Инфо. external_primary_1607596705394_619028949_Лекция 2 - Информация и. Бекман информатика курс лекций Лекция информация
 Скачать 1.57 Mb.
|
|
Профессор Игорь Н. Бекман ИНФОРМАТИКА Курс лекций Лекция 2. ИНФОРМАЦИЯ Информатика, информационные технологии и кибернетика имеют дело с информацией, но что такое информация до сих пор не известно. Существование порядка 500 «научных» определений термина «информация» лишь свидетельствует о степени разброда и шатания, царящего в данной области. Для определённости, в этом курсе лекций мы будем понимать любые сведения и данные, отражающие свойства объектов в природных (биологических и др.) социальных и технических системах и передаваемые звуковым, графическим (в т.ч. письменным) или иным способом без применения или с применением технических средств. В данной лекции мы приведём ряд определений термина информация и покажем, что основными являются три вида информации: физическая (в форме термодинамической и статистической), техническая (кибернетическая, компьютерная или шенноновская) и смысловая (семантическая). Квантовой информацией, энтропией фон Неймана, и энтропией Колмогорова-Синая мы займёмся в конце курса. Коротко рассмотрим методы определения количества технической информации, рассмотрим свойства смысловой информации и способы оценки её качества и ценности, и поговорим об информационных законах. Базовым понятием информатики является информация. Любая деятельность человека (и не только, человека, бродячей собаки, к примеру) представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на её основе решений и их выполнения. Многие (но не все!) учёные относят информацию к одной из исходных категорий мироздания наряду с материей, энергией и временем. Эти категории тесно взаимосвязаны между собой. Эти связи можно усмотреть и в природе и процессах, порожденных как отдельным человеком, так и обществом. Пример связи этих категорий в природных явлениях - переход жидкости из твёрдого состояния в жидкое. Здесь есть материальные преобразования, энергетические затраты, а также потеря информации относительно расположения атомов. Примерами связи материя-энергия-информация в обществе являются: 1) образовательный процесс – это сам по себе процесс информационный и, конечно, он требует материального, энергетического обеспечения; 2) любое управление, например автомобилем. Однако есть существенное отличие информации от вещества и энергии – она может возникать и исчезать. Прогресс человечества неизбежно влечёт увеличение общего объёма информации, которым оно располагает, причём объём этот растёт гораздо быстрее, чем население земного шара и его материальные потребности. Таким образом, можно утверждать, что значимость информации по отношению к двум другим рассмотренным категориям постепенно возрастает. И нформация есть информация и ничто другое. И этого достаточно! 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИЯ Понятие «информация» - есть первичное и неопределяемое понятие (как, например «точка» в геометрии, «множество» в математике). Слово «информация» в переводе с латинского означает «сообщение», «разъяснение». Первоначально смысл слова «информация» трактовался как нечто присущее только человеческому сознанию и общению – знания, сведения, известия. Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться. Так, одним из всеобщих свойств материи (наряду с движением, развитием, пространством, временем и др.) было признано отражение, заключающееся в способности адекватно отображать одним реальным объектом другие реальные объекты, а сам факт отражения одного объекта в другом и означает http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.htm присутствие в нём информации об отражаемом объекте. Если состояния одного объекта находятся в соответствии с состояниями другого объекта (например, соответствие между положением стрелки вольтметра и напряжением на его клеммах или соответствие между нашим ощущением и реальностью), то один объект отражает другой, т. е. содержит информацию о другом. Высшей, специфической формой отражения является сознание человека. Особенностью понятия «информация» является его универсальность - оно используется во всех без исключения сферах человеческой деятельности: в философии, естественных и гуманитарных науках, в биологии, медицине, в психологии человека и животных, в социологии, искусстве, в технике и экономике и, конечно, в повседневной жизни. До появления компьютерной техники слово информация использовалось редко, в основном в специальной и технической литературе. Вплоть до начала ХХ века слово «информация» не встречалось ни в одном периодическом издании, ни в одном толковом словаре. В России оно появляется лишь в «Толковом словаре русского языка» под редакцией Н .Д. Ушакова, изданном в 1935 году, и определяется как действие по глаголу «информировать», как осведомление о чём-либо. В обычном разговорном языке слово «информация» появилось гораздо раньше. Оно пришло из латинского, в центре Европы имело хождение в основном в журналистских кругах и означало процесс информирования, как сейчас говорят «широких кругов общественности» о важнейших событиях (войны, коронации, географические открытия и т. п.) в жизни общества. В этом же значении во времена Петра I оно пришло в русский язык (в основном — в официальный), как полагают, - из Польши. Широко в разговорном языке это слово начинает появляться только в сороковых годах прошлого века одновременно с перенесением его основного значения с глагольной формы (процесса информирования) на предметную, на содержание передаваемых при таком информировании сведений. В это же время оно всё чаще и чаще появляется в научных публикациях и технических текстах, приобретая статус научного термина, а позже - общенаучной категории. (ещё один вид понятия, ещё одна «высокая должность» слова). Такая его трансформация связана с социальным развитием и вызванным им (социальным развитием) техническим прогрессом, который, в свою очередь, это развитие ускорил. В этот период истории человеческое сообщество осознало, что его развитие - это вовлечение в орбиту общественных (в основном - производственных) отношений всё более масштабных технических комплексов, построение и использование которых требует не только огромных материальных и энергетических затрат, но и всё возрастающих объёмов знаний. Именно синонимом слова «знания», стало слово «информация» в формирующейся науке об информации. Она тогда называлась «информатикой» и сводилась к инвентаризации, структурированию и упорядочению достижений науки и техники, к созданию условий своевременного о них информирования (в форме библиографий, каталогов, библиотечных картотек, реферативных журналов, справочников и т.п.) заинтересованных в этом социальных субъектов, что обеспечивало быстрый поиск нужных знаний, их доступность в целях эффективного использования в личных и общественных интересах. Впервые понятие «информация» как научный термин использовал статистик биолог Фриш. Термин информация приводится также в книге Н.Винера «Кибернетика», однако лишь в узком смысле - как «количество информации», причём не любой информации, а кодированной. В настоящее время термин информация используется широко в быту, на производстве, в науке, образовании, технической литературе и др. При этом, смысл термина «информация» столь широк, что зачастую может придти в противоречие с контекстным содержанием. Предпринимались попытки дать фундаментальное, универсальное толкование этого термина, отображающее его мировоззренческий, философский смысл наряду с такими философскими категориями как вещество и энергия. И если два последних понятия отображают материальный мир, то в противовес этому термин «информация» связывается с идеальными, нематериальными субстанциями. Информация - это содержание сообщения, сигнала, памяти, а также сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале или памяти. К настоящему времени различных определений этого термина накопилось где-то около пятисот, но список не закрыт, так как дать однозначного и чёткого определения информации до сих пор никому не удалось, и вряд ли когда удастся. По крайней мере, в наше время довольно распространено мнение, что информация наряду с материей и энергией является первичным понятием нашего мира и поэтому в строгом смысле не может быть определена. http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.htm Попытки связать информацию с привычными понятиями материя или энергия успехом не увенчались. Тем не менее, определений информации существует множество. Начнём с более-менее общепринятых. Сводная энциклопедия Википедия выдаёт по этому поводу следующее: Информация (от лат. informatio — осведомление, разъяснение, изложение) - сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления. - абстрактное понятие, имеющее множество значений, в зависимости от контекста. (Что правда, то правда! Именно что в зависимости от контекста) Толковый словарь русского языка Ожегова приводит два определения слова «информация»: Информация - сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством. (А животные-птицы, рыбы-насекомые (пчёлы, к примеру), каким специальным устройством воспринимают информацию?!) Информация - сообщения, осведомляющие о положении дел, о состоянии чего-нибудь. (Научно-техническая и газетная информации, средства массовой информации - печать, радио, телевидение, кино). ( А космические объекты (звёзды, галактики, кометы) тоже обмениваются информацией через средства массовой коммуникации?! А информация, циркулирующая в муравейнике отражается в местных газетах?!) Информация - внесённое взаимодействием в структуру одной (отображающей) материальной системы чуждое ей содержание, которое представлено (выглядит) искажениями её нормальной структуры и характеризует совсем другую (отображаемую) материальную систему. Информация - результат взаимодействия материальных систем. Она объективно существует в любой материальной системе в форме неких неспецифичных (чуждых) для сущности этой системы её структурных особенностей. Содержанием этой информации являются особенности (свойства) других материальных систем - систем, которые при взаимодействии с первой, её структуру исказили сообразно этим своим особенностями. Согласно экономическому словарю: Информация (informatio - осведомлять) - 1) любое сообщение о чём-либо; 2) сведения, данные, значения экономических показателей, являющиеся объектами хранения, обработки и передачи и используемые в процессе анализа и выработки экономических решений в управлении; 3) один из видов ресурсов, используемых в экономических процессах, получение которого требует затрат времени и других видов ресурсов, в связи с чем эти затраты следует включать в издержки производства и обращения; 4) одна из трех фундаментальных субстанций (вещество, энергия, информация), составляющих сущность мироздания и охватывающих любой продукт мыслительной деятельности, прежде всего - знания, образы. Согласно официальным источникам По российскому ГОСТу 7.0-99: Информация - сведения, воспринимаемые человеком и (или) специальными устройствами как отражение фактов материального или духовного мира в процессе коммуникации. По российскому федеральному закону от 27 июля 2006 года № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» (Статья 2): Информация — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления. Замечание. Кажется странным, что российские законы из трёх основ нашего мироздания касаются только информации. Жаль, что два других столпа: вещество и энергия ими до сих пор не охвачены. Интересно было бы узнать из федеральных законов, что такое вещество по-русски и энергия по-русски. А то чем они отличаются от немецких или там японских пока не ясно… Главный научный центр СССР в области научной информации - ВИНИТИ в своё время дал такое определение: Информация - объективное содержание связи между взаимодействующими материальными объектами, проявляющееся в изменении состояний этих объектов. (Тут уже хорошо, что человек, наконец, исчез из определения информации). Разные энциклопедии и словари дают разные определения информации. Информация - продукт взаимодействия данных и методов, рассмотренный в контексте этого взаимодействия. Информация - одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких- либо данных, знаний и т.п. Информация первоначальная - сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т. д.); с середины 20 в. общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму; одно из основных понятий кибернетики. http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.htm Информация: 1. Сообщение о положении дел где-либо, о состоянии чего-либо. 2. Сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами. Обмен такими сведениями между людьми и специальными устройствами. Обмен сигналами в животном и растительном мире. 3. То же, что: информирование Информация – 1) Сообщение о некотором положении дел, передаваемое людьми. 2) Величина уменьшаемой неопределенности в результате получения сообщения. 3) Управленческие сигналы в единстве их синтаксические, семантические и прагматические. характеристик. 4) Мера разнообразия в объектах и процессах и т. д. Понятие «информация» используется в различных науках, при этом в каждой науке термин «информация» связан с различными системами понятий. Информация в биологии: Биология изучает живую природу и понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов. В живых организмах информация передаётся и храниться с помощью объектов различной физической природы (состояние ДНК), которые рассматриваются как знаки биологических алфавитов. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Философский подход: Информация – это взаимодействие, отражение, познание. Кибернетический подход: Информация– это характеристики управляющего сигнала, передаваемого по линии связи. Это та часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер). В теории управления (кибернетике) в качестве информации рассматриваются те сообщения, которые система получает из внешнего мира в процессе адаптивного управления (приспособления). Информация уменьшает общую неопределённость и информационной энтропии (неизвестности) и доступна измерению как мера устранения неопределенности в системе. Юридический подход: Информация - один из видов объектов гражданских прав, предусмотренных ст.128 ГК РФ. В самом Гражданском кодексе нет определения понятия информации и предусмотрена защита только для более узкого объекта данного вида — служебной и коммерческой тайны. В соответствии с федеральным законом «Об информации, информатизации и защите информации» от 20.02.1995. Информация представляет собой сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах, независимо от формы их представления Известны следующие подходы к определению информации: - традиционный (обыденный) - используется в информатике: Информация – это сведения, знания, сообщения о положении дел, которые человек воспринимает из окружающего мира с помощью органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания). Здесь информация - сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления. - вероятностный - используется в теории об информации: Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости и неполноты знаний. Для человека: Информация – это знания, которые он получает из различных источников с помощью органов чувств Зна́ние - форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека. Выделяют различные виды знания: научное, обыденное (здравый смысл), интуитивное, религиозное и др. Обычно знания делят на две группы: 1) Декларативные – от слова декларация (утверждения, сообщения) начинаются со слов «Я знаю, что …»; 2) Процедурные – определяют действия для достижения какой-либо цели, начинаются со слов «Я знаю, как …» В обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше". В технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов. Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения. Приведём набор разных определений информации: Информация - это не вещество и не энергия, это информация (Н.Винер) Информация – обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств (Н.Винер) Информация – мера организованности системы, точно также энтропия системы есть мера дезорганизованности системы. (Н. Винер) Информация – снятая неопределённость наших знаний о чём-то (К. Шеннон) Информация - мера изменения во времени и пространстве структурного разнообразия систем (К.Шеннон); Информация - мера изменения во времени и пространстве структурного разнообразия систем (Эшби). http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.htm |