Семантическая мера информации

Вычислительные машины обрабатывают и преобразуют информацию разного содержания – от числовых данных до сочинения музыки и стихов. Вся эта информация изображается соответствующими символами. Оценка содержания разнохарактерной информации – весьма сложная проблема.

Среди семантических мер наиболее распространены содержатель­ность, логическое количество, целесообразность и существенность ин­формации.

Содержательность события i выражается через функцию меры m(i) – содержательности его отрицания. Оценка содержательности осно­вана на математической логике, в которой логические функции истинно­сти m(i) и ложности m(о) имеют формальное сходство с функциями ве­роятностей события p(i) и антисобытия q(i) в теории вероятностей.

Как и вероятность, содержательность события изменяется в пределах 0< m(i)< 1.

Логическое количество информации Inf, сходное со статистическим количеством информации, вычисляется по выражению:

Inf = log2 [1/m(i)] = – log2 m(о)

Отличие статистической оценки от логической состоит в том, что в первом случае учитываются вероятности реализации тех или иных собы­тий, что приближает к оценке смысла информации.

Если информация используется в системах управления, то ее полез­ность целесообразно оценивать по тому эффекту, который она оказывает на результат управления.

Мера целесообразности информации определяется как изменение ве­роятности достижения цели при получении дополнительной информации. Полученная информация может быть пустой, т. е. не изменять вероятности достижения цели, и в этом случае ее мера равна нулю. В других случаях полученная информация может изменять положение дела в худшую сторо­ну, т. е. уменьшить вероятность достижения цели, и тогда она будет дезин­формацией, измеряющейся отрицательным значением количества инфор­мации. Наконец, в благоприятном случае получается добротная информация, которая увеличивает вероятность достижения цели и измеря­ется положительной величиной количества информации.

Мера целесообразности в общем виде может быть аналитически выра­жена в виде соотношения:

(2.8)

где p0 и p1 – начальная (до получения информации) и конечная (после получения информации) вероятности достижения цели.

Следует различать: существенность самого события; существенность времени совершения события или его наблюдения (рано–поздно–момент); существенность координаты совершения события.

Измерение некоторого параметра Х можно характеризовать несколь­кими функциями величины х: вероятностью р(х), погрешностью измере­ния е(х) и существенностью с(х). Каждой из этих функций можно поста­вить в соответствие определенную меру информации. Мерой Хартли оценивается функция погрешности е при фиксированных значениях функ­ции вероятности (р = const) и существенности (с = const). Мерой Шеннона оценивается функция вероятности (р = var) при фиксированных значениях функций погрешности (е = const) и существенности (с = const). Мера су­щественности относится к ситуации с фиксированными функциями по­грешности (е = const) и вероятности (р = const).

Свойства информации

Информация является динамическим объектом, образующимся в момент вза­имодействия объективных данных и субъективных методов. Как и всякий объект, она обладает свойствами (объекты различимы по своим свойствам). Характерной особенностью информации, отличающей ее от других объектов природы и обще­ства, является отмеченный выше дуализм: на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса. По окончании информационного процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, то есть свойства методов могут переходить на свойства данных.

Можно привести немало разнообразных свойств информации. Каждая научная дисциплина рассматривает те свойства информации, которые ей наиболее важны. Рассмотрим наиболее важные свойства информации с позиций изучаемой дисциплины.

Объективность и субъективность информации. Понятие объективности информации является относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъек­тивными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка природного объекта или явления образуется более объективная информация, чем в результате наблюдения рисунка того же объекта, выполненного человеком. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается. Это свойство учитывают, например, в правовых дисциплинах, где по-разному обрабатываются показания лиц, непосред­ственно наблюдавших события или получивших информацию косвенным путем (посредством умозаключений или со слов третьих лиц). В не меньшей степени объективность информации учитывают в исторических дисциплинах. Одни и те же события, зафиксированные в исторических документах разных стран и народов, выглядят совершенно по-разному. У историков имеются свои методы для тестирования объективности исторических данных и создания новых, более достоверных данных путем сопоставления, фильтрации и селекции исходных данных. Обратим внимание на то, что здесь речь идет не о повышении объективности данных, а о повышении их достоверности (это совсем другое свойство).

Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапа­зон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

Адекватность информации – это степень соответствия информации, полученной в информационном процессе, реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

Доступность информации – мера возможности получить ту или иную информа­цию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным при наличии адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной. Отсутствие адекват­ных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммер­ческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приво­дить к ошибочным решениям. Необходимость поиска (или разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении инфор­мации, что она становится неактуальной и ненужной. На этом, в частности, осно­ваны многие современные системы шифрования данных с открытым ключом. Лица, не владеющие ключом (методом) для чтения данных, могут заняться поиском ключа, поскольку алгоритм его работы доступен, но продолжительность этого поиска столь велика, что за время работы информация теряет актуальность и, соответственно, связанную с ней практическую ценность.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п. Для информации, отображаемой цифровым кодом, известны четыре классификационных понятия точности:

· формальная точность, измеряемая значением единицы младшего разряда числа;

· реальная точность, определяемая значением единицы последнего разряда числа, вер­ность которого гарантируется;

· максимальная точность, которую можно получить в конкретных условиях функциони­рования системы;

· необходимая точность, определяемая функциональным назначением показателя.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально суще­ствующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации дове­рительной вероятностью необходимой точности, т.е. вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пре­делах необходимой точности.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее на­значенного момента времени, согласованного со временем решения поставленной задачи.