Файл: Технологии программирования. Информация в материальном мире.pdf

Введение

Давайте посмотрим вокруг себя и попробуем ответить на вопрос с чем приходиться иметь дело в повседневной жизни?

Во-первых, это множество материальных объектов: стол, за котором сидим; одежда, которую носим; еда, предметы и орудия труда, транспортные средства, растения, животные, люди. Для обозначения всего разнообразия материальных объектов как единого целого в науке используется термин «вещество».

Во-вторых, это энергия. Для большинства современных людей понятие «энергия» связано прежде всего с электричеством. Но кроме электрической в природе существуют и другие виды энергии. Например, тепловая энергия, механическая энергия движущегося тела, наконец, атомная энергия. Энергия нужна для того, чтобы ее потребитель мог совершать какую-то работу. Например, электроэнергия позволяет работать вашему приемнику или мотору трамвая; тепловая энергия пара вращает турбину на электростанции; человек, принимая пищу, запасается энергией, без которой не мог бы выполнять ни физическую, ни умственную работу.

В-третьих, это информация. Любой человек интуитивно понимает смысл этого слова. Информация – это сведения, знания, которые мы получаем из книг, газет, радио, телевидения, от людей, с которыми общаемся. Изучение любого предмета при обучении – это получение информации. В жизни современного человека информация играет не меньшую роль, чем вещество и энергия.

1. Понятие информации

Вся жизнь человека так или иначе связана с накоплением и обработкой информации, которую он получает из окружающего мира, используя пять органов чувств – зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Как научная категория «информация» составляет предмет изучения для самых различных дисциплин: информатики, кибернетики, философии, физики, биологии, теории связи и т.д. Несмотря на это, строго научного определения, что же такое информация, до настоящего времени не существует, а вместо него обычно используют понятие об информации. Понятия отличаются от определений тем, что разные дисциплины в разных областях науки и техники вкладывают в него разный смысл, с тем чтобы оно в наибольшей степени соответствовало предмету и задачам конкретной дисциплины. Имеется множество определений понятий информации – от наиболее общего философского (информация есть отражение реального мира) до наиболее частного прикладного (информация есть сведения, являющиеся объектом переработки). Вот некоторые из них:

---

• сообщение, осведомление о положении дел, сведения о чем-либо, передаваемые модели;
• уменьшаемая, снимаемая неопределенность в результате получения сообщений;
• передача, отражение разнообразия в любых процессах и объектах, отраженное разнообразие;
• товар, являющийся объектом купли-продажи знаний для достижения определенных целей;
• данные как результат организации символов в соответствии с установленными правилами;
• продукт взаимодействия данных и адекватных им методов;
• сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления.

Наряду с названными существует сотни других, зачастую противоречащих друг другу или взаимоисключающих определений информации. Многообразие этих определений свидетельствует о широте подхода к понятию информации и отражает становление концепции информации в современной науке.

Первоначально смысл слова «информация» (от лат. nformation – разъяснение, изложение) трактовался как нечто присущее только человеческому сознанию и общению: «знания, сведения, сообщения, известия, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом». Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться. Так, с позицией материалистической теории познания 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 состояний одного объекта в состояниях другого (или просто одного объекта в другом) и означает присутствие в нем информации об отражаемом объекте. Таким образом, как только 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), это значит, что один объект отражает другой, т.е. содержит информацию о другом.

Высшая, специфическая форма отражения – сознание человека. Кроме этого, существует и другие формы: психика (присущая не только человеку, но и животным, несущая в себе информацию, способную влиять на их эмоциональные состояния и поведение), раздражимость (охватывающая, помимо прочего, растения и простейшие организмы, реагирующие на слабые механические, химические, тепловые контакты с окружающей средой) и самая элементарная форма – запечатление взаимодействия (присуща и неорганической природе, и элементарным частицам, т.е. всей материи вообще) (рис.1.1).

---

Так, кусок каменного угля несет в себе «отражение» событий, произошедших в далекие времена, т.е. обладает свойством информативности. Деловое письмо с предложениями сотрудничества информативно, поскольку отражает серьезные намерения определенного учреждения или ведомства. Команда приступит к конкретным действиям (запуску ракеты, отправке груза, производству вычислений и т.п.) содержит информацию о подготовленности соответствующих служб и своевременности предпринимаемых шагов.

Формы отражения
Сознание
Психика
Раздражимость
Запечатление взаимодействия
	Неорганическая природа	Растительный мир	Животный мир	Человек

Рис 1.1. Формы отражения в живой и неживой природе

Информация не является ни материей, ни энергией. В отличие от них она может возникать и исчезать. В указанных примерах информация в куске каменного угля или делового письма может исчезнуть, если исчезнет ее носитель, например сгорит.

Особенность информации заключается в том, что проявляется она только при взаимодействии объектов, причем обмен информацией может совершаться не вообще между любыми объектами, а только между теми из них, которые представляют собой организованную структуру (систему). Элементами этой системы могут быть не только люди: обмен информацией может происходить в животном и растительном мире, между живой и неживой природой, людьми и устройствами. Так информация, заключенная в куске каменного угля, проявится лишь при взаимодействии с человеком, а растение, получая информацию о свете, днем раскрывает свои лепестки, а ночью закрывает их.

Понятие «информация» обычно предполагает наличие двух объектов – «источника» информации и «приемника» (потребителя, адресата) информации (рис.1.2.).

Информация передается от источника к приемнику в материально-энергетической форме в виде сигналов (например, электрических, световых, звуковых и т.д.), распространяющихся в определенной среде.

Среда распространения сигналов

Приемник информации

Источник информации

Рис.1.2. Структурные компоненты обмена информацией

Сигнал (от лат. Signum – знак) – физический процесс (явление), несущий сообщение (информацию) о событии или состоянии объекта наблюдения.

---

Информация может поступать непрерывно или дискретно, т.е. в виде последовательности отдельных сигналов. Соответственно различают непрерывную и дискретную информацию.

Информация – специфический атрибут реального мира, представляющий собой его объективное отражение в виде совокупности сигналов и проявляющийся при взаимодействии с «приемником» информации, позволяющим выделять, регистрировать эти сигналы из окружающего мира и по тому или иному критерию их идентифицировать.

Из этого определения следует, что:

• информация объективна, так как это свойство материи – отражение;
• информация проявляется в виде сигналов и лишь при взаимодействии объектов;
• одна и та же информация различными получателями может быть интерпретирована по-разному, в зависимости от «настройки» «приемника».

Человек воспринимает сигналы посредством органов чувств, которые «идентифицируются» мозгом. Поэтому, например, при наблюдении одного и того же объекта человек с лучшим зрением может получить больше информации об объекте, чем тот, у кого зрение хуже. В то же время при одинаковой остроте зрения в случае, например, прочтения текста на иностранном языке человек, не владеющий этим языком, вообще не получит никакой информации, так как его мозг не сможет ее идентифицировать. Приемники информации в технике воспринимают сигналы с помощью различной измерительной регистрирующей аппаратуры. При этом приемник, обладающий большей чувствительностью при регистрации сигналов и более совершенными алгоритмами их обработки, позволяет получить большие объемы информации.

Информация имеет определенные функции в обществе, основные из которых:

• познавательная, цель которой – получение новой информации. Функция реализуется в основном через такие этапы обращения информации, как:

- синтез (производство),

- представление,

- хранение (передача во времени),

- восприятие (потребление);

• коммуникативная – функция общения людей, реализуемая через такие этапы обращения информации, как:

- передача (в пространстве),

- распределение;

• управленческая, цель которой – формирование целесообразного поведения управляемой системы, получающей информацию. Эта функция информации неразрывно связана с познавательной и коммуникативной и реализуется через все основные этапы обращения, включая обработку.

Без информации не может существовать жизнь в любой форме и не могут функционировать созданные человеком любые информационные системы. Без нее биологические и технические системы представляют груду химических элементов. Общение, коммуникации, обмен информацией присущи всем живым существам, но в особой степени – человеку. Будучи аккумулированной и обработанной с определенных позиций, информация дает новые сведения, приводит к новому знанию. Получение информации из окружающего мира, ее анализ и генерирование составляют одну из основных функций человека, отличающую его от остального живого мира.

---

2. Свойства информации

Получая какую-либо информацию, человек пытается ее осмыслить и оценить. Как же правильно ее оценить? Любая информация должна обладать рядом свойств.

Сначала рассмотрим свойство, которое гласит: любая полученная информация должна быть достоверной. Достоверность означает истинное, объективное отражение действительности. Информация в человеческом обществе передается и получается людьми или с их помощью. Каждый человек воспринимает окружающую действительность субъективно, имея свой собственный, отличный от других взгляд и мнение. Поэтому передаваемая или получаемая человеком информация не может быть абсолютно объективна, но может быть приближена к объективной. Смысл этого свойства заключается в определении, насколько данная информация соответствует истинному положению дел. Недостоверная информация повлечет за собой неправильное понимание и принятие неправильных решений.

Рассмотрим другие свойства информации на примере прогноза погоды. Получая сводку погоды, нам потребуется полная картина: температура, влажность воздуха, осадки, направление ветра. Если информация содержит все интересующие нас данные и их достаточно для понимания и принятия решений, тогда говорят, что информация полна.

Также важно, чтобы получаемая информация соответствовала бы данной ситуации. Например, можно получить полную сводку погоды из достоверного источника. Но она окажется ненужной, если будет содержать сведения недельной давности. Иными словами, информация должна быть актуальной.

Теперь давайте представим, что имеем достоверную, полную и актуальную информацию о погоде на предстоящую неделю. Но эта информация записана (или произнесена) в терминах и обозначениях синоптиков, непонятных большинству людей. В этом случае она окажется бесполезной. Отсюда следует вывод, что информация должна быть выражена в таком виде, который был бы понятен получателю данной информации. В этом заключается следующее свойство информации — ясность.

Получая новую информацию, мы смотрим, нужна ли она для решения данной проблемы. Одна и та же информация может быть очень важной для одного человека и быть абсолютно бесполезной для другого. Так, информация о погоде в городе N представляет большой интерес для жителей этого города и совсем не нужна жителям города М. От того, какие задачи можно решить с помощью данной информации, зависит ее ценность.

---