Файл: Технологии программирования. Информация в материальном мире (Понятие данных).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Окружающий нас мир с самого начала появления человека полон данных, несущих с собой разнообразную информацию. Развитие человека напрямую зависело и зависит от способности обрабатывать, генерировать, передавать и принимать информацию от среды и от окружающих людей, и использовать ее для принятия решений.

Общее понимание слова «информация» представляет собой осознаваемые сведения (данные, в качестве сигналов, текстов, уведомлениях и т. д.) о мире, которые являются объектом для использования, преобразования, передачи, хранения и т.д.

Чем больше развивалась окружающая среда, а также человеческое развитие уровня технологий, тем больше объем информации в материальном мире рос, и, соответственно, понадобилось и усовершенствование способов передачи и хранения информации.

Поскольку именно информационные технологии повлияли на быстрый скачок взаимодействия человека с информацией, в данной работе мы рассмотрим следующие аспекты:

- В первой главе, мы, прежде всего, разберемся в современном восприятии информации, в том, из чего строится информация и что требуется для ее обработки;

- Вторая глава будет посвящена связи между информацией и IT технологиями;

- В третьей главе мы разберем потенциальное будущее информации – наук, наиболее основанных на ней, а также дальнейшего развития информации как объекта восприятия.

Глава 1. Информация. Материальная информация и данные

1.1. Понятия данных

Само слово «данные» происходит от латинского слова «data», что означает информация. Это значит, что общая концепция данного слова означает ту информацию, которая передается непосредственно в установленном виде: словами, кодом, цифрами и пр. Таким образом, все, что окружает человека, а так же может быть представлено или описано является данными или источником данных.

Слово «information» так же происходит из латинского языка, и означает «разъяснение». Этот термин, в отличии от данных, не нес в себе количественной оценки, и, вплоть до сороковых годов двадцатого века, обозначал совокупность знаний, сведений. Длительное время слово не выделялось среди десятка других, однако, с течением развития человечества, «информация» обрела более разграниченные и широкие значения:

1. Информация – это обозначение содержания, полученного от внешнего мира в процессе приспособления к нему (Н. Винер).
2. Информация – отрицательная энтропия (негэнтропия) (Л. Бриллюэн).
3. Информация – вероятность выбора (А. М. Яглом, И. М. Яглом).
4. Информация – снятая неопределенность (К. Шеннон).
5. Информация – мера сложности структур, мера упорядоченности материальных систем (А. Моль).
6. Информация - снятая неразличимость, передача разнообразия (У.Р. Эшби).
7. Информация – отраженное разнообразие (А. Д. Урсул).
8. Информация – мера неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и времени (В. М. Глушков).

С появлением более конкретного обозначения информации, возникла необходимость и в обозначении самих процессов, связанных с использованием, передачей, поиском информации - информационные процессы. Информационные процессы, простым языком – это процессы переработки данных в информацию тем или иным образом.

Чтобы более четко понять, каким образом данные переходят в категорию «информации», разберем подробнее основные процессы:

1. Поиск. Поиск информации — это обнаружение, извлечение хранимой информации. Понимание и процесс корректного поиска для получения наиболее полезных данных является сейчас одним из наиболее важных умений.

Методы поиска информации определяются соответственно типам информации:

• непосредственное наблюдение;
• общение со специалистами по интересующему вас вопросу;
• чтение соответствующей литературы;
• просмотр видео, телепрограмм;
• прослушивание радиопередач, аудиокассет;
• работа в библиотеках и архивах;
• запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;
• другие методы.

Однако, необходимо учитывать, что в зависимости от метода поиска, одна и та же информация может принимать различный вид. В случае информационных технологий, защиту от данного явления обеспечивают стандарты вида и передачи информации.

2. Сбор и хранение. Использование информации требует возможности ее сохранения. Хранение информации — это способ распространения информации в пространстве и времени относительно текущего периода. Способы хранения напрямую зависят от типа: книга - библиотека, картина - музей, фотография - альбом.

В случае ЭВМ, электронный носитель предназначен для компактного хранения информации, предоставляющего оперативный доступ, и такое хранилище прежде всего должно быть снабжено возможностями ввода-вывода, поиска, выдачи. Такие нюансы отличают информационные системы от простых носителей.

3. Передача. Источник и приемник – основа процесса передачи информации, при котором, соответственно обозначениям, источник передает информацию, а приемник получает. Чтобы передача работала корректно, между ними должен существовать канал связи — совокупность устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

Информационные системы в таком случае предоставляют кодирующее устройство — устройство, преобразовывающее сообщение источника таким образом, чтобы оно приняло вид, удобный для передачи и восприятия.

Приемником выступает декодирующее устройство —преобразующий кодированное сообщение в исходный или необходимый для восприятия вид.

4. Защита. Поскольку информация, особенно в ранее время развития человека, обнаружила свойство теряться и искажаться, одним из важных пунктов сохранности стало появление криптологии, науки, разрабатывающей способы защиты информации.

Под защитой понимают, прежде всего, комплекс таких мер (технических, правовых, организационных), которые предотвратят угрозу информационной безопасности, несанкционированный (нелегальный) доступ к ней, ее изменение и разрушение, а также устранение последствий.

5. Использование. Информация, как основополагающее принятия решений, имеет следующие критерии оценки - достоверность, полнота, объективность.

Каждый из процессов тесно связан с другим, и это позволяет представить их в следующем табличном виде:

Рисунок 1. Связь информационных процессов

Ожидаемо, что с развитием человека, способность доступности излагаемой информации, ясности ее передачи, стала одним из главных умений человека. При этом, компьютерная грамотность обозначает такие навыки, как знание и правильное использование пользовательских характеристик основных устройств компьютера; основных видов ПО, умение производить поиск, хранение, обработку информации.

Несмотря на то, что из всех определений «данных» наиболее справедливо то, которое говорит о том, что данные несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире, поскольку они являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий, данные не тождественны информации. Становление данных информацией зависит от того, есть ли возможность их преобразовывать в известные виды. Какими бы ни были данные, они всегда имеют свойства, определяющие методы получения информации. Так же, необходимо учитывать, что информация может быть не статичным объектом, а динамически изменяться, оставаясь корректной и актуальной только в момент взаимодействия данных и методов. Таким образом, информация существует только в момент информационного процесса, в другое время находясь в виде данных, и, одни и те же данные, в зависимости от момента потребления и метода, могут представлять разную информацию.

Беря за основу появление информации в момент взаимодействия данных и методов, важно учитывать момент, что данные, по природе, являются объективным фактором, тогда как методы несут в себе субъективацию. В основе информационных методов заложены алгоритмы (упорядоченные механические последовательности команд), созданные и запущенные человеком (субъектом).

Поскольку, как и сказано выше, данные являются алгоритмически обрабатываемым объектом, они разделяются на разнообразные типы и виды.

Данные могут быть представлены следующими видами:

1) целыми и действительными числами;

2) текстом;

3) мультимедийными (графическими объектами, звуковыми сигналами, цветными изображениями).

В зависимости от вида, данные, соответственно, разделяются на следующие типы:

1) байтовый тип;

2) целочисленные типы простой и двойной точности;

3) типы действительных чисел простой и двойной точности;

4) типы даты и времени;

5) строковый тип;

6) логический тип;

7) тип объектов.

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. На данный момент существует три основных типа структур данных: линейная, табличная и иерархическая. При создании одной из таких структур учитываются две целевые задачи, обеспечивающие грамотную обработку: как разделять элементы данных между собой и как находить среди них нужные.

Один из примеров линейной структуры – список. Списком обозначают простейшую структуру данных, в которой каждый элемент однозначно определяется уникальным номером.

Табличные структуры, в свою очередь, подразделяются на двумерные и многомерные.

1) Двумерные табличные структуры данных (матрицы) - это упорядоченные структуры, в которых позиция элемента определяется номером столбца и номером строки, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

2) Многомерные таблицы - это упорядоченные структуры данных, в которых адрес элемента определяется тремя и более измерениями. Для отыскания нужного элемента в таких таблицах необходимо знать параметры всех измерений (размерностей).

Линейные и табличные структуры – самые простые, и легко упорядочиваются за счет использования в качестве адреса элемента одним и более числом. В данных структурах для упорядочивания используется сортировка, однако, простые структуры, в зависимости от размерности, трудны в обновлении.

Иерархические структуры объединяют, в отличии от предшественниц, нерегулярные данные, которые сложнее рассортировать в виде списка или таблицы. Примером данной структуры является система почтовых адресов. В этой структуре адрес элемента данных представляет собой маршрут, ведущий от вершины структуры к элементу. По форме и сортировке структура является более сложной, чем линейная или табличная, но не создает трудностей с обновлением и развитием путем создания новых уровней.

Как и следует из определения структуры, наибольший недостаток – трудность корректности записи адреса элемента данных и упорядочения. Чтобы упорядочить иерархическую структуру, зачастую используют метод предварительной индексации, при котором каждый элемент имеет свой уникальный индекс, используемый при работе.

Индексация, будь то процесс связанный с веб-поиском или с документами в офлайн режиме, характеризует процесс добавления характеристик и свойств потенциально искомого объекта в базу данных, в дальнейшем использующуюся для поиска информации на сайтах или списках. Относительно упомянутых ранее информационных процессов, индексация является их совокупностью, направленную не только на удобный поиск, но и на корректную сохранность либо уже обработанной информации, либо потенциально интересующих данных.

1.2. Понятие информации

Теперь разберем детальнее понятие и определение информации. В общем понимании информация является обозначением связей объектов, явлений, данных и процессов. Это абстракция, значение которой может меняться в зависимости от области, класса, мировоззрения и развития субъекта. Просто данные не являются информацией, пока не пройдут обработку с помощью информационного процесса.

Те предметы, свойства, материалы, процессы, которые мы рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами. Среди большого количества объектов были выделены несколько основных форм существования информации:

1. Человек – возможность сохранения и обладания информацией, а также ее передачи является одним из наиболее важных навыков выживания в мире. Как наиболее развитый организм, человек является основным передатчиком информации, а также ее создателем в рамках общества (научные достижения, статьи в газетах, наскальные рисунки, и т.д.);
2. Документ – будь то графический, текстовый, видео или фото носитель. Документ может являться не только физическим объектом (письменный документ), но и виртуальным (статья в интернете);
3. Техническое изделие, комплексы или составные части. Особую группу изделий составляют технические средства обработки информации (ТСОИ), которые способны накапливать, хранить, преобразовывать и выдавать информацию в виде сообщений. Информация при этом может отображаться на экране дисплея или отпечатываться в виде документа;
4. Работа или рабочий процесс – в рамках выстроенного рабочего процесса происходит не только обмен информацией, но и ее создание. Самым простым примером такой формы является школа (ученик, получающий информацию от учителя – учитель, принимающий информацию от ученика и оценивающий ее по определенным критериям);
5. Объект, представляющий собой объединение сил и средств, обеспечивающих массовое управление;