Информатика

   Вопрос 1: Понятие информации.

   Информация  это знания, сведения, данные, получаемые и накапливаемые в процессе развития науки и практической деятельности людей, которые могут быть использованы в общественном производстве и управлении как фактор увеличения объема производства и повышения его эффективности.

   Понятие «информация может быть истолковано  как некоторая совокупность сведений (сообщений), определяющих меру наших  знаний о тех или иных событиях, явлениях, фактах и их взаимосвязи. Информация увеличивает знания и углубляет интеллект.  
В первоначальном смысле термин информация означал сведения вообще. С развитием общей теории систем этот термин хотя и сохранил свое первоначальное значение, однако конкретизировался и стал употребляться в более точном смысле — для обозначения сведений, знаний наблюдателя о системе и среде ее функционирования. В более общем случае, когда наблюдателю целесообразно рассматривать систему как совокупность подсистем или элементов, информацией о системе являются сведения об организации, структуре, параметрах системы в целом и отдельных подсистем (элементов) в рамках целого.   

   Количественные  меры информации

       Введение количественной меры  информации является весьма сложной  задачей. Одна и та же информация  может вызывать различные эмоции и представлять разную ценность для разных людей. Иногда краткое сообщение из одной - двух фраз несет неизмеримо больше информации для конкретного индивидуума, чем текст из многих страниц. Количество информации при этом есть мера уменьшения неопределенности ситуации. Если все исходы равновероятны, то неопределенность ситуации зависит только от числа исходов, причем неопределенность тем больше, чем больше число исходов. Существуют две  количественные меры информции.

        Р. Хартли в 1928 г. в качестве  меры неопределенности ситуации с N  равновозможными исходами предложил использовать величину Н = log N

     Эта величина возрастает с  ростом N  и обладает свойством аддитивности (может рассматриваться как следствие более сильного допущения: что количество информации можно рассматривать как функцию знаний субъекта). Неопределенность сложной ситуации, состоящей из нескольких независимых опытов, равна сумме неопределенностей каждого опыта.

   В формуле  Хартли выбор основания логарифмов означает выбор единиц, в которых измеряется неопределенность. Когда исходы неравновероятны, то неопределенность зависит не только от числа исходов, но и от их вероятностей.

   Р. Хартли понимал, что сообщения имеют различную вероятность и, следовательно, неожиданность их появления для получателя неодинакова. Но, определяя количество информации, он пытался полностью исключить фактор «неожиданности». Поэтому формула Хартли позволяет определить количество информации в сообщении только для случая, когда появление символов равновероятно и они статистически независимы. На практике эти условия выполняются редко. При определении количества информации необходимо учитывать не только количество разнообразных сообщений, которые можно получить от источника, но и вероятность их получения.

     Вопрос 2 Мера Шеннона: ее достоинства и недостатки

   Наиболее  широкое распространение при  определении среднего количества информации, которое содержится в сообщениях от источников самой разной природы, получил подход. К Шеннона. Мера Шеннона  является обобщением меры Хартли для неравновероятных событий.

   В 1948 г. Шеннон предложил в качестве меры неопределенности опыта ξ с N исходами х1, х2, ... х_n. энтропию H.

             N

   Н = - ∑ P_ξ ( x_i ) log P_ξ ( x_i )                                                                                   (6.1.1)

           1=i                ___

   где P_ξ ( x_i ),  i =1,N  вероятность исхода x_i. Совокупность различных исходов опыта с их вероятностями может рассматриваться как множество значений случайной величины с

                                                                            ___

   дискретным  распределением. P_ξ ( x_i ),  i =1,N  Поэтому вместо энтропии опыта ξ говорят об энтропии      случайной величины или об энтропии дискретного распределения.  
Энтропия является естественным обобщением меры Хартли.

   Чаще  всего за единицу информации принимается  количество информации, содержащееся в указании значения случайной  величины, принимающей с равной вероятностью два различных значения (например, О и 1). Эта единица количества информации называется двоичной единицей или «бит».  
Информация будет измеряться в битах, если в выражении для количества информации логарифм брать по основанию 2. Действительно, тогда количество информации, даваемое результатом опыта с двумя равновероятными исходами и равное его энтропии Н, равно:  
1 = Н = —0/2 1о2 1/2 + 1/2 Iо2 1/2) = 1.  
Измерение информации в двоичных единицах особенно удобно для технических приложений, так как в системах, хранящих и перерабатывающих информацию, проще всего оперировать с величинами, выраженными в двоичной системе счисления, а одна двоичная единица есть как раз количество информации, необходимое для идентификации одной двоичной цифры.  
Введенная количественная мера информации имеет как сильные, так и слабые стороны.  
Достоинствами введенной статистической меры информации являются:  
• универсальность меры, ибо она применима к информации любого вида и содержания;  
• объективность и независимость, ибо статистические показатели устанавливаются на основе эксперимента;  
• для анализа работы и выбора оптимальных характеристик большинства технических систем передачи и преобразования информации эта мера оказывается достаточной и наиболее рациональной.

   Недостатки

   Вопрос 3. Проблемы идентификации и измерения информации в организационных системах

   В теории передачи сообщений в человеко-машинных системах организационного управления можно выделить три основных уровня проблем, требующих решения.  
Уровень А. Насколько точно можно передать символы, применяемые для связи (техническая проблема).  
Уровень Б. Насколько точно передаваемые символы выражают желаемое значение (семантическая проблема).  
Уровень В. Насколько эффективно влияет содержание принятого сообщения, его значение на развитие событий в желаемом направлении (проблема эффективности).  
Если проблема уровня А в основном решается, как уже было сказано, с помощью классических методов теории информации, то с проблемами семантики и эффективности дело обстоит сложнее, хотя успешное их решение безусловно зависит и от решения технических вопросов. В системах связи рассматривается прежде всего структура и механизм точной передачи символов. При рассмотрении же взаимосвязей между людьми первостепенными являются другие, не технические проблемы.  

   Как уже было сказано, информацию об объекте  можно рассматривать как отображение  этого объекта в некоторой  материальной системе, которое может  существовать независимо от самого объекта  и независимо от того, будет ли эта информация кем- то и когда-то использована. Однако, если информация как некоторое отображение может существовать независимо от человека, то говорить о ценности информации, о ее потребительской стоимости можно только с учетом человека, который эту информацию потребляет, того процесса, где она используется.  
Это вызвано тем, что различное понимание того или иного слова может сильно изменить смысл передаваемого сообщения.  
Если информация используется в системах управления, то ее эффективность разумно оценивать по тому эффекту, который она оказывает на результат управления.  
Одним из первых в отечественной науке исследовал ценностные свойства информации академик А.А. Харкевич. Исходным для него было представление об использовании информации в процессе достижения некоторой цели. «Информация ценна, поскольку она способствует достижению поставленной цели. Одна и та же информация может иметь различную ценность, если рассматривать ее с точки зрения использования для различных целей».  
Ценность информации может быть выражена через приращение вероятности достижения цели. Вероятность же, в свою очередь, понимается как отношение числа благоприятных исходов к общему их числу. Ценность информации неоднозначна  
она может быть отрицательной в тех случаях, когда при ее юте пользовании увеличивается неопределенность и уменьшается вероятность достижения цели. Такую информацию называют дезинформацией.  
А.А. Харкевич оговаривал при этом, что предложенная пм модель охватывает не все случаи получения и использования  информации, что виды информации, вызывающие эмоции, к примеру, эстетические, остались вне рассмотрения.  
Следует отметить различие в уровне ценности одной и той же информации с точки зрения субъекта и объекта управлении. для субъекта она ценна постольку, поскольку на ее основе возможно побуждение объекта к действию или изменению мнения. для объекта — постольку, поскольку на ее основе возможен выбор пути достижения цели с наименьшими ресурсными затратами или в соответствии с каким-либо другим критерием оптимальности.  
       Информация — есть особая форма существования материи. Подобно веществу и энергии, информацию можно собирать, обрабатывать, хранить, изменять форму ее представления. Однако  у нее есть и некоторые особенности, заключающиеся прежде всего в том, что она может возникать и исчезать.  
Информация относится к числу воспроизводимых ресурсов. Процесс ее воспроизводства складывается из этапов производства, распространения и использования. Производство (генерация) информации есть общественный процесс познания состояния и законов развития природы и общества.  
На основе собранных и обработанных данных проводится их анализ, назначением которого является обобщение фактов и установление существенных связей между явлениями. В этом состоит функция фундаментальных научных дисциплин. далее следуют прикладные исследования, которые конкретизируют информацию о действии фундаментальных законов в определенных сферах деятельности. Эти результаты используются при реализации конкретных систем управления, при проектировании и конструировании систем различного класса.  
Распространение информации необходимо для ее многократного использования. Оно осуществляется различными способами (создание специальных информационных систем, обучение, обмен опытом, средства массовой информации, публикации и т. д.).  
Использование информации происходит в сфере производства и управления. Его результатом являются либо принимаемые решения, либо производимые продукты и услуги.  

   Вопрос 4. Этапы жизненного цикла информации

   Выработанная  системой информация должна быть отражена на материальном носителе и должна храниться в течение определенного периода времени или «цикла жизни». В связи с этим можно выделить следующие операции:  
• Хранение. Информация появляется в результате наблюдения и регистрации некоторого явления. Прежде чем она может быть обработана или использована, она должна храниться в какой-либо памяти на материальном носителе.  
• Преобразование информации. Хранящаяся информация может быть преобразована в некоторую, более удобную форму для хранения, передачи, обработки, восприятия.  
• Передача. Информация передается в пространстве от источника к запоминающему устройству, на обработку, пользователю для принятия решений и т. д.  
• Сортировка, синтез, обработка. Обычно информация поступает в случайном порядке. Для уменьшения времени поиска требуемой информации, ее обработки требуется предварительная сортировка по заданным признакам. Нередко требуется объединить, агрегировать ряд отдельных информационных элементов для получения полного сообщения. Количественную информацию приходится обрабатывать в целях изменения ее формы или выявления значений, решая уравнения или применяя формульные выражения.  
• Использование. После преобразования информации в удобную для использования форму она воспроизводится в виде, необходимом для принятия решений.  
• Оценка. Значение информации зависит от потребности в ней, достоверности, надежности и своевременности. Массивы информации должны систематически пересматриваться с целью устранения устаревших бесполезных данных.  
• Уничтожение информации может осуществляться после ее многократного использования либо при отнесении ее к классу устаревшей. Уничтожение информации является концом цикла ее жизни.  

   Вопрос 5. Характерные особенности информации в человеко-машинных системах

   Рассмотрим  некоторые наиболее важные характерные особенности информации для человеко-машинных систем организационного управления.  
Целевое назначение. Информация имеет определенную цель в момент передачи ее для использования, в противном случае это просто шумы. Одна и та же информация может иметь многоцелевое назначение. Создание новых концепций, установление проблем, решение проблем, принятие решений, планирование, оперативное управление, контроль, поиск являются основными целями информации в человеко-машинных системах.  
Способ и формат. Основными способами выдачи информации в человеко-машинных системах являются визуальный  и  звуковой. Формат также является общей характеристикой для человека и машины. Люди получают большую часть информации в виде документов определенной формы. Широкое распространение получили средства удаленного доступа к ЭВМ.

   Под документом понимают семантическую  информацию, зафиксированную на любом  носителе (кроме памяти человека и  ЭВМ) и на любом языке с целью  использования в системе управления.  
Носитель информации — это любая стабильная материальная среда, на которой фиксируется информация. Документ может подвергаться записи, преобразованию, передаче, хранению, сбору, поиску, чтению, использованию. В существующих системах управления в основном используют бумажные документы.  
       Избыточность. Понятие избыточности имеет важное значение при построении систем. В такой системе, где стоимость ошибки в результате неправильного преобразования команд или выхода из строя какого-либо элемента может иметь критическое значение, должно быть предусмотрено создание значительной избыточности информации.  
        Увеличение избыточности приводит к увеличению объема сообщения (без увеличения его информативности), а, следовательно, к увеличению времени доставки и ее удорожанию. Повышение достоверности обнаружением и исправлением ошибок может быть достигнуто, если избыточность вводить в информацию путем передачи значений дополнительных признаков, связанных с теми, значения которых необходимо передать.  
         Быстродействие. Скорость передачи и приема информации определяется временем, необходимым для понимания ситуации на объекте. Скорость работы устройства системы может измеряться количеством данных, обрабатываемых или передаваемых в единицу времени. В системах управления экономическими объектами передача информации может осуществляться с небольшой скоростью, ограниченной пропускной способностью человека. Высокая скорость передачи информации представляет интерес для систем, действующих в реальном времени.  
          Периодичность. Периодичность или частота передачи информации связана с необходимостью принятия решений. На уровнях оперативного управления поступление информации требуется с периодичностью, соответствующей происходящим реальным событиям. Периодичность передачи или поступления информации оказывает существенное влияние на ее ценность. Редкие сообщения могут потерять всякую ценность и не нести никакой информации. Слишком частое поступление информации может оказаться помехой, отвлекающей внимание и  вызывающей перегрузку человека, воспринимающего эту информацию.  
           Детерминистический или вероятностный характер информации. Информация о прошлом является детерминистической. Информация же о будущем всегда содержит элемент неопределенности. Зачастую некоторая информация считается определенной в том смысле, что считает бесспорным существование некоторого значения той или иной величины (например, нормы расхода материалов и т. д.). Однако в этом случае также имеется неопределенность, просто вероятность изменения этой величины в будущем достаточно мала.  
          Затраты. Как вещество и энергия, информация характеризуется затратами на ее получение. Затраты на информацию определяются тем общественно полезным трудом, который затрачивается на сбор, хранение, обработку и поиск информации. Они обычно довольно существенны. Поэтому прежде чем пытаться получить какую-либо информацию, нужно сравнить ее ценность с затратами на получение.  
           Ценность информации. Под ценностью информации или ее потребительской стоимостью понимается тот материальный эффект, который дает использование данной информации. С этой точки зрения можно считать, что ценность информации определяется характером объекта и истинностью сообщений. В значительной степени ценность информации зависит от способа и скорости ее передачи, периодичности, детерминистического и стохастического характера, достоверности, надежности, старения  
и прочих факторов.  
Ценность информации для принятия решений определяется, в основном, ценностью самого решения, для принятия которого используется информация, ожидаемыми результатам его реализации и степенью влияния информации на принимаемое решение. Изменение ценности информации во времени может происходить скачком — когда существует критический срок принятия решений, для которых она предназначена, либо постепенно.  
        Зависимость между объемом сообщений и ценностью информации обычно имеет нелинейный характер — ценность возрастает медленнее, чем объем. Ценность информации может быть отрицательной для пользователя (случаи дезинформации, целенаправленной или случайной). При этом необходимо отметить, что конкретный ответ на вопрос о ценности информации в реальных условиях производства может быть слишком сложным и дорогостоящим.  
Если система формирования сообщений и доставки информации будет идеальной с точки зрения достоверности и других факторов, ценность информации будет определяться только функцией ее старения, которая в разнотипных системах имеет различный вид.  
Надежность и достоверность. Достоверность информации характеризует, в какой степени эта информация отражает то, что она должна отражать. Надежность характеризует, скорее, технические возможности средств передачи и обработки информации. Информация может быть надежно переданной и обработанной, но исходно недостоверной и наоборот.  
        Статичность и динамичность. Информация, которая не меняется во времени, называется статичной. Примером статичной информации являются постоянные данные типа таблиц физических констант, справочников, расписаний и пр. Информацией с динамическими характеристиками являются меняющиеся во времени данные, например оперативные данные о ходе производственного процесса.  
Степень секретности (конфиденциальности). Секретной  
(конфиденциальной) является информация, доступ к которой ограничивается в соответствии с законодательством либо корпоративными интересами.  
Информация, необходимая для эффективного управления, должна удовлетворять ряду требований. Среди основных отметим следующие: информация должна быть целевой, необходимой и достаточной, надежной и достоверной, своевременной и должна быть представлена в виде, удобном для дальнейшего использования.  
На эффективность передачи, усвоения и использования информации влияют различные факторы, в частности языковые, географические, исторические, социально-политические, гносеологические, ведомственные, экономические, терминологические, технические. Так, например, полнота и достоверность информации в общем случае обратно пропорциональна расстоянию между объектом и субъектом информационного взаимодействия и временному интервалу, разделяющему то или иное событие и сообщение о нем. Анализ происходящих в мире социально-экономических процессов показывает, что информация стала основным предметом труда для значительной части трудящихся самых различных  областей деятельности (ученые и специалисты, служащие, руководители, госаппарат, конструкторы и Т. д.).  
Кроме того, происходят существенные качественные перемены в характере работы людей, для которых основным предметом труда являются материальные объекты. Информация для них — основной источник роста производительности труда.  
Указанные обстоятельства обусловливают повышенное внимание к вопросам разработки и использования информационного обеспечения в системах организационного управления.