Общая Характеристика информационных процессов
Понятие информации, ее свойства И измерение.
1.1. Основные подходы к определению понятия “информация”
Термин "информация" происходит от латинского слова «informatio», что означает сведения, разъяснения, изложение.
Информация наряду с веществом и энергией является одной из базовых сущностей мира, обязательным атрибутом, присущим каждому объекту, явлению и процессу. Несмотря на широкое распространение термина «информация» во всех сферах человеческой деятельности, это понятие, является одним из самых дискуссионных в науке. К настоящему времени уже дан целый ряд его смысловых определений, которые продолжают уточнять. Рассмотрим наиболее известные.
Информация – раскрытая неопределенность наших знаний о чем-то. (Клод Шеннон)
Информация - ϶ᴛᴏ обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств (Норберт Винер).
В различных научных дисциплинах под информацией понимают:
В технике - сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
В кибернетике - сообщения, полученные системой от внешнего мира, которые используются для ориентирования, активного действия, управления, ᴛ.ᴇ. в целях сохранения, совершенствования и развития системы;
В термодинамике – отрицание энтропии, отражение меры хаоса в системе.
В теории информации – связи и отношения, устраняющие неопределённость в системе;
В теории вероятностей – вероятность выбора в системе;
В физиологии и биокибернетике – отражение и передача разнообразия в системе;
В философии – отражение материи, атрибут сознания, “интеллектуальности” системы.
В обиходе информацией называют любые новые сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, которые: 1) представляют интерес для человека, системы или специального устройства и 2) воспринимаются ими. "Информировать" в этом смысле означает сообщать нечто новое, неизвестное раньше. Информацию, предназначенную для человека, также кратко можно назвать знанием.
1.2. Объект и субъект, виды информации. Информационные каналы, процессы, системы, ресурсы и технологии
Объектом информации называют ее источник, ᴛ.ᴇ. изучаемый предмет, явление или процесс, являющийся потенциальным носителем некоторых сведений.
К примеру, объектом информации может быть космическое тело, гравитация как физическое явление, процесс формирования облаков в земной атмосфере, муравей, песчинка, молекула заданного вещества, электромагнитное взаимодействие тел и т.д. С возрастанием уровня детализации информации общее ее количество об объекте быстро возрастает.
Под субъектом (адресатом) информации понимают объект, воспринимающий ее, к примеру, какой-либо человек, организация (общественная или государственная), сообщество живых существ (колония птиц, муравьев) либо программный или автоматический объект (интерпретатор).
Информация по отношению к своему адресату (человеку, системе, интерпретатору) бывает трех типов: входная; выходная; внутренняя.
Входной называют информацию, которую рассматриваемая система воспринимает от окружающей среды. Выходной называют информацию, которую сама система выдает в окружающую среду. Внутренняя, внутрисистемная информация (по отношению к данной системе) – информация, которая хранится, перерабатывается и используется только внутри системы.
Внутренние состояния и структура системы влияют определяющим образом на ее взаимоотношения с окружающей средой – внутрисистемная информация влияет на входную и выходную, а также на изменение самой внутрисистемной информации.
Информационными каналами называют органы живых существ, через которые они принимают входную информацию (внутренние каналы) и выдают выходную (выходные каналы), а также построенные на их основе групповые способы передачи информации, к примеру, беседа, газета͵ телепередача, собрание участников акционерного общества.
Внутренними информационными каналами человека являются его органы чувств, обеспечивающие: 1) зрение, 2) слух, 3) обоняние, 4) вкус, 5) осязание. Каналы перечислены в порядке убывания количества входной информации, получаемой через них. При этом у человека, как и других в живых существ, при повреждении или отсутствии возможности использования какого-либо канала (к примеру, в полной темноте зрение оказывается бесполезным) его функции могут частично брать на себя другие каналы – органы чувств.
Основными по форме представления и способу ее восприятия человеком практически используемыми видами информации являются:
1) символьная, 2)текстовая, 3) графическая, 4) звуковая.
Символьная информация представляет собой обозначения в виде некоторых специальных знаков, называемых символами. К примеру, знаки дорожного движения, маркировка промышленных изделий и др.
Текстовая – частный случай символьной информации, при которой знаки представляют собой буквы алфавита некоторого языка, а слитные записи (слова) обозначают некоторые материальные или идеальные объекты. Языки, при помощи которых представляют текстовую информацию, подразделяют на:
естественные , которыми пользуются для общения люди (к примеру, русский, английский), а также на
формальные , имеющие специальное назначение, к примеру, алгоритмические языки, необходимые для написания инструкций для работы ЭВМ, язык математики, предназначенный для записи ее формул, ноты – язык музыки, на котором предписываются действия музыканта͵ играющего на музыкальном инструменте и т.д.
В графической информации смысловую нагрузку несут рисунки, чертежи, графики, схемы, диаграммы и другие изображения. Данная информация часто сочетается с текстовой.
Звуковая информация передается при помощи звуков – колебаний воздушной среды, имеющих различную частоту, амплитуду (размах) и продолжительность.
Для всех перечисленных базовых видов информации разработаны способы их кодирования, ᴛ.ᴇ. представления в той или иной символьной форме.
Информацию, не представимую в формализованной символьной форме, называют образной . Это – вкусы, запахи, сложные либо инстинктивные ощущения, не находящие словесного выражения, картины природы и т.д. Данная составляющая всегда в той или иной мере присутствует в исходной входной информации, которую человек воспринимает из внешней среды.
Носители (материальные средства, используемые для хранения и переработки информации) подразделяют на:
· бумажные – документы; сохраняемые в виде книг, атласов и другой печатной продукции,
· электронные – устройства для хранения электронной памяти (дискеты, диски, флэш-карты и т.д.),
· материальные – отличные от бумажных объекты внешнего мира с нанесенной на них рельефной, графической и (или) текстовой информацией (памятники, дорожные указатели, транспаранты и т.д.).
Информация по отношению к конечному результату при решении конкретных задач бывает:
1) исходная; 2) промежуточная; 3) результирующая.
Пример 1. При определении площади трапеции исходной информацией являются величины оснований и высота трапеции, результирующей информацией – величина искомой площади, в качестве промежуточной информации используют полусумму оснований.
Информация по изменчивости (временной или пространственной) бывает: 1) постоянная (не изменяемая); 2)переменная (изменяемая); 3) смешанная – условно-постоянная (или условно-переменная).
Пример 2. В известной физической задаче определения дальности полёта снаряда артиллерийского орудия информация об угле наклона орудия может быть переменной, информация о начальной скорости вылета снаряда – постоянной, а информация о координатах цели (точности прицеливания) – условно-постоянной.
Возможна также классификация информации и по другим признакам:
По стадии использования (первичная, вторичная);
По полноте (избыточная, достаточная, недостаточная);
По отношению к цели системы (синтаксическая, семантическая, прагматическая);
По отношению к элементам системы (статическая, динамическая);
По отношению к территории (федеральная, региональная, местная, смешанная и т.д.);
По доступу (открытая или общедоступная, закрытая или конфиденциальная, смешанная);
По предметной области, по характеру использования (статистическая, коммерческая, нормативная, справочная, научная, учебная, методическая и т.д., смешанная) и другие.
Информация в философском аспекте бывает: мировоззренческая; эстетическая; религиозная; научная; бытовая; техническая; экономическая; технологическая.
Информационными процессами называют хранение, передачу и обработку информации.
Примерами практической реализации процесса хранения информации являются:
Библиотеки, в которых текстовая информация содержится в бумажном виде в книгах,
Хранение данных, закодированных специальным образом, в памяти компьютера,
Запись электронной информации на диски, флэш-карты:
Сохранение изображений на фотографиях,
Внесение записей в записной книжке (еженедельнике),
Установка памятника некоторому событию либо человеку,
Нанесение животными пахучих меток для обозначения своего присутствия либо отметки для повторного посещения.
Примеры передачи информации:
Пересылка бумажного письма по обычной почте,
Передача фотоснимков между людьми,
Чтение книги учеником,
Передача информации при помощи жестов, танца.
Под обработкой понимают изменение формы представления информации либо выполнение на основании ее использования каких-либо действий.
Примеры обработки информации:
Перевод книги с русского языка на немецкий,
Кодирование букв русского алфавита словами, состоящими из 0 и 1,
Перевод информации из одного электронного формата представления в другой,
Расчет площади треугольника по величине его основания и высоты,
Построение карты местности по изображениям, полученным со спутников.
Информатика – наука, изучающая структуру и общие свойства информации, закономерности её создания, хранения, преобразования, передачи и использования с помощью вычислительных устройств в различных сферах человеческой деятельности.
Термин "информатика" образован соединением слов "информация" и "автоматика".
Стремление сохранять, передавать и развивать полезную информацию (знания) - одна из базовых черт всех цивилизаций. Чем выше уровень развития общества, тем больший объем информации необходим каждому его члену и всему обществу целом. Для хранения и передачи ее человечество выработало такие специальные умения и технические средства, как речь, письменность, книгопечатание, телефон, радио, кино, телевидение.Хранимая и предназначенная для передачи информация имеет вид отдельных законченных фрагментов, называемых информационными ресурсами. К примеру:статьи, документы, книги, кинофильмы, аудиозаписи и др.
Информационная система - ϶ᴛᴏ организационно упорядоченная совокупность документов (информационных продуктов, ресурсов) и инфраструктуры, обеспечивающей работу с ними. Примерами информационных систем являются библиотеки, архивы, фильмотеки, базы данных, Internet.
Изменчивость - это способность организмов приобретать отличия от других особей своего вида. Бывает трех видов - мутации, комбинации и модификации.
МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ - это изменения ДНК клетки (изменение строения и количества хромосом). Возникают под действием ультрафиолета, радиации (рентгеновских лучей) и т.п. Передаются по наследству, служат материалом для (мутационный процесс - одна из ).
КОМБИНАТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ
возникает при перекомбинации (перемешивании) генов отца и матери. Источники:
1) Кроссинговер при мейозе (гомологичные хромосомы тесно сближаются и меняются участками).
2) Независимое расхождение хромосом при мейозе.
3) Случайное слияние гамет при оплодотворении.
Пример: у цветка ночная красавица есть ген красного цвета лепестков А, и ген белого цвета а. Организм Аа имеет розовый цвет лепестков, этот признак возникает при сочетании (комбинации) красного и белого гена.
МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ возникает под действием окружающей среды. По наследству не передаётся, потому что при модификациях меняется только фенотип (признак), а генотип не меняется.
Примеры:
1) Можно разрезать корень одуванчика на 2 части и посадить их в разные условия; вырастут разные на вид растения, хотя генотип у них одинаковый.
2) Если человек будет находится на солнце, то он загорит; если будет заниматься физкультурой, то увеличит свои мышцы.
3) При хорошем содержании куры увеличивают яйценоскость, коровы дают больше молока.
Модификационная изменчивость не безгранична, например, белый человек никогда не сможет загореть до состояния негра. Границы, внутри которых могут происходить модификационные изменения, называются «норма реакции» , они заложены в генотипе и передаются по наследству.
1. Ниже приведен перечень характеристик изменчивости. Все они, кроме двух, используются для описания характеристик мутационной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
2) поворот участка хромосомы на 180 градусов
3) уменьшение числа хромосом в кариотипе
4) изменения фенотипа в пределах нормы реакции признака
5) рекомбинация генов при кроссинговере
Ответ
2. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания мутационной изменчивости. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите в цифры, под которыми они указаны.
1) образуется под воздействием рентгеновских лучей
2) обладает направленной модификацией
3) изменяется в пределах нормы реакции
4) формируется в результате нарушения мейоза
5) возникает внезапно у отдельных особей
Ответ
3. Все приведенные ниже характеристики, кроме двух, используются для описания мутационной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) зависит от действия радиации
2) может проявиться при потере нескольких нуклеотидов
3) характеризуется появлением добавочной хромосомы
4) зависит от широты нормы реакции признака
5) определяется сочетанием гамет при оплодотворении
Ответ
4. Все приведённые ниже процессы, кроме двух, характерны для мутационной изменчивости. Найдите два процесса, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) изменение признака в пределах нормы реакции
2) наследование аутосом
3) изменение числа хромосом в клетке
4) потеря участка хромосомы
5) полиплоидия
Ответ
5. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания мутационной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) случайное сочетание негомологичных хромосом в мейозе
2) перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому
3) уменьшение числа хромосом в кариотипе
4) изменения последовательности нуклеотидов в структуре ДНК
5) рекомбинация генов при кроссинговере
Ответ
6ф. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания мутационной изменчивости. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) увеличение числа хромосом в клетке
2) независимое расхождение хромосом в мейозе
3) конъюгация и кроссинговер при редукционном делении
4) потеря участка хромосомы
5) изменение последовательности триплетов в нуклеиновой кислоте
Ответ
Выберите три варианта. Мутации ведут к изменению
1) первичной структуры белка
2) этапов оплодотворения
3) генофонда популяции
4) нормы реакции признака
5) последовательности фаз митоза
6) полового состава популяции
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Приспособительное изменение того или иного признака в определенных генетических пределах называют
1) нормой реакции
2) соотносительной изменчивостью
3) мутацией
4) комбинативной изменчивостью
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Норма реакции признака
1) передается по наследству
2) зависит от окружающей среды
3) формируется в онтогенезе
4) зависит от количества хромосом
Ответ
1. Установите соответствие между признаком и видом изменчивости, в результате которой он возникает: 1) комбинативная, 2) модификационная
А) появление зеленой окраски тела у эвглены на свету
Б) сочетание генов родителей
В) потемнение кожи у человека при воздействии ультрафиолетовых лучей
Г) накопление подкожного жира у медведей при избыточном питании
Д) рождение в семье детей с карими и голубыми глазами в соотношении 1:1
Е) появление у здоровых родителей детей, больных гемофилией
Ответ
2. Установите соответствие между примерами и формами изменчивости: 1) комбинативная, 2) модификационная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от температуры
Б) разница в весе у бычков одного отёла, содержащихся в разных условиях
В) появление морщинистых семян у гороха при скрещивании растений с гладкими семенами
Г) наличие листьев разной длины на одном растении
Д) рождение у здоровых родителей ребёнка-дальтоника
Ответ
Установите соответствие между характеристикой и видом изменчивости: 1) мутационная, 2) комбинативная
А) возникает при воздействии радиации
Б) формируется при слиянии гамет
В) обусловлена независимым расхождением пар хромосом
Г) обусловлена обменом генами между гомологичными хромосомами
Д) связана с увеличением числа хромосом в кариотипе
Ответ
1. Ниже приведен перечень характеристик изменчивости. Все они, кроме двух, используются для описания характеристик комбинативной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего ряда, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) возникновение при действии радиации
2) случайное сочетание негомологичных хромосом в мейозе
3) случайное сочетание гамет при оплодотворении
5) изменение последовательности нуклеотидов в иРНК
Ответ
2. Приведенные ниже характеристики, кроме двух, используются для описания причин комбинативной изменчивости. Определите эти две характеристики, «выпадающие» из общего списка, запишите цифры, под которыми они указаны.
1) случайная встреча гамет при оплодотворении
2) спирализация хромосом
3) репликация ДНК в интерфазе
4) рекомбинация генов при кроссинговере
5) независимое расхождение хромосом в мейозе
Ответ
3. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания комбинативной изменчивости. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) случайное сочетание негомологичных хромосом в гамете
2) изменение последовательности нуклеотидов в ДНК
3) случайная встреча гамет при оплодотворении
4) рекомбинация генов при кроссинговере
5) адекватность фенотипических изменений условиям среды
Ответ
4. Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания комбинативной изменчивости. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) сочетание генов при образовании гамет
2) формирование генотипа при оплодотворении
3) появление у потомства сочетаний признаков, отсутствующих у родителей
4) изменение ДНК в митохондриях яйцеклетки
5) выпадение аминокислоты и изменение структуры белка
Ответ
5. Все приведённые ниже примеры, кроме двух, характеризуют комбинативную изменчивость. Определите два примера, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) сочетание у потомства признаков обоих родителей
2) появление у здоровых родителей ребёнка, больного гемофилией
3) появление зелёной окраски тела у эвглены на свету
4) рождение голубоглазого ребёнка у кареглазых родителей
5) потемнение кожи у человека при воздействии ультрафиолетовых лучей
Ответ
1. Проанализируйте таблицу. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1. соматическая
2. ненаследственная
3. рождение потомков с новым фенотипом в результате рекомбинации генов вследствие кроссинговера
4. разная масса тела бычков одного приплода
5. мутационная
6. наследственная
Ответ
2. Проанализируйте таблицу. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) соматическая
2) наследственная
3) рождение особи с редуцированными крыльями у родительских организмов дрозофилы
4) разные формы листовой пластинки у стрелолиста
5) мутационная
6) ненаследственная
Ответ
3. Проанализируйте таблицу. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) модификационная
2) генная
3) изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от времени года
4) наследственная
5) комбинативная
6) хромосомная
7) рождение бескрылой особи дрозофилы у крылатых родительских организмов
8) ненаследственная
Ответ
Проанализируйте таблицу «Виды изменчивости». Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующее понятие или соответствующий пример из предложенного списка.
1) только генотипа
2) генотипа и фенотипа
3) мутационная
4) ненаследственная
5) фенотипическая
6) появление цветка с пятью лепестками у сирени
7) появление густого подшёрстка у лисицы зимой
8) рождение ребёнка с синдромом Дауна
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Причиной комбинативной изменчивости может быть
1) изменение генов при репликации ДНК
2) хромосомная мутация
3) матричный синтез ДНК
4) случайная встреча гамет при оплодотворении
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Изменение яйценоскости кур в определенных пределах, зависящих от условий содержания, рациона кормления, – это проявление
1) мутационной изменчивости
2) адаптации
3) нормы реакции признака
4) саморегуляции
Ответ
Выберите два верных утверждения и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) Форма наследственной изменчивости, обусловленная случайным сочетанием гамет, называется - комбинативная изменчивость.
2) Фенотипическая изменчивость связана с изменениями генотипа.
3) Наследственная изменчивость связана с изменениями генотипа.
4) Модификация – это спонтанно возникающее естественное или искусственно вызванное изменение генетического материала.
Ответ
Установите соответствие между признаками организмов и диапазонами их нормы реакции: 1) узкая норма реакции, 2) широкая норма реакции. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) масса тела крупного рогатого скота
Б) размер глазного яблока у человека
В) количество позвонков в шейном отделе позвоночника млекопитающих
Г) густота шерсти млекопитающих
Д) размер и форма цветка растений
Е) яйценоскость кур
Ответ
Установите соответствие между примерами и видами изменчивости: 1) комбинативная, 2) модификационная, 3) мутационная. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) рождение праворукого ребенка у леворуких родителей
Б) изменение окраски шерсти у горностаевого кролика
В) образование зеленых гладких и желтых морщинистых семян у гороха
Г) рождение голубоглазого ребенка у кареглазых родителей
Д) рождение гладкошерстного потомства у морских свинок с мохнатой шерстью
Е) появление цветка с пятью лепестками у сирени
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Мир информации огромен и многогранен. Существует очень большое количество различных оснований видовой классификации информации и информационных процессов.
Рассмотрим основные общепризнанные видовые классификации информации.
Прежде всего выделение различных видов информации происходит по сфере возникновения. Информацию, возникшую в неживой природе, называют элементарной , в мире животных – биологической , в человеческом обществе – социальной . В природе (живой и неживой) информацию несут свет, тень, цвет, звуки и запахи. В результате сочетания цвета, света и тени, а также звуков и запахов возникает эстетическая информация . Наряду с естественной эстетической информацией как результат творческой деятельности людей возникла другая её разновидность – произведения искусства (художественные, музыкальные и др.).
Кроме эстетической информации, в человеческом обществе создаётся семантическая информация как результат познания законов природы, общества и мышления.
Деление информации на эстетическую и семантическую условно. Любая информация одновременно и эстетична и семантична, только в одной может преобладать эстетическая сторона, а в другой семантическая.
Другой критерий деления на виды – это по способу восприятия информации . У человека пять органов чувств:
Зрение; с помощью глаз люди различают цвета, воспринимают зрительную информацию , к которой относятся и текстовая , и числовая , и графическая ;
Слух; уши помогают воспринимать звуковую информацию – речь, музыку, звукавые сигналы, шум;
Обоняние; с помощью носа люди получают информацию о запахах окружающего мира (обонятельная );
Вкус; вкусовые рецепторы языка дают возможность получить информацию о том, каков предмет на вкус – горький, кислый, сладкий, солёный (вкусовая );
Осязание; кончиками пальцев (или просто кожей), наощупь можно получить информацию о температуре предмета – горячий он или холодный, о качестве его поверхности – гладкий или шершавый (тактильная ).
По форме представления информация делится на текстовую , числовую , графическую , звуковую , комбинированную .
Текстовая информация – это, например, текст в учебнике, сочинение в тетради и т.п.
Примерами числовой информации служат таблица умножения, арифметический пример, счёт в хоккейном матче.
Графическая информация – это рисунки, схемы, чертежи, фотографии. Такая форма представления информации наиболее доступна, так как сразу передаёт необходимый образ (модель), а словесная и числовая требуют мысленного воссоздания образа. В тоже время графическая форма представления не даёт исчерпывающих разъяснений о передаваемой информации. Поэтому наиболее эффективно сочетание текста, числа и графики (например, при решении задач по геометрии мы используем чертёж (графика) + пояснительный текст (текст) + числовые расчёты (числа)).
Звуковая информация – это всевозможные звуки и их сочетания, окружающие нас.
Комбинированная (мультимедийная) форма представления информации в вычислительной технике становится основной. Цветная графика сочетается в этих системах со звуком и текстом, с движущимся видеоизображением и трёхмерными образами.
По общественному значению информацию делят на массовую , специальную иличную . Массовая информация предназначена для всего населения независимо от возраста, пола, рода занятий. Специальная информация рассчитана на различные категории специалистов. Личная информация адресуется ограниченному кругу лиц, связанных родственными, дружескими или другими отношениями.
Массовуюинформацию можно разделить на общественно-политическую , обыденную , научно-популярную , эстетическую . Специальную информацию делят на научную , техническую , производственную , управленческую и др. Научная информация возникает в сфере науки в результате изучения закономерностей окружающей нас природы, общественного развития и мышления. Техническая информация создаётся в процессе исследований и разработок в области механизации и автоматизации трудовой деятельности людей. Производственная информация возникает в сфере производства, сбыта и использования промышленной и сельскохозяйственной продукции.
В свою очередь научная информация классифицируется по областям наук (математическая , астрономическая , философская , по общественным и естест венным наукам и т.д.), техническая – по отраслям народного хозяйства (машиностроение , приборостроение , станкостроение , транспорт , строительство , сельское хозяйство и др.), производственная – в зависимости от характера производственных процессов (конструкторская , технологическая , планово-экономическая , эксплуатационная , о передовом опыте и др.).
Информация по отношению к окружающей среде (или к использующей её среде) бывает трёх типов: входная, выходная и внутренняя.
Входная информация (по отношению к окружающей среде) – информация, которую система воспринимает от окружающей среды.
Выходная информация (по отношению к окружающей среде) – информация, которую система выдаёт в окружающую среду.
Внутренняя, внутрисистемная информация (по отношению к системе) – информация, которая хранится, перерабатывается, используется только внутри системы, т.е. актуализируемая лишь подсистемами данной системы. Это несколько идеализированное (особенно с точки зрения физики открытых систем) понятие.
Пример . Человек воспринимает, обрабатывает входную информацию, скажем данные о погоде на улице, и формирует соответствующую выходную реакцию – насколько тепло нужно одеться. При этом используется также внутренняя информация – генетически заложенная или приобретённая физиологическая информация о подобной реакции, например о “морозостойкости” данного человека.
Информация по отношению к конечному результату проблемы бывает:
исходной (на начало актуализации этой информации);
промежуточной (от начала до завершения актуализации информации);
результирующей (после завершения её актуализации).
Пример . При решении системы линейных алгебраических уравнений информация о методах решения, среде реализации, входных данных (источники, точность и т.д.), размерности системы и другом является исходной, информация о совместимости системы уравнений, численных значениях корня и т.д. – результирующей, информация о текущих состояниях коэффициентов уравнений реализации схемы Гаусса – промежуточной.
Информация по изменчивости при её актуализации бывает:
постоянной (не изменяемой никогда при её актуализации);
переменной (изменяемой при актуализации);
смешанной (условно-постоянной или условно-переменной).
Пример . В известной физической задаче определения дальности полёта снаряда артиллерийского орудия информация об угле наклона орудия может быть переменной, информация о начальной скорости вылета снаряда – постоянной, а информация о координатах цели – условно-постоянной.
Возможна также классификация информации и по другим признакам:
По стадии использования (первичная, вторичная);
По полноте (избыточная, достаточная, недостаточная);
По отношению к цели системы (синтаксическая, семантическая, прагматическая);
По отношению к элементам системы (статическая, динамическая);
По отношению к структуре системы (структурная, относительная);
По отношению к управлению системой (управляющая, советующая, преобразующая, смешанная);
По доступу (открытая или общедоступная, закрытая или конфиденциальная, смешанная);
По отношению к территории (федеральная, региональная, местная, относящаяся к юридическому лицу, относящаяся к физическому лицу, смешанная);
По предметной области, по характеру использования (статистическая, коммерческая, нормативная, справочная, научная, учебная, методическая и т.д., смешанная) и др.
Похожая информация.
Информация (information)- это данные, сопровождающиеся смысловой нагрузкой.
При этом, очевидно, то, что для одних является данными, для других вполне может быть информацией. Но всегда можно точно сказать, что нужно предпринять для того, чтобы те или иные данные стали информативными для наибольшей аудитории: их нужно снабдить смысловым содержанием. Чем более полным будет это содержание, тем более информативной будет соответствующее сообщение.Информация (в системе, о системе) по отношению к окружающей среде (окружению) бывает трех типов: входная, выходная и внутренняя.
Входная информация - та, которую система воспринимает от окружающей среды. Такого рода информация называется входной информацией (по отношению к системе).
Выходная информация (по отношению к окружающей среде) - та, которую система выдает в окружающую среду.
Внутренняя, внутрисистемная информация (по отношению к данной системе) - та, которая хранится, перерабатывается, используется только внутри системы, актуализируется лишь подсистемами системы.
Информация по отношению к конечному результату проблемы бывает:
Информация (по ее изменчивости при актуализации) бывает:
Информация существует в виде документов, чертежей, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных импульсов и т.п..
Основные свойства информации (и сообщений):
Пример информации : 812 рублей, 930 рублей, 944 рубля. Более информативное сообщение : 812 рублей, 930 рублей, 944 рубля - цены на бальзам после бритья. Ещё более информативное : 812 рублей, 930 рублей, 944 рубля - цены на бальзам после бритья "Dune", 100 мл. в Москве.
Информация - это некоторая последовательность сведений, знаний, которые актуализируемы (получаемы, передаваемы, преобразуемы, сжимаемы, регистрируемы) с помощью некоторых знаков символьного, образного, жестового, звукового, сенсомоторного типа.
Информация - это данные, рассматриваемые с учетом некоторой их семантической сущности.
В итоге мы имеем следующую простую формулу:
информация = данные + смысл
Методы получения и использования информации можно разделить на три группы, иногда разграничиваемые лишь условно:
Охарактеризуем кратко эмпирические методы:
Кроме классических форм их реализации, в последнее время используются и такие формы как опрос, интервью, тестирование и другие. Охарактеризуем кратко эмпирико-теоретические методы.
Кроме указанных классических форм реализации теоретико-эмпирических методов, в последнее время часто используются и такие формы как мониторинг (система наблюдений и анализа состояний системы), деловые игры и ситуации, экспертные оценки (экспертное оценивание), имитация (подражание), верификация (сопоставление с опытом и заключение об обучении) и другие формы.
Охарактеризуем кратко теоретические методы.
Рассматриваются основные понятия информатики – алфавит, слово, информация, сообщение, измерение сообщений и информации, виды и свойства информации, меры количества информации (по Хартли и Шеннону), их свойства и значение, вопросы связанные с информационными системами и управлением в системе.
Понятие информации является наиболее сложным для понимания и обычно во вводных курсах информатики не определяется, принимается как исходное базовое понятие, понимается интуитивно, наивно. Часто это понятие отождествляется неправильным образом с понятием "сообщение" .
Понятие "информация" имеет различные трактовки в разных предметных областях. Например, информация может пониматься как:
абстракция, абстрактная модель рассматриваемой системы (в математике);
сигналы для управления, приспособления рассматриваемой системы (в кибернетике);
мера хаоса в рассматриваемой системе (в термодинамике);
вероятность выбора в рассматриваемой системе (в теории вероятностей);
мера разнообразия в рассматриваемой системе (в биологии) и др.
Рассмотрим это фундаментальное понятие информатики на основе понятия "алфавит" ("алфавитный", формальный подход). Дадим формальное определение алфавита .
Алфавит – конечное множество различных знаков, символов, для которых определена операция конкатенации (приписывания, присоединения символа к символу или цепочке символов); с ее помощью по определенным правилам соединения символов и слов можно получать слова (цепочки знаков) и словосочетания (цепочки слов ) в этом алфавите (над этим алфавитом ).
Буквой
или знаком называется любой элемент x
алфавита
X
,
где
.
Понятие знака неразрывно связано с тем,
что им обозначается ("со смыслом"),
они вместе могут рассматриваться как
пара элементов(x
,
y
),
где x
– сам знак, а y
– обозначаемое этим знаком.
Пример. Примеры алфавитов : множество из десяти цифр, множество из знаков русского языка, точка и тире в азбуке Морзе и др. В алфавите цифр знак 5 связан с понятием "быть в количестве пяти элементов".
Конечная последовательность букв алфавита называется словом в алфавите (или над алфавитом ).
Длиной |p| некоторого слова p над алфавитом Х называется число составляющих его букв .
Слово (обозначаемое символом Ø) имеющее нулевую длину , называется пустым словом : |Ø| = 0.
Множество различных слов над алфавитом X обозначим через S (X ) и назовем словарным запасом (словарем) алфавита (над алфавитом ) X .
В отличие от конечного алфавита , словарный запас может быть и бесконечным.
Слова над некоторым заданным алфавитом и определяют так называемые сообщения .
Пример. Слова над алфавитом кириллицы – "Информатика", "инто", "ииии", "и". Слова над алфавитом десятичных цифр и знаков арифметических операций – "1256", "23+78", "35–6+89". Слова над алфавитом азбуки Морзе – ".", ". . –", "– – –".
В алфавите должен быть определен порядок следования букв (порядок типа "предыдущий элемент – последующий элемент"), то есть любой алфавит имеет упорядоченный вид X = {x 1 , x 2 , …, x n } .
Таким образом, алфавит должен позволять решать задачу лексикографического (алфавитного) упорядочивания, или задачу расположения слов над этим алфавитом , в соответствии с порядком, определенным в алфавите (то есть по символам алфавита ).
Информация – это некоторая упорядоченная последовательность сообщений , отражающих, передающих и увеличивающих наши знания.
Информация актуализируется с помощью различной формы сообщений – определенного вида сигналов, символов.
Информация по отношению к источнику или приемнику бывает трех типов: входная, выходная и внутренняя .
Информация по отношению к конечному результату бывает исходная, промежуточная и результирующая .
Информация по ее изменчивости бывает постоянная, переменная и смешанная .
Информация по стадии ее использования бывает первичная и вторичная .
Информация по ее полноте бывает избыточная, достаточная и недостаточная .
Информация по доступу к ней бывает открытая и закрытая .
Есть и другие типы классификации информации .
Пример. В философском аспекте информация делится на мировозренческую, эстетическую, религиозную, научную, бытовую, техническую, экономическую, технологическую .
Основные свойства информации :
актуальность;
адекватность;
понятность;
достоверность;
массовость;
устойчивость;
ценность и др.
Информация – содержание сообщения , сообщение – форма информации .
Любые сообщения измеряются в байтах , килобайтах , мегабайтах , гигабайтах , терабайтах , петабайтах и эксабайтах , а кодируются, например, в компьютере, с помощью алфавита из нулей и единиц, записываются и реализуются в ЭВМ в битах .
Приведем основные соотношения между единицами измерения сообщений :
1 бит (bi nary digit – двоичное число) = 0 или 1,
1 байт 8 битов ,
1 килобайт (1К) = 2 13 бит ,
1 мегабайт (1М) = 2 23 бит ,
1 гигабайт (1Г) = 2 33 бит ,
1 терабайт (1Т) = 2 43 бит ,
1 петабайт (1П) = 2 53 бит ,
1 эксабайт (1Э) = 2 63 бит .
Пример. Найти неизвестные х и у, если верны соотношения:
128 y (К) = 32 x (бит );
2 x (М) = 2 y (байт ).
Выравниваем единицы измерения информации :
2 7y (K) = 2 7y+13 (бит );
2 x (M) = 2 x+20 (байт ).
Подставляя в уравнения и отбрасывая размерности информации , получаем:
Отсюда получаем систему двух алгебраических уравнений:
или, решая эту систему, окончательно получаем, x = –76,5, у = –56,5.
Для измерения информации используются различные подходы и методы, например, с использованием меры информации по Р. Хартли и К. Шеннону.
Количество информации – число, адекватно характеризующее разнообразие (структурированность, определенность, выбор состояний и т.д.) в оцениваемой системе. Количество информации часто оценивается в битах , причем такая оценка может выражаться и в долях битов (так речь идет не об измерении или кодировании сообщений ).
Мера информации – критерий оценки количества информации. Обычно она задана некоторой неотрицательной функцией, определенной на множестве событий и являющейся аддитивной, то есть мера конечного объединения событий (множеств) равна сумме мер каждого события.
Рассмотрим различные меры информации.
Возьмем меру Р. Хартли. Пусть известны N состояний системы S (N опытов с различными, равновозможными, последовательными состояниями системы). Если каждое состояние системы закодировать двоичными кодами, то длину кода d необходимо выбрать так, чтобы число всех различных комбинаций было бы не меньше, чем N :
Логарифмируя это неравенство, можно записать:
Наименьшее решение этого неравенства или мера разнообразия множества состояний системы задается формулой Р. Хартли :
(бит
).
Пример. Чтобы определить состояние системы из четырех возможных состояний, то есть получить некоторую информацию о системе, необходимо задать 2 вопроса. Первый вопрос, например: "Номер состояния больше 2?". Узнав ответ ("да", "нет"), мы увеличиваем суммарную информацию о системе на 1 бит (I = log 2 2). Далее необходим еще один уточняющий вопрос, например, при ответе "да": "Состояние – номер 3?". Итак, количество информации равно 2 битам (I = log 2 4). Если система имеет n различных состояний, то максимальное количество информации равно I = log 2 n .
Если во множестве X = {x 1 , x 2 , ..., x n } искать произвольный элемент, то для его нахождения (по Хартли) необходимо иметь не менее log a n (единиц) информации .
Уменьшение Н говорит об уменьшении разнообразия состояний N системы.
Увеличение Н говорит об увеличении разнообразия состояний N системы.
Мера Хартли подходит лишь для идеальных, абстрактных систем, так как в реальных системах состояния системы не одинаково осуществимы (не равновероятны).
Для таких систем используют более подходящую меру К. Шеннона. Мера Шеннона оценивает информацию отвлеченно от ее смысла:
,
где n – число состояний системы; р i – вероятность (относительная частота) перехода системы в i -е состояние, а сумма всех p i должна равняться 1.
Если все состояния рассматриваемой системы равновозможны, равновероятны, то есть р i = 1/n , то из формулы Шеннона можно получить (как частный случай) формулу Хартли :
I = log 2 n .
Пример. Если положение точки в системе из 10 клеток известно, например если точка находится во второй клетке, то есть
р i = 0, i = 1, 3, 4, …, 10, р 2 = 1 ,
то тогда получаем количество информации, равное нулю I = log 2 1 = 0 .
Обозначим
величину:
.
Тогда изформулы
К. Шеннона
следует, что количество информации I
можно понимать как среднеарифметическое
величин f
i ,
то есть величину f
i
можно
интерпретировать как информационное
содержание символа алфавита
с индексом i
и величиной p
i
вероятности
появления этого символа в любом сообщении
(слове
),
передающем информацию
.
В термодинамике известен так называемый коэффициент Больцмана K = 1.38 × 10 –16 (эрг/град) и выражение (формула Больцмана ) для энтропии или меры хаоса в термодинамической системе:
.
Сравнивая выражения для I и S , можно заключить, что величину I можно понимать как энтропию из-за нехватки информации в системе (о системе).
Основное функциональное соотношение между энтропией и информацией имеет вид:
Из этой формулы следуют важные выводы:
увеличение меры Шеннона свидетельствует об уменьшении энтропии (увеличении порядка) системы;
уменьшение меры Шеннона свидетельствует об увеличении энтропии (увеличении беспорядка) системы.
Положительная сторона формулы Шеннона – ее отвлеченность от смысла информации . Кроме того, в отличие от формулы Хартли , она учитывает различность состояний, что делает ее пригодной для практических вычислений. Основная отрицательная сторона формулы Шеннона – она не распознает различные состояния системы с одинаковой вероятностью.
Методы получения информации можно разбить на три большие группы.
Эмпирические методы или методы получения эмпирических данных.
Теоретические методы или методы построения различных теорий.
Эмпирико-теоретические методы (смешанные) или методы построения теорий на основе полученных эмпирических данных об объекте, процессе, явлении.
Охарактеризуем кратко эмпирические методы.
Наблюдение – сбор первичной информации об объекте, процессе, явлении.
Сравнение – обнаружение и соотнесение общего и различного.
Измерение – поиск с помощью измерительных приборов эмпирических фактов.
Эксперимент – преобразование, рассмотрение объекта, процесса, явления с целью выявления каких-то новых свойств.
Кроме классических форм их реализации, в последнее время используются опрос, интервью, тестирование и другие.
Охарактеризуем кратко эмпирико-теоретические методы.
Абстрагирование – выделение наиболее важных для исследования свойств, сторон исследуемого объекта, процесса, явления и игнорирование несущественных и второстепенных.
Анализ – разъединение целого на части с целью выявления их связей.
Декомпозиция – разъединение целого на части с сохранением их связей с окружением.
Синтез – соединение частей в целое с целью выявления их взаимосвязей.
Композиция - соединение частей целого с сохранением их взаимосвязей с окружением.
Индукция – получение знания о целом по знаниям о частях.
Дедукция – получение знания о частях по знаниям о целом.
Эвристики, использование эвристических процедур – получение знания о целом по знаниям о частях и по наблюдениям, опыту, интуиции, предвидению.
Моделирование (простое моделирование) , использование приборов – получение знания о целом или о его частях с помощью модели или приборов.
Исторический метод – поиск знаний с использованием предыстории, реально существовавшей или же мыслимой.
Логический метод – поиск знаний путем воспроизведения частей, связей или элементов в мышлении.
Макетирование – получение информации по макету, представлению частей в упрощенном, но целостном виде.
Актуализация – получение информации с помощью перевода целого или его частей (а следовательно, и целого) из статического состояния в динамическое состояние.
Визуализация – получение информации с помощью наглядного или визуального представления состояний объекта, процесса, явления.
Кроме указанных классических форм реализации теоретико-эмпирических методов часто используются и мониторинг (система наблюдений и анализа состояний), деловые игры и ситуации, экспертные оценки (экспертное оценивание), имитация (подражание) и другие формы.
Охарактеризуем кратко теоретические методы.
Восхождение от абстрактного к конкретному – получение знаний о целом или о его частях на основе знаний об абстрактных проявлениях в сознании, в мышлении.
Идеализация – получение знаний о целом или его частях путем представления в мышлении целого или частей, не существующих в действительности.
Формализация – получение знаний о целом или его частях с помощью языков искусственного происхождения (формальное описание, представление).
Аксиоматизация – получение знаний о целом или его частях с помощью некоторых аксиом (не доказываемых в данной теории утверждений) и правил получения из них (и из ранее полученных утверждений) новых верных утверждений.
Виртуализация – получение знаний о целом или его частях с помощью искусственной среды, ситуации.
Пример. Для построения модели планирования и управления производством в рамках страны, региона или крупной отрасли нужно решить следующие проблемы:
определить структурные связи, уровни управления и принятия решений, ресурсы; при этом чаще используются методы наблюдения, сравнения, измерения, эксперимента, анализа и синтеза, дедукции и индукции, эвристический, исторический и логический методы, макетирование и др.;
определить гипотезы, цели, возможные проблемы планирования; наиболее используемые методы – наблюдение, сравнение, эксперимент, абстрагирование, анализ, синтез, дедукция, индукция, эвристический, исторический, логический и др.;
конструирование эмпирических моделей; наиболее используемые методы – абстрагирование, анализ, синтез, индукция, дедукция, формализация, идеализация и др.;
поиск решения проблемы планирования и просчет различных вариантов, директив планирования, поиск оптимального решения; используемые чаще методы – измерение, сравнение, эксперимент, анализ, синтез, индукция, дедукция, актуализация, макетирование, визуализация, виртуализация и др.
Суть задачи управления системой – отделение ценной информации от "шумов" (бесполезного, иногда даже вредного для системы возмущения информации ) и выделение информации , которая позволяет этой системе существовать и развиваться.
Информационная система – это система, в которой элементы, структура, цель, ресурсы рассматриваются на информационном уровне (хотя, естественно, имеются и другие уровни рассмотрения).
Информационная среда – это среда (система и ее окружение) из взаимодействующих информационных систем , включая и информацию , актуализируемую в этих системах.
Установление отношений и связей, описание их формальными средствами, языками, разработка соответствующих описаниям моделей, методов, алгоритмов, создание и актуализация технологий, поддерживающих эти модели и методы, и составляет основную задачу информатики как науки, образовательной области, сферы человеческой деятельности.
Информатику можно определить как науку, изучающую неизменные сущности (инварианты) информационных процессов, которые протекают в различных предметных областях, в обществе, в познании, в природе.
