Феномен информации

i=1,N

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 [9]. 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 [9]. 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