ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.03.2021
Просмотров: 6570
Скачиваний: 50
21
В дальнейшем тексте данного учебника практически всегда количество информации пони-
мается в объемном смысле.
2.4. ИНФОРМАЦИЯ: БОЛЕЕ ШИРОКИЙ ВЗГЛЯД
Как ни важно измерение информации, нельзя сводить к нему все связанные с этим поняти-
ем проблемы. При анализе информации социального (в широким смысле) происхождения на пер-
вый план могут выступить такие ее свойства. как истинность, своевременность, ценность, полнота
и т.д. Их невозможно оценить в терминах «уменьшение неопределенности» (вероятностный под-
ход) или числа символов (объемный подход). Обращение к качественной стороне информации по-
родило иные подходы к ее оценке. При
аксиологическом
подходе стремятся исходить из ценно-
сти, практической значимости информации, т.е. качественных характеристик, значимых в соци-
альной системе. При
семантическом
подходе информация рассматривается с точки зрения как
формы, так и содержания. При этом информацию связывают с
тезаурусом,
т.е. полнотой система-
тизированного набора данных о предмете информации. Отметим, что эти подходы не исключают
количественного анализа, но он становится существенно сложнее и должен базироваться на со-
временных методах математической статистики.
Понятие информации нельзя считать лишь техническим,.междисциплинарным и даже над-
дисциплинарным термином. Информация - это фундаментальная философская категория. Дискус-
сии ученых о философских аспектах информации надежно показали несводимость информации ни
к одной из этих категорий. Концепции и толкования, возникающие на пути догматических подхо-
дов, оказываются слишком частными, односторонними, не охватывающими всего объема этого
понятия.
Попытки рассмотреть категорию информации с позиций основного вопроса философии
привели к возникновению двух противостоящих концепций - так называемых,
функциональной и
атрибутивной.
«Атрибутисты» квалифицируют информацию как свойство всех материальных
объектов, т.е. как атрибут материи. «функционалисты» связывают информацию лишь с функцио-
нированием сложных, самоорганизующихся систем. Оба подхода, скорее всего, неполны. Дело в
том, что природа сознания, духа по сути своей является информационной, т.е. создание суть менее
общее понятие по отношению к категории «информация». Нельзя признать корректными попытки
сведения более общего понятия к менее общему. Таким образом, информация и информационные
процессы, если иметь в виду решение основного вопроса философии, опосредуют материальное и
духовное, т.е. вместо классической постановки этого вопроса получается два новых: о соотноше-
нии материи и информации и о соотношении информации и сознания (духа);
Можно попытаться дать философское определение информации с помощью указания на
связь определяемого понятия с категориями
отражения и активности.
Информация есть содер-
жание образа, формируемого в процессе отражения. Активность входит в это определение в виде
представления о формировании некоего образа в процессе отражения некоторого субъект-
объектного отношения. При этом не требуется указания на связь информации с материей, по-
скольку как субъект, так и объект процесса отражения могут принадлежать как к материальной,
так и к духовной сфере социальной жизни. Однако существенно подчеркнуть, что материалисти-
ческое решение основного вопроса философии требует признания необходимости существования
материальной среды - носителя информации в процессе такого отражения. Итак, информацию
следует трактовать как имманентный (неотъемлемо присущий) атрибут материи, необходимый
момент ее самодвижения и саморазвития. Эта категория приобретает особое значение примени-
тельно к высшим формам движения материи - биологической и социальной.
Данное выше определение схватывает важнейшие характеристики информации. Оно не
противоречит тем знаниям, которые накоплены по этой проблематике, а наоборот, является выра-
жением наиболее значимых.
Современная практика психологии, социологии, информатики диктует необходимость пе-
рехода к информационной трактовке сознания. Такая, трактовка оказывается чрезвычайно плодо-
творной и позволяет, например, рассмотреть с общих позиций индивидуальное и общественное
сознание. Генетически индивидуальное и общественное сознание неразрывны и в то же время об-
щественное сознание не есть простая сумма индивидуальных, поскольку оно включает информа-
ционные потоки и процессы между индивидуальными сознаниями.
22
В социальном плане человеческая деятельность предстает как взаимодействие реальных
человеческих коммуникаций с предметами материального мира. Поступившая извне к человеку
информация является отпечатком, снимком сушностных сил природы или другого человека. Та-
ким образом, с единых методологических позиций может быть рассмотрена деятельность индиви-
дуального и общественного сознания, экономическая, политическая, образовательная деятель-
ность различных субъектов социальной системы.
Данное выше определение информации как философской категории не только затрагивает
физические аспекты существования информации, но и фиксирует ее социальную значимость.
Одной из важнейших черт функционирования современного общества выступает его ин-
формационная оснащенность. В ходе своего развития человеческое общество прошло через пять
информационных революций. Первая из них была связана с введением языка, вторая - письменно-
сти, третья - книгопечатания, четвертая -телесвязи, и, наконец, пятая - компьютеров (а также маг-
нитных и оптических носителей хранения информации). Каждый раз новые информационные тех-
нологии поднимали информированность общества на несколько порядков, радикально меняя объ-
ем и глубину знания, а вместе с этим и уровень культуры в целом.
Одна из целей философского анализа понятия информации - указать место информацион-
ных технологий в развитии форм движения материи, в прогрессе человечества и, в том числе, в
развитии разума как высшей отражательной способности материи. На протяжении десятков тысяч
лет сфера разума развивалась исключительно через общественную форму сознания. С появлением
компьютеров начались разработки систем искусственного интеллекта, идущих по пути моделиро-
вания общих интеллектуальных функций индивидуального сознания.
2.5. ИНФОРМАЦИЯ И ФИЗИЧЕСКИЙ МИР
Известно большое количество работ, посвященных физической трактовке информации. Эти
работы в значительной мере построены на основе аналогии формулы Больцмана, описывающей
энтропию статистической системы материальных частиц, и формулы Хартли.
Заметим, что при всех выводах формулы Больцмана явно или неявно предполагается, что
макроскопическое состояние системы, к которому относится функция энтропии, реализуется на
микроскопическом уровне как сочетание механических состояний очень большого числа частиц,
образующих систему (молекул). Задачи же кодирования и передачи информации, для решения ко-
торых Хартли и Шенноном была развита вероятностная мера информации, имели в виду очень уз-
кое техническое понимание информации, почти не имеющее отношения к полному объему этого
понятия. Таким образом, большинство рассуждений, использующих термодинамические свойства
энтропии применительно к информации нашей реальности, носят спекулятивный характер. В ча-
стности, являются необоснованными использование понятия «энтропия» для систем с конечным и
небольшим числом состояний, а также попытки расширительного методологического толкования
.результатов теории вне довольно примитивных механических моделей, для которых они были
получены. Энтропия и негэнтропия - интегральные характеристики протекания стохастических
процессов - лишь параллельны информации и превращаются в нее в частном случае.
Информацию следует считать особым видом ресурса, при этом имеется ввиду толкование
«ресурса» как запаса неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или
каких-либо других характеристик предмета. В отличие от ресурсов, связанных с материальными
предметами, информационные ресурсы являются неистощимыми и предполагают существенно
иные методы воспроизведения и обновления, чем материальные ресурсы.
Рассмотрим некоторый набор свойств информации:
• запоминаемость;
• передаваемость;
• преобразуемость;
• воспроизводимость;
• стираемость.
Свойство
запоминаемости
- одно из самых важных. Запоминаемую информацию будем
называть макроскопической (имея ввиду пространственные масштабы запоминающей ячейки и
время запоминания). Именно с макроскопической информацией мы имеем дело в реальной прак-
тике.
23
Передаваемость
информации с помощью каналов связи (в том числе с помехами) хорошо
исследована в рамках теории информации К. Шеннона. В данном случае имеется ввиду несколько
иной аспект - способность информации к копированию, т.е. к тому, что она может быть «запомне-
на» другой макроскопической системой и при этом останется тождественной самой себе. Очевид-
но, что количество информации не должно возрастать при копировании.
Воспроизводимость
информации тесно связана с ее передаваемостью и не является ее не-
зависимым базовым свойством. Если передаваемость означает, что не следует считать существен-
ными пространственные отношения между частями системы, между которыми передается инфор-
мация, то воспроизводимость характеризует неиссякаемость и неистощимость информации, т.е.
что при копировании информация остается тождественной самой себе.
Фундаментальное свойство информации -
преобразуемость.
Оно означает, что информа-
ция может менять способ и форму своего существования. Копируемость есть разновидность пре-
образования информации, при котором ее количество не меняется. В общем случае количество
информации в процессах преобразования меняется, но возрастать не может. Свойство
стираемо-
сти
информации также не является независимым. Оно связано с таким преобразованием информа-
ции (передачей), при котором ее количество уменьшается и становится равным нулю.
Данных свойств информации недостаточно для формирования ее меры, так как они отно-
сятся к физическому уровню информационных процессов.
Подводя итог сказанному в п. 2.4 - 2.5, отметим, что предпринимаются (но отнюдь не за-
вершены) усилия ученых, представляющих самые разные области знания, построить единую тео-
рию, которая призвана формализовать понятие информации и информа-ционного процесса, опи-
сать превращения информации в процессах самой разной природы. Движение информации есть
сущность процессов управления, которые суть проявление имманентной активности материи, ее
способности к самодвижению. С момента возникновения кибернетики управление рассматривает-
ся применительно ко всем формам движения материи, а не только к высшим (биологической и со-
циальной). Многие проявления движения в неживых - искусственных (технических) и естествен-
ных (природных) - системах также обладают общими признаками управления, хотя их исследуют
в химии, физике, механике в энергетической, а не в информационной системе представлений. Ин-
формационные аспекты в таких системах составляют предмет новой междисциплинарной науки -
синергетики.
Высшей формой информации, проявляющейся в управлении в социальных системах, явля-
ются знания. Это наддисциплинарное понятие, широко используемое в педагогике и исследовани-
ях по искусственному интеллекту, также претендует на роль важнейшей философской категории.
В философском плане познание следует рассматривать как один из функциональных аспектов
управления. Такой подход открывает путь к системному пониманию генезиса процессов познания,
его основ и перспектив.
Контрольные вопросы
1. Какая форма представления информации - непрерывная или дискретная -приемлема для
компьютеров и почему?
2. В чем состоит процедура дискретизации непрерывной информации?
3. Как определяется понятие энтропии?
4. Каким образом определяется единица количества информации при кибернетическом
подходе?
5. Каковы особенности определения количества информации, связанной с появлением раз-
личных знаков в сообщениях?
§ 3. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
3.1. ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
Система счисления
- принятый способ записи чисел и сопоставления этим записям реаль-
ных значений. Все системы счисления можно разделить на два класса:
позиционные и непозици-
онные.
Для записи чисел в различных системах счисления используется некоторое количество от-
24
личных друг от друга знаков. Число таких знаков в позиционной системе счисления называется
основанием системы счисления.
Ниже приведена табл. 1.4, содержащая наименования некото-
рых позиционных систем счисления и перечень знаков (цифр), из которых образуются в них чис-
ла.
Таблица 1.4. Некоторые системы счисления
Основание
Система счисления
Знаки
2
Двоичная
0,1
3
Троичная
0,1.2
4
Четвертичная
0,1,2,3
5
Пятиричная
0,1,2,3,4
8
Восьмиричная
0,1,2,3,4,5,6,7
10
Десятичная
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
12
Двенадцатиричная
0,1,2,3,4,5,б,7,8,9,А,В
16
Шестнадцатиричная
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A.B,D,E,F
В позиционной системе счисления число может быть представлено в виде суммы произве-
дений коэффициентов на степени основания системы счисления:
A
n
A
n-1
A
n-2
… A
1
,A
0
,A
-1
,A
-2
=
А
n
В
n
+ A
n-1
B
n-1
+ ... + A
1
B
1
+ А
0
В
0
+ A
-1
B
-1
+ А
-2
В
-2
+ ...
(знак «точка» отделяет целую часть числа от дробной; знак «звездочка» здесь и ниже используется
для обозначения операции умножения). Таким образом, значение каждого знака в числе зависит от
позиции, которую занимает знак в записи числа. Именно поэтому такие системы счисления назы-
вают позиционными. Примеры (десятичный индекс внизу указывает основание системы счисле-
ния):
23,43(
10
) = 2*10
1
+ З*10° + 4*10
-1
+ З*10
-2
(в данном примере знак «З» в одном случае означает число единиц, а в другом - число сотых долей
единицы);
692(
10
) = 6* 10
2
+ 9*10
1
+ 2.
(«Шестьсот девяносто два» с формальной точки зрения представляется в виде «шесть умножить
на десять в степени два, плюс девять умножить на десять в степени один, плюс два»).
1101(
2
)= 1*2
3
+ 1*2
2
+0*2
1
+ 1*2°;
112(
3
)
=
l*3
2
+ 1*3
1
+2*3°;
341,5(
8
) =3*8
2
+ 4*8
1
+1*8° +5*8
-1
;
A1F4(
16
) = A*16
2
+ 1*16
1
+ F*16° + 4*16
-1
.
При работе с компьютерами приходится параллельно использовать несколько позиционных
систем счисления (чаще всего двоичную, десятичную и шестнадцатиричную), поэтому большое
практическое значение имеют процедуры перевода чисел из одной системы счисления в другую.
Заметим
,
что во всех приведенных выше примерах результат является десятичным числом, и, та-
ким образом, способ перевода чисел из любой позиционной системы счисления в десятичную уже
продемонстрирован.
Чтобы перевести целую часть числа из десятичной системы в систему с основанием
В,
не-
25
обходимо разделить ее на
В.
Остаток даст младший разряд числа. Полученное при этом частное
необходимо вновь разделить на
В -
остаток даст следующий разряд числа и т.д. Для перевода
дробной части ее необходимо умножить на
В.
Целая часть полученного произведения будет пер-
вым (после запятой, отделяющей целую часть от дробной) знаком. Дробную же часть произведе-
ния необходимо вновь умножить на
В.
Целая часть полученного числа будет следующим знаком и
т.д.
Отметим, что кроме рассмотренных выше позиционных систем счисления существуют та-
кие, в которых значение знака не зависит от того места, которое он занимает в числе. Такие систе-
мы счисления называются непозиционными. Наиболее известным примером непозиционной сис-
темы является римская. В этой системе используется 7 знаков (I, V, X, L, С, D, М), которые соот-
ветствуют следующим величинам:
1(1)
V(5)
X(10)
L(50)
С (100)
D(500)
M(1000)
Примеры:
III (три), LIX (пятьдесят девять), DLV (пятьсот пятьдесят пять).
Недостатком непозиционных систем, из-за которых они представляют лишь исторический
интерес, является отсутствие формальных правил записи чисел и, соответственно, арифметиче-
ских действий над ними (хотя по традиции римскими числами часто пользуются при нумерации
глав в книгах, веков в истории и др.).
3.2. ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ
Особая значимость двоичной системы счисления в информатике определяется тем, что
внутреннее представление любой информации в компьютере является двоичным, т.е. описывае-
мым наборами только из двух знаков (0 и 1).
Конкретизируем описанный выше способ в случае перевода чисел из десятичной системы в
двоичную. Целая и дробная части переводятся порознь. Для перевода целой части (или просто це-
лого) числа необходимо разделить ее на основание системы счисления и продолжать делить част-
ные от деления до тех пор, пока частное не станет равным 0. Значения получившихся остатков,
взятые в обратной последовательности, образуют искомое двоичное число. Например:
Остаток
25 : 2 = 12
(1),
12 : 2 = 6
(0),
6 : 2 = 3
(0),
3 : 2 = 1
(1),
1 : 2 = 0
(1).
Таким образом
25(
10
)=11001(
2
).
Для перевода дробной части (или числа, у которого «0» целых) надо умножить ее на 2. Це-
лая часть произведения будет первой цифрой числа в двоичной системе. Затем, отбрасывая у ре-
зультата целую часть, вновь умножаем на 2 и т.д. Заметим, что конечная десятичная дробь при
этом вполне может стать бесконечной {периодической) двоичной. Например:
0,73 • 2 = 1,46 (целая часть 1),
0,46 • 2 = 0,92 (целая часть 0 ),
0,92 • 2 = 1,84 (целая часть 1),
0,84 • 2 = 1,68 (целая часть 1) и т.д.
В итоге
0,73(
10
) =0,1011...(
2
).