Гл. 3 информация в системах и процессах

Определение информации

3.1.1 Информация → свойство → объект

Информация – это структурированное отображение свойств объектов.

Отображение  означает указание соответствия, привязывание. Согласно определению такое привязывание надо производить к свойству, а само свойство должно быть привязано к объекту. 

Термин  «структура»  означает порядок, определяемый устойчивыми связями. Здесь это выражается, что в массивах информации важен порядок  ее следования, зависимость от места, где информация расположена, произнесена, показана.

Информация всегда привязывается к свойству и объекту:

Видно, что понятие информации тесно связано с первичными понятиями объекта и свойства. Иногда информацию также считают первичным понятием.

Самая простая информация – «да/нет». В том случае свойству и объекту соответствует вопрос. «Да/нет» как информация показывает, что информация м.б. ложной  -   т.е. объект может не обладать указанным свойством.

Человек осознал важность информации (данных, сведений, сигналов и пр.) на самых ранних ступенях своего развития. Сбору сведений, их запоминанию и, позже, фиксации на носителе всегда придавалось большое значение. Информация нужна для обучения, для передачи опыта, для уменьшения ошибок и, самое главное, – для принятия решений.  

Принятием решения называется ситуация с более чем одним путем возможного развития событий и выбор одного из этих путей.

Принятие решений как понятие близко к понятию управления, но шире его. Разница состоит в том, что управление всегда предполагает цель, а при принятии решения это не обязательно. Например, мы можем принимать решение по интуиции, выбор может не быть полностью осознанным, здесь могут быть лишь явные и неявные побудительные мотивы (входная информация).

Естественно, информация очень важна и в управлении. Все схемы управления начинаются со сбора (получения) информации, далее она почти всегда перерабатывается (тоже операции с информацией), и только в своей последней стадии выработанные воздействия передаются на исполнительное устройство.

Имеется еще одно различие между терминами «принятие решений» и «управление». Оно состоит в том, что в технике принято первый из этих терминов применять к действиям человека, а второй – к действиям автомата.

Информация нематериальна. Это не надо путать с тем, что у информации всегда существует материальный носитель.  Основные носители: твердый (в т.ч. бумага); электромагнитный; мозг. В настоящий момент электромагнитный носитель в виде битовой записи в ячейках компьютеризированной техники существенно теснит твердый.

Виды и свойства информации

Существуют различные способы делить информацию на виды. Одним из них – деление информации на:

· символы,

· изображения,

· звук.

Это деление имеет в своей основе приемы записи и обработки информации в   компьютере,  но используется и в других областях.

К символам  относятся цифры и знаки математических операций, буквы нескольких алфавитов – строчные и заглавные, знаки препинания и скобки, специальные значки (проценты, имперсант, доллар, параграф и др.), практически забытые элементы псевдографики. Символы кодируются кодами (числами) от 000 до 255 (256=2⁸). Символы – самый простой вид информация для компьютера, их изображение зашито в микросхемы, сверхбыстро вызывается и обрабатывается.

Изображение  в компьютере (говорят также «графика») основано на записи в виде чисел: а) цвета растра (малого элемента монитора); б) места растра на мониторе. К изображениям относятся рисунки штриховые и кистевые (черно-белые и цветные), фотографии, негативы и позитивы, графические элементы (пятна, полосы, закраска, виньетки и пр.). Из-за большого количества растров на экране работа с изображениями требует повышенных ресурсов компьютера по скорости работы и величине памяти.

Звук дискретизируется по времени (несколько сот дискретных точек в секунду) и для каждого момента в виде чисел записываются амплитуда и частота звука. В результате звук не оказывается большим бременем для компьютера, например, можно спокойно слушать музыку и работать с текстом.

Некомпьютерные способы деления информации на виды либо близки в своей основе к верхней (например, текст, рисунок /изображение, речь, запах, тактильная информация), либо уже идут по направлениям деятельности человека.

Из интересных видов информации отметим жесты, боль, интонацию и, наконец, главное – зрительный образ реального мира в глазах человека.

Видеоинформация не является отдельным видом информации – это комбинация трех вышеперечисленных основных видов.

Этот вид информации основан на демонстрации на мониторе быстро сменяющих друг друга изображений, каждое из которых мало отличается от предыдущего. За счет эффекта инерции в глазе человека уже при показе 10 кадров в сек. человек видит движение. Различные системы используют скорость от 24 (в кино) до 60 кадров в секунду.

Широка употребляется термин «медийная  информация». Это информация с цветом, движением, звуком. Такая информация считается основной в XXI веке, а, например, газеты, радио, черно-белое телевидение – усеченными формами. 

Отметим также, что существовавшая в течение десятилетий в XX веке проблема совмещения изображения и звука (кино было «великий немой») в компьютере решается достаточно просто. Это происходит на основе имеющееся в системном блоке жесткой и высокоточной синхронизации времени. Интересно, что технические системы воспроизведения изображения и воспроизведения звука при этом остаются различными.

Среди компьютерных операций с видеоинформацией отметим видеомонтаж, покадровую обработку, снабжение титрами, цифровую перезапись и тиражирование, пересылку по компьютерным сетям. Излишне говорить, что основным видом видеоинформации является цифровой.  

Рассмотрим для информации следующие страты (страта - аспект, сторона, проявление):

· источник информации (откуда она взялась);

· к какому объекту (группе объектов) данная информация относится (контент, суть информации);

· потребитель информации (где она нужна, где требуется).

В большинстве случаев важнейшей является вторая страта. Но о ней в общем виде можно сказать мало. Контент и представление о нем весьма специфичны в различных областях деятельности человека. Например, точка зрения на контент программиста в основном совпадает с делением информации на виды. Программист и системщик интересуются тем, что это -­ числа, документы, таблицы, изображения, звук (музыка), видео, компьютерные программы и пр. О чем это – им обычно не интересно.

Введем основные характеристики источника:

релевантность (нужность, полезность, можно вводить качество информации; здесь же или отдельно рассматриваеися такое свойство как достоверность)

полнота (исчерпываемость, можно вводить долю, проценты, можно дополнять другим источником и давать общую характеристику)

доступность - с делением источников на открытые, корпоративные (отраслевые, клубные и др.), платные, закрытые. Возможно комбинирование источников.Сюда же относится эргономичность – удобство взаимодействия с источником с точки зрения потребителя.

защищенность от несанкционированного или случайного получения информация или от ее изменения в источнике.

Встанем теперь на точку зрения потребителя информации. С такой точки принято рассуждать в сфере услуг, в рекламе, в дизайне. Итак для потребителя информация может быть (под потребителем понимается как человек, так и техническое устройство):

- Актуальной (нужная сейчас); потенциальная (нужная в принципе).

- Нужна   одному  потребителю, нужна конкретной   группе, нужна неопределенной (потенциальной) группе.

- Требующая пояснений  (в т.ч. обучения, образования) и рассчитанная на массовое потребление.

Важным для информации является ее деление на   данные и знания. Эти понятия употребляются очень часто, но их строгое определение затруднительно.

Данные обычно определяют как факты (информацию) простого вида,  как простую характеристику, позволяющую отличать друг от друга элементы, состояния, сигналы и прочее (например, цифры в бухгалтерском отчете, фамилии в справочнике).

Знаниями называются сложные, составные, в т.ч. абстрактные факты в их логической упорядоченности, охватывающие определенную область человеческой деятельности

Эти области называются отраслевыми и профессиональными знаниями, ветвью знания, наукой.

Задача науки – получать новую информацию из данных и фактов, т.е. из той же информации. Новая информация обычно абстрактна – т.е. формулируется через специальные, оторванные от конкретных фактов понятия и логику (первая группа - правила, законы, теоремы, принципы, заключения, абстрактные утверждения и пр.; вторая группа - методы, приемы, теории, технологии и пр.)

Понятие знаний ведет к понятию образования и широкой связи образования с информацией. Многие полезные знания (т.е. информация) доступны только при достаточно высоком уровне образования.

Информация и компьютер

Компьютер – это средство для работы с информацией. В наше время у него имеются конкурент лишь в виде человеческого мозга и слабый конкурент в виде бумаги с ручкой.

В своей первичной основе компьютер представляет собой ячейки (сейчас более миллиарда для персонального компьютера), каждая из которых может находиться только в двух положениях. Обычно их определяют как «0» и «1», хотя по своей физической сути они определяются состояниями «намагничено ниже уровня a», «намагничено выше уровня b» (b >> a).

По отношению к ячейкам компьютер выполняет всего две операции: 

· может определить, что в ячейке – 0 или 1;

· может поменять в ячейке 0 на 1 или наоборот.

То огромное множество задач, которые решает современный компьютер, в конце концов, сводятся к этим элементарным операциям.

Бинарный вид состояния ячеек удобно соответствует двоичным числам (вот откуда «0» и «1»). В виде двоичного числа можно записать любое, в том числе, десятеричное число (например, 10₁₀ = 1010₂, 125₁₀ = 1111101₂.). Отметим, что двоичная арифметика проще десятеричной, а увеличение количества знаков в числе для компьютера не является проблемой.

Использование  бинарной записи  - основная суть работы компьютера. Вторая часть пути к всеобщей компьютеризации – это научиться записывать в бинарном виде любую информацию. Обратим внимание, что запись в виде числа обеспечивает такое свойство как перенос информации без искажений. В компьютере, как правило, все делается два раза и сверяется – совпадает ли каждый бит. Это – фундаментальное свойство цифровой записи в отличие от аналоговой. Именно оно обеспечивает переход от известных аналоговых средств к цифровым. Появились цифровые фотоаппарат, видеокамера, телефон, магнитофон, телевизор, цифровые каналы связи, цифровое управление объектами и многое другое.  

 А теперь краткая история компьютера, из которой видно, как компьютер научился делать с информацией почти все.

Первые 10-12лет своего существования компьютер умел оперировать только с числами (используя переход от двухзначной системы счисления к десятиричной и обратно). Но уже при этом работал, рассчитывал и полет ракеты, и водородную бомбу. Прорыв произошел в конце 50-х гг. XX века, когда значки на печатной машинке были закодированы числами от 000 до 255. Отметим, что эти числа могут быть записаны в виде 8-значного двоичного числа (вот откуда понятие байта). Печатную машинку научили автоматически печатать посылаемый на нее код, и получился первый принтер. Так компьютер научили работать с символами, в том числе, с текстом. 

Следующей стадией (начало 60-х гг. прошлого века) было научить компьютер работать с цветом, конечно, сначала черно-белым. Это совпало с появлением экрана, ранее его у компьютера не было. Экран разбили на мелкие, невидимые человеческому глазу квадратики и пускали туда 25 раз в секунду команды гореть или не гореть. Так возникла картинка, почти сразу двигающаяся. Идею показа цветной картинки на основе трех базовых цветов взяли из цветного телевизора, который в то время уже был. В тот же период появилась клавиатура – вы можете себе представить работу на компьютере без экрана и клавиатуру? А такая работа была (перфоленты, перфокарты). Чуть позже появились и способы записывать   звук - возникла цифровая запись звука.

Очередной революцией в Terra Computae было распространение относительно дешевых персональных компьютеров – для офиса, для дома (появились в конце 70-х гг. XX века, широко стали распространяться с середины 80-ых). Вот когда с компьютерами познакомилось большинство людей. Персональные компьютер очень быстро заменил две важные для цивилизованного мира вещи – печатную машинку и бухгалтерские счеты. За компьютеры сели и в редакциях – исправить букву, поменять слово, переставить местами абзацы стало проще простого.

Последней большой революцией в компьютерном мире считается глобальное распространение Интернета на рубеже XX – XXI веков. Хотя сам Интернет, даже на территории нашей страны был еще в конце 80-х гг, а его истоки относят к концу 60-х в США. Причем в России до середины 90-х Интернет конкурировал с аналогичными отечественными системами обмена информацией.

Сейчас Интернет определяется как   всемирная сверхбыстрая и сверхдешевая коммуникационная и справочная система. Она используется для ведения деловой и социальной активности, образования, развлечения и пр. Работу без использования Интернета не мыслит себе ни один специалист. Отметим, что такое положение меняет образ жизни и мышление современного человека.

Подэтапами развития компьютерных технологий считаются:

– внедрение иконок – очень удобной формы вызова и работы с информацией (черно-белые – 70-80-ые, цветные в России – 90-е);

– массовый переход к графическому интерфейсу (в России – середина 90-х), когда вместо 256 символов на экране стала видна гораздо более информативная и более приятная цветная картинка;

– широкое распространение жидкокристаллических мониторов, сделавших экран плоским и уменьшивших негативное влияние компьютера на человека (Россия – конец 90-х);

– появление удобных переносных компьютеров - ноутбуков (80-е гг., начало широкого распространения – 90-е).

 

Операции с информацией

Если информация уже имеется, то базовыми операциями с ней считаются:

хранение

передача

преобразование.

Если информация отсутствует, то к этим операциям добавляется еще поиск и сбор  информации

Хранение.  Информация нужна для оперативного, обычно многократного  вызова и использования. Хранение всегда имеет материальный носитель – на чем храниться. Хранение должно быть систематизировано, например, по предметным областям, по объектам, по характеристикам. Часто хранение носит иерархический характер. Требования к хранению информации: компактность; удобство вывода, быстрота доступа; долговременность; защищенность.

Основная современная единица хранения информации – компьютерная база данных (БД). В БД информация хранится совместно с правилами вызова. Работа с БД носит характер вопросов и ответов.

Современные БД хранят все виды информации – числа, текст, изображения, звук, видео. Суть БД как программы – быстрая работа с заранее расставленными в базе метками. Современные БД, в т.ч. Интернет как база, имеют много ускоряющих поиск ухищрений.

Важный вопрос – заполнение БД и изменения в ней. Это достаточно деликатная операция, для нее обычно организовывается специальная служба. Часть информации может приходить в базу автоматически и занимать нужное место. Часть информации вводится вручную с клавиатуры или массивами с просмотром их человеком.

При   передаче информации существуют понятия:

· отправителя (источника),

· получателя (адресата),

· канала передачи (канала связи).

Современные каналы передачи: провода, радиоканалы, магнитный носитель. К ним дополняются такие каналы как почта, курьер, речь и др.

Потоком информации называется регулярная передача однотипной информации от конкретного источника конкретному адресату. Поток удобно отслеживать, автоматизировать.

 Основные характеристики передачи:

формальный вид – в настоящее время основным видом является битовый поток. Но пока еще распространена и аналоговая форма.

мощность потока (количество сигналов, сообщений и других единиц информации в единицу времени).

содержательный вид информации (о чем она – огромное количество направлений человеческой деятельности);

Дополнительными характеристиками передачи являются: шифрование, дублирование, равномерность/неравномерность, уведомление о приеме, формат передачи (правила кодирования) и пр.

Переработка  (преобразование) информации имеем очень много разновидностей.

Это сортировка, отбор/выбор, ранжирование, математические действия, логический выбор, обработка текста, написание текста и рисование (это переработка из мыслеформы в голове человека в текст и изображение), построение графиков и диаграмм, обработка изображения и многое другое.

Переработка практически всегда включает в себя применение знаний. Примеры сложной переработки – принятие решений, экспертные оценки, использование абстрактного мышления, интуиции. Формальные правила переработки информации называются алгоритмом. Считается, что у переработки всегда имеется алгоритм. Алгоритм может включать действия человека.

Алгоритм может иметь реализацию в виде программы

Программой называется алгоритм в виде, воспринимаемый определенным исполнителем (техническим средством, человеком).

Конечно, прежде всего, это компьютер. Но это может быть и станок с программным (некомпьютерным) управлением, и робот с видеосистемой, и даже музыкальная шкатулка. Программу может исполнять и человек, например, действуя по жесткой инструкции на сборочном конвейере, при пожаре или катастрофе.  

Все преобразования с информацией происходят по одной схеме:

 

Преобразование (переработка, превращение одной информации в другую; получение информации из информации) является информационным процессом. Преобразование информации чрезвычайно важный для человечества процесс, включающие в себя обучение ребенка и взрослого, фиксацию успешных действий (опыт общения, личный, групповой, социальный), развитие техники, науку в целом и многое другое.