Информация. Понятие информации. Виды информации. Свойства информации. Информационная модель

Тема 1. Информация. Понятие информации. Виды информации. Свойства информации. Информационная модель. Цель: овладеть теоретическими знаниями представления математической информации. Задание: 1. изучить материал данной лекции; 2. сделать краткий конспект, который необходимо представить к зачету; 3. подготовиться к письменному опросу по данной теме; 4. подготовиться к контрольной работе по данной теме. Общие теоретические сведения Информация. Понятие информации В настоящее время понятие "информация" широко используется в научном сообществе. Данное понятие прочно закреплено в терминологическом аппарате технических наук, естественно-научных и гуманитарных дисциплинах. И несмотря на то, что в любом из научных направлений подчеркивается важная составляющая понятия "информация", тем не менее общеупотребляемого толкования термина не существует. Этимология рассматриваемого понятия имеет латинское происхождение ("informatio"), современная же трактовка термина может звучать как: осведомление, просвещение, представление, истолкование и изложение. Также у понятия "informatio" существуют производные формы, например "informo", которое можно перевести как сведения, "informare" - формирующий, придающий форму и т.д. Естественные науки, зачастую, под термином "информация" понимают упорядоченность, наличие или отсутствие структуры, сложности организации при исследованиях неживых тел. Гуманитарные науки рассматривают информацию как элемент познания субъектом свойств окружающей объективной действительности за счет ее отражения рецептивными, или воспринимающими клетками анализаторов живого организма. В технических науках основной акцент понятия "информации" сделан на сообщение в виде знаков, закодированных сигналом. При этом сообщение не является абстрактной категорией, а имеет определенную направленность. Следовательно, в процессе передачи информации необходим источник (отправитель) и приемник (получатель). Более того, процесс отправки-получения невозможен без канала связи (канала передачи информации), который выступает неотъемлемой частью системы. Канал связи предусматривает: во-первых, наличие линии связи, благодаря которой осуществляется передача электромагнитных колебаний от передатчика к принимающему устройству, а во-вторых, оборудование, устанавливаемое на начальном и конечном пункте, при необходимости - на промежуточных. Понятие информации также рассматривается нашим государством и закреплено на законодательном уровне. Федеральный закон №149-ФЗ от 27 иоля 2006 года (изменения и дополнения вступили в силу от 01 января 2018 года) "Об информации, информационных технологиях и защите информации" трактует понятие информации как сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления (статья 2. Основные понятия). Информации, как и ее свойствам, уделяется огромное внимание со стороны различных научных дисциплин, поскольку они могут выступать объектом исследования. Например, теория информации (наука о передачи, хранении и получении данных в различных системах - технических, природных или социальных; кибернетика (наука о процессах управления в динамических системах: машины, люди, животные, общество и т.д., в основе которой находится теоретическая база логики и матемитики); информатики (наука о методах и процессах сбора, хранения, обработки, передачи, защиты, анализа и оценки всех видов информации, а также средств автоматизированной обработки информации с использованием компьютерных технологий); семиотика (наука, задачей которой является исследование человеческой коммуникации в процессе взаимодействия с позиции различных свойств знаков и знаковых систем). В информатике рассматриваемое понятие является одним из базовых и зачастую определение будет звучать следующим образом: "информация - это осознанные сведения об окружающем мире, которые выступают объектом хранения, преобразования, использования и передачи. Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно. В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит. Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения. Виды информации Существуют множество оснований для деления информации на виды. Первое рассматриваемое основание - по форме представления. Здесь можно выделить 2 формы: дискретная и непрерывная информация. Данная форма наиболее характерна в работе цифровой техники. - дискретная информация - прерывистая, изменяемая величина, принимающая значение логического нуля и логической единицы. Может быть представлена последовательностью символов (например, алфавита) в той или иной предметной области. Современные ПЭВМ имеют дискретную (или цифровую) форму представления информации, что благоприятно сказывается на развитии и аппаратной части (hardware), и методах обработки информации. Примером дискретной информации, например, является количество сигналов (звонков), поступивших оператору за определенный промежуток времени. - непрерывная (аналоговая) информация изменяется во времени непрерывно. Примером такой формы информации может выступать скорость автомобиля на определенном участке. Важно понимать, что аналоговую информацию можно преобразовать в цифровую (дискретную), однако некоторые промежуточные значения будут утеряны. Тем не менее, цифровую информацию можно обработать и при необходимости, преобразовать обратно в аналоговую. Второе основание - по способу передачи и восприятия можно выделить следующие виды информации: 1. аудиальная - передача посредством звуковой волны, приемником же выступает слуховой анализатор; 2. визуальная - передача символов, образов посредством электромагнитных волн длиной от 390 до 780 нм. Приемником электромагнитной волны высокой частоты, которая формирует изображение (образ) является зрительный анализатор. 3. органолептическая - состоит из обонятельной и вкусовой чувствительности. Обонятельная чувтвительность - способность к ощущению и различению молекул веществ, воздействующих на обонятельные рецепторы. Обонятельная чувствительность всегда дистантна, поскольку рецепторы напрямую не взаимодействуют с источником запаха, в отличии от вкусовой чувствительности, которая возникает при раздражении определенных рецепторов. 4. тактильная - возникает при воздействии (раздражении) на рецептивные клетки кожи, благодаря чему возникают чувства прикосновения, давления, вибрации и т.д. 5. машинная - информация, выдаваемая и воспринимаемая средствами вычислительной техники Третье основание деления информации на виды - по способу кодирования и хранения: 1. текстовая - способ кодирования и передачи речи человека в виде символов (буквы), предназначенных обозначать лексемы языка; 2. числовая - в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия, является количественной мерой объектов и свойств этих объектов в окружающем мире; 3. графическая (изобразительная) - в виде изображений, событий, предметов, графиков. Данный вид является первым, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире (наскальная живопись); 4. звуковая - устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путем. Задача хранения и тиражирования звуковой информации была решена с изобретением звукозаписывающих устройств в 1877 году независимо друг от друга Шарлем Кро и Томасом Эдисоном. 5. видеоинформация - сигнал, содержащий информацию о времени/синхронизации, а также информацию о яркости (интенсивности) и насыщенности (цвете), который при воспроизведении на соответствующем устройстве обеспечивает визуальное воспроизведение исходной последовательности изображений (динамическая картина окружающей действительности). Существуют виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущениями, и органолептическая, передаваемая запахами и вкусами. Свойства информации Как и всякий объект, информация обладает свойствами. Характерной отличительной особенность информации от других объектов природы и общества, является дуализм: на свойства информации влияют как свойства исходных данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, фиксирующих эту информации. С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие общие качественные свойства: объективность, достоверность, полнота, точность, актуальность, полезность, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость и пр. 1. Объективность информации. Объективный – существующий вне и независимо от человеческого сознания. Информация – это отражение внешнего объективного мира. Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения. Объективную информацию можно получить, например, с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, так как, преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта. 2. Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам: - преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства; - искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недостаточно точных средств ее фиксации. 3. Доступность информации. Мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов. 4. Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению. 5. Точность (адекватность) информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п. Характеризует степень соответствия реальному объективному состоянию. Неадекватная информация может образоваться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. 6. Актуальность информации– важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна. Достоверная и адекватная устаревшая информация - неактуальна. 7. Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью. Самая ценная информация – объективная, достоверная, полная, и актуальная. При этом следует учитывать, что и необъективная, недостоверная информация (например, художественная литература), имеет большую значимость для человека. Социальная (общественная) информация обладает еще и дополнительными свойствами: - имеет семантический (смысловой) характер, т. е. понятийный, так как именно в понятиях обобщаются наиболее существенные признаки предметов, процессов и явлений окружающего мира. - имеет языковую природу (кроме некоторых видов эстетической информации, например изобразительного искусства). Одно и то же содержание может быть выражено на разных естественных (разговорных) языках, записано в виде математических формул и т. д. С течением времени количество информации растет, информация накапливается, происходит ее систематизация, оценка и обобщение. Это свойство назвали ростом и аккумулированием информации. Старение информации заключается в уменьшении ее ценности с течением времени. Старит информацию не само время, а появление новой информации, которая уточняет, дополняет или отвергает полностью или частично более раннюю. Научно-техническая информация стареет быстрее, эстетическая (произведения искусства) – медленнее. Логичность, компактность, удобная форма представления облегчает понимание и усвоение информации. Информационная модель Информационная модель - модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта. Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. Информационная модель – совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром. Информационные модели делятся на описательные и формальные. • Описательные информационные модели - это модели, созданные на естественном языке (т.е. на любом языке общения между людьми: английском, русском, китайском, мальтийском и т.п.) в устной или письменной форме. • Формальные информационные модели - это модели, созданные на формальном языке (т.е. научном, профессиональном или специализированном). Это модель ограниченного набора фактов, понятий или инструкций, предназначенная для удовлетворения конкретному требованию (ИСО 10303-1:1994, статья 3.2.21). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т.д. Хроматические (информационные) модели - это модели, созданные на естественном языке семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов (т.е. на языке смыслов и значений цветовых канонов, репрезентативно воспроизводившихся в мировой культуре). Примеры хроматических моделей: "атомарная" модель интеллекта (АМИ), межконфессиональная имманентность религий (МИР), модель аксиолого-социальной семантики (МАСС) и др., созданные на базе теории и методологии хроматизма. Многообразие проблемных ситуаций, возникающих в экономике и управлении, диктует необходимость владения технологиями моделирования процессов управления экономикой. В силу того, что управлению подлежат сложные экономические объекты, для их изучения создаются модели – "копии" изучаемых реальных объектов. Модели должны быть точны и пригодны для изучения и практического применения. Это значит, что модель должна иметь достаточную степень соответствия объекта моделирования для параметров, которые существенно влияют на результат. Те же параметры, которые не влияют на результат, можно исключить, достигая требуемого соответствия моделируемому объекту. Типы информационных моделей Выделяют несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним: • Моделирование отклика системы на внешнее воздействие. • Классификация внутренних состояний системы. • Прогноз динамики изменения системы. • Оценка полноты описания системы и сравнительная информационная значимость параметров системы. • Оптимизация параметров системы по отношению к заданной функции ценности. • Адаптивное управление системой.