САЙТ
учителя информатики

ПЛОТНИКОВА СЕРГЕЯ НИКОЛАЕВИЧА

Участник Общероссийского рейтинга школьных сайтов

Теория

Тема 1. Информация и информационные процессы (2 часа)

Дидактические единицы: Информатика. Связь информатики с другими областями науки и техники. Понятие информации. Виды информации и способы её обработки. Информационные процессы. Единство информационных процессов в живой природе, обществе, технике. Информационная деятельность человека.

Вопросы к изучению:
1.
Предмет информатики. Понятие "информация". Свойства информации.
2. Информационная деятельность человека. Информационные процессы: хранение, передача, обработка информации.
3. Существа и вещества как носители информации.

1. Предмет информатики. Понятие “информация”. Свойства информации.

У всякой науки есть свой предмет и объект. Объект науки - тот класс явлений, который она изучает. Предмет науки - угол её зрения на свой объект. Объекты у некоторых наук могут совпадать, как это имеет место быть у географии и геологии. Их единый объект - планета Земля. Предмет геологии - земные недра, предмет географии - поверхность планеты. Объект химии - вещества. Предмет химии - законы превращения веществ друг в друга.

У информатики тоже есть свои объект и предмет. Объект информатики - информация. В определении предмета информатики отражается её особенности: информатика - молодая научная дисциплина, изучающая процессы хранения, обработки и передачи информации. Для объяснения и уточнения предмета науки используют словосочетание "метод науки". "Метод информатики" понимается как обработка информации с помощью электронно-вычислительных устройств, счётных машин, компьютеров. Русскому термину “информатика” соответствуют английское словосочетание “computer science” и французское слово “informatique”.

Жизнь так сложна и многообразна, что всякому вольно понимать, что такое "информация", по-своему. Значит, "информация" - нечёткое понятие. Можно встретить такое определение информации: сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах, воспринимаемые человеком непосредственно с помощью органов чувств или с помощью специальных устройств (термометр, барометр, счётчик Гейгера и пр.). Такое определение раскрывает обыденный смысл понятия информации, используемый в бытовом общении.

В различных областях науки под термином "информация" понимаются существенно разные вещи.

  • в теории информации под информацией понимают сведения, уменьшающие неопределённость,
  • в теории управления - сведения, получаемые и используемые в целях сохранения, совершенствования и развития общественной или технической системы;
  • в документалистике - сведения, зафиксированные на бумаге в виде текста (в текстовой, числовой, символьной, графической или табличной форме);
  • в семантической теории - сведения, обладающие новизной;
  • в технике - сообщения, передаваемые в форме световых сигналов, электрических импульсов и пр.;
  • в криптографии (науке тайнописи, искусстве шифрования) - текст (цепочка сигналов), подлежащий изменению (защите) по принятым правилам так, чтобы стать непонятным для непосвящённых лиц;
  • в философии - отражение окружающей действительности в сознании человека в виде системно-информационной картины мира.

Слово “Informatia” пришло к нам в XVIII веке из польского языка. По свидетельству Антонио Менегетти, слово “информация” происходит от латинского “in actio formo” - “форма, содержащаяся в действии”. Действие — это результат внутренней формы, которая ему предшествует. Отсюда «форма в действии», «направление в действии», «способ действия».

Можно также рассмотреть однокоренные слову “информация” романизмы:
По-русски По-латыни З н а ч е н и е
Формация Formatio
(от лат. образование )

1. В социологии - общество на данном этапе своего развития, исторически определённый тип общества.
2. В геологии - естествен. и закономерное сочетание горных пород, связанных общностью условий образования, возникают на опр. этапах развития основных структурных зон земной коры.
3. В биологии (ботан.) - классификационная единица растительного сообщества, которая объединяет группы ассоциаций с общим видом - эдификатором. (Ф. сосны обыкновенной).

Деформация Deformatio

1. Изменение объёма или формы твёрдого тела под действием внешней силы (растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб).
2. естественное или искусственное уклонение того или иного органа от нормальной формы.

Трансформация Transformatio преобразование, превращение
Информация Informatio осведомление; сообщение, осведомляющее о положении дел или о чьей-л. деятельности, сведения о чём-либо.

Сложности определения того, что есть «информация».

Различные точки зрения на информацию составляют основу для многочисленных (более десятка) теорий информации, выражающих отдельные аспекты этого сложного явления.

Выясним, дома или нет наш приятель? Будет ли при этом получена информация и какая? Естественно считать, что информация будет получена: раньше не знали, позвонили – узнали. Это и есть информация, точнее: информация есть прирост знания.

Следующий вопрос: сколько информации мы получим? Для этого связывают объём получаемой информации со степенью её неожиданности. Чем более неожиданно сообщение, тем больше оно содержит информации.

Если приятеля не обнаружим дома в рабочее время, то информация, полученная при этом, не будет большой. А вот если ночью? Таким образом, объём информации связывается с вероятностью события: чем менее вероятное событие произошло, тем больше информации содержит сообщение о том, что оно совершилось.

На объём информации влияет не только вероятность события, но и заинтересованность в нём человека, получившего это сообщение. Оценка объёма информации в сообщении о том, что «господин N.N. сегодня ночью не ночевал дома» зависит от того, кто Вы – его сослуживец или жена. В первом случае информация может показаться ничтожной, в последнем случае информация будет по важности огромной.

Измерение количества информации связано с её последствиями для поведения человека. Если эти последствия не требуют измерения поведения, то информации мало или вообще нет. Но если вам придётся после получения сообщения бежать куда-то сломя голову, то можно смело сказать, что полученная информация велика.

Переработка информации вычислительной машиной позволяет получить на её выходе нечто такое, что не подавалось на вход ЭВМ. Если подать на вход машины два числа и операцию умножения, то в данных не содержится искомое произведение, которое будет результатом работы машины по решению указанной задачи. Поэтому можно считать, что ЭВМ вырабатывает, т.е. создаёт новую, информацию.

Есть и другие представления о процессе переработки информации с помощью ЭВМ. Считается, что регулярные преобразования лишь меняют форму представления информации, не внося ничего принципиально нового. Т.е. выражения на входе машины «2х2» и результат «4» одинаковые, в сущности, записи. В результате такого подхода к пониманию информации получается, что машина производит новую информацию, лишь когда совершает ошибки в вычислениях.

Подходы к пониманию термина «информация»

Существует несколько подходов к тому, что такое информация. До XX века под словом “informatia” понимали некоторые сведения, данные, знания о чём-либо. Это можно назвать обыденным, бытовым толкованием термина “информация”.

Итак, 1-й уровень понимания, как уже упоминалось выше: информация, используемая в бытовом общении - это сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах, воспринимаемые человеком непосредственно (с помощью органов чувств) или с помощью специальных устройств (термометр, барометр и пр.).

2-й уровень: Одновременно существовало и толкование теологов (богословов), восходящее к учению Аристотеля Стагирита о форме. “Forma” (το μορφη) есть то, что определяет функцию предмета, его предназначение, то, чем или для чего предмет служит. Информация – последствие, след воздействия Творца, демиурга на своих тварей, отражение, образ творца в своём творении, печать творца на своём творении (человек создан по образу и подобию Божию). То есть информация – посредник формы и материи.

Предмет
(вещь)
Вещество
(материя)
Форма
(способ связи частей мыслимого целого)
То, из чего сделан, сотворён предмет То, что определяет назначение предмета, его функцию

Примером служит вязание свитера: в клубок шерсти нельзя одеться, функция свитера определяется его формой, для изготовления свитера нужны шерсть, спицы, человек с руками, головой и знающий технологию изготовления. Значит, свитер, как и любое изделие, любой предмет материального мира, несёт в себе информацию о своём создании, происхождении, о том, что в него вложено создателем. Поэтому информацию связывают с сущностью предмета.

Информацию может быть «считана» с предмета в процессе его изучения (с вещества, существа, материального образования, изделия), «распредмечена». Информацию о предмете можно добыть из него самого приблизительно так же, как добывается ядро ореха из скорлупы. После распредмечивания информация может быть записана с помощью какой-либо знаковой системы на внешний носитель или в нервные структуры живого существа, человека. Затем информация может быть однократно или многократно «опредмечена», воплощена в изделие (серию изделий).

3-м уровнем понимания термина “информация” является научный (физико-математический). С этой точки зрения информация есть мера уменьшения неопределённости наших знаний о чём-либо.

4-й уровень: философское толкование понятия “информация”. Понимаемая как атрибут материи (или сущность вещей), информация определяется философами как “мера упорядоченности”, “мера организации” или “мера энтропии” вещества.

Информация как знания.

"Информацию-для-человека" иногда удобнее понимать как знания, получаемые из различных источников. Знания человеку нужны, чтобы выжить и жить. Знания можно подразделить так:

Знания
декларативные
(знаю, что...) [know, that...]
знания об определённых событиях, явлениях, свойствах объектов, зависимостях
факты
процедурные
(знаю, как...) [know, how...]
определяют действия для достижения какой-либо цели (как вычислить высоту дерева, не срубая его; как построить лодку; как испечь хлеб; как собрать компьютер)
правила
технология
профессия
жизнь

Информацию можно считать особым видом ресурса. Под “ресурсом” обычно понимают запас некоторых знаний о материальных предметах, об их (предметов) энергетических, структурных или каких-либо других характеристиках. Информационные ресурсы считаются неистощимыми, предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, нежели материальные ресурсы. Информационные ресурсы можно охарактеризовать отношением их прироста (появляется новое знание) к устареванию (часть знаний утрачивают достоверность). Известно, что за последние 40 лет объёмы новых знаний росли так, что нашей стране потребовалась реформа системы образования.

Ресурсы
невоспроизводимые
(истощающиеся)
воспроизводимые
(неистощимые)
полезные ископаемые
(нефть, уголь, руды)
атмосфера (воздух), биосфера, гидросфера (питьевая пресная вода), информация

Следует также упомянуть о том, что информация, накапливаемая человечеством в процессе его исторического существования, не исчезает бесследно, но может устаревать, ветшать, изнашиваться.

Законодательно, юридически определены сроки износа нематериальных активов в коммерции, в бизнесе. Законодатель считает, что нематериальные активы (know, how...), как составляющая бизнеса, устаревают (изнашиваются) за 5 лет. Соотнесём формулу вещи и формулу бизнеса ниже:

Предмет (вещь)
Бизнес
Вещество
(материя)
Форма
(способ связи частей мыслимого целого)
Материальные активы (материалы, капитал, энергоносители, производственные площади, техника, рабочая сила) Нематериальные активы (know how [идея, обеспечивающая прибыль], логистика компании)
Разные виды информации:

Информация, не зависящая от личного мнения или суждения, называется объективной.

Человеку свойственно субъективное восприятие информации. Субъективность в восприятии информации характеризуется такими её свойствами, как новизна, повторяемость, важноcть, достоверность, доступность и т.д. Определим некоторые из них:

Информацию, отражающую истинное положение дел, называют достоверной

Информацию, изложенную на доступном для получателя языке, называют понятной.

Использование терминов “больше информации” и “меньше информации” предполагает возможность её измерения или хотя бы количественного соотнесения. Как измерять информацию, излагается в других темах школьного курса информатики.

При анализе информации социального происхождения на первый план могут выступать такие её свойства как истинность, своевременность, ценность, полнота, практическая значимость и т.д. Определим некоторые термины:

Информацию, существенную и важную в настоящий момент, называют актуальной.

Информацию, с помощью которой можно решить поставленную задачу, называют полезной.

Информацию, достаточную для решения поставленной задачи, называют полной.

Информацию, соответствующую действительности, называют истинной.

Информацию, не соответствующую действительности, называют ложной.

2. Информационная деятельность человека. Информационные процессы: хранение, передача, обработка информации.
Получение информации

Человек получает информацию с помощью органов чувств в символьной (знаковой) форме. С этой стороны информация может быть понята как содержание воспринимаемого образа, используемое для выбора одной программы действий из множества возможных. Примером информационных процессов могут служить процессы получения, поиска, хранения, передачи, обработки и использования информации.

По способу восприятия информации человеком обычно различают следующие её виды: визуальную (зрительную), звуковую (аудиальную), тактильную (осязательную), обонятельную (одоральную), вкусовую. Но нельзя забывать и чувство гравитации, которое помогает воспринимать наш вестибулярный аппарат, сигнализирующий человеку также и о изменении положения его тела в пространстве. Внутренние рецепторы тела сигнализируют нам о правильной или неправильной работе наших органов. Наука относит рецепторы наших мышц к осязательным. Известно, что при повреждении двигательного нерва конечности она перестаёт двигаться, а человек перестаёт её ощущать.

Как объяснить другому, что такое "дом"? Сразу сказать, что такое “дом” без толкового словаря русского языка не получится. Если объяснять человеку иной культуры (иностранцу), что такое «дом», можно нарисовать свои представление о доме (образ дома, хранящийся в наших представлениях о мире) секунд за 15. Если свои представления о доме рисуют несколько человек, можно попросить их показать рисунки друг другу. Это и послужит нам наглядной иллюстрацией того, что такое «содержание воспринимаемого образа». У людей одной культуры образы домов совпадут.

Как нарисует свой дом настоящий индеец Как нарисует свой дом эксимос или алеут Как нарисует дом русский, финн или мариец Как нарисует свою юрту казах Как нарисует свой дом турист

Хранение информации

Человек хранит информацию в собственной памяти или на каких-то внешних носителях в символической записи. Сведения, которые мы помним, всегда нам доступны. Свою память человек может назвать оперативной, внутренней.

Внешние хранилища информации - наша внешняя память, данные из которой считываются в нашу оперативную память. Для считывания надо знать код символов, которым записана информация (речевой, текстовый, графический, жестовый, флажковый и пр.) или иметь технические устройства, преобразующие информацию из технического кода в понятный человеку.

Передача информации

Информация передаётся в виде сообщений, определяющих формы и представление передаваемой информации(музыкальное произведение, телепередача, команды регулировщика на перекрёстке, текст, распечатанный на компьютере и т.п.). При этом предполагается, что существует такая схема:

Источник Шумы в канале связи шумы Шумы в канале связи Приёмник
Канал связи
канал связи

Под термином "канал связи" в информатике понимаются: физическая линия (прямое соединение), телефонная, телеграфная или спутниковая линия связи и аппаратные средства, используемые для передачи данных.

части процесса передачи информации

Информация запоминается на макроскопическом уровне некоторой достаточно сложной системой. Например, существуют сплавы с термической памятью. Из них можно отливать изделия при фиксированной температуре. Если изделие деформировать после того, как оно остынет, а затем нагреть до температуры создания изделия, оно примет исходную форму. Когда фокусник берёт холодную чайную ложку из такого материала в руки и держит её некоторое время в ладони, то она изгибается. Зрителей в этот момент убеждают, что фокусник «гнёт ложку взглядом».

Если говорить о передаче информации, то это есть характеристика её способности к копированию, т.е. информация может быть “запомнена” другой макроскопической системой и может при этом остаться равной сама себе. Так информация вопроизводится в других предметах или субъектах.

Информация может менять форму и способ своего существования (менять облик, преобразовываться). Известно, что человек помнит людей, с которыми встречался в этой жизни. Но сами люди - источники воспоминаний - остаются снаружи наших голов. При копировании количество информации не меняется. При стирании информация преобразуется так, что её количество уменьшается или становится равным нулю.

К обработке информации относятся такие процессы, как:

  • получение новой информации из данной путём математических вычислений или логических рассуждений;
  • изменение формы представления информации без изменения её содержания (перевод текста с одного языка на другой, кодирование);
  • упорядочение (сортировка) информации по выбранному критерию;
  • поиск нужной информации в некотором информационном массиве (номер телефона в телефонной книге, перевод слова в иностранном словаре, сведения о рейсе самолёта в расписании аэропорта).
3. Существа и вещества как носители информации.

Уместно было бы подумать вот о чём: информация о вещи заключена в самой вещи (её внутренней структуре), или в описании этой вещи, сделанной на внешнем носителе. Это значит, что невозможно хранить информацию без материального носителя. Тогда информация может быть понята как результат снятия абстрактного тождества предмета самому себе, отражённый в структуре предмета. Движение веществ или развитие существ отражается и запечатлевается (ин-формируется) в их наружном облике и внутренней организации, составе, устроении, тектонике.

Так, если коробчатая кольчуга один раз создана мастером-оружейником, и этот мастер не оставил после себя учеников, а знания его о технологии создания кольчуги умерли вместе с ним (носителем этого знания), то это не значит, что секрет изготовления коробчатой кольчуги утрачен. Кольчуга сама содержит в себе информацию о способе своего создания и о своём создателе, точно так же, как и все иные живые существа, неживые предметы - естественные и артефакты. Они - сами себе описание процесса своего возникновения. Поэтому справедливо утверждение: “Идеи умирают вместе с их носителями”.

Однако же процесс создания вещи может быть описан на предмете, ином данной вещи - на внешнем носителе. Поэтому шпионаж и разведка разного уровня стремятся добыть, вывезти либо сам предмет (техническое устройство), либо его описание, техническую документацию (когда выкрасть или перекупить предмет невозможно).

© Σταυρος Τεκτονος

Партнёры



©StavrosTektonos