Информация, ее виды и свойства

Информатика

     Задачи, связанные с хранением, передачей и обработкой ин­формации, человеку приходилось решать во все времена: требовалось передавать знания из поколения в поколения, искать нужные книги в хранилищах, шифровать секретную переписку. К концу XIX века количество документов в библиотеках стало на­столько велико, что возникла необходимость применить научный подход к задачам хранения и поиска накопленной информации. В это время зародилось новое научное направление, в котором изучалась документальная информация, т. е. информация в виде документов (книг, журналов, статей и т. п.). В английском языке оно получило название information science (информэйшен сайэнс) (информационная наука, наука об информации).

     Применение компьютерной техники значительно увеличило возможности людей в области работы с информацией, позволив автоматизировать рутинную работу. Считается, что слово «информатика»1 (впервые этот термин использовал немецкий ученый К. Штейнбух в 1957 году) в современном значении образовано в результате объединения двух слов: (information информэйшен) «информация» и «автоматика». Таким образом, получается «автоматическая работа с информацией». В английском языке существует близкое по значению выражение computer science(компьютер саэнс) (наука о компьютерах).

     Современная информатика, которая стала самостоятельной наукой в 70-х годах XX века, изучает теорию и практику обработки информации с помощью компьютерных систем

     Оставляя в стороне прикладные информационные технологии, опишем составные части «ядра» современной информатики. Каждая из этих частей может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина; взаимоотношения между ними примерно такие же, как между алгеброй, геометрией и математическим анализом в классической математике - все они хоть и самостоятельные дисциплины, но, несомненно, части одной науки.

• Теоретическая информатика - часть информатики, включающая ряд математических разделов. Она опирается на математическую логику и включает такие разделы, как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и другие. Этот раздел информатики использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации.
• Вычислительная техника - раздел, в котором разрабатываются общие принципы построения вычислительных систем. Речь о принципиальных решениях на уровне, так называемой, архитектуры вычислительных (компьютерных) систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств.
• Программирование - деятельность, связанная с создание системного программного обеспечения и создание прикладного программного обеспечения. Среди системного - разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка интерфейсных систем (пример - общеизвестная операционная оболочка и система Windows). Среди прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные – система обработки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных. В каждой области предметных приложений информатики существует множество специализированных прикладных программ более узкого назначения.
• Информационные системы - раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информационно-справочные системы, информационно-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска информации (включая широко известный Internet. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно просто захлебнуться. Известным примером решения проблемы на глобальном уровне может служить гипертекстовая поисковая система WWW, а на значительно более низком уровне - справочная система, к услугам которой мы прибегаем, набрав телефонный номер 09'.
• Искусственный интеллект - область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими науками. Как научить компьютер мыслить подобно человеку? Основные направления разработок, относящихся к этой области - моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и другие.

Информатика — это наука, которая изучает способы передачи, обработки и хранения информации с помощью компьютера.

     В нашем курсе мы также познакомимся с информационными технологиями, которые связаны с применением компьютеров во всех областях современной жизни: при оформлении документов; при подготовке книг и журналов к печати; для расчёта зарплаты; для продажи билетов на поезда и самолёты; для автоматизации производства; при проектировании зданий, кораблей, станков и т. д. Во всех этих сферах используется понятие «информация».

     Информатика в обществе. Сегодня мир находится на пороге информационного общества, где огромную роль будут играть системы распространения, хранения и обработки информации. Со временем, подобно мировой системе связи, возникнет единая информационная среда, которая обеспечит любому человеку доступ ко всей нужной для него информации, накопленной человечеством. Широкое внедрение компьютеров во все сферы человеческой деятельности наряду с использованием интеллектуальных роботов коренным образом изменит традиционную среду обитания людей. Растёт количество людей профессионально занятых сбором, накоплением, обработкой. Распространением и хранением информации. Информация становится товаром, имеющим большую ценность.

Информатика в природе. Основная задача этого направления - изучение информационных процессов, протекающих в биологических системах, и использование накопленных знаний при организации и управлении природными системами и создании технических систем.

Раньше эти вопросы частично рассматривались в других науках — математике, лингвистике (науке о языке), электронике и др. С появлением компьютеров стало ясно, что все эти направления тесно связаны, и постепенно начала формироваться новая область научной деятельности.

Что такое информация?

Латинское слово informatio переводится как «разъяснение», «сведения». В быту под информацией мы обычно понимаем любые сведения или данные об окружающем нас мире и о нас самих. Однако дать общее определение информации весьма непросто. Более того, в каждой области знаний слово «информация» имеет свой смысл.

Философы говорят о том, что информация, как зеркало, отражает мир (реальный или вымышленный). Биологи рассматривают информационные процессы в живой природе. Социологи изучают ценность и полезность информации в человеческом обществе. Специалистов по компьютерной технике в первую очередь интересует представление информации в виде знаков.

Прежде всего информация «бестелесна», или нематериальна, она не имеет формы, размеров, массы. С этой точки зрения информация — это то содержание, которое человек с помощью своего сознания «выделяет» из окружающей среды.

• Информация нематериальна.

Давайте сравним два изображения одинакового размера (рис. 1.1). На первом из них пусто, а на втором мы видим фотографию. Вряд ли кто-то способен долго разглядывать чистый лист, а на фотографию можно долго смотреть, открывая всё новые и новые детали. Почему так?

Первый рисунок разглядывать неинтересно, там всё одинако­во — везде белый цвет. На втором рисунке есть разнообразие, он неоднороден. Поэтому можно сказать, что он содержит больше информации, чем первый.

• Информация характеризует разнообразие (неоднородность) в окружающем мире.

Зачем вообще нам нужна информация? Дело в том, что наше знание всегда в чём-то неполно, в нём есть неопределённость. Например, вы стоите на остановке и не знаете, на каком именно автобусе вам нужно ехать в гости к другу (его адрес известен). Не­определённость мешает вам решить свою задачу. Нужный номер автобуса можно определить, например, по карте с маршрутами транспорта. Очевидно, что при этом вы получите новую информацию, которая увеличит знание и уменьшит неопределённость.

• При получении информации уменьшается неопределённость знания.
• Информация для человека — это знания, получаемые из различных источников с помощью органов чувств.

Как получают информацию?

Человек получает информацию через свои органы чувств: глаза, уши, рот, нос и кожу. Поэтому получаемую нами информацию можно разделить на следующие виды:

• зрительная информация (визуальная, от англ. visual) — поступает через глаза (по разным оценкам, это 80-90% всей получаемой нами информации);
• звуковая информация (аудиальная, от англ. audio) — посту­пает через уши;
• вкусовая информация — поступает через язык;
• обонятельная информация (запахи) — поступает через нос;
• тактильная информация — мы её получаем с помощью осязания (кожи), «на ощупь».

Ещё выделяют информацию, получаемую с помощью «мышечного чувства» (человеческий мозг получает импульсы от мышц и суставов при перемещении частей тела).

Некоторые животные чувствуют магнитное поле Земли и используют его для выбора направления движения.

Формы представления информации

Информация может быть представлена (зафиксирована, зако­дирована) в различных формах:

• текстовая информация — последовательность символов (букв, цифр, других знаков); в тексте важен порядок их расположения, например КОТ и ТОК — два разных текста, хотя они состоят из одинаковых символов; числовая информация;
• графическая информация (рисунки, картины, чертежи, карты, схемы, фотографии и т. п.);
• звуковая информация (звучание голоса, мелодии, шум, стук, шорох и т. п.);
• мультимедийная информация, которая объединяет не­сколько форм представления информации (например, видеоинформация).

Обратим внимание, что одна и та же информация может быть представлена по-разному. Например, результаты измерения температуры в течение недели можно сохранить в виде текста, чисел, таблицы, графика, диаграммы, видеофильма и т. д.

Человек, информация, знания

     Обо всех изменениях в окружающем мире человек узнает с помощью своих органов чувств: сигналы от них («первичная» информация) постоянно поступают в мозг. Чтобы понять эти сигналы, т. е. извлечь информацию, человек использует знания — свои представления о природе, обществе, самом себе. Знания позволяют человеку принимать решения, определяют его поведение и отношения с другими людьми.

     Всегда ли полученная информация увеличивает наши знания? Очевидно, что нет. Например, информация о том, что 2-2 = 4 вряд ли увеличит ваши знания, потому что вы это уже знаете, эта ин­формация для вас не нова. Однако она будет новой для тех, кто изучает таблицу умножения.

   Вместе с тем сообщение «Учёт вибронных взаимодействий континуализирует моделирование диссипативных структур» (или сообщение на неизвестном языке) также не увеличивает знания, потому что эта фраза, скорее всего, вам непонятна. Иначе говоря, имеющихся знаний не хватает для того, чтобы воспринять новую информацию.

Сообщение увеличивает знания человека, если оно понятно и содержит новые сведения.

     Когда человек хочет поделиться с кем-то своим знанием, он может сказать: «Я знаю, что...» или «Я знаю, как...». Это говорит о том, что есть два разных вида знаний. В первом случае знания — это некоторый известный факт, например: «Я знаю, что Луна вращается вокруг Земли». Такие знания называются декларативными, человек выражает их словами (декларирует). Декларативные знания — это факты, законы, принципы.

     Второй тип знаний («Я знаю, как...») называют процедурными. Они выражаются в том, что человек знает, как нужно действовать в той или иной ситуации. К процедурным знаниям относятся алгоритмы решения различных задач.

     Для того чтобы сохранить знания и передать другим людям, нужно выразить их на каком-то языке (например, рассказать, записать, нарисовать и т. п.). Только после этого их можно хранить, обрабатывать, передавать, причём с этим может справиться и компьютер. В научной литературе информацию, зафиксированную (закодированную) в какой-то форме, называют данными, имея в виду, что компьютер может выполнять с ними какие-то операции, но не способен понимать смысл.

     Для того чтобы данные стали информацией, их нужно понять и осмыслить, а на это способен только человек. Если человек, получающий сообщение, знает язык, на котором оно записано, он может понять смысл этого сообщения, т. е. получить информацию. Обрабатывая и упорядочивая информацию, человек выявляет закономерности — получает знания.

Свойства информации

В идеале информация должна быть:

• объективной (независимой от чьего-либо мнения);
• понятной для получателя;
• полезной (позволяющей получателю решать свои задачи);
• достоверной (полученной из надёжного источника);
• актуальной (значимость в данный момент);
• полной (достаточность для принятия решения).

Информация в технике

     Практически все современные технические устройства (телевизоры, телефоны, стиральные машины, системы управления самолётами и судами и т. д.) строятся на микропроцессорах, которые обрабатывают информацию: анализируют сигналы с датчиков, выбирают нужный режим работы. Широко используются системы программного управления, например станки, обрабатывающие детали по программе, заложенной в памяти. Эту программу очень легко поменять и настроить станок на изготовление другой детали.

     Многие опасные, тяжёлые и утомительные работы за человека могут выполнить роботы, у которых датчики заменяют органы чувств. Например, человекоподобный робот (андроид) Asimo (рис. 1.3), разработанный фирмой Honda, умеет распознавать предметы, жесты, звуки, узнавать лица, разговаривать через домофон, передавать данные через Интернет.

     Наиболее универсальным устройством для обработки инфор­мации можно считать компьютер. Хотя современные компьютеры пока не умеют работать с вкусовой и обонятельной информацией (запахами), работы в этом направлении ведутся. Уже существуют экспериментальные приборы, названные «электронный нос» и «электронный язык»; они построены на основе химических дат­чиков.