02_Информация. И смысл, и данные
.pdf
ЧТО ТАКОЕ ИНФОРМАЦИЯ?
|
|
|
|
2. Информация как сведения |
1. Информация как атрибут всей |
|
Информация |
||
|
|
о чем-либо независимо |
||
живой и неживой материи |
|
|
|
от формы их представления |
|
|
|
|
|
Объективная сторона |
|
|
|
|
|
Субъективная сторона |
|||
1. Первичная информация –
это мера неоднородности (неопределенности) распределения материи и энергии в пространстве и времени.
Она создается в соответствии с объективными законами природы как самой природой, так и человеком в процессе трудаи воздействия на природу.
Возникновение информации есть результат процесса отражения, которое
происходит при взаимодействии различных систем материального мира.
2. Вторичная информация –
это сведения (то есть знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях, документах и т. д.) об объектах реального мира, которые накопило человечество.
Она создается в процессе познавания, научногоисследования мира людьми.
В процессе информационного взаимодействия могут быть выделены
источник и получатель
информации.
Человек получает информацию при помощи органов чувств через физические поля – электромагнитные и звуковые волны, космические, гамма и рентгеновские излучения, гравитацию и др.
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 11.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ
Несмотря на совершенствование типов носителей, принцип записи и структура данных, представляющих информацию при помощи знаков, не изменились за тысячи лет. Семиотика– наука, которая изучает знаки языков представления информации с точ-
ки зрения и смысла, и формы, и полезности. Выделяет три характеристики информации.
Семантика |
ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНФОРМАЦИИ |
Прагматика |
|
СМЫСЛОВОЕ |
Синтаксис |
ПОЛЕЗНОСТЬ ДЛЯ |
|
МАТЕРИАЛЬНОЕ |
|||
СОДЕРЖАНИЕ |
ПОТРЕБИТЕЛЯ |
||
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ |
|||
|
СТАРЕНИЕ |
||
ТЕЗАУРУС |
ДАННЫЕ |
||
ИНФОРМАЦИИ |
|||
|
ЯЗЫК
Семантика рассматривает отношение информационных языков с реальной действительностью, позволяет оценить смысл информации.
ЦИФРОВИЗАЦИЯ
КОЛИЧЕСТВО
ДАННЫХ
ОБЪЕМ ДАННЫХ
Прагматика связана с ценностью информации, с возможностью достижения потребителем поставленных целей при помощи получаемой информации.
Синтаксис исследует внутренние свойства языков, не связанные со смыслом, изучает способы материального представления информации.
Атрибутами информации являются 1) языковая природа и 2) неотрывность от материального носителя.
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 13.
СМЫСЛОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Главную ценность для человека имеет смысловое содержание информации!
Смысл– это суть, сущность информации, это содержание некоторого высказывания,
несводимое к значениям составляющих его частей и элементов, это совокупность значений чего-либо, постигаемых разумом, это то, что содержит мысль.
Смысловые понятия создаются в
процессе мышления, которое является
свойством сознаниячеловека.
Человек– это единственная созданная природой структура, которая обладает сознанием. В чело-
веческом сознании смысл существует в виде слов, образов, ощущений, идей, понятий …
Смысл от человека к человеку передается при помощи языков.
Язык – это набор знаков и связей между знаками, для которых существуют правила смысловой интерпретации, позволяющие передавать смысл. В качестве знака может выступать любой материальный объект, который обозначает (замещает, представляет) другой материальный объект, называемый значением знака.
Жесткий язык – это жестко детерми-
нированная знаковая система, безусловным образом связывающая знаки с передаваемой информацией (языки программирования, генетики, дорожных знаков и др.).
Мягкий язык – это знаковая систе-
ма, в которой каждому знаку соответствует целое поле смысловых значений, реализуемых с разной вероятностью (языки музыки, поэзии, человеческого общения и др.).
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 14.
ПРИМЕРЫ ЯЗЫКОВ
|
|
Мягкий язык музыки |
|
|
передает информацию |
|
|
(образы и ощущения) |
|
|
от музыканта к |
Лежать! |
Стоять! |
публике |
|
Жесткий язык жестов передает информацию (команды) от кинолога к собаке.
Чем выше интеллект – тем мягче языки передачи информации.
По мере увеличения интеллекта информационных систем язык взаимодействия с ними становится мягче. Компьютер «учится» воспринимать и визуальные, и звуковые, и другие образы, понятные человеку.
Искусственный интеллект – актуальный
раздел информатики, в рамках которого разрабатываются информационные системы для выполнения функций, традиционно считавшихся прерогативой человека. Однако создаваемые сегодня системы пока даже отдаленно не соответствуют действительной системной сложности поведения людей.
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 15.
КАК СОЗДАТЬ ЯЗЫК ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ?
Информация объективно существует в виде
многообразия состояний любого материального объекта.
Для формирования информационного базиса языка надо установить соответствие между смысловыми понятиями и состояниями материального объекта.
Состояния объекта станут знаками языка.
Пусть состояние объекта определяется расположением зеленых и синих камней.
Состояние 1 |
|
песок |
песок |
Состояние 2
песок |
Состояние 3
песок |
Состояние 4
песок |
Состояние 5 |
Состояние 6 |
Состояние 7 |
… |
песок |
|
|
Каждому состоянию сопоставим 3 разных знака (латиница, азбука Морзе, таблица ASCII).
А, ∙ ─ |
B, ─ ∙ ∙ ∙ C, ─ ∙ ─ ∙ |
D, ─ ∙ ∙ |
E, ∙ |
F, ∙ ∙ ─ ∙ G, ─ ─ ∙ |
||
100 0001 |
100 0010 |
100 0011 |
100 0100 |
100 0101 |
100 0110 |
100 0111 |
В результате знаки информационного базиса получают и физическую, и смысловую интерпретации и появляются две возможности:
1)для информирования кого-либо о текущем состоянии объекта (например, положении камней) достаточно передать ему соответствующий знак;
2)для формирования нужного знака достаточно изменить состояние объекта.
Расположение камней, последовательность точек и тире, череда 1 и 0, графика букв – это разные информационные базисы (разные способы физического представления информации).
Один и тот же смысл можно передать на разных языках. Возможна перекодировка информации с одного языка на другой.
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 16.
ПРИМЕРЫ ФИЗИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕННИЯ ИНФОРМАЦИИ
Информация всегда кодируется порядком следования физических
объектовиз информационного базиса. НАПРИМЕР:
1) генетический код – это система обозначений последователь-
ности расположения генов – материальных носителей наследственности , передающаяся от поколения к поколению. В ДНК используется четыре нуклеотида – аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T), составляющие информационный базис (язык) генетического кода.
2) текстовый код – это системный способ кодирования речи человека последова-
тельностями букв, причем разные этносы используют для отображения речи различные наборы букв. Алфавит – это информационный базис текстового кода.
3) числовой код – системный способ кодирования количественной меры объектов
при помощи последовательности цифр. Информационный базис зависит от системы счисления. В информационных системах широко используют двоичную систему.
Последовательности знаков, при помощи которых кодируется информация:
(1) имеют физическую реализацию (положение камней, нуклеотидов, букв, цифр …)
(без этого нельзя осуществлять сохранение, распространение и обработку информации)
(2) несут смысловое содержание (по договоренности взаимодействующих сторон)
(без этого теряется цель сохранения, распространения и обработки информации)
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 17.
Смысл |
Содержание знака |
|
|
|
Знак |
Форма знака
Объект Имя
ДАННЫЕ
Для описания свойств знаков языка в семиотике предложенсемантический треугольник. Структура знака объединяет и смысл, иматериальную форму воплощения этого смысла.
Реальный объект отражается в сознании в видесмысла, который выражается именем (формой) знака.
Для представления исходных объектов реального мира знаками языка взаимодействия
надо выбрать такую физическую форму знаков,
которая удобна при проведении информационных преобразований. Данные– это физическая форма знаков языка, это способ материального представления информации, основанный на физических законах и удобный с точки зрения сохранения, распространения и
Почтальон не знает, |
обработки, это обобщенное обозначение для |
что лежит в посылке |
любой материальной формы информации, это |
|
то, с чем имеет дело машина. |
|
Данные переносят смысл, доступный источни- |
|
ку и получателю информации, но того, кто пре- |
|
образует данные, смысл не интересует. |
|
Компьютер не понимает смысла данных |
|
Данные всегда связаны с каким-либо материальным носителем, выбор |
|
которого зависит от материальной формы знаков языка. |
Данные будут утеряны, если разрушить материальный носитель информационных знаков.
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 18.
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ МЕРА ДАННЫХ
Для любых данных можно определить две количественные характеристики:
1)n – количество знаков в информационной последовательности,
2)m – число разных знаков, которые можно использовать в последовательности.
Показательная функция P = mn задает количество разных последовательностей, которые могут быть сформированы при этих условиях. Например, существует 10n разных десятичных чисел длиной n знаков (цифр).
Величина P может использоваться в качестве меры количества данных.
На практике вместо самой показательной функции P удобнее использовать ее логарифм: logkP = nlogkm. Основание логарифма k логично выбрать k=2.
В современных компьютерных системах данные представляют в виде последовательности двоичных цифр «0» и «1». В таком виде данные наиболее удобно сохранять на
цифровых носителях, распространять по цифровым линиям связи и обрабатывать в цифровых процессорах. Поэтому m=2.
Двоичное число (n=1) несет информацию nlog2m = 1 и называется 1 бит. |
|||
Бит можно рассматривать как логическое суждение со значениями |
8 бит – это 1 байт. |
||
«истина» и «ложь». Битовые операции близки логическим связкам |
хорошо/плохо |
||
в булевой алгебре, где определена функционально полная система |
ложь/ |
вперед/ |
|
логических утверждений «И», «ИЛИ» и «НЕ», комбинируя которые истина |
назад |
||
за/против |
|||
можно построить любое математическое высказывание. В конце |
да/нет |
||
1930-х годов К. Шеннон был первым, кто связал булеву алгебру с |
|
|
|
двоичными переключающими цепями. |
есть/нет |
1 бит |
|
ИДЕАЛЬНАЯ И МАТЕРИАЛЬНАЯ СТОРОНЫ ИНФОРМАЦИИ
Идеальная сторона ИНФОРМАЦИЯ Материальная сторона
Идеальное в информации – это |
Материальное в информации – |
||
смысл, существующий в виде |
это |
вещественность |
реальных |
образов, ощущений, понятий, идей, |
физических объектов, |
носителей |
|
данных. |
|
||
идеалов в сознании человека. |
|
||
С |
Как связаны идеальное и материальное в информации? |
Д |
||
Смысл – это данные, преобразованные человеческим сознанием. |
А |
|||
М |
||||
Идеальная составляющая информации – смысл – не зависит от времени |
Н |
|||
Ы |
и сохраняет свое значение в неизменном виде до тех пор, пока |
|
||
С |
сохраняется в неизменном виде материальный носитель информации – данные. Н |
|||
Л |
Информация доступна человеку, только если она содержится на |
Ы |
||
материальном носителе в виде данных. |
Е |
|||
|
||||
|
|
|
|
|
Информационные системы имеют дело с материальной составляющей информации и предназначены для автоматизации процессов преобразования данных.
Материальный носитель информации всегда характеризуется тремя координатами:
1.Интервалом времени, когда он доступен для использования.
2.Местом размещения в пространстве.
3.Физической формой представления.
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 21.
Информация – это смысл, созданный человеком и представленный им в виде данных
на каком-либо языке взаимодействия как последовательность знаков, имеющих физическую реализацию.
Колбанёв М.О. Информация: и смысл, и данные. Слайд 22.