Файл: Информация в материальном мире (Концепция информационного сообщества).pdf

В прошлых веках передать информацию на дальние расстояния возможно было с помощью закодированного светового сигнала. Затем с помощью электричества закодированный сигнал стал передаваться по проводам, позднее − с использованием радиоволн.

Клод Шеннон создал общую теорию информации, а также положил основу цифровой связи. Известность по всему миру он обрел благодаря своему труду «Математическая теория связи», в котором впервые доказывается возможность использования двоичного кода для передачи информации.

Обработка числовой информации связана с появлением компьютеров. Широкое распространение персональных компьютеров привело к тому, что компьютеры начали предназначаться для хранения, обработки, передачи и поиска текстовой, числовой, изобразительной, звуковой и видеоинформации.

Хранение информации [8] осуществляется на лазерных дисках (CD и DVD), специальных устройствах энергонезависимой памяти (флэш-память). Эти методы постоянно совершенствуются, изобретаются новые устройства и носители информации. Обработку информации выполняет процессор компьютера. С помощью компьютера возможно создание и хранение новой информации любых видов, для чего служат специальные программы, используемые на компьютерах, и устройства ввода информации.

Особым видом информации в настоящее время можно считать информацию, представленную в глобальной сети Интернет. Здесь используются особые приемы хранения, обработки, поиска и передачи распределенной информации больших объемов и особые способы работы с различными видами информации.

1.4 Единицы измерения информации

Единицы измерения информации служат для измерения объёма информации — величины, исчисляемой логарифмически [1]. Это означает, что когда несколько объектов рассматриваются как один, количество возможных состояний перемножается, а количество информации — складывается. Не важно, идёт речь о случайных величинах в математике, регистрах цифровой памяти в технике или даже квантовых системах в физике.

Чаще всего измерение информации касается объёма компьютерной памяти и объёма данных, передаваемых по цифровым каналам связи.

Впервые объективный подход к измерению информации был предложен американским инженером Р. Хартли в 1928 году, затем в 1948 году обобщен американским учёным К. Шенноном. Хартли рассматривал процесс получения информации как выбор одного сообщения из конечного наперед заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N (рисунок 3).

Рисунок 3 − Формулы Шеннона, Хартли

Вероятность − численная мера достоверности случайного события, которая при большом числе испытаний близка к отношению числа случаев, когда событие осуществилось с положительным исходом, к общему числу случаев.

Два события называют равновероятными, если их вероятности совпадают.

Примеры равновероятных событий представлены в таблице 3.

Таблица 3 − Примеры равновероятных событий

Неравновероятные события. Широкое применение в информатике получили логарифмы по основанию два, которые называют двоичными логарифмами.

Шеннон предложил другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе.

Поскольку каждый регистр арифметического устройства и каждая ячейка памяти состоит из однородных элементов, а каждый элемент может находиться в одном из двух устойчивых состояний, то Шенноном была введена единица измерения информации – бит.

На практике чаще применяется более крупная единица – байт, равная восьми битам.

Единицы измерения информации представлены в таблице 4.

Таблица 4 − Единицы измерения информации

Рассмотрим примеры решения задач.

Задача 1. Сколько мегабайт информации содержит сообщение объемом 2²³ бит? В ответе укажите одно число.

Решение:

2²³ бит = 2¹⁰*2¹⁰ *2³ бит = 2¹⁰*2¹⁰ байт = 2¹⁰ Кб = 1 Мб

Ответ: 1 Мб.

Задача 2. Сколько Кб составляет сообщение, содержащее 8192 бит?

Решение:

1 байт = 8 бит;

1 Кбайт = 1024 байта;

8192 : 8 = 1024 байт = 1 Кб.

Ответ: 1 Кб.

Задача 3. Необходимо рассчитать количество информации на одной книжной странице.

Решение:

Предположим, что на одной книжной странице находится 50 строк. Каждая строка содержит в себе 60 символов. Количество информации во всем тексте рассчитывается путём умножения веса одного символа на число символов: 50x60=3000 знаков. Тогда объем информации будет равен: 5,755 х 3000 = 17265 бит.

Следовательно, при алфавитном методе расчета информации количество информации от содержания не зависит. Количество информации зависит от объёма текста и от мощности алфавита.

За единицу информации можно выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.

2 Информация и ее роль в материальном мире

2.1 Энергетический обмен, объекты и явления материального мира

Все объекты окружающего мира являются материальными. В природе есть два типа материи: материальные тела, энергетические поля. Над анализом таких основополагающих представлений как вещество и энергия работают специалисты естественных наук. Носители вещества − материальные тела, а носители энергии — энергетические поля.

Энергетические поля и материальные тела находятся в непрерывном взаимодействии. Материя существует лишь в безостановочном перемещении. Под перемещением имеется ввиду передвижение тел и постоянная перемена их положения благодаря обмену между частицами энергией, способствующему преобразованию особенностей тел и полей.

Взаимосвязью предметов материального мира называют явления природы, в сути которого лежит связь материальных тел и энергетических полей.

2.2 Человек в материальном мире и информационный обмен

Жизнь относится к малоисследованным явлениям природы. Во всех организмах живой природы происходит постоянный обмен веществ, имеющий энергетическую природу и возникающий в клетках и их структурных элементах. Ввиду этого с завершением обмена веществ останавливаются и течение жизни.

Люди считаются материальными объектами, которым характерна постоянная энергетическая взаимосвязь с иными объектами мира. Также человек − организм живой природы и в этом свойстве характеризуется постоянным внутренним обменом веществ. Такие протекающие процессы имеют возможность связываться между собой. Итог этой взаимосвязи понимается как обмен информацией между живой и неживой природой (рисунок 4).

Рисунок 4 − Информационный обмен в природе

Разберем случай, изученный в науке о природе − биологии. Когда с помощью органов чувств зверь оценивает существующую вокруг среду опасной, то в результате происходит изменение обмена веществ. К примеру, в кровь поступают особы вещества, увеличивающие такт дыхания, умножающий биение сердца и погружающий органы опорно-двигательной системы в положение готовности к отражению опасности. Другие по смыслу, но близкие по устройству процессы возникают в успокаивающих условиях. Все это итог обмена информацией, вызванного внешней средой.

Но информационный обмен не всегда вызывается лишь внешней средой. Человеку хватит только почувствовать страх (или другое состояние), чтобы в его организме появились физиологические реакции, вызванные изменением обмена веществ. В этом случает выражается реагирование на ранее выявленные результаты последнего взаимодействия. На этом построены, к примеру, воспоминания, воображения.

Информационный обмен, непрерывно связанный с материальной природой, представляет собой переходный элемент между обменом энергией, характерной материальным объектам, и обменом веществ, характерным живым существам. Обмен информацией возникает в формате информационных операций. Если изучить все стадии информационного процесса, то на некоторых его стадиях можно и не рассмотреть организмов живой природы, но в его начале или конце все равно находится объект живой природы. Свойство некоторых стадий информационного процесса происходит без объектов живой природы, в настоящее время часто используется в информационных технологиях. Оно находится в принципе функционирования автоматических систем обработки информации.

Любая взаимосвязь материальных объектов имеет энергетическую природу. С курса физики известно, что изменения, возникающие во внутренней структуре вещества или в энергетических полях, происходят одновременно с возникновением сигналов. У сигналов есть свойство находиться во времени и пространстве. Они исчезают в итоге взаимосвязи с веществом.

Повсюду в материальном мире возникают сигналы. К примеру, свет солнца является результатом термоядерных реакций и рождается в веществе Солнца.

Сигналы не могут начинать свое существование и заканчивать его бесследно. Их возникновение в пространстве все время служит завершением взаимосвязи физических тел с веществом. Такой процесс в информатике получил название регистрация сигналов [4].

Сигналы различного происхождения отличаются друг от друга взаимосвязью с веществом. Например, солнечный свет оказывает действие на вещество и имеет возможность вытеснять электроны вещества. Световые сигналы создают длительные химические изменения в составе вещества — в растениях таким образом проявляется фотосинтез, а в технике — фотографические процессы.

2.3 Концепция информационного сообщества

На сегодняшний день происходит возникновение абсолютно нового вида общества, называемого информационное общество [9]. Данный термин не имеет пока четкого определения. Социальная система и право значительно запаздывают от стремительного изменения и развития информационного общества, от значительной скорости распространения по всему миру такой информационной составляющей как Интернет — «строительного материала» информационного общества.

Концепция информационного общества рассматривается учеными 3. Бжезинский, Д. Белл, О. Тоффлер, как один из видов постиндустриального общества. Считая развитие общества как «смену стадий», последователи этой концепции информационного общества определяют его образование с преобладанием «четвертого» информационного сектора экономики, идущим за сельским хозяйством, промышленностью и экономикой услуг. Эти ученые считают, что капитал и труд, являясь основой индустриального общества, уступают место информации и знаниям в информационном обществе.

Основные особенности и характеристики информационного общества:

• наличие информационной инфраструктуры, состоящей из трансграничных информационно-телекоммуникационных сетей и распределенных в них информационных ресурсов как запасов знаний;
• массовое применение персональных компьютеров, подключенных к трансграничным информационно-телекоммуникационным сетям (ТИТС). Именно массовое, иначе это не общество, а совокупность отдельных его членов;
• подготовленность членов общества к работе на персональных компьютерах и в трансграничных информационно-телекоммуникационных сетях;
• новые формы и виды деятельности в ТИТС ил и в виртуальном пространстве (повседневная трудовая деятельность в сетях, купля-продажа товаров и услуг, связь и коммуникация, отдых и развлечение, медицинское обслуживание и т.п.);
• возможность, каждому практически мгновенно получать из ТИТС полную, точную и достоверную информацию; :
• практически мгновенная коммуникация каждого члена общества с каждым, каждого со всеми и всех с каждым (например, «чаты» по интересам в Интернет);
• трансформация деятельности средств массовой информации (СМИ), интеграция СМИ и ТИТС, создание единой среды распространения массовой информации — мультимедиа-отсутствие географических и геополитических границ государств — участников ТИТС, «столкновение» и «ломка» национальных законодательств стран в этих сетях, становление нового международного информационного права и законодательства.