Концепция информации

Всякое событие, всякое явление служит источником информации, а так же может быть выражено по-разному, разным способом, разным алфавитом.  Чтобы информацию более точно и экономно передать по каналам связи, ее надо соответственно закодировать. Информацию «просеивают» самым тщательным образом. В телеграфе часто встречающиеся буквы, сочетания букв, даже целые фразы изображают более коротким набором нулей и единиц, а те, что встречаются реже, – более длинным. В случае, когда уменьшают длину кодового слова для часто встречающихся символов и увеличивают для редко встречающихся, говорят об эффективном кодировании информации. Но на практике довольно часто случается, что код, возникший в результате самого тщательного «просеивания», код удобный и экономный, может исказить сообщение из-за помех, которые бывают в каналах связи: искажения звука в телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передаче в телеграфе. Эти помехи, или «шумы», обрушиваются на информацию. А от этого бывают самые невероятные и неприятные неожиданности. Поэтому для повышения надежности в передаче и обработке информации приходится вводить лишние символы – своеобразную защиту от искажений. Эти лишние символы не несут действительного содержания в сообщении, они избыточны. С точки зрения теории информации все то, что делает язык красочным, гибким, богатым оттенками, многоплановым, многозначным, – избыточность.

Большая часть компетентных личностей придерживаются взгляда, что существует как бы два сорта информации:

1) Информация техническая, которая  передаётся по линиям связи  и отображается на экранах, приёмных  устройствах. Количество такой информации может быть точно вычислено, и процессы, происходящие с такой информацией, подчиняются физическим законам.

2) Информация семантическая, то  есть смысловая. Это та информация, которая содержится, к примеру, в  литературном произведении. Для такой информации предлагаются различные количественные оценки и даже строятся математические теории. Но общее мнение сводится к тому, что оценки здесь условны и приблизительны.

Приверженцы другого взгляда на информацию считают, что это физическая величина, такая же, как, например, энергия или скорость. Определённым образом и в определённых условиях информация равным образом описывает как процессы, происходящие в естественных физических системах, так и процессы в системах, искусственно созданных.

При наличии этих двух противоположных мнений существует и третье, примиряющее. Сторонники третьего подхода считают, что информация едина, и кроме количества информации, следует измерять ещё и её ценность. А вот с ценностью информации происходит то же самое, что и с понятием семантической информации. С одной стороны, казалось бы, её можно вычислить, а с другой стороны, все эти вычисления справедливы лишь в ограниченном числе случаев. Кто может точно вычислить, к примеру, ценность крупного научного открытия? Количество информации в двух сообщениях может быть совершенно одинаковым, а смысл совершенно разным. Два слова, например «Мир» и «Рим», содержат одинаковое количество информации, состоят из одних и тех же букв, но смысл слов различен. В повседневной жизни мы, как правило, оцениваем полученные сведения со смысловой стороны: новые сведения воспринимаем не как определенное количество информации, а как новое содержание. Вычислить смысл информации, подсчитать его в сообщении пробует делать семантическая теория информации.

Еще одно направление (прагматическое) в этой науке. К примеру, пассажиры едут в автобусе, водитель объявляет остановку. Кое-кто выходит, остальные не обращают внимания на переданную водителем информацию. По той причине, что информация здесь имеет разную ценность для получателей, т.е. пассажиров. Вышли те, кому информация была ценна. Ценность можно определить как свойство информации, влияющей на поведение ее получателя.

Информация не может существовать без материального носителя, без передачи энергии. Закодированное сообщение приобретает вид сигналов-носителей информации, они идут по каналу. Выйдя на приемник, сигналы должны обрести вновь общепонятный вид. С этой целью сигналы пробегают декодирующее устройство, приобретая форму, удобную для абонента.

Каналы связи – понятие широкое, включающее множество самых разных систем: при телефонной передаче источник сообщения – говорящий; кодирующее устройство, изменяющее звуки слов в электрические импульсы, – это микрофон; канал, по которому передается информация – телефонный провод; часть трубки, которую мы подносим к уху, выполняет роль декодирующего устройства; и наконец, информация поступает в «принимающее устройство» – ухо человека на другом конце провода. Существует канал связи совершенно другой природы – живой нерв. Здесь все сообщения передаются нервным импульсом. В технических каналах связи направление передачи информации может меняться, а по нервной системе передача идет в одном направлении. Еще один пример – вычислительная машина, здесь те же характерные черты. Отдельные системы вычислительной машины передают одна другой информацию с помощью сигналов; вычислительная машина – автоматическое устройство для обработки информации. Машина не создает из «ничего» информацию, она преобразует только ту, которая в неё введена.

КИБЕРНЕТИКА И ИНФОРМАТИКА

Кибернетика (от греч. kybernetike – искусство управления) – наука об управлении, связи и переработке информации. Основной объект исследования – кибернетические системы, рассматриваемые абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем – автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею.

Современная кибернетика состоит из ряда разделов, представляющих собой самостоятельные научные направления. Теоретическое ядро кибернетики составляют теория информации, теория алгоритмов, теория автоматов, исследование операций, теория оптимального управления, теория распознавания образов. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики – ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки связано с созданием в 40-х гг. этих машин, а развитие кибернетики с прогрессом электронной вычислительной техники.

В «Кратком философском словаре» можно прочитать: «Кибернетика – реакционная лженаука, возникшая в США после Второй мировой войны и получившая широкое распространение в капиталистических странах; форма современного механицизма

Процессы восприятия информации, ее хранения и передачи Винер обобщенно назвал «связью» (communication), а переработку воспринятой информации в сигналы, направляющие деятельность механизмов, машин, организмов и их объединений (в том числе человеческих коллективов) – управлением (control). В его книге речь шла об общих принципах, лежащих в основе связи и управления – используемых как самой природой, так и устройствах и социальных системах придуманных людьми. Науку о связи и управлении Винер назвал кибернетикой от древнегреческого слова «кибернетис», сначала обозначавшего рулевого, кормчего, а затем получившее более широкий смысл управляющего, правителя.

В качестве центрального понятия винеровской кибернетики выступала информация – последовательность сигналов, поступающих от передатчика к приемнику, накапливающихся в запоминающем устройстве (органе), обрабатываемых и выдаваемых в виде конечного результата. Наиболее сильное впечатление на широкую публику произвели описанные Винером фантастические возможности быстродействующих электронно-счетных машин, аналогии их работы с функционированием человеческого мозга, захватывающие перспективы сложных автоматических устройств и роботов.

В наши дни термин «кибернетика» несколько утратил свое научное значение: в США его почти вытеснил термин «компьютерная наука» («computer science»), а в России «информатика». В ходу он только у писателей-фантастов с их «киберами», а также у журналистов с их недоступным пониманию специалистов «киберпространством».

Бурное развитие науки и промышленности в XX в., неудержимый рост объёмов поступающей информации привели к тому, что человек оказался не в состоянии воспринимать и перерабатывать всё ему предназначенное. Возникла необходимость классифицировать поступления по темам, организовывать их хранение, доступ к ним, понять закономерности движения информации в различных изданиях и т.д. Исследования, позволяющие разрешить возникшие проблемы, стали называть информатикой. Информатика наука об общих свойствах и закономерностях информации, а также методах ее поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах деятельности человека.

На начальном этапе своего развития информатика предполагалась как база библиотечного дела, и многие годы являлась теорией и практикой его совершенствования. Тогда информатика занимала промежуточное место между изучаемыми объектами природы и знаниями о них. Человек, изучая объекты окружающего мира, получает информацию, которую фиксирует на каких-то носителях (литература, магнитные кассеты и др.).

Информатика – это не только изучение, где и в каких журналах появляются статьи по данной теме, или как расставить книги, или каталожные карточки; это круг вопросов, который связан с разработкой эффективных методов сбора, хранения, обработки и преобразования имеющейся информации в знания, т.е. с обеспечение связей цепочки "Информация-Знания".

До 50-х годов нашего столетия 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. Информатика не включает в себя ни химию, ни физику, ни медицину и т.д., хотя с каждой из этих наук имеет тесные связи. Она существует для помощи другим наукам и совместно с математикой снабжает их методами исследований и обработки информации.

С рождением ЭВМ информатика сформировалась как наука. Сегодня она включает в себя теорию кодирования информации, разработку методов и языков программирования, математическую теорию процессов передачи и обработки информации.

Электронно-вычислительные машины

Первые электронно-вычислительные машины создавались для проведения расчётов 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 неосязаемую и дорогостоящую продукцию. Информация стала товаром. ЭВМ, созданные первоначально для решения вычислительных задач, стали обрабатывать числовую, текстовую, графическую и другую информацию. Вычислительная техника эффективна в областях человеческой деятельности, где используются методы моделирования – точные количественные методы. Сюда относятся физика, механика и т.д. Описательные науки ещё совсем недавно считались недоступными для методов математического моделирования, а, следовательно, и для ЭВМ. В них шло накопление отдельных фактов, давалось качественное описание объектов и событий. Развитие электронно-вычислительной техники, средств и методов общения с ней, создание автоматизированных информационно-поисковых систем, методов распознавания образов привели к тому, что ЭВМ стали способны проводить описательный анализ изучаемых объектов. Появилось новое направление исследований – разработка машинного (искусственного) интеллекта. Описательные науки получили ЭВМ в качестве нового рабочего инструмента. Уже никого не удивило сообщение: «Учёные, 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 ЭВМ можно выделить три этапа: вычислительный, общеинформационный и интеллектуальный. Наука и технологии находятся сейчас на пороге третьего этапа – развития машинного интеллекта. Машинный интеллект войдёт в жизнь в виде ЭВМ, выполняющих такие функции, которые раньше были привилегией работников умственного труда.

Современные ЭВМ не настолько совершенны, чтобы понимать программы, составленные на каком-то употребляемом человеком языке – русском, или польском, или японском. Поэтому команды, предназначенные машине, необходимо записывать в понятной форме. С этой целью применяют искусственные языки, называемые алгоритмическими или 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. Язык программирования можно считать средством общения между человеком и машиной. К настоящему времени создано немало алгоритмических языков для описания задач различных классов. Универсальные языки объединяют в себе несколько задач. Одним из наиболее широко используемых языков программирования для персональных ЭВМ является язык «Паскаль». Существенно то, что языки программирования уже давно вышли за рамки академического и узкопрофессионального интереса и используются в большинстве университетов, институтов и других высших и средних учебных заведений как средство обучения студентов программированию.

ИНТЕРНЕТ

Новый этап информационной революции ознаменовался появлением в 1993 г. глобальных компьютерных сетей, которые увеличили мощность и возможности отдельных компьютеров. Важнейшим катализатором этого процесса стало мировое признание международной компьютерной сети Интернет. Преимущества Интернета практически во всем мире и в различных областях науки, культуры и образования привели к постепенному переходу от развития собственных корпоративных или ведомственных сетей к построению открытых стандартизованных систем и их интеграции в Интернет. Следствием появления Интернета стало снижение стоимости коммуникационных услуг – фактор, который ускорил развитие информационной сферы, усилил ее социальный аспект, что оказало решающее воздействие на информационную индустрию. Результаты исследования в США показали, что радио понадобилось 30 лет, чтобы достичь аудитории в 50 млн. человек, телевидению – 13 лет, а Интернету – 4 года. В 1996 г. в мире было около 80 тыс. ее пользователей. К 2009 г. число пользователей Интернета в мире стало более 1,3 млрд.

Другим параллельно развивающимся направлением в мире современных технологий стала мобильная связь. Общемировое производство мобильных телефонов, согласно данным Nikkei Market Access, в 2002 г. составило 386,4 млн. ед. И в последнее время информационно-коммуникационные технологии переживают процесс ускоренного развития, главным условием которого на сегодняшний день является возможность их универсального использования. Это требование нашло отражение в развитии мобильного Интернета, смартфонов.