Информация и информатика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Информация и информатика

1. Что такое информация?

«Нет, пожалуй, в науке, практике современности понятия распространеннее, нежели понятие «информация». И нет в то же время другого понятия, по поводу которого ведется столько споров, дискуссий, имеется столько различных точек прения...», -- утверждал ученый В.Г. Афанасьев.

Наличие множества определений информации обусловлено сложностью, специфичностью и многообразием подходов к толкованию сущности этого понятия. Вообще существует несколько взглядов на то, что принято считать информацией. Первая точка зрения, и ее, по-видимому, придерживается большая часть специалистов и неспециалистов, сводится к тому, что есть как бы два сорта информации:

1. Информация техническая, которая передается по телеграфным линиям и отображается на экранах радиолокато ров. Количество такой информации может быть точно вычислено, и процессы, происходящие с такой информацией, подчиняются физическим законам

2. Информация семантическая, то есть смысловая. Это та самая информация, которая содержится, к примеру, в литературном произведении. Для такой информации предлагают ся различные количественные оценки и даже строятся математические теории. Но общее мнение скорее сводится к тому, что оценки здесь весьма условны и приблизительны и алгеброй гармонию все-таки не проверишь.

Вторая точка зрения состоит в том, что информация -- лто физическая величина, такая же, как, например, энергия или скорость. Определенным образом и в определенных условиях информация равным образом описывает как процессы, происходящие в естественных физических системах, так и процессы в системах, искусственно созданных.

Как всегда, при наличии двух резко противоположных мнений существует и третье, примиряющее. Сторонники третьего подхода считают, что информация едина, но вот количественные оценки должны быть разными. Отдельно нужно измерять количество информации, причем количество информации -- строгая оценка, относительно которой можно развивать единую строгую теорию. Кроме количества информации, следует измерять еще и ценность. А вот с ценностью информации происходит то же самое, что и с понятием семантической информации. С одной стороны, ее можно вычислить, а с другой стороны, все эти вычисления справедливы лишь в ограниченном числе случаев. И вообще, кто может точно вычислить, скажем, ценность крупного научного открытия?

Рассмотренные подходы в определенной мере дополняют друг друга, освещают различные стороны сущности понятия информации и облегчают тем самым систематизацию ее основных свойств. Из множества определений информации наиболее целесообразным представляется следующее: информация -- это сведения об окружающем мире, являющиеся объектом хранения, преобразования, передачи и использования. Сведения -- это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т. д.

Особенность информации состоит в том, что, будучи материальным явлением, она не является ни материей, ни энергией. В кибернетическом смысле информация -- это отражение одного объекта в другом, используемое для формирования управленческих воздействий. Использование информации в управлении и самоуправлении опирается на наличие связи между объектами системы, источниками информации и ее получателями. При этом сила и целенаправленность влияния информации на получателя зависят от степени соответствия характеристик информации -- синтаксических, семантических, прагматических -- возможностям и потребностям получателя. Структура сообщений, их смысл и практическая ценность всегда ориентированы на определенного получателя.

Обмен информацией совершается не вообще между любыми объектами, а только между теми из них, которые представляют собой систему, обладающую каким-то минимумом организованности. В целом возникновение и развитие теории информации, а также кибернетики и информатики явилось научным подтверждением теории отражения и способствовало ее дальнейшему развитию.

2. Как посчитать информацию?

Анализируя информацию, мы сталкиваемся с необходимостью оценки качества и определения количества получения информации. Определить качество информации чрезвычайно сложно, а часто и вообще невозможно. Какие-либо сведения, например исторические, десятилетиями считаются ненужными, и вдруг их ценность может резко возрасти. Вместе с этим определить количество информации не только нужно, но и можно. Это прежде всего необходимо для того, чтобы сравнить друг с другом массивы информации, определить, какие размеры должны иметь материальные объекты (бумага, магнитная лента и т. д.), хранящие эту информацию.

Для определения количества информации нужно найти способ представить любую ее форму (символьную, текстовую, графическую) в едином виде. Иначе говоря, надо суметь эти формы информации преобразовать так, чтобы она получила единый стандартный вид. Таким видом стала так называемая двоичная форма представления информации -- запись любой информации в виде последовательности только двух символов.

Эти символы могут на бумаге обозначаться любым способом: буквами А, Б; словами ДА, НЕТ. Однако ради простоты записи взяты цифры 1 и 0. В электронном аппарате, хранящем либо обрабатывающем информацию, рассматриваемые символы могут также обозначаться по-разному: один из них -- наличием в рассматриваемой точке электрического тока либо магнитного поля, второй -- отсутствием в этой точке электрического тока либо магнитного поля.

Методику представления информации в двоичной форме можно пояснить, проведя следующую игру. Нужно у собеседника получить интересующую нас информацию, задавая любые вопросы, но получая в ответ только одно из двух: ДА либо НЕТ.

Известным способом получения во время этого диалога двоичной формы информации является перечисление всех возможных событий.

Рассмотрим простейший пример получения информации. Вы задаете только один вопрос: «Идет ли дождь?». При этом условимся, что с одинаковой вероятностью ожидаете ответ «ДА» или «НЕТ». Легко увидеть, что любой из этих ответов несет самую малую порцию информации. Эта порция определяет единицу измерения информации, называемую битом. Благодаря введению понятия единицы информации появилась возможность определения размера любой информации числом битов. Образно говоря, если, например, объем грунта определяют в кубометрах, то объем информации -- в битах.

Условимся каждый положительный ответ представлять цифрой 1, а отрицательный -- цифрой 0. Тогда запись всех ответов образует многозначную последовательность цифр, состоящую из нулей и единиц, например 0100.

Рассмотренный процесс получения двоичной информации об объектах исследования называют кодированием информации. Кодирование информации перечислением всех возможных событий очень трудоемко. Поэтому на практике кодирование осуществляется более простым способом. Он основан на том, что один разряд последовательности двоичных цифр имеет уже вдвое больше различных значений (00, 01, 10, 11), чем одноразрядная последовательность (0 и 1). Трехразрядная последовательность имеет также вдвое больше значений (000, 001, 010,011, 100, 101, 110, 111), чем двухразрядная, и т. д. Добавление одного разряда увеличивает число значений вдвое. Вообще говоря, п-разрядная последовательность имеет 2" значений.

Пользуясь этим, легко закодировать любое множество событий. Например, нам нужно закодировать 32 буквы русского алфавита, для этой цели достаточно взять пять разрядов, потому что пятиразрядная последовательность имеет 32 различных значения.

В информационных документах широко используются не только русские, но и латинские буквы, цифры, математические знаки и другие специальные знаки, всего примерно 200-- 250 символов. Поэтому для кодировки всех указанных символов используется восьмиразрядная последовательность цифр 0 и 1. Например, русские буквы представляются восьмиразрядными последовательностями следующим образом: А -- 11000001, И - 1100101), Я - 11011101.

Следует отметить, что указанный способ кодирования используется тогда, когда к нему не предъявляются дополнительные требования: допустим, необходимо указать на возникшую ошибку, исправление ошибки, обеспечить секретность информации. В этих случаях применяют специальное кодирование, при использовании которого коды получаются длиннее, чем в указанном способе.

Для представления графической информации в двоичной форме используется так называемый поточечный способ. На первом этапе вертикальными и горизонтальными линиями делят изображение. Чем больше при этом по/училось квадратов, тем точнее будет передана информация о картинке. Как известно из физики, любой цвет может быть представлен в виде суммы различной яркости зеленого, синего и красного цветов. Поэтому информация о каждой клетке будет иметь довольно сложный вид: номер клетки -- 101 10010, 01111010, яркость зеленого -- 1010, яркость синего -- 1101, яркость красного - ООП.

Перед тем как кодировать любую информацию, нужно договориться о том, какие используются кодь, в каком порядке они записываются, хранятся и передаются Это называется языком представления информации.

Из примеров, рассмотренных выше, видно, что информация описывается многоразрядными последовательностями двоичных чисел. Поэтому для удобства эти г оследовательно-сти объединяются в группы по 8 бит. Такая группа именуется байтом, например, число 11010011 -- это ннфэрмация величиной в один байт.

В своей деятельности человек использует все большие массивы информации. Так, если с 1940 по 1950 год объем информации удвоился примерно за 10 лет, то в настоящее время это удвоение уже происходит за 2--3 года. При работе с информацией приходится решать большо'.1 число вопросов, связанных с удобными и выгодными формами ее хранения, передачи, поиска, обработки. Кроме этого, исзникают задачи, связанные с определением структуры информации. Необходимо также изучать общие свойства информации. Всем этим занимается наука информатика.

3. Как развивалась информатика?

На начальном этапе своего развития информатика являлась базой библиотечного дела и многие годы была теорией и практикой его совершенствования. Тогда информатика занимала странное промежуточное место между ил /чаемыми объектами природы и знаниями о них. Действительно, человек, изучая объекты окружающего мира, получает информацию, которую фиксирует на каких-то носителях (литература, магнитные кассеты и др.). Обрабатывая информацию, мы получаем знания об окружающем нас мире, позволяю и, ие создавать новые методы исследования, получать новую iu формацию, фиксировать ее, обрабатывать и т. д.

Естественно, хочется назвать информатикой тот круг вопросов, который связан с разработкой эфоективных методов сбора, хранения, обработки и преобразования имеющейся информации в знания, т. е. с обеспечение;.! связей цепочки «информация -- знания», а не только с изучением, где и в каких журналах чаще появляются статьи по данной теме, как лучше расставить книги, каталожные карточки и др.

Что же такое информатика? Если это сбор и обработка информации об окружающем нас мире, го как отличить ее от физики, химии, геологии и других наук? А может быть, все остальные науки являются ее составной частью? Нет, информатика не включает в себя ни химию, ни физику, ни медицину и т. д., хотя с каждой имеет много общего. Она существует для помощи другим наукам и вместе с математикой снабжает их методами исследования и обработки информации.

До 50-х годов прошлого столетия такая постановка вопроса была неправомерной, так как не существовало почти ничего общего в методах сбора и обработки информации у медиков, физиков, психологов и т. д. Примеров отдельных связей было много, но не было общего стержня, вокруг которого объединились бы все науки. Положение существенно изменилось с появлением ЭВМ.

4. Рождение ЭВМ

Широко известно, что первые ЭВМ создавались для проведения расчетов в ядерной физике, в летательной и ракетной технике. Последовавшее далее внедрение ЭВМ в область административного управления и экономики дало не только экономический эффект, но и привело к созданию и бурному росту новой отрасли -- средств и методов электронной обработки информации.

Появились новые ЭВМ, новые методы и средства общения с ними. Возникла новая информационная промышленность, производящая дорогостоящую и малоосязаемую продукцию. Информация стала товаром. Электронно-вычислительные машины, созданные первоначально для решения вычислительных задач, стали обрабатывать числовую, текстовую, графическую и другую информацию.

Вычислительная техника сразу же показала свою эффективность в тех областях человеческой деятельности, где широко использовались методы человеческого моделирования -- точные количественные методы. Сюда относятся физика, механика и пр. Но есть области человеческой деятельности, которые еще недавно считались недоступными для методов математического моделирования, а следовательно, и для компьютера. В них шло накопление отдельных фактов, давалось качественное описание объектов и событий. Их назвали описательными науками. Развитие электронно-вычислительной техники, средств и методов общения с ней, создание автоматизированных информационно-поисковых систем, методов распознавания образов привели к тому, что компьютеры стали способны проводить описательный анализ изучаемых объектов. Появилось новое направление исследований -- разработка машинного (искусственного) интеллекта. Описательные науки получили ЭВМ в качестве нового рабочего инструмента. Никого сейчас не удивит такое сообщение: «Ученые, обработав на компьютере портрет Леонардо да Винчи и изображение Моны Лизы на его картине, утверждают, что везде изображено одно и то же лицо».

В развитии компьютеров можно выделить три этапа: вычислительный, общеинформационный и интеллектуальный. Наука и технологии находятся сейчас на пороге третьего этапа -- развития машинного интеллекта. Машинный интеллект войдет в жизнь в виде ЭВМ, выполняющих такие функции, которые раньше были привилегией работников умственного труда. Рождаются новые машины, создаются более совершенные программы, «растет» машинный интеллект -- появляются новые возможности для исследования и познания окружающего нас мира.

5. Современная информатика

Информатика -- научная дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности всех процессов обмена информацией от непосредственного устного и письменного общения специалистов до формальных процессов обмена посредством различных носителей информации. Значительную часть этих процессов составляет научно-информационная деятельность по сбору, переработке, хранению, поиску и распространению информации.

Информатика исследует такие группы основных вопросов:

-- технические, связанные с изучением методов и средств надежного сбора, хранения, передачи, обработки и выдачи информации;

-- семантические, определяющие способы описания смысла информации, изучающие языки ее описания;

-- прагматические, описывающие методы кодирования информации;

-- синтаксические, связанные с решением задач по формализации и автоматизации некоторых видов научно-информационной деятельности, в частности индексирование, автоматическое реферирование, машинный перевод.

Информатика как понятие прочно вошла в нашу жизнь, стала одним из синонимов научно-технического прогресса. Слово это появилось в начале 60-х годов XX века во французском языке для обозначения автоматизированной обработки информации в обществе.

Информатика (от французского information -- информация и automatioque -- автоматика) -- область научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, представления информации, решением проблем создания, внедрения и использования информационной техники и технологии во всех сферах общественной жизни; одно из главных направлений научно-технического прогресса.

В некоторых более кратких определениях информатика трактуется как особая наука о законах и методах получения и измерения, накопления и хранения, переработки и передачи информации с применением математических и технических средств. Однако все имеющиеся определения отражают наличие двух главных составляющих информатики -- информации и соответствующих средств ее обработки. Бытует и такое, самое краткое определение: информатика -- это информация плюс автоматика.

Объектом изучения информатики не является содержание конкретной научно-информационной деятельности, которой должны заниматься специалисты в соответствующих отраслях науки и техники. Она изучает внутренние механизмы реферирования документов на естественных языках, разрабатывает общие методы такого реферирования.

Информатику рассматривают как один из разделов кибернетики, считается, что в последнюю входят проблемы автоматизации информационной службы, перевода и реферирования научно-технической литературы, построение информационно-поисковых систем и ряд других задач. Однако ряд проблем, решаемых информатикой (оптимизация системы "научной коммуникации, структура научного документа, повышение эффективности научного исследования путем применения научно-информационных средств), выходит за пределы кибернетики.

Основная задача информатики заключается в определении общих закономерностей, в соответствии с которыми происходит создание научной информации, ее преобразование, передача и использование в различных сферах деятельности человека. Прикладные задачи заключаются в разработке более эффективных методов и средств осуществления информационных процессов, в определении способов оптимальной научной коммуникации с широким применением технических средств.

Информатика входит в состав более общей науки кибернетики, изучающей общую теорию управления и передачи информации. Основное свойство кибернетики заключается в том, что она пригодна для исследования любой системы, которая может записывать, накапливать, обрабатывать информацию, благодаря чему ее можно использовать в целях управления.

Кибернетика -- наука об общих законах получения, хранения, передачи и переработки информации в сложных системах. При этом под сложными системами понимаются технические, биологические и социальные системы, поэтому кибернетика нуждалась в мощном инструменте, и этим инструментом стали компьютеры.

Современную информатику составляют три направления:

1) разработка методов и алгоритмов автоматизированного сбора, хранения, поиска и передачи информации;

2) разработка методов и алгоритмов обработки и преобразования информации;

3) разработка технологии и электронно-вычислительной техники, позволяющих развивать первые два направления.

Современная информатика сложилась в кедрах математики и кибернетики, системотехники и электроники, логики и лингвистики. Основные научные направления информатики образуют такие дисциплины, как теоретические основы вычислительной техники, статистическая теория информации, теория вычислительного эксперимента, алгоритмизация, программирование и искусственный интеллект.

Прикладная информатика обслуживает науку, технику, производство и другие виды человеческой деятельности путем создания и передачи в общество информационной технологии.

Компьютерная информационная технология включает в себя последовательное выполнение определенных этапов работы с информацией. Подготовительные этапы выполняются непосредственно человеком, исполнительные -- машиной или машиной с участием человека (диалоговые режимы работы ЭВМ).

На подготовительных этапах осуществляется содержательный и формализованный анализ решаемой задачи, Выбор метода и математической модели ее решения. Определяется последовательность и порядок решения, его алгоритмическое описание, составляются программы на каком-либо доступном для машины языке. Затем программы вводятся в ЭВМ, отлаживаются, редактируются и записываются для хранения на внешних носителях.

Содержание исполнительных этапов зависит от характера задачи и типа используемой ЭВМ. Оно сводится к автоматическому выполнению программы, причем часть программы может выполняться с участием человека. Завершающим этапом является анализ, оценка полученных результатов для их практического использования и совершенствования разработанных алгоритмов и программ.

Содержание подготовительных этапов существенно упрощается, если имеются готовые программы, соответствующие характеру решаемых задач. Тогда основная часть работы -- операции с данными: их отбор, ввод в ЭВМ, формирование массивов данных и др. Вызов программы и ее выполнение осуществляются в соответствии с инструкциями по эксплуатации данной ЭВМ.

Характерной чертой современных компьютеров является то, что преобладающая их часть (по данным специалистов, до 80%) используется не для решения вычислительных задач, а для разнообразной обработки информации. Это обработка текстов, выполнение графических работ, накопление и оперативная выдача разнообразных данных, про1саммное предъявление информации в процессе компьютерного обучения, автоматизированный контроль знаний и др.

Любой компьютер, каким бы совершенным он ни был, является продуктом человеческого разума и реализует лишь запрограммированные человеком действия. Говорят: «Автоматизировать можно все, что программируется, однако не все можно запрограммировать». По мнению специалистов, даже «чесательный» рефлекс собаки во всех деталях формализовать весьма сложно. Поэтому разумность диалога компьютера с человеком всегда ограничена рамками возможностей формальной логики, степенью учета в программе типовых, лежащих на поверхности жизненных ситуаций.

Современные ЭВМ не настолько совершенны, чтобы понимать программы, составленные на какой-то употребляемом человеком языке -- русском, польском, шонском. Поэтому команды, предназначенные машине, необходимо записывать в понятной форме. С этой целью применяют искусственные языки, называемые алгоритмическими, пли языками программирования. Алфавит, словарный запас и структура этих языков выбираются таким образом, чтобы они были одинаково удобны как человеку, работающему с программой, так и ЭВМ, которая должна легко расшифровывать и выполнять задаваемую программой последовательность команд. Следовательно, язык программирования можно читать средством общения между человеком и машиной. К i г стоящему времени создано немало алгоритмических языков для описания задач различных классов. Универсальные языки объединяют в себе несколько задач.

управление кодирование трехразрядный

6. Информационные технологии

Приведем определение технологии вообще. Технология -- это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям. Поэтому технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной техники.

Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология -- это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации. Это также комплекс дисциплин, изучающих вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов

7. Составляющие информационной технологии

Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т. п., могут применяться и в информационной технологии. Прежде чем разрабатывать эти понятия в любой технологии, в том числе и в информационной, всегда следует начинать с определения цели. Затем следует попытаться провести структурирование всех предполагаемых действий, приводящих к намеченной цели, и выбрать необходимый программный инструментарий.

Необходимо понимать, что освоение информационной технологии и дальнейшее ее использование должны свестись к тому, что нужно сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено. Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап. Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию). Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий. Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться разные программные среды.

Информационная технология, как любая другая, должна отвечать следующим требованиям:

-- обеспечивать высокую степень расчленения всего процеса обработки информации на этапы (фазы), операции, действия;

-- включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели;

-- иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами.

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т. п. По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. Выделим отдельно из этих средств программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии.

В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), экспертные системы и т. д.

Размещено на Allbest.ru