Информация как семантическое свойство материи

В процессе освоения окружающего мира человек научился преобразовывать в своих интересах как вещество так и поле. Размышляя об успешности и эффективности преобразований, человек пришел к понятию энергии, как неотъемлемого свойства материи.

Постепенно пришло научное осознание факта, что каждый предмет, явление, событие имеет какой-то вполне определенный смысл в общей картине-мироздания. Человек в своей преобразовательной деятельности может учитывать или не учитывать этот смысл, однако в последнем случае есть опасность нарушить какие-то до конца не осознанные законы. Нарушение объективных законов всегда ведет к непредсказуемым, часто катастрофическим последствиям, поэтому одной из главных задач современной науки стало выявление смысловых или, иначе говоря, семантических свойств материи. Причем, большинство ученых склоняется к мысли, что в наибольшей степени семантическое свойство материи нашло свое отражение в научном языке в понятии «информация».

В этой связи можно сказать, что информация - это смысл полученного сообщения, его интерпретация.

Понятие смысла для человека чаще всего ассоциируется с восприятием сигналов, знаков, текстов, но его можно распространить и на объекты и явления живой и неживой природы. Выделение смысла - задача человека, и именно человек определяет, как интерпретирует конкретное сообщение машина любого рода.

Например, при обучении учитель объясняет некоторое понятие учащемуся с помощью рассказа, демонстрации опыта. Этот процесс можно описать с точки зрения передачи и получения информации:

o учитель имеет некоторую информацию о явлении, которое собирается объяснить учащемуся. Это означает, что у него есть какое-то представление о предмете (широкое или узкое в зависимости от знаний самого учителя);

o учитель с помощью различных сообщений, используя ранее введенные понятия, рассказывает суть вопроса, затем демонстрирует опыт, тем самым он передает некоторые сведения, данные учащемуся;

o учащийся получает отправленные ему сообщения и усваивает их с точки зрения своего опыта, понимания. То, что он понял, и есть полученная информация; то, что сложилось в его представлении, может с разной степенью адекватности отвечать реальному явлению, что узнается с помощью вопросов ученику, решения задач и пр.

Таким образом, имеющаяся информация о явлении перешла с помощью сообщений от учителя к учащемуся, но она может с разной степенью адекватности соответствовать реальному явлению.

В этом смысле компьютер никогда не работает с информацией, ему нельзя ее ввести и нельзя ее от него вывести. Компьютер всегда имеет дело с сообщениями, представленными данными. Только человек имеет возможность получить информацию на основе данных компьютера.

В лингвистике, как дисциплине, оперирующей с языками, понятие смысла приобретает наиболее осязаемые черты. Основными объектами лингвистики является, как известно, упорядоченная последовательность знаков, записанная на некотором языке, то есть текст. Текст может быть осмысленным и бессмысленным с точки зрения воспринимающего его субъекта.

Предположим, два человека прочитали один и тот же незнакомый им текст. Один из них после прочтения утверждает, что получил много информации, другой – что вообще не получил информации. Что они вкладывают в понятие «информация»? По-видимому, смысл, заключенный в тексте. Первый читатель сумел «извлечь» этот смысл, «осмыслил» текст. Для второго же, напротив, текст был «бессмысленным». Причем бессмысленным он мог оказаться с точки зрения понятности, стиля изложения, структуры или практической ценности.

Как известно из атомов углерода состоят три вещества:

· алмаз (самое твердое вещество в природе);

· графит (слоистое кристаллическое вещество);

· карбин (черный порошок).

Разница их свойств обусловливается в наибольшей степени расположением атомов углерода, иначе говоря, структурой вещества: объемная тетраэдрическая у алмаза, плоская тригональная у графита и линейная у карбина. Смысл в данном случае можно понимать как упорядоченность атомов кристаллической решетки, которая обуславливает физические и химические свойства вещества.

Этот пример говорит о том, что в, ряде случаев понятие смысла можно свести к понятию упорядоченности, т.е. роль смысла может играть структура, способ взаимосвязи.

Заметим, что в отношении текста понятия «смысл» и «упорядоченность» не совпадают. Текст может быть хорошо структурирован, но быть бессмысленным. С другой стороны, осмысленный текст не обязательно является упорядоченным.

Любой текст имеет три составляющие:

1) собственно смысловую (семантическую)',

2) выразительную (синтаксическую) - в какой форме представлен текст;

3) оценочную (прагматическую), которая отражает отношение к тексту воспринимающего его субъекта.

Таким образом, информация, заложенная в тексте, может быть оценена с точки зрения семантики (смысла, содержания) и синтаксиса (формы).

В современной науке на равных существуют две точки зрения.

1. Все объекты в окружающем нас мире обладают некоторым смыслом (несут некоторую информацию), а человек, изучая их, пытается проникнуть в этот смысл, раскрыть его (получить информацию). Иными словами, информация объективно присуща материи и не зависит от человека.

2. Человек в процессе познания и практической деятельности приписывает объектам некоторый смысл, то есть объявляет их «имеющими» некоторую информацию. В этом случае, информация субъективна и существует только в человеческом сознании.

В настоящее время обе эти точки зрения имеют как сторонников так и противников. Однако противоположность взглядов на происхождение информации не влияет на единство подходов к изучению свойств информации, их проявлений в информационных процессах и возможность автоматизации этих процессов с помощью средств вычислительной техники.

Носители информации

Распространение информации всегда связано с материальным носителем, т.е. средой для ее записи, хранения и передачи.

Носителем информации может быть:

1) любой материальный предмет (бумага, камень, дерево, стол, звездная пыль, мусор на полу);

2) волны различной природы: акустические (звук), электромагнитные (свет, радиоволны), гравитационные (давление, притяжение);

3) вещество в различных состояниях (жидкий раствор – концентрация молекул; газ - температура и давление).

Для хранения информации, которая будет обрабатываться с помощью компьютера, используются специальные материальные носители: электронные схемы, магнитные ленты, магнитные диски, оптические компакт-диски и т.п.

Человек всегда стремился доступным ему способом зафиксировать сведения о том, что больше всего его волновало. Наши предки оставили нам информацию о себе в виде наскальных рисунков. Такие рисунки (идеограммы) соответствовали не отдельным звукам, а словам или словосочетаниям. Искусственно созданное средство общения - азбука Морзе передавала информацию посредством сигналов. С тех пор основным способом передачи информации являлись знаки и сигналы. Слова «знак», «сигнал», «символ» являются многозначными, т.е. в разных ситуациях могут наделяться разным смыслом. Для того, чтобы подчеркнуть, что носителем информации является физический предмет (лист бумаги, камень, картина) с каким-либо изображением в нем, то говорят, что информация записана, а если носителем информации является волна или вещество, то говорят, что информация переносится сигналами. Таким образом, наполнение знаков и сигналов смыслом превращает их в символы.

Представление информации

Мир вокруг нас полон всевозможных образов, звуков, запахов, и всю эту информацию доносят до сознания человека его органы чувств: зрение, слух, обоняние, вкус и осязание. С их помощью человек формирует свое первое представление о любом предмете, живом существе, произведении искусства, явлении и пр.

Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в различной форме (рис. 1.2.):

1) знаковой письменной, состоящей из различных знаков, среди которых выделяют:

§ символьную в виде текста, чисел, специальных символов (например, текст учебника);

§ графическую (например, географическая карта);

§ табличную (например, таблица записи хода физического эксперимента);

2) в виде жестов и сигналов (например, сигналы регулировщика дорожного движения);

3) устной словесной (например, разговор).

Рис. 1.2. Восприятие информации

Если бы для человека формирование знаний об окружающей среде происходило бы только на основе его собственного восприятия; органами чувств, вряд ли прогресс человечества был бы таким значительным. Выход в космос и покорение морских глубин, овладение ядерной энергией и использование телекоммуникаций, создание государственных систем и систем искусственного интеллекта - все это лежит за пределами чисто чувственного познания индивидуума. Это продукт коллективной интеллектуальной деятельности.

Возможность передачи знаний от одного человека другому - вот на чем основывается прогресс человечества в целом и просто каждого человека в отдельности. Но чтобы передавать знания, нужно как-то обозначать объекты, их свойства и связи между ними. Эти обозначения составляют основу языка и называются именами.

То, что имя обозначает, называют денотатом, или значением имени. Не исключено, что разные имена имеют один и тот же денотат. Такие имена называются синонимами. Изменчивость языка иногда приводит и тому, что одно имя соответствует разным предметам. В языке такие имена называются омонимами.

Кроме значения, для каждого имени определен еще и смысл (концепт), зависящий от окружения, в котором употреблено данное имя. Это окружение называют контекстом. Разница между значением и смыслом имени отчетливо проявляется в употреблении этих слов: значение имени мы знаем, а смысл – понимаем.

Из слов языка строятся более сложные структуры - предложения, формулы и т.п. Построение таких структур обычно подчинено определенным правилам. Совокупность этих правил называют грамматикой данного языка. В естественных языках эти правила лишь до определенной степени регламентируют правописание слов и предложений. В формальных языках, например, в языках программирования, грамматика никак не учитывает смысл слова и жестко фиксирует их употребление в предложениях языка.

Вопросы соотнесения имени со значением и смыслом составляют семантику языка. При передаче информации посредством того или иного языка важно, чтобы семантика этого языка была одинаковой и для источника, и для приемника информации, т.е. оба они должны с одинаковыми именами связывать одинаковое значение и одинаковый смысл.

Каждая наука создает свой язык, в котором за каждым именем закреплены одно значение и один смысл. Такие имена называются терминами, а их смысл и значение даются соответствующими определениями. Закрепление за каждым именем только одного денотата и концепта называется формализацией языка. Наиболее формализован, по-видимому, язык математики, в котором для многих терминов созданы специальные обозначения.

Однако в процессе познания, кроме проблемы соотнесения имени с тем или иным денотатом и концептом (семантика языка), есть еще проблема образования самих имен (синтаксис языка). Общая идея образования имен в языке заключается в том, чтобы выделить некоторое число простейших знаков (которые могут и не быть именами). Конечный упорядоченный набор конструктивных знаков называют алфавитом. Комбинацию знаков алфавита называют словом.

Таким образом, язык - это некоторое подмножество слов над данным алфавитом. Правила, согласно которым из знаков алфавита образуются слова данного языка, называются грамматикой этого языка.

К примеру, алфавит десятичной нумерации – это множество, состоящее из десяти цифр в указанном выше порядке, слово - это запись произвольного числа в десятичной системе счисления, грамматика десятичной нумерации - это правила, согласно которым образуется запись числа, наконец, язык десятичной нумерации -это множество записей всех натуральных чисел.

Человек в своей деятельности использует самые различные языки. Прежде всего, это языки устной и письменной родной речи. Это иностранные языки, которыми может пользоваться человек. Такие языки человеческого общения называются естественными. Естественные языки дают примеры алфавитов, состоящих из нескольких десятков тысяч знаков (китайский язык), и сравнительно небольших по количеству знаков алфавитов многих европейских языков. Знаки, входящие в алфавит естественного языка, называют буквами.

Возникновение других алфавитов было продиктовано необходимостью привлечения технических средств для передачи информации. Одним из первых примеров такого алфавита является азбука Морзе, изобретенная для передачи телеграфных сообщений. В ней каждый знак обычного алфавита кодируется набором (сочетанием) точек и тире.

Использование двухсимвольного алфавита оказалось столь же естественным в различных технических средствах связи, как десятисимвольный алфавит для записи чисел. Дело в том, что технически двухсимвольный алфавит легко реализуется: высокое или низкое напряжение электрического импульса, высокая или низкая намагниченность, высокая или низкая интенсивность светового потока и т.п. так же, как десять пальцев послужили основой для возникновения десятичной нумерации, различимость двух состояний той или иной технической системы легла в основу всех современных средств автоматической передачи информации.

Человек активно использует языки различных указателей, например, знаков дорожного движения или пиктограмм олимпийских видов спорта. 'Кроме того, человек использует ряд языков профессионального назначения. К ним относятся языки математических и химических формул.

Функции информации

При изучении феномена информации закономерно возникает вопрос о ее функциях. Их выделение – довольно не простая задача, и здесь почти невозможно дать такую классификацию функций, которая бы исключала «перекрещивание» их«в той или иной степени [90].

Одна из главных функций информации - это функция общения людей, т.е. коммуникативная. Она проявляется в передаче информации от источника к получателю и выполняющая особую роль в интеграционных процессах общества. Именно благодаря этой особенности информация может способствовать объединению человечества в единую взаимосвязанную глобальную цивилизацию, усиливая и объединяя при этом интеллектуальные ресурсы всей цивилизации, способствовать социальному прогрессу человечества.

Без информации невозможно управление, и, следовательно, правомерно вычленение управленческой функции информации как одной из наиболее важных. Известно, что само понятие «управление» имеет двойной смысл: управление может быть свойством системы и отношением ее к другим системам. Чаще всего управление рассматривается в первом варианте и информация в силу этого определяется как свойство кибернетических систем. Если же управление мыслится как отношение, скажем, общества и природы, где общество управляет неорганическими системами, то информация выступает как отношение, а не как свойство.

Управленческая функция неразрывно связана с коммуникативной. Мало того, коммуникативность информации, т.е. ее понимание, приемлемость для использования, позволяет выполнить управленческую функцию.

Информация может еще выполнять и познавательную функцию, которая выражает связь информации с познанием. При этом познавательная функция связана с коммуникативной и управленческой. С первой потому, что значительная часть информации в обществе передается в процессе общения; со второй - потому что знание приобретается не ради самого знания, а ради управления природными и социальными процессами.

Классификация информации

Информацию можно условно делить на различные виды, основываясь на том или ином ее свойстве или характеристике. На рис. 1.3. приведена обобщенная схема классификаций информации, данных в работах [27, 40, 90]. В основу классификации положено девять следующих принципов: форма общественного сознания, степень значимости, способ кодирования, сфера и место возникновения, стадия обработки, способ отображения, передачи и восприятия, стабильность.

Рис. 1.3. Классификация информации

По форме общественного сознания различают экономическую, политическую, правовую, научную, эстетическую, религиозную, философскую информации.

Экономическая информация - важнейшая часть информации, отражающая отношение людей в процессе материального производства и оказывающая влияние не только на экономику, но и на все важнейшие сферы общественного разделения труда и формы сознания.

Политическая информация охватывает, прежде всего, явления, факты и события политической жизни общества - отношения между классами, нациями, государствами. Эта информация выступает в качестве важного средства властвования и управления.

Правовая информация оперирует нормами, правилами, устанавливаемыми государством в соответствии с его целями и интересами, регулирует отношения и поведение людей.

Научная информация - это получаемая в процессе познания логическая информация, адекватно отображающая закономерности объективного мира и используемая в общественно-исторической парадигме.

Эстетическая информация - часть информации, доступная чувственному восприятию и составляющая аспект художественных образов (или их стороны, которая может так или иначе передаваться во времени и пространстве).

Религиозная информация - такая сторона и часть отображения человеком природных и социальных сил и процессов, в котором они обретают форму сверхъестественного.

Философская информация - часть информации, передаваемая -частным наукам и в другие сферы деятельности человека в качестве мировоззренческих и методологических знаний.

По общественному назначению (по степени значимости) информацию можно подразделять на массовую (общественную), специальную и личную.

Массовая информация подразделяется в свою очередь на:

1) общественно-политическую (получение из средств массовой информации);

2) обыденную (информация процесса повседневного общения);

3) научно-популярную (научно-осмысленный опыт всего человечества, исторические, культурные и национальные традиции).

Специальная информация подразделяется на производственную, техническую, управленческую и научную. Техническая информация имеет следующие градации: станкостроительная, машиностроительная, инструментальная. Научная информация подразделяется на биологическую, математическую, физическую...

Личная информация - это знания, опыт, интуиция, умения, планы, прогнозы, эмоции, чувства, наследственная память конкретного человека.

По способу кодирования сигнала информацию можно разделить на аналоговую и цифровую.

Аналоговый сигнал информацию о величине исходного параметра, о котором сообщается в информации, представляет в виде величины другого параметра, являющегося физической основой сигнала, его физическим носителем. Например, величины углов наклона стрелок часов - это основа для аналогового отображения времени. Высота ртутного столбика в термометре - это тот параметр, который дает аналоговую информацию о температуре. Чем больше длина столбика в термометре, тем больше температура. Для отображения информации в аналоговом сигнале используются все промежуточные значения параметра от минимального до максимального, т.е. теоретически бесконечно большое их число.

Цифровой сигнал использует в качестве физической основы для записи и передачи информации только минимальное количество таких значений, чаще всего только два. Например, в основе записи информации в ЭВМ применяются два состояния физического носителя сигнала - электрического напряжения. Одно состояние – есть электрическое напряжение, условно обозначаемое единицей (1), другое – нет электрического напряжения, условно обозначаемое нулем (0). Для передачи информации о величине исходного параметра необходимо использовать представление данных в виде комбинации нулей и единиц, т.е. цифровое представление. Интересно, что одно время были разработаны и использовались вычислительные машины, в основе которых стояла троичная арифметика, так как в качестве основных состояний электрического напряжения естественно взять три следующие: 1) напряжение отрицательно, 2) напряжение равно нулю, 3) напряжение положительно. До сих пор выходят научные работы, посвященные таким машинам и описывающие преимущества троичной арифметики. Сейчас ъ конкурентной борьбе победили производители двоичных машин. Будет ли так всегда? Приведем некоторые примеры бытовых цифровых устройств. Электронные часы с цифровой индикацией дают цифровую информацию о времени. Калькулятор производит вычисления с цифровыми данными. Механический замок с цифровым кодом тоже можно назвать примитивным цифровым устройством.

По сфере возникновения существует следующая классификация. Информацию, возникшую в неживой природе называют элементарной, в мире животных и растений - биологической, в человеческом обществе - социальной. В природе, живой и неживой, информацию несут - цвет, свет, тень, звуки и запахи. В результате сочетания цвета, света и тени, звуков и запахов возникает эстетическая информация. Наряду с естественной эстетической информацией, как результат творческой деятельности людей, возникла другая разновидность информации – произведения искусств. Кроме эстетической информации, в человеческом обществе создается семантическая информация как результат познания законов природы, общества, мышления. Деление информации на эстетическую и семантическую очевидно очень условно, просто необходимо понимать, что в одной информации может преобладать ее семантическая часть, а в другой - эстетическая.

По месту возникновения информацию можно разделить на следующие виды.

Входная информация - это информация, поступающая в организацию или ее подразделения.

Выходная информация - это информация, поступающая из организации в другую организацию (подразделение).

Внутренняя информация возникает внутри объекта, внешняя информация - за пределами объекта.

По стадии обработки информация подразделяется На следующие виды.

Первичная информация - это информация, которая возникает непосредственно в процессе деятельности объекта и регистрируется на начальной стадии.

Вторичная информация - это информация, которая получается в результате обработки первичной информации и может быть промежуточной и результатной.

Промежуточная информация используется в качестве исходных данных для последующих расчетов.

Результатная информация получается в процессе обработки первичной и промежуточной информации и используется для выработки управленческих решений.

По способу отображения информация подразделяется на текстовую и графическую.

Текстовая информация - это совокупность алфавитных, цифровых и специальных символов, с помощью которых представляется информация на физических носителях (бумага, изображение на экране дисплея).

Графическая информация - это различного рода графики, диаграммы, схемы, рисунки и т.д.

По способу передачи и восприятия информацию принято классифицировать следующим образом. Информация, передаваемая в виде видимых образов и символов называется визуальной; передаваемая звуками - аудиальной; ощущениями – тактильной; запахами – вкусовой. Информация, воспринимаемая оргтехникой и компьютерами, называется машинно-ориентированной информацией. Количество машинно-ориентирован ной информации постоянно увеличивается в связи с непрерывно возрастающим использованием новых информационных технологий в различных сферах человеческой жизни.

Около 80-90% информации человек получает при помощи органов зрения (визуально), примерно 8-15% при помощи органов слуха (аудиально), примерно 1-5% - при помощи остальных органов чувств (обоняния, вкуса, осязания).

По стабильности информация может быть переменной (текущей) и постоянной (условно-постоянной).

Переменная информация отражает фактические количественные и качественные характеристики производственно-хозяйственной деятельности предприятия. Она может меняться для каждого случая, как по назначению, так и по количеству.

Постоянная информация – это неизменная и многократно используемая в течение длительного времени информация.

Постоянная информация может быть справочной, нормативной, плановой. Постоянная справочная информация включает описание постоянных свойств объекта в виде устойчивых длительное время признаков. Постоянная нормативная информация содержит местные, отраслевые и общегосударственные нормативы в различных областях деятельности человека. Постоянная плановая информация содержит многократно используемые на предприятии плановые показатели производственных процессов.

Существуют и другие варианты классификации информации. Конкретный исследователь выбирает для себя ту или иную классификацию в зависимости от стоящей перед ним проблемы, от тех взаимосвязей, которые он изучает.

Вопросы и задания

1. Какие подходы существуют в науке к пониманию феномена «информация»?

2. В чем заключается различие информации и данных?

3. Какая существует связь между понятиями «смысл» или «упорядоченность»?

4. На какие составляющие разбивается текст?

5. Объясните разницу между значением и смыслом имени.

6. Что такое носитель информации? Приведите примеры.

7. Приведите примет двухсимвольного и многосимвольного алфавита.

8. В каких формах представляется информация?

9. Приведите основные функции информации.

10. Расскажите о классификации информации.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНФОРМАЦИИ