Введение в информатику. Понятие информации

4. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ  К ФЕНОМЕНУ ИНФОРМАЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ  НАУКЕ.

В науке  существует три основных подхода  к феномену информации:

1. Атрибутисты полагают, что информация как семантическое свойство материи является неотъемлемым атрибутом всех систем объективной реальности, она существовала и существует вечно, является «организующим началом» в неживой и живой природе.
2. Функционалисты отрицают существование информации в неживой природе. По их мнению, информация - это одна из функций жизни, основное отличие живого от неживого. Именно информация через информационные процессы реализует функцию управления (самоуправления) в биологических, социальных и социотехнических системах. 
3. Антропоцентристы ограничивают сферу распространения информации главным образом социальными системами и определяют ее как содержание (смысл) сигнала, полученного человеком из внешнего мира. С их точки зрения, говорить о смысле сигнала, а, следовательно, об информации можно только по отношению к человеку и обществу.

Все точки  зрения имеют право на существование  и исследуются в соответствующих  областях науки: информация как семантическое свойство материи изучается в философии, информациологии, физике; информация как функция управления изучается в кибернетике, физиологии, биологии; информация как интерпретация человеком воспринятого сигнала изучается в лингвистике, социологии, психологии.

Информатика изучает информационные процессы прежде всего в социотехнических (человеко-машинных) системах. Эти системы относятся  к типу управляемых и самоуправляемых  систем и обязательно включают в  себя субъекта-человека. Поэтому информатике как науке “ближе” второй и третий подходы. Это не означает отрицания наличия информации в неживой природе - просто эти проблемы интересуют информатику в меньшей степени. В современной информатике “на равных” существуют две точки зрения:

1. Все объекты в окружающем нас мире обладают некоторым смыслом (несут некоторую информацию), а человек, изучая их, пытается проникнуть в этот смысл, раскрыть его (получить информацию). Иными словами, информация объективно присуща материи и не зависит от человека.
2. Человек в процессе познания и практической деятельности приписывает объектам некоторый смысл, то есть объявляет их "имеющими" некоторую информацию. В этом случае, информация субъективна и существует только в человеческом сознании, а в информационных процессах участвуют объективные (не зависящие от восприятия человека) сигналы, которым мы можем приписывать смысл более или менее произвольно.

В настоящее  время обе эти точки зрения имеют как сторонников так  и противников. Однако противоположность  взглядов на сущность информации  не влияет на единство подходов к изучению свойств информационных сигналов, их проявлений в информационных процессах и возможность автоматизации этих процессов с помощью средств вычислительной техники. 

5. ОСНОВНЫЕ  ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПОНЯТИЯ «ИНФОРМАЦИЯ». 

Информация - от латинского informatio - сведения, разъяснения, изложение.

Однозначно  определить, что же такое информация, так же невозможно, как невозможно это сделать для понятий "время", "энергия", "качество" и пр. Сравните следующие определения понятия “информация” и определите, какие общие свойства в них отмечаются и в чем состоят различия.

1. Наиболее  общим философским определением является следующее: информация - это отраженное разнообразие, возникающее в результате взаимодействия объектов.

Мы привыкли к тому, что мир вокруг нас изменчив, мы и замечаем его именно в процессе изменения, то есть информация возникает, когда нарушается однообразие и  это нарушение  каким-то образом  отражается, проявляет себя в сигналах.

2. Смысл  чего-либо у человека часто ассоциируется с упорядоченностью, организованностью. Роль “смысла” может играть структура, способ взаимосвязи. Это отражено в следующем определении: информация - это атрибут материи, выступающий в пассивной форме как отражение организованности (дезорганизованности) материи, а в активной форме как средство организации (дезорганизации) материи.

3. Под информацией в быту (житейский аспект) понимают сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами (С.И.Ожегов. Толковый словарь русского языка). Чтобы человек воспринимал эти сведения как информацию, они должны обладать новизной.

4. В теории связи под информацией принято понимать любую последовательность сигналов, которая хранится, передается или обрабатывается с помощью технических средств, не учитывая их смысл.

5. В кибернетике под информацией понимается только та часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, то есть в целях сохранения, совершенствования, развития системы.

6. Под  информацией в теории информации понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. Информация - это снятая неопределенность.

7. Под  информацией в документалистике понимают все то, что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов. 

8. В  информатике информацию рассматривают как продукт взаимодействия зарегистрированных сигналов - данных и методов их обработки, адекватных решаемой задаче.  

Поясним это  определение, наиболее важное для курса  информатики.

     Все физические объекты находятся в  состоянии непрерывного движения и  изменения, которые сопровождаются обменом энергии и переходом  ее из одной формы в другую. Все  виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими объектами в последних возникают определенные изменения свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать разными способами, при этом образуются новые сигналы - данные. Но мало зарегистрировать сигналы и получить данные - надо знать, что и как с этими данными можно делать. То есть необходимо владеть методами обработки данных. Причем в каждом конкретном случае из всего многообразия методов обработки данных необходимо выбирать те, которые помогут решить стоящую перед человеком задачу, то есть адекватные задаче.

ПРИМЕР 1. Вы хотите узнать, который час. Вы смотрите на часы и видите лишь положение стрелок относительно делений на циферблате - это зарегистрированный сигнал, который для вас является исходными данными. Эти данные  могут стать информацией для вас только при наличии соответствующего метода обработки. В данном случае методы обработки данных включают в себя знание цены деления шкалы (5 минут или 1 час), арифметические правила умножения и сложения и пр. Применение этих методов к данным о положении стрелки позволит вам получить информацию о текущем времени.

ПРИМЕР 2. Все файлы, хранящиеся в памяти компьютера записаны в двоичном коде. Но если Вы в текстовом редакторе откроете файл, созданный в графическом редакторе, то в лучшем случае увидите на экране набор малопонятных символов. Методы обработки двоичных кодов в этих программных средствах различны. Только применение соответствующих методов обработки (в нашем случае – правильный выбор программного средства) позволит Вам увидеть, какой рисунок содержится в файле.  

6. НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ. ВИДЫ И СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ.

Информация  всегда связана с материальным носителем. Носитель информации - среда для записи и хранения информации. Носителем информации может быть любой материальный предмет (бумага, камень, стена, поверхность дискеты), волны различной природы (акустическая - звук, электромагнитная - свет, радиоволна, гравитационная - давление, притяжение), особые состояния вещества (концентрация молекул в жидком растворе, температура и давление газа, расположение молекул в кристалле процессора и др.).

     Способом  передачи информации – сигнал.

     Информационный  сигнал - физический процесс, имеющий для человека или технического устройства информационное значение. Он может быть непрерывным (аналоговым) или дискретным.

Аналоговый сигнал - сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени.

Сигнал  называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в определенный период времени.

     В реальной жизни мы чаще всего воспринимаем непрерывные сигналы. Даже речь человека по сути представляет собой непрерывный  сигнал. В этом легко убедиться, если вспомнить, что речь на незнакомом языке воспринимается слитно, в ней трудно выделить отдельные слова. Но легче обрабатывать дискретные сигналы. Благодаря сложившейся с детства привычке, мы выделяем в сигналах, непрерывно поступающих к нам из внешнего мира, отдельные элементы: лица и облака, слова и музыкальные фразы.

     Важно: аналоговые сигналы всегда могут  быть представлены в дискретном виде, например, в виде последовательности чисел. Процесс представления какой-либо величины в виде последовательного  ряда ее отдельных (дискретных) значений называют дискретизацией.

     Вычислительная  техника может работать как с  аналоговыми, так и с дискретными (цифровыми) сигналами. Соответственно, существуют аналоговые вычислительные машины (АВМ) и цифровые вычислительные машины (ЦВМ), причем последние получили значительно большее распространение. 

Виды информации:

• по способу восприятия: визуальная, аудиальная, тактильная, вкусовая, обонятельная;
• по общественному значению:

- личная - это знания, опыт, интуиция, умения, эмоции, наследственная память конкретного человека;

- специальная, значимая для определенной группы людей: научная, производственная, техническая, управленческая;

- общественная, значимая для большинства членов общества: общественно-политическая, научно-популярная (научно осмысленный опыт всего человечества, исторические, культурные и национальные традиции и др.), обыденная (которой мы обмениваемся в процессе повседневного общения), эстетическая (изобразительное искусство, скульптура, музыка, театр и др.).

- по  сфере применения информации (экономическая, географическая, социологическая и пр.);

- по  характеру источников информации  (первичная, вторичная, обобщающая и пр.);

Существуют  выделение видов информации и  по другим основаниям, но в информатике  наиболее важным является разделение информации по форме представления, а именно:

• текстовая,
• числовая,
• графическая,
• звуковая и их всевозможные комбинации.

     Для каждого из видов информации существуют особые методы кодирования, специальные  программные средства (текстовые, графические, звуковые редакторы, электронные таблицы и т.п.) и специальные устройства (клавиатура для ввода текстовой и числовой информации, сканер для ввода графики и т.п.). 

     В настоящее время основной в вычислительной технике становится мультимедийная (многосредовая, комбинированная) форма представления информации. Цветная  графика сочетается со звуком и текстом, числовые расчеты сопровождаются деловой графикой, текст - движущимися видеоизображением и трехмерными образами. 

Информация  нам нужна для того, чтобы ориентироваться в окружающей обстановке и принимать правильные решения. Но любая ли информация помогает нам в этом? Знание свойств информации может помочь человеку оценить в каждом конкретном случае, насколько решения, принятые на основе имеющейся информации, могут быть верными.

1. Информация  объективна, если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения. Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Но, отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, так как преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знания, пристрастий конкретного субъекта.