Добавлен: 28.06.2023
Просмотров: 82
Скачиваний: 2
2. Справочные метаданные, если они доступны;
3. Устанавливать соответствующий контекст, часто из многих возможных контекстов;
4. Получать новые знания из информации;
5. Принимать решения или рекомендации из полученных знаний.
5. Информация, как свойство в физике.
Информация имеет четко определенное значение в физике. В 2003 году Дж. Бекенштейн утверждал, что растущая тенденция в физике заключалась в том, чтобы определить физический мир как состоящий из самой информации (и, таким образом, информация определяется таким образом) [12]. Примерами этого являются феномен квантовой запутанности, где частицы могут взаимодействовать без процесса их разделения или скорость света. Сама информация о материале не может перемещаться быстрее, чем свет, даже если эта информация передается косвенно. Это может привести ко всем попыткам физически наблюдать частицу с «запутанным» отношением к другому, замедленному, хотя частицы не связаны каким-либо иным образом, кроме информации, которую они несут.
Гипотеза математического универсума предполагает новую парадигму, в которой практически все, от частиц и полей, через биологические объекты и сознание до самой мультиверсии, можно описать математическими образцами информации. Точно так же космическая пустота может рассматриваться как отсутствие материальной информации в космосе (отбрасывание виртуальных частиц, которые появляются и из-за существования из-за квантовых флуктуаций, а также гравитационное поле и темная энергия). Ничто не может быть понято, тогда как то, в чем может существовать никакая материя, энергия, пространство, время или какой-либо другой тип информации, что было бы возможно, если бы симметрия и структура нарушались внутри многообразия мультивселенной.
Еще одна ссылка демонстрируется экспериментом с мыслями о мыслях Максвелла. В этом эксперименте показана прямая связь между информацией и другим физическим свойством, энтропией. Следствием этого является то, что невозможно уничтожить информацию без увеличения энтропии системы; в практическом плане это часто означает выделение тепла. Еще один философский результат заключается в том, что информацию можно рассматривать как взаимозаменяемую систему с составляющей её энергией. Ученые экспериментально показали в природе, что информация может быть преобразована в работу. В термодинамике, например, информация представляет собой любое событие, которое влияет на состояние динамической системы, которая может интерпретировать информацию [7].
2. Квантовая информация как один из видов информации в материальном мире
В физике и информатике квантовая информация - это информация, которая хранится в состоянии квантовой системы. Квантовая информация является основным объектом исследования в квантовой теории информации, и ею можно манипулировать с помощью технических методов, известных как обработка квантовой информации. Подобно тому, как классическая информация может обрабатываться цифровыми компьютерами, передаваться с места на место, обрабатываться алгоритмами и анализироваться с помощью математики и информатики, так и аналогичные понятия применяются к квантовой информации. В то время как основной единицей классической информации является бит, в квантовой информации это кубит.
Квантовая информация сильно отличается от классической информации, олицетворяемой битом, многими поразительными и незнакомыми способами. Среди них следующие [15]:
1. Единицей квантовой информации является кубит. В отличие от классических цифровых состояний (которые дискретны) кубит непрерывный, описываемый направлением на сфере Блоха. Несмотря на то, что он постоянно определяется таким образом, кубит является наименьшей возможной единицей квантовой информации, так как, несмотря на то, что состояние кубита непрерывно, невозможно точно измерить значение. Кубит не может быть (полностью) преобразован в классические биты; то есть его нельзя «читать». Это теория коррелирует с телепортацией.
Кубиты могут перемещаться из одной физической частицы в другую посредством квантовой телепортации. То есть, кубиты могут транспортироваться независимо от лежащих в их основе физических частиц. Произвольный кубит не может быть скопирован и не уничтожен. Хотя, отметим, один кубит можно транспортировать с места на место (например, посредством квантовой телепортации), он не может быть доставлен нескольким получателям; это теорема без трансляций и, по существу, подразумевается теоремой о клонировании.
Рис. 3. Представление кубита в виде сферы Блоха
Кубиты можно изменить, применяя к ним линейные преобразования или квантовые ворота, чтобы изменить их состояние. В то время как классические ворота соответствуют знакомым операциям булевой логики, квантовые врата являются физическими унитарными операторами, которые в случае кубитов соответствуют вращениям сферы Блоха. Из-за волатильности квантовых систем и невозможности копирования состояний, хранение квантовой информации намного сложнее, чем хранение классической информации. Тем не менее, с использованием квантовой коррекции ошибок квантовая информация все еще может быть надежно сохранена в принципе. Существование квантовых кодов коррекции ошибок также привело к возможности отказоустойчивых квантовых вычислений.
Классические биты могут быть закодированы и впоследствии извлечены из конфигураций кубитов посредством использования квантовых ворот. Сам по себе один кубит может передать не более одного бита доступной классической информации о его подготовке. Это теорема Холево. Однако при сверхплотном кодировании отправитель, воздействуя на один из двух запутанных кубитов, может передавать два бита доступной информации об их совместном состоянии в приемник [15].
Квантовая информация может перемещаться в квантовом канале аналогично концепции классического канала связи. Квантовые сообщения имеют конечный размер, измеренный в кубитах; квантовые каналы имеют конечную пропускную способность канала, измеренную в кубитах в секунду.
Квантовая информация и изменения квантовой информации могут быть количественно измерены с использованием аналога энтропии Шеннона, называемой энтропией фон Неймана. Многие из тех же мер энтропии в классической теории информации также могут быть обобщены на квантовый случай, такой как энтропия Холево и условная квантовая энтропия.
В некоторых случаях квантовые алгоритмы могут использоваться для выполнения вычислений быстрее, чем в любом известном классическом алгоритме. Наиболее известным примером этого является алгоритм Шора, который может умножать числа в полиномиальное время по сравнению с лучшими классическими алгоритмами, которые занимают субэкспоненциальное время. Поскольку факторизация является важной частью безопасности шифрования RSA, алгоритм Шора вызвал новую область постквантовой криптографии, которая пытается найти схемы шифрования, которые остаются безопасными даже при использовании квантовых компьютеров. Другие примеры алгоритмов, демонстрирующих квантовое превосходство, включают алгоритм поиска Гровера, где квантовый алгоритм дает квадратичное ускорение по наилучшему классическому алгоритму. Класс сложности проблем, эффективно решаемых квантовым компьютером, известен как BQP [15].
3. Угроза и защита информации в материальном мире
Информационная безопасность, иногда сокращенная до InfoSec (англ.), - это практика предотвращения несанкционированного доступа, использования, раскрытия, нарушения, изменения, проверки, регистрации или уничтожения информации. Информация или информационные данные могут принимать любую форму, например, электронную или физическую. Первоочередной задачей информационной безопасности является сбалансированная защита конфиденциальности, целостности и доступности данных, при этом акцент делается на эффективной реализации политики, без снижения производительности организации. Это достигается в значительной степени благодаря многоэтапному процессу управления рисками, который идентифицирует активы, источники угроз, уязвимости, потенциальное воздействие и возможные меры контроля, а затем оценивает эффективность плана управления рисками [1].
Чтобы стандартизировать эту дисциплину, ученые и специалисты сотрудничают и стремятся установить базовые рекомендации, политики и отраслевые стандарты в отношении пароля, антивирусного программного обеспечения, брандмауэра, программного обеспечения для шифрования, юридической ответственности и стандартов обучения пользователей/ администраторов. Эта стандартизация может быть далее обусловлена широким спектром законов и правил, которые влияют на доступ к данным, их обработку, хранение и передачу данных. Однако реализация любых стандартов и руководств внутри организации может иметь ограниченный эффект, если культура непрерывного совершенствования не будет принята.
В основе информационной безопасности лежит обеспечение информации, акт сохранения конфиденциальности, целостности и доступности информации, гарантирующий, что информация не будет скомпрометирована в случае возникновения критических проблем. Эти проблемы включают, но не ограничиваются, стихийные бедствия, неисправность компьютера/сервера и физическую кражу. В то время как бумажные бизнес-операции по-прежнему широко распространены, требуя своего собственного набора методов обеспечения информационной безопасности, все чаще подчеркиваются корпоративные цифровые инициативы с обеспечением информации, которые в настоящее время, как правило, рассматриваются IT-специалистами. Эти специалисты применяют информационную безопасность к технологии (чаще всего к какой-либо компьютерной системе). Стоит отметить, что компьютер не обязательно означает домашний рабочий стол. Компьютер - это любое устройство с процессором и некоторой памятью. Такие устройства могут варьироваться от несетевых автономных устройств, таких же простых, как калькуляторы, до сетевых мобильных вычислительных устройств, таких как смартфоны и планшетные компьютеры. Специалисты по IT-безопасности почти всегда встречаются в любом крупном предприятии/учреждении из-за характера и ценности данных в крупных компаниях. Они несут ответственность за то, что все технологии внутри компании защищены от вредоносных кибератак, которые часто пытаются получить критическую конфиденциальную информацию или получить контроль над внутренними системами [9].
В последние годы значительно расширилась область информационной безопасности. Она предлагает множество областей для специализации, в том числе для обеспечения безопасности сетей и смежной инфраструктуры, обеспечения приложений и баз данных, тестирования безопасности, аудита информационных систем, планирования непрерывности бизнеса, открытия электронных записей и цифровой криминалистики. Профессионалы информационной безопасности очень стабильны в своей работе. По состоянию на 2017 год более 80% специалистов не были уволены за профессиональную некомпетентность, а число специалистов, по прогнозам, будет непрерывно расти более чем на 11% ежегодно с 2014 по 2019 год [1].
Угрозы информационной безопасности бывают разных форм. Некоторые из наиболее распространенных угроз сегодня - это программные атаки, кража интеллектуальной собственности, кража личных данных, кража оборудования или информации, саботаж и вымогательство информации. Большинство людей испытывают какие-то программные атаки. Вирусы, черви, фишинг-атаки и троянские программы - это несколько распространенных примеров атак на программное обеспечение. Кража интеллектуальной собственности также была обширной проблемой для многих компаний в области IT. Кража личных данных - это попытка действовать как кто-то другой, кто обычно получает личную информацию этого человека или использовать их доступ к важной информации. Кража оборудования или информации становится все более распространенной информационной угрозой сегодня из-за того, что сегодня большинство мобильных устройств склонны к краже, а также становятся намного более желательными по мере увеличения объема данных. Саботаж обычно состоит из разрушения веб-сайта организации в попытке вызвать потерю доверия со стороны своих клиентов. Вымогательство информации состоит из кражи имущества или информации компании в качестве попытки получить платеж в обмен на возвращение информации или имущества обратно ее владельцу, как и в случае выкупа. Существует множество способов защитить себя от некоторых из этих атак, но одним из наиболее функциональных мер предосторожности является тщательность пользователя [5].
Правительства, военные, корпорации, финансовые учреждения, больницы и частные предприятия получают значительных объемов конфиденциальную информацию о своих сотрудниках, заказчиках, продуктах, исследованиях и финансовом состоянии. Если конфиденциальная информация о клиентах или финансах бизнеса или новой продуктовой линейке попадает в руки конкурента или хакеров, бизнес и его клиенты могут пострадать от широкомасштабных, непоправимых финансовых потерь, а также от ущерба репутации компании. С точки зрения бизнеса, безопасность информации должна быть сбалансирована с затратами; модель Гордона обеспечивает математический экономический подход для решения этой проблемы.
Для человека информационная безопасность оказывает значительное влияние на конфиденциальность, которая в разных культурах рассматривается по-разному. Но также имеются определенные возможные ответы на угрозу безопасности или риск, среди которых следующие [3]:
- уменьшить/смягчить - внедрить меры предосторожности и контрмеры для устранения уязвимостей или блокировки угроз;