже с уве­личением сложности, упорядоченности, организации естествен­ных систем. Например, сохранение качества атома происходит, когда под действием фотона электрон не отрывается от атома, а лишь переходит с одного энергетического уровня на другой. Особое значение в неживых объектах приобретают такие их ка­чества, которые допускают различные состояния. К ним отно­сятся, в частности, состояния вырожденных уровней энергии, когда система при одной и той же величине энергии может нахо­диться в различных состояниях. Отражение в неживой природе может происходить и без разрушения качественной определен­ности, за счет лишь количественных изменений. Как правило, во всех системах количество состояний, которые система может принимать без разрушения своей качественной определенности, тем больше, чем больше ее внутреннее разнообразие.

Итак, под прогрессивным отражением мы будем понимать отражение, ведущее к увеличению внутреннего разнообразия системы, а под регрессивным, или деструктивным, отражением - отражение, ведущее к уменьшению внутреннего разнообразия системы. В природе существуют оба эти вида отражения.

Поскольку прогрессивное отражение связано с накоплени­ем внутреннего разнообразия системы, то в результате этого все разнообразие системы делится как бы на две части. Одну часть можно условно назвать структурной информацией, а вторую - отражающей информацией. Структурная информация - это эле­менты разнообразия, которые составляют структуру данного объекта, нечто устойчивое, постоянное в самом объекте. Если изменяется структурная информация, то система теряет свою ка­чественную определенность. Таким образом, структурная ин­формация - это часть внутреннего разнообразия системы, кото - рое остается тождественным самому себе при любых (допусти­мых) изменениях.

Другая же часть внутреннего разнообразия системы может изменяться под воздействием других систем и несет функцию отражения. Мы уже отмечали, что увеличение внутреннего раз­нообразия высокоразвитых систем связано с увеличением пере­рабатываемой информации.

Неверно было бы представлять, что структурная и отража­тельная информация не связаны и не взаимодействуют между собой. В действительности существование отражательного раз­нообразия обусловлено существованием структурной информа­ции (и наоборот). Это становится очевидным, если рассматри­вать любые системы, в которых имеется отражательный аппарат, в определенной степени дифференцированный от других струк­тур (как, например, у высших животных, человека).

Характерной чертой отражательного аппарата живых орга­низмов является его «специализация» преимущественно на ин­формационном свойстве материи. Для того чтобы иметь возмож­ность отражать другие объекты, отражательный аппарат должен легко перестраивать свою структуру. Это, в частности, означает, что энергия перестройки связей не должна быть чрезмерно большой. Можно выдвинуть гипотезу, что, например, на уровне ядер вряд ли можно было ожидать появление систем, способных к высшим типам отражения. Энергия связи, например, ядра дей­трона (нейтрон плюс протон) составляет около 2,2 мэв (миллион электроновольт), а ядра урана - 1780 мэв. По сравнению с ядер­ной энергия связи электрона в атоме или молекуле в миллионы раз меньше и составляет, скажем, для атома водорода около 13,6 эв, а для молекулы водорода - около 15,4 эв.

Однако если информационные взаимодействия отражатель­ного аппарата не должны сопровождаться слишком большими энергетическими затратами, то и слишком слабая энергия пере­стройки может привести к неустойчивости, к разрушению связей под действием внутренних и внешних возмущений, к ненадеж­ности. Поэтому устойчивое отражение требует и не слишком низких энергетических затрат. Из четырех видов физических взаимодействий наиболее подходящими являются электромаг­нитные взаимодействия. Ядерные взаимодействия оказываются слишком сильными, гравитационные и так называемые «слабые» обладают недостаточной энергией для развития отражательных свойств. Выявление взаимосвязи между энергией и информаци­ей - весьма важная проблема конкретно-научных исследований свойства отражения. Ведь информация, в частности, может вы­ражать неоднородность энергии, поэтому необходимо выявить энергетические затраты на создание одного бита информации (единицу различий) материальных образований. Однако специ­альные работы в этой области только начинают появляться .

До сих пор мы рассматривали количественные информа­ционные характеристики отражения, которые связывали в ос­новном со степенью адекватности отражения на том или ином уровне. Между тем представляют интерес и другие информаци­онные характеристики отражения, скажем семантические, прагматические аспекты. При этом речь будет идти лишь о сравнительно высоких уровнях отражения, начиная с отражения в живой природе.

Наличие смысла, понятности отражения - необходимое ус­ловие для выработки адекватных реакций живого существа на полученный сигнал. Так, олень, впервые увидевший работаю­щий в лесу экскаватор, не может на него адекватно реагировать, ибо воспринятый образ ни о чем не говорит, он не соотносится с прошлым опытом животного, непонятен ему. Увиденный экска­ватор может вызвать определенные реакции - любопытство, страх и т. п. Но часто наблюдая за работой экскаватора, животное со временем поймет, что он не причинит ему вреда, что он не­опасен.

Лишь понятые сигналы могут быть использованы для адек­ватного поведения животного, лишь осмысленные сигналы яв­ляются основой целесообразного его поведения. Ясно, что тра­воядное, увидев хищника или другое травоядное, будет реагиро­вать на них по-разному. Образ хищника и образ травоядного имеют разную ценность, характеризуя их поведение. Следова­тельно, семантические и особенно прагматические характери­стики информации очень важны при анализе отражения.

В заключение остановимся на некоторых особенностях от­ражения как процесса. До сих пор отражение рассматривалось в основном как результат. Но результат есть следствие процесса, поэтому характеристики отражения результата определяются свойствами отражения-процесса. Отражение можно рассматри­вать как некоторый аспект взаимодействия, как определенный вид причинной связи, сопряженный с передачей разнообразия от причины к следствию. Мы знаем, что информация может пере­даваться от причины (отражаемого) к следствию (отражающему) полностью или частично. Первый случай соответствует процес­сам, подчиняющимся динамическим закономерностям, второй - процессам, подчиняющимся статистическим закономерностям.

Конечно, тот факт, что не вся информация от отражаемого может передаваться к отражающему, может быть обусловлен и отражательными способностями этого последнего. Из этого еще не следует делать вывода, что подобные процессы отражения всегда являются статистическими. Статистическими процессами отражения являются лишь такие, которые связаны со статисти­ческим, вероятностным характером взаимодействия отражаемого и отражающего. Именно на том уровне, на каком взаимодействие подчиняется статистическим закономерностям, отражение также является статистическим (на ином уровне оно может быть и ди­намическим).

Наличие статистических моментов в процессе отражения свидетельствует о том, что ему свойственна неопределенность. С подобной ситуацией научное познание встретилось, например, при изучении микромира. Отражение в мире элементарных час­тиц характеризуется неполной передачей информации от одной взаимодействующей частицы к другой. Это связано с их приро­дой, статистическим характером взаимодействий. Статистиче- ские закономерности, которым подчиняются микрочастицы, на­кладывают определенные ограничения на передачу информации между ними, они ограничивают количество различных кванто­вых состояний микрообъекта. Получается, что микрочастицы как бы недостаточно «информированы» друг о друге.

Когда мы говорим о неполной передаче информации на уровне квантово-механических взаимодействий, то мы имеем в виду, что в процессе взаимодействия и, следовательно, отраже­ния, носящих статистический характер, существует неопреде­ленность, т. е. ограничение разнообразия, свойственное микро­частицам. Эта неопределенность существует объективно, неза­висимо от познающего субъекта, от точности его приборов.

Неопределенность, или неполная передача информации сопровождает, обычно любой реальный процесс отражения. Все­стороннее и полное отражение объектами друг друга возмож­но лишь как бесконечный процесс, имеющий определенную направленность от менее адекватного отражения к более адек­ватному.

Признание кроме динамического статистического типа от­ражения нацелено против метафизического понимания процесса отражения, признающего лишь динамическую детерминирован­ность отражающего отражаемым и отрицающего объективное существование неопределенности, ограничения разнообразия при отражении. Вместе с тем несостоятельна и субъективно­идеалистическая интерпретация неопределенности в процессе отражения. Эта неопределенность не зависит исключительно от субъекта, а обусловлена объективно действующими закономер­ностями ограничения разнообразия.

Выше понятие информации было определено на основе понятия разнообразия, и, следовательно, на основе категории различия. В настоящем разделе будет показана связь понятия информации и категории отражения ([А6], [А8], [А10], [А11], [Б9], [Б16], [Б17], [Б18]). В частности, определение «информация = разнообразие» оказывается неполным, и для исчерпывающего определения необходимо привлечь отражение.

Рассмотрение содержания категории отражения начнем с понятия взаимодействия и причинности. Воздействие одного тела на другое сопряжено с отражением. При этом объект, являющийся причиной, называется отражаемым, а объект-следствие -- отражающим. Отражение является стороной причинной связи. Из всего содержания понятия взаимодействия извлекается лишь определенный аспект. Под отражением в широком смысле понимается процесс и результат воздействия одной материальной системы на другую, который представляет собой воспроизведение в иной форме особенностей (черт, сторон, структуры) одной системы в особенностях (чертах, структуре) другой системы . В процессе взаимодействия в общем случае возможны и другие изменения, которые не соответствуют особенностям отражаемой системы. Но от этих последних изменений при определении отражения отвлекаются.

Если попытаться раскрыть, в чем именно заключается соответствие между отражающим и отражаемым, то можно прийти к такому определению. Отражение -- это воздействие одной материальной системы на другую, ведущее к установлению определенного (конкретного) тождества между системами, когда внутренние различия одной системы (отражающей) соответствуют внутренним различиям другой системы (отражаемой) .

Как следует из приведенного определения, отражение выступает как диалектическая связь тождества и различия двух объектов, причем тождество объектов выражается через различие и благодаря ему. Такое определение дает возможность выразить информационный аспект отражения. А именно, информация есть ни что иное, как содержание отражения . Содержанием отражения являются те изменения, различия в отражающей системе, которые соответствуют внутренним различиям отражаемой системы.

Таким образом, информация с позиций теории отражения может быть представлена как отраженное разнообразие , то разнообразие, которое один объект содержит о другом объекте. Симметричным образом информацию можно определить и как разнообразностный аспект (сторону, компонент) отражения .

Покажем, что все виды движения информации в информационных системах являются, по существу, процессами отражения. Всего есть четыре формы движения информации: восприятие, передача, хранение и переработка, причем восприятие и передача дуальны друг к другу и всегда образуют пару.

Рассмотрим сначала пару восприятие -- передача . Пусть объект А передает информацию, а объект Б ее принимает. Когда говорят о восприятии информации, неявно предполагается, что воспринятая информация будет некоторое время храниться в объекте-приемнике. Иными словами, для того, чтобы информация действительно была воспринята объектом Б, в нем должны произойти какие-то относительно устойчивые изменения, в которых и будет закодирована принятая информация. Далее, поскольку информация исходит от объекта А, она есть ни что иное как часть внутреннего разнообразия этого объекта, оторванная от самого объекта и перенесенная на материальный носитель другой природы. В результате приходим к выводу, что изменения внутреннего разнообразия объекта Б соответствуют какой-то части разнобразия объекта А. Следовательно, в данном случае имеет место отражение объекта А объектом Б. Объект, передающий информацию, выступает в роли отражаемого, а принимающий -- в роли отражающего.

Хранение информации -- это ее передача не в пространстве, а во времени. Отражаемым объектом является запоминающее устройство в начальный момент времени, а отражающим -- то же устройство в последующие моменты. Переработка информации -- это также ее передача (отражение) во времени, однако между процессами хранения и переработки информации как отражательными процессами имеется существенная разница. Хранение предполагает полное (на уровне синтаксиса) совпадение образа и оригинала. При переработке же неизбежно изменяется синтаксическая форма информации, а также могут подвергаться изменениям ее смысл и ценность. Таким образом, между информацией-оригиналом и информацией-образом имеет место более высокий тип тождества, чем в случае хранения, -- генетическое тождество.

В большинстве случаев в реальном процессе отражения передача информации от отражающего объекта к отражаемому происходит в форме сигнала. Следовательно, для того чтобы осуществился процесс отражения, кроме отражаемого и отражающего объектов, необходим третий компонент -- среда, передающая информацию, закодированную в форме сигнала. В теории связи под сигналом понимают любой процесс или объект, при помощи которого можно передавать информацию, кодировать различия. Те свойства сигналов, которые не изменяются (или от изменения которых отвлекаются), -- не несут информации, для воспринимающего объекта они тождественны, лишены внутренних различий. Те же свойства сигналов, которые могут передавать различия, изменяются соответственно изменению (различиям) передающего (отражаемого) объекта.

Сигналы и соответствующие им процессы отражения можно разделить на четыре типа: сигналы в неживой, живой природе, обществе и технике. В неживой природе сигнальный характер взаимодействий не используется телами, информационный процесс не выделяется из вещественно-энергетического. Переработка информации связана с соотнесением информации, воспринимаемых различий с объектами, которые передают эти различия в форме сигналов. Такого соотнесения нет в неживой природе, отражение там носит пассивный характер.

В живой природе отражение существует на двух уровнях: допсихическом и психическом. Этим уровням соответствуют две различные формы передачи информации: посредством сигналов-кодов и сигналов-образов. Допсихическому отражению соответствуют сигналы-коды. Кодирование возникло в процессе эволюции как выделение биологическими системами именно информационных (в отличие от вещественно-энергетических) характеристик материи. Примерами кодов могут быть выделяемые животными пахучие вещества, которыми они метят свою территорию. Высокоразвитые животные используют наряду с кодами более совершенные сигналы -- психические образы. Примером может быть отпугивающая поза кошки (выгнутая спина, распушенный хвост, прижатые уши), сопровождаемая шипением или рычанием.

Отличительная особенность трех высших классов отражения состоит в том, что здесь информационное содержание как бы отделяется от своего материального носителя и обретает относительно самостоятельное бытие. Так, работа современных компьютеров сводится к передаче последовательностей электрических импульсов, подчиняющейся определенным правилам. Однако мы все же определяем компьютер не как устройство для передачи электрических импульсов, а как устройство для обработки информации. При этом для нас несущественно, каков материальный носитель информации в компьютере: электричество, свет (оптические компьютеры), сжатый воздух (пневматические вычислительные машины). Более того, в высокоорганизованных системах, как правило, имеются сложные цепи отражения, состоящие из качественно разнородных объектов, отражающих друг друга. Информация (разнообразие) меняет свою форму, проходит через несколько промежуточных носителей, возможно, совершенно различной природы, и, тем не менее, остается собой, то есть сохраняет свое содержание.

В процессе передачи отражения по цепи отражающих друг друга объектов теряется ряд различных особенностей первоначального отражаемого прообраза, утрачивается часть его содержания, а остается лишь то, что можно объективировать, передать. Таким образом, информация выступает как сторона, компонент отражения, его инвариант , который может перекодироваться, передаваться, опредмечиваться и т. д. Категория отражения оказывается шире понятия информации, так как информация -- это лишь один из компонентов отражения. Отражение содержит ряд неинформационных аспектов: модальность, тип сходства образа и оригинала и др. Анализ отражательных процессов приводит к выводу о том, что они зависят от своих материальных носителей по целому ряду характеристик. Между тем, информационное содержание отражения инвариантно по отношению к носителю: все равно, передается информация по проводам, на бумаге или в устной речи.

Рассмотрим с этих позиций процесс передачи информации от человека к человеку. Вначале человек А, отражая некоторый объект М всеми органами чувств, формирует богатый и целостный образ объекта. Этот образ наверняка содержит черты, не сводящиеся к «чистой» информации. Предположим, человек А рассказывает об объекте М человеку Б. При этом происходит кодирование, опредмечивание образа, выделение из него информационного содержания (инварианта), что неизбежно связано с упрощением и обеднением. Получатель Б не только пассивно запоминает рассказ А, а формирует на его основе свой, новый образ, вплетая информацию в среду своих ассоциаций, переживаний и т. д. В результате у двух человек получаются два во многом различных образа. Общее же между этими образами заключается именно в информационном инварианте.

Связь информации с разнообразием и отражением имеет важное методологическое следствие. Каждому виду отражения, так же как и каждому виду разнообразия, должен соответствовать свой вид информации и наоборот. Эта гипотеза нацеливает на поиск соответственных неизвестных компонентов триады «информация -- отражение -- разнообразие», если известен хотя бы один из них.

Выше была изложена концепция, которая, по мнению авторитетных специалистов [А6], является на сегодняшний день наиболее аргументированной и перспективной. Наряду с ней имеется и ряд других точек зрения на связь информации и отражения. Не останавливаясь на них подробно, покажем общую картину, основанную на классификации по двум критериям. Во-первых, имеется спектр точек зрения от простого отождествления информации с отражением до утверждения о возможности существования информационных процессов вне процессов отражения. Во втором случае иногда делается вывод о том, что информация есть более общая категория, чем отражение, и отражение определяется на основе информации.

Следующее разделение проходит по линии между «аспектными» и «видовыми» концепциями. Сторонники первых полагают, что информация входит как компонент, аспект, сторона в любые отражательные процессы. Следствием является признание атрибутивного характера информации. (Таким образом, изложенная выше теория относится к классу аспектных.)

Наоборот, в видовых теориях утверждается, что информация присуща лишь некоторым видам отражения и, по существу, тождественна им. Информация, согласно этой точке зрения, возникает только на уровне жизни, неразрывно связана с управлением, и существует только в единстве всех своих семиотических характеристик: синтаксических, семантических и прагматических (иными словами, то, что лишено полезности и не используется для каких-либо целей , -- не есть информация). Один из выводов видовых теорий состоит в том, что в процессе познания информация не воспринимается человеком из неживой природы (ведь ее там просто нет), а создается в результате взаимодействия органов чувств с отражаемыми объектами. Как отмечено в [А6], предпочтение аспектной концепции должно быть отдано, в частности, потому, что только она позволяет говорить об объективном существовании информации.

Большинство ученых в наши дни отказываются от попыток дать строгое определение информации и считают, что информацию следует рассматривать как первичное, неопределимое понятие подобно множества в математике. Некоторые авторы учебников предлагают следующие определения информации:

Информация - это знания или сведения о ком-либо или о чем-либо.

Информация - это сведения, которые можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать, использовать.

Информатика - наука об информации

Это наука о структуре и свойствах информации, способах сбора, обработки и передачи информации

Информатика, изучает технологию сбора, хранения и переработки информации, а компьютер основной инструмент в этой технологии.

Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

1. В быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.;

2. В технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи);

Сигнал - способ передачи информации. Это физический процесс, имеющий информационное значение. Он может быть непрерывным или дискретным.
Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в конечном числе моментов времени.

Аналоговый сигнал - сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени.
Сигналы, несущие текстовую, символическую информацию, дискретны .
Аналоговые сигналы используют в телефонной связи, радиовещании, телевидении.

Говорить об информации вообще, а не применительно к какому-то ее конкретному виду беспредметно.

Классифицировать ее можно:

По способам восприятия (визуальная, тактильная и т.д.);

По форме представления (текстовая, числовая, графическая и т. д.);

По общественному значению (массовая, специальная, личная).

Данные — представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе.

Изначально — данные величины , то есть величины, заданные заранее, вместе с условием задачи. Противоположность — переменные величины .

В информатике данные — это результат фиксации, отображения информации на каком-либо материальном носителе, то есть зарегистрированное на носителе представление сведений независимо от того, дошли ли эти сведения до какого-нибудь приёмника и интересуют ли они его.

Традиционно применяют два способа организации данных:

- текстовые данные (в файловой системе: текстовый файл, в программировании: строковый тип данных) — последовательность символов алфавита, представленная в виде кодировки.

Двоичные данные — последовательность байтов. «Двоичная» организация не являются способом организации данных как таковым, а лишь термином, объединяющим форматы(формы организации), отличные от текста.

Могут включать в себя разнообразные элементы, такие как машинный (или иной исполняемый) код, числовые данные, условные коды,битовые карты, местоположение других данных, фрагменты текста (см. выше), сжатые и случайные данные.

Рассматриваются вопросы определения понятия “информация”

1.1. Определение информации
1.2. Количественная мера информации (- Что такое величина или количество информации; - Формула Шеннона; - Бит и байт; - Экспертные методы оценки информации и становление новых мер информации)
1.3. Классификация информации (- По способу кодирования; - По сфере возникновения; - По способу передачи и восприятия; - По общественному назначению)
1.4. Свойства информации (- Атрибутивные свойства информации; - Прагматические свойства информации; - Динамические свойства информации)
2. Что такое информатика
2.1. Определение информатики
2.2. Основные составляющие (- Теоретическая информатика; - Симеотика; - Кибернетика; - Аналоговая и цифровая обработка информации)
2.3. Некоторые определения.

Введение

Проблема обучения информатике на начальном этапе как в старших классах среднеобразовательных школ, так и на первых курсах высшей школы вызывает многочисленные споры. До последнего времени считалось одной из основных задач общее знакомство с компьютерной техникой и умение программировать на одном из простейших языков (как правило “Школьный алгоритмический язык”, “Бейсик” или “Паскаль”). Такая ориентация наметила уклон в сторону программирования. У обучаемого появилась ассоциация слова “информатика” со словом “программирование”. В данной методическом пособии сделана попытка раскрыть понятия информатики и информации с целью использования их специалистами гуманитарных направлений. Обучаемые должны получить возможность оперировать с информацией любого вида: лингвистической, изобразительной, музыкальной. Пособие поможет им приступит к получению навыков обработки и систематизации информации, ориентации в информационных сетях.

1.1. Определение информации

Понятие “Информация” достаточно широко используется в обычной жизни современного человека, поэтому каждый имеет интуитивное представление, что это такое. Но когда наука начинает применять общеизвестные понятия, она уточняет их, приспосабливая к своим целям, ограничивает использование термина строгими рамками его применения в конкретной научной области. Так физика определила понятие силы, и физический термин силы это уже совсем не то, что имеется в виду, когда говорят: сила воли, или сила разума. В то же время наука, занимаясь изучением явления, расширяет представление человека о нем. Поэтому, например, для физика понятие силы, даже ограниченное его строгим физическим значением, гораздо более богаче и содержательнее, чем для несведущих в физике. Так понятие информации, становясь предметом изучения многих наук, в каждой из них конкретизируется и обогащается. Понятие информация является одним из основных в современной науке и поэтому не может быть строго определено через более простые понятия. Можно лишь, обращаясь к различным аспектам этого понятия, пояснять, иллюстрировать его смысл . Деятельность людей связана с переработкой и использованием материалов, энергии и информации. Соответственно развивались научные и технические дисциплины, отражающие вопросы материаловедения, энергетики и информатики. Значение информации в жизни общества стремительно растет, меняются методы работы с информацией, расширяются сферы применения новых информационных технологий. Сложность явления информации, его многоплановость, широта сферы применения и быстрое развитие отражается в постоянном появлении новых толкований понятий информатики и информации. Поэтому имеется много определений понятия информации, от наиболее общего философского - “Информация есть отражение реального мира” до узкого, практического - “Информация есть все сведения, являющееся объектом хранения, передачи и преобразования”.

Приведем для сопоставления также некоторые другие определения и характеристики:

1. Информация (Information)- содержание сообщения или сигнала; сведения, рассматриваемые в процессе их передачи или восприятия, позволяющие расширить знания об интересующем объекте .


2. Информация - является одной из фундаментальных сущностей окружающего нас мира (акад. Поспелов).


3. Информация - первоначально - сведения, передаваемые одними людьми другим людям устным, письменным или каким - нибудь другим способом (БСЭ).


4. Информация - отраженное разнообразие, то есть нарушение однообразия .


5. Информация - является одним из основных универсальных свойств материи .

Под информацией необходимо понимать не сами предметы и процессы, а их отражение или отображение в виде чисел, формул, описаний, чертежей, символов, образов. Сама по себе информация может быть отнесена к области абстрактных категорий, подобных, например, математическим формулам, однако работа с ней всегда связана с использованием каких-нибудь материалов и затратами энергии. Информация хранится в наскальных рисунках древних людей в камне, в текстах книг на бумаге, в картинах на холсте, в музыкальных магнитофонных записях на магнитной ленте, в данных оперативной памяти компьютера, в наследственном коде ДНК в каждой живой клетке, в памяти человека в его мозгу и т.д. Для ее записи, хранения, обработки, распространения нужны материалы (камень, бумага, холст, магнитная лента, электронные носители данных и пр.), а также энергия, например, чтобы приводить в действие печатающие машины, создавать искусственный климат для хранения шедевров изобразительного искусства, питать электричеством электронные схемы калькулятора, поддерживать работу передатчиков на радио и телевизионных станциях. Успехи в современном развити информационных технологий в первую очередь связаны с созданием новых материалов, лежащих в основе электронных компонентов вычислительных машин и линий связи.

1.2. Количественная мера информации

Что такое величина или количество информации

Каждый предмет или явление человек пытается охарактеризовать, для сравнения с подобными, его величиной. Не всегда это можно просто и однозначно сделать. Даже величины физических предметов можно оценивать по-разному: по объему, весу, массе, количеству составляющих его элементов, стоимости. Поэтому, например, понятно, что даже на простой вопрос: ”Что больше, килограммовая гиря или детский воздушный шарик?”- можно ответить по разному. Чем явление более сложно и многопланово и чем больше характеристик у этого явления, тем труднее подобрать для него удовлетворяющее всех, кто занимается этим явлением, определение его величины. Так и количество информации можно мерить по-разному: в количествах книг, страниц, знаков, метрах кинопленки, тоннах архивных материалов, килобайтах оперативной памяти ЭВМ, а также оценивать по эмоциональному восприятию человека, по полученной пользе от обладания информацией, по необходимым затратам на обработку, систематизацию информации и т.д. Попробуйте оценить, где больше информации: в формуле Энштейна E=mc2, лежащей в основе физики водородной бомбы, в картине Айвазовского “Девятый вал” или в ежедневной телевизионной передаче “Новости”. Видимо проще всего оценить количество информации по тому, сколько необходимо места для ее хранения, выбрав какой-нибудь единый способ представления и хранения информации. С развитием ЭВМ таким единым способом стало кодирование информации с помощью цифр 1 и 0. Кодированием мы здесь называем перезапись информации из одного способа представления в другой. Количество позиций (называемых двоичными), в которых находятся только цифры 1 или 0, необходимое для прямой записи сообщения, является одним из критериев количества информации и называется объемом информации в битах. Для записи одного символа (буквы, цифры, пробела между словами, знаков препинания) в ЭВМ чаще всего используют 8 двоичных позиций, и это называется байтом. Таким образом фраза: ”белоснежка и семь гномов” состоит из 21 буквы (без кавычек) и двух пробелов между словами и будет занимать в памяти ЭВМ 23 байта или 184 бита. Возможна не прямая, а сжатая запись информации, т.е. кодирование его меньшим количеством бит. Это производится за счет специальной обработки и анализа частоты появления, расположения и количества символов в сообщении. На практике человек применяет также сжатие сообщение, исходя из его смысла. Например длинное сообщение объемом в 37 байт “тысяча девятисот девяносто шестой год” можно сжать до четырех символов “1996” Впервые, как научное понятие, информация стала применяться в библиотековедении, теории журналистики. Затем еe стала рассматривать наука об оптимальном кодировании сообщений и передаче информации по техническим каналам связи.

Формула Шеннона

Клод Элвуд Шеннон предложил в 1948 году теорию информации , которая дала вероятностно-статистическое определение понятия количества информации. Каждому сигналу в теории Шеннона приписывается вероятность его появления. Чем меньше вероятность появления того или иного сигнала, тем больше информации он несет для потребителя. Шеннон предложил следующую формулу для измерения количества информации:

I = -S p i log 2 p i

где I - количество информации; p i - вероятность появления i-го сигнала;

N - количество возможных сигналов.

Формула показывает зависимость количества информации от числа событий и от вероятности появления этих событий. Информация равна нулю, если возможно только одно событие. С ростом числа событий информация увеличивается. I=1 - единица информации, называемая “бит”. Бит - основная единица измерения информации.

Бит и байт

В технике возможны два исхода, которые кодируются следующим образом: цифрой один “1” - “да”, “включено”, “ток идет” ... цифрой ноль “0” - “нет”, “выключено”, “ток не идет”. Цифры 1 и 0 являются символами простейшей знаковой системы исчисления. В каждом знаке или символе двоичной системы исчисления содержится один бит информации. Особое значение для измерения объемов символьной информации имеет специальная единица - байт. 1 байт = 8 битов, что соответствует восьми разрядам двоичного числа. Почему именно 8? Так сложилось исторически. Объем информации измеряется также в производных от байта единицах: Кбайтах, Мбайтах и Гбайтах, только приставки “К”, “М” и “Г” не означают, как в физике “кило”, “мега” и “гига”, хотя их часто так и называют. В физика “кило” означает 1000 , а в информатике “К” означает 1024, так как это число более естественно для вычислительных машин. Они в основе своей арифметики используют число 2, как человек в основе своей арифметики применяет число 10. Поэтому числа 10, 100, 100 и т.д. удобны для человека, а числа 2, 4, 8, 16 и наконец число 1024, получающееся перемножением двойки десять раз, “удобны” для ЭВМ.

1 Кбайт (КБ) = 1024 байта = 8192 бита

1 Мбайт (МБ) = 1024 Кбайта = 2 20 байта = 2 23 бита

1 Гбайт (МБ) = 1024 Мбайта = 2 20 Кбайта = 2 30 байта = 2 33 бита.

Введенное таким образом понятие количество информации не совпадает с общепринятым понятием количества информации, как важности полученных сведений, но оно с успехом используется в вычислительной технике и связи.

Экспертные методы оценки информации и становление новых мер информации

Поскольку у информации имеются разнообразные характеристики, практическое значение которых в различных приложениях информатики различно, то не может быть единой меры количества информации, удобной во всех случаях. Например, количеством меры информации может служить сложность вычисления при помощи некоторого универсального алгоритма. Следует ожидать, что дальнейшее проникновение информатики в те направления человеческой деятельности, где она еще слабо применяется, в том числе в искусство, приведет к разработке новых научных определений количества информации. Так восприятие произведения искусства, которое нравится нам, приносит ощущение наполнения новой, неизведанной ранее информацией. Не даром часто эффект, произведенный на человека великим музыкальным произведением, полотном художника, а иногда просто созерцанием природы: живописных гор, глубокого неба, - характеризуют словом “откровение”. Поэтому могут появиться характеристики количества информации, характеризующие ее эстетическое и художественное значение. Пока не созданы простые, математически выраженные определения меры количества того или иного свойства информации, для оценки его величины служат так называемые экспертные оценки, т.е. заключения специалистов в данной области. Они свои оценки дают на основании личного, часто очень субъективного опыта. Профессиональное общение между экспертами и творческое обсуждение предмета анализа приводит к выработке более или менее общепринятых критериев оценки, которые могут в конечном счете стать основой для создания формальной меры, однозначной, как международный эталон метра. Примерами становления будущих мер информации, в ее разных проявлениях, могут служить следующие экспертные оценки и другие уже применяемые показатели:

баллы,даваемые судьями соревнований за художественность исполнения, например, по фигурному катанию;
обзоры кинофильмов в прессе с проставлением балов по степени их интереса кинозрителю;

стоимость произведений живописи;

оценка работы ученого по количеству опубликованных статей;

оценка работы ученого по количеству ссылок на его работы в работах других ученых (индекс реферируемости);

индексы популярности музыкальных произведений и их исполнителей, публикуемые в прессе;

оценки студентов, выставляемые преподавателями колледжа.

Кроме измерения объема памяти в битах и байтах, в технике применяются и другие единицы измерения, характеризующие работу с информацией:

количество операций в секунду, характеризующее скорость обработки информации вычислительной машиной;

количество байт или бит в секунду, характеризующее скорость передачи информации;

количество знаков в секунду, характеризующие скорость чтения, набора за компьютером текстов или быстродействие печатающего устройства.

1.3. Классификация информации

Информацию можно условно делить на различные виды, основываясь на том или ионом ее свойстве или характеристике, например по способу кодирования, сфере возникновения, способу передачи и восприятия и общественному назначению и т.д..

По способу кодирования

По способу кодирования сигала информацию можно разделить на аналоговую и цифровую. Аналоговый сигнал информацию о величине исходного параметра, о котором сообщается в информации, представляет в виде величины другого параметра, являющегося физической основой сигнала, его физическим носителем. Например, величины углов наклона стрелок часов - это основа для аналогового отображения времени. Высота ртутного столбика в термометре - это тот параметр, который дает аналоговую информацию о температуре. Чем больше длина столика в термометре, тем больше температура. Для отображения информации в аналоговом сигнале используются все промежуточные значения параметра от минимального до максимального, т.е. теоретически бесконечно большое их число. Цифровой сигнал использует в качестве физической основы для записи и передачи информации только минимальное количество таких значений, чаще всего только два. Например, в основе записи информации в ЭВМ применяются два состояния физического носителя сигнала - электрического напряжения. Одно состояние - есть электрическое напряжение, условно обозначаемое единицей (1), другое - нет электрического напряжения, условно обозначаемое нулем (0). Поэтому для передачи информации о величине исходного параметра необходимо использовать представление данных в виде комбинации нулей и единиц, т.е. цифровое представление. Интересно, что одно время были разработаны и использовались вычислительные машины, в основе которых стояла троичная арифметика, так как в качестве основных состояний электрического напряжения естественно взять три следующие: 1) напряжение отрицательно, 2) напряжение равно нулю, 3)напряжение положительно. До сих пор выходят научные работы, посвященные таким машинам и описывающие преимущества троичной арифметики. Сейчас в конкурентной борьбе победили производители двоичных машин. Будет ли так всегда? Приведем некоторые примеры бытовых цифровых устройств. Электронные часы с цифровой индикацией дают цифровую информацию о времени. Калькулятор производит вычисления с цифровыми данными. Механический замок с цифровым кодом тоже можно назвать примитивным цифровым устройством.

По сфере возникновения

По сфере возникновения информацию можно классифицировать следующим образом. Информацию, возникшую в неживой природе называют элементарной, в мире животных и растений - биологической, в человеческом обществе - социальной. В природе, живой и неживой, информацию несут: цвет, свет, тень, звуки и запахи. В результате сочетания цвета, света и тени, звуков и запахов возникает эстетическая информация. Наряду с естественной эстетической информацией, как результат творческой деятельности людей возникла другая разновидность информации - произведения искусств. Кроме эстетической информации в человеческом обществе создается семантическая информация, как результат познания законов природы, общества, мышления. Деление информации на эстетическую и семантическую очевидно очень условно, просто необходимо понимать, что в одной информации может преобладать ее семантическая часть, а в другой эстетическая.

По способу передачи и восприятия

По способу передачи и восприятия информацию принято классифицировать следующим образом. Информация, передаваемая в виде видимых образов и символов называется визуальной; передаваемая звуками - аудиальной; ощущениями - тактильной; запахами - вкусовой. Информация, воспринимаемая оргтехникой и компьютерами называется машинно-ориентированной информацией. Количество машинно-ориентированной информации постоянно увеличивается в связи с непрерывно возрастающим использованием новых информационных технологий в различных сферах человеческой жизни.

По общественному назначению

По общественному назначению информацию можно подразделять на массовую, специальную и личную. Массовая информация подразделяется в свою очередь на общественно-политическую, обыденную и научно-популярную. Специальная информация подразделяется на производственную, техническую, управленческую и научную. Техническая информация имеет следующие градации:

Станкостроительная,

Машиностроительная,

Инструментальная...

Научная информация подразделяется на биологическую, математическую, физическую...

1.4. Свойства информации

Информация имеет следующие свойства:

Атрибутивные;

Прагматические;

Динамические.

Атрибутивные - это те свойства, без которых информация не существует. Прагматические свойства характеризуют степень полезности информации для пользователя, потребителя и практики. Динамические свойства характеризуют изменение информации во времени.

Атрибутивные свойства информации

Неотрывность информации от физического носителя и языковая природа информации

Важнейшими атрибутивными свойствами информации являются свойства неотрывности информации от физического носителя и языковая природа информации. Одно из важнейших направлений информатики как науки является изучение особенностей различных носителей и языков информации, разработка новых, более совершенных и современных. Необходимо отметить, что хотя информация и неотрывна от физического носителя и имеет языковую природу она не связана жестко ни с конкретным языком, ни с конкретным носителем.

Дискретность

Следующим атрибутивным свойствам информации, на которое необходимо обратить внимание, является свойство дискретности. Содержащиеся в информации сведения, знания - дискретны, т.е. характеризуют отдельные фактические данные, закономерности и свойства изучаемых объектов, которые распространяются в виде различных сообщений, состоящих из линии, составного цвета, буквы, цифры, символа, знака.

Непрерывность

Информация имеет свойство сливаться с уже зафиксированной и накопленной ранее, тем самым способствуя поступательному развитию и накоплению. В этом находит свое подтверждение еще одно атрибутивное свойство информации - непрерывность.

Прагматические свойства информации

Смысла и новизна

Прагматические свойства информации проявляются в процессе использования информации. В первую очередь к данной категории свойств отнесем наличие смысла и новизны информации, которое характеризует перемещение информации в социальных коммуникациях и выделяет ту ее часть, которая нова для потребителя.

Полезность

Полезной называется информация, уменьшающей неопределенность сведений об объекте. Дезинформация расценивается как отрицательные значения полезной информации. Встречается применение термина полезности информации для описания, какое влияние на внутреннее состояние человека, его настроение, самочувствие, наконец здоровье, оказывает поступающая информация. В этом смысле полезная или положительная информация - это та, которая радостно воспринимается человеком, способствует улучшению его самочувствия, а отрицательная информация угнетающе действует на психику и самочувствие человека, может привести к ухудшению здоровья, инфаркту, например.

Ценность

Следующим прагматическим свойством информации является ее ценность. Необходимо обратить внимание, что ценность информации различна для различных потребителей и пользователей.

Кумулятивность

Свойство кумулятивности характеризует накопление и хранение информации.

Динамические свойства информации

Динамические свойства информации, как следует из самого названия, характеризуют динамику развития информации во времени.

Рост информации

Прежде всего необходимо отметить свойство роста информации. Движение информации в информационных коммуникациях и постоянное ее распространение и рост определяют свойство многократного распространения или повторяемости. Хотя информация и зависима от конкретного языка и конкретного носителя, она не связана жестко ни с конкретным языком ни с конкретным носителем. Благодаря этому информация может быть получена и использована несколькими потребителями. Это свойство многократной используемости и проявление свойства рассеивания информации по различным источникам.

Старение

Среди динамических свойств необходимо также отметить свойство старения информации.

2. Что такое информатика

2.1. Определение информатики

Еще не очень давно под информатикой понимали научную дисциплину, изучающей структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности всех процессов научной коммуникации - от неформальных процессов обмена научной информацией при непосредственном устном и письменном общении ученых и специалистов до формальных процессов обмена путем научной литературы . Это понимание было близко к таким, как “библиотековедение”, “книговедение”. Синонимом понятия “информатика” иногда служил термин “документация” Стремительное развитие вычислительной техники изменило понятие “информатика”, придав ему значительно более направленный на вычислительную технику смысл. Поэтому имеются до сих пор различные толкования этого термина. В Америке, как аналогичный европейскому пониманию информатики, применяется термин “Computer Science” - наука о компьютерах. Близким к понятию информатика является термин “системотехника”, для которого также часто словари дают перевод “Computer Science”. Информатика - это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.

2.2. Основные составляющие

Составляющие данной науки являются: теоретическая информатика, симеотика, кибернетика. Практически информатика реализуется в программировании ивычислительной технике.

Теоретическая информатика

Теоретическая информатика является фундаментом для построения общей информатики. Данная дисциплина занимается построением моделей, построением дискретных множеств, которые описывают эти модели. Неотъемлемой частью теоретической информатики является логика. Логика - совокупность правил, которым подчиняется процесс мышления. Математическая логика изучает логические связи и отношения, лежащие в основе дедуктивного (логического) вывода.

Симеотика

Симеотика исследует знаковые системы, составляющие которых - знаки - могут иметь самую разнообразную природу, лишь бы в них можно было выделить три составляющие, связанные между собой договорными отношениями: синтаксис (или план выражения), семантику (или план значения) и прагматику (или план использования). Симеотика позволяет установить аналогии в функционировании различных систем как естественного, так и искусственного происхождения. Ее результаты используются в компьютерной лингвистике, искусственном интеллекте, психологии и других науках.

Кибернетика

Кибернетика возникла в конце 40-х годов, когда Н.Винер выдвинул идею, что правила управления живыми, неживыми и искусственными системами имеют много общих черт. Актуальность выводов Н.Винера была подкреплена появлением первых компьютеров. Кибернетика сегодня может рассматриваться как направление информатики, рассматривающее создание и использование автоматизированных систем управления разной степени сложности.

Аналоговая и цифровая обработка информации

Информатика, как наука об обработке информации, реализуется в аналоговой и цифровой обработке информации. К аналоговой обработке информации можно отнести непосредственные действия с цветом, светом, формой, линией и т.д. Смотреть на мир через розовые очки (буквально) - это аналоговая обработка визуальной информации. Возможны и аналоговые вычислительные устройства. Они широко применялись раньше в технике и автоматике. Простейшим примером такого устройства является логарифмическая линейка. Раньше в школах учили с ее помощью производить умножения и деления и она была всегда под рукой любого инженера. Сейчас ее заменили цифровые устройства - калькуляторы. Под цифровой обработкой информацией обычно понимают действия с информацией посредством цифровой вычислительной техники. В настоящее время традиционные аналоговые способы записи звуковой и телевизионной информации заменяются цифровыми способами, однако они еще не получили широкое распространение. Однако мы уже все чаще используем цифровые устройства для управления традиционными “аналоговыми” устройствами. Например, сигналы, подающиеся от переносного устройства управления телевизором или видеомагнитофоном являются цифровыми. Появившиеся в магазинах весы, выдающие на табло вес и стоимость покупки, также являются цифровыми. Естественные способы отображения и обработки информации в природе являются аналоговыми. Отпечаток следа животного является аналоговым сигналом о величине животного. Крик является аналоговым способом передать внутреннее состояние: чем громче - тем сильнее чувство. Физические процессы выполняют аналоговую обработку сигналов в органах чувств: фокусировку изображения на сетчатке глазного яблока, спектральный анализ звуков в ушной улитке. Системы аналоговой обработки сигналов более быстродействующие, чем цифровые, но выполняют узкие функции, плохо перестраиваются на выполнение новых операций. Поэтому сейчас так стремительно развились числовые ЭВМ. Они универсальны и позволяют обрабатывать не только численную, но и любую другую информацию: текстовую, графическую, звуковую. Цифровые ЭВМ способны принимать информацию от аналоговых источников, используя специальные устройства: аналогово-цифровые преобразователи. Также информация, после обработки на цифровой ЭВМ, может переводиться в аналоговую форму на специальных устройствах: цифро-аналоговых преобразователях. Поэтому современные цифровые ЭВМ могут говорить, синтезировать музыку, рисовать, управлять машиной или станком. Но может не так заметно для всех, как цифровые ЭВМ, но развиваются и аналоговые системы обработки информации. А некоторые устройства аналоговой обработки информации до сих пор не нашли и видимо в ближайшем будущем не найдут себе достойной цифровой замены. Таким устройством, например, является объектив фотоаппарата. Вероятно, что будущее техники за так называемыми аналогово-цифровыми устройствами, использующими преимущества тех и других. Повидимому органы чувств, нервная система и мышление также построены природой как на аналоговой, так и цифровой основе. При проектировании человеко-машинных сис тем важно учитывать характеристики человека по восприятию того или иного вида информации. При чтении текстов, например, человек воспринимает 16 бит в 1 сек, одновременно удерживая 160 бит . Удобный дизайн в кабине самолета, на пульте управления сложной системой, значительно облегчает работу человека, повышает глубину его информированности о текущем состоянии управляемого объекта, влияет на быстроту и эффективность принимаемых решений.

2.3.Некоторые определения.

Наука - социальная сфера создания и использования информации как знания объективного мира человека.

Искусство - социальная деятельность по созданию и использованию источников информации, влияющих в первую очередь на чувства, во вторую на сознание.

Творчество - производство человеком новой информации. Педагогика - организация информационного процесса, связанного с максимальным усвоением информации.

Обучение - передача информации с целью приобретения знания и умения.

Литература

1. Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих. под ред. Д.А.Поспелова - М. Педагогика-Пресс, 1994

2. Я.Л.Шрайберг, М.В.Гончаров - Справочное руководство по основам информатики и вычислительной техники - М.Финансы и статистика, 1995

3. Информатика и культура. Сборник научных трудов. - Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1990

4. Д.И.Блюменау - Информация и информационный сервис - Ленинград, Наука, 1989

5. Информационная технология: Вопросы развития и применения. - Киев.:Наук.думка,1988

6. Концепция информатизации образования // Информатика и образование. - 1990 - N1

7. Терминологический словарь по основам информатики и вычислительной техники/ А.П.Ершов и др.; под ред. А.П.Ершова, Н.М.Шанского.- М.:Просвещение, 1991.-159 с.

8. Заварыкин В.М. и др. Основы информатики и вычислительной техники: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по физ.-мат. спец.- М.: Просвещение, 1989.-207 с.

9. Энциклопедия кибернетики. - Главная редакция украинской советской энциклопедии. Киев, 1974.

ГОНЧАРЕНКО ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА
ЗНАМЕНСКИЙ ВАСИЛИЙ СЕРАФИМОВИЧ

МНО КБР
НАЛЬЧИКСКИЙ КОЛЛЕДЖ ДИЗАЙНА
Нальчик-1996

Информация и ее свойства

Объекты материального мира находятся в состоянии непрерывного изменения, которое сопровождается обменом энергии . Все виды сопровождаются появлением сигналов . При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств - это явление называется регистрацией сигналов.

Данные - это зарегистрированные сигналы.

Информация - это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметров, свойствах и состояниях, которые уменьшают имеющуюся в них степень неопределенности, неполноту знаний. Данные могут рассматриваться как записанные наблюдения , которые не используются, а пока хранятся.

Свойства информации, определяющие ее качества

Под качеством информации понимают степень её соответствия потребностям потребителей. Свойства информации являются относительным, так как зависят от потребностей потребителя информации. Выделяют следущие свойства, характеризующие качество информации:

• Объективность информации характеризует её независимость от чьего-либо мнения или сознания, а также от методов получения. Более объективна та информация, в которую методы получения и обработки вносят меньший элемент субъективности.
• Полнота . Информацию можно считать полной, когда она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения набор показателей. Как неполная, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых на основании информации решений.
• Достоверность - свойство информации быть правильно воспринятой . Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Причинами недостоверности могут быть:
  • преднамеренное искажение (дезинформация);
  • непреднамеренное искажение субъективного свойства;
  • искажение в результате воздействия помех;
  • ошибки фиксации информации;

В общем случае достоверность информации достигается:

• • указанием времени свершения событий, сведения о которых передаются;
  • сопоставлением данных, полученных из различных источников;
  • своевременным вскрытием дезинформации;
  • исключением искаженной информации и др.
• Адекватность - степень соответствия реальному объективному состоянию дела.
• Доступность информации - мера возможности получить ту или иную информацию.
• Актуальность информации - это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Также можно классифицировать свойства информации, характеризующие её качество, следующим образом [Акулов О. А., Медведев Н. В. Информатика: базовый курс. - М.: Омега-Л, 2004. С. 42.]:

• Содержательность или внутреннее качество (качество, присущее собственно информации и сохраняющееся при её переносе из одной системы в другую)
  • Значимость (свойство сохранять ценность для потребителя с течением времени)
    • Полнота (свойство, характеризуемое мерой её достаточности для решения определенных задач)
    • Идентичность (свойство, заключающееся в соответствии информации состоянию объекта)
  • Кумулятивность (свойство информации, заключённой в массиве небольшого объёма достаточно полно отражать действительность)
    • Избирательность
    • Гомоморфизм
• Защищённость или внешнее качество (качество, присущее информации, находящейся или используемой только в определённой системе)
  • Сохранность
  • Достоверность
  • Конфиденциальность

Операции с данными

Для повышения качества данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки. Обработка данных включает операции:

1) Ввод(сбор) данных - накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений

2) Формализация данных - приведение данных поступающих из разных источников, к одинаковой форме, для повышения их доступности.

3) Фильтрация данных - это отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для повышения достоверности и адекватности.

4) Сортировка данных - это упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства использования.

5) Архивация - это организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме.

6) Защита данных - включает меры, направленные на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.

7) Транспортировка данных - прием и передача данных между участниками информационного процесса.

8) Преобразование данных - это перевод данных из одной формы в другую или из одой структуры в другую.

Кодирование данных

Для автоматизации работы с данными, которые относятся к различным типам, необходимо унифицировать их форму представления - состоящий в выражении данных одного типа, через данные другого типа. Системный код вычислительной техники - двоичное кодирование, основанное на предоставлении данных в виде последовательных двух знаков: 1 и 0. Эти знаки называются двоичными цифрами-binary digit или bit.

Одним битом выражаются два понятия: 0 или 1.

Двумя битами- четыре понятия: 00 ,01, 10, 11.

Тремя битами - восемь понятий: 000,001,010,011,100,101,110,111

Увеличение на единицу количества разрядов двоичной системы кодирования приводит к увеличению в 2 раза количества значений, которое может быть ими выражено. Общая форма N=2 m , где N - количество независимых кодируемых значений; m - разрядность двоичного кодирования.

Кодирование целых и действительных чисел

Алгоритм превода целых десятичных чисел в двоичные: 1) Разделить число на 2. Зафиксировать остаток (0 или 1) частное.

2) Если частное не равно нулю, то разделить его на 2 и т.д. пока частное не станет равно 0. Если частное 0, то записать все полученные остатки, начиная с первого с права на лево.

Чтобы получить обратную,надо проссумировать степени 2 соответа не нулевого разрядам записи числа.

Для кодирования целых чисел: от 0 до 255 - 8 бит (восьмиразрядного двоичного ввода) от 0 до 655 - 16 бит от 0 до 16,5 млн - 24 бит

Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое или не целое число (например,порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию и звуковую. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, а это пока невозможно из-за противоречий между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера.

Для английского языка, захватившего де-факто нишу международного средства общения, противоречия уже сняты. Институт стандартизации США (ANSI - American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange - стандартный код информационного обмена США).В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования - базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255. В СССР в этой области действовала система кодирования КОИ-7 (код обмена информацией, семизначный). Однако поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень международного стандарта.

Предмет и задачи информатики

Информатика - это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Предмет информатики составляют следующие понятия:

Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

Программное обеспечение средств вычислительной техники;

Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

Средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

В информатике особое внимание уделяется вопросам взаимодействия. Для этого даже есть специальное понятие - интерфейс . Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом . Соответственно, существуют аппаратные интерфейсы, программные интерфейсы и аппаратно-программные интерфейсы.

В составе основной задачи информатики сегодня можно выделить следующие направления для практических приложений:

Архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

Интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

Программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ); „

Преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

Защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

Автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

Стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, а также между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).

Ссылки

• Информатика.базовый курс. Под редакцией С.В. Симановича 2004

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Информация и ее свойства" в других словарях:

Информация - (Information) Информация это сведения о чем либо Понятие и виды информации, передача и обработка, поиск и хранение информации Содержание >>>>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора

Информация - – любой вид знаний о предметах, фактах, понятиях и т. д. проблемной области, которыми обмениваются пользователи информационной системы. … … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

информация - (от лат. informatio разъяснение, изложение) 1) фундаментальное проявление динамических свойств мира, его структурно смыслового и качественноколичественного разнообразия; 2) в документалистике сообщения, сведения, передаваемые людьми друг другу в… … Большая психологическая энциклопедия

Информация (от лат. informatio ‒ разъяснение, изложение), первоначально ‒ сведения, передаваемые одними людьми другим людям устным, письменным или каким либо другим способом (например, с помощью условных сигналов, с использованием технических… … Большая советская энциклопедия

Сущ., кол во синонимов: 1 негатив (8) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

- (от лат. informatio разъяснение, осведомление) любые сведения и данные, отражающие свойства объектов в природных (биол., физ. и др.), социальных и техн. системах и передаваемые звуковым, графическим (в т. ч. письменным) или иным способом без… … Физическая энциклопедия

информация шаблона - это любые характеристики, связанные с поведением объекта. Зачастую информация шаблона назначается системами управления идентичностью на основе репутации и последних итераций, в отличие от определения ее самим объектом. Примеры информации шаблона … Справочник технического переводчика

- (лат. informatio разъяснение, изложение, осведомленность) одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких либо данных, знаний и т.п. В границах системно кибернетического подхода И. рассматривается в… … Новейший философский словарь

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Добавить иллюстрации. Добавить информацию для других стран и реги … Википедия

В математической статистике и теории информации информацией Фишера называется дисперсия функции вклада выборки. Эта функция названа в честь описавшего её Рональда Фишера. Содержание 1 Определение 2 Свойства … Википедия

Книги

• Свойства конструкционных материалов атомной промышленности. Стали и сплавы для трубопроводов АЭС. Том 3 , Каширский Ю.В.. Сборник содержит сведения о более чем 40 отечественных и 60 иностранных марках сталей и сплавов, применяемых в атомной энергетике. В нем подробно рассмотрены характеристики и свойства…