ЗАНЯТИЕ 1. Понятие информации

1.1. Основные понятия

В понятие «информация» (от лат. informatio – сведения, разъяснения, изложение) вкладывается различный смысл соответственно той отрасли, где это понятие рассматривается: в науке, технике, обычной жизни и т.д. Обычно под информацией подразумевают любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют (сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.). В литературе можно найти большое число определений термина «информация», которые отражают различные подходы к его толкованию:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1 Информация – сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления («Федеральный закон РФ от 27.07.2006 г. № 149-ФЗ Об информации, информационных технологиях и о защите информации»);

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 2 Информация – сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством (Толковый словарь русского языка Ожегова).

Говоря о компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символов или знаков (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), которая несет смысловую нагрузку и представлена в понятном для компьютера виде. В информатике наиболее часто используется следующее определение этого термина:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 3 Информация – это осознанные сведения (знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т.д.) об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.

Можно выделить некоторые особенности информации, подчёр­кивающие её принципиальное отличие от вещества и энергии:

• по отношению к информации неприменим закон сохранения (информация может внезапно, «ниоткуда» возникнуть в во­ображении человека; человек может её забыть, утратив навсегда и  невозвратно);
• информация не расходуется при её использовании;
• информация может быть передана от одного человека к другому, при этом её количество у первого человека не уменьшится;
• ценность суммы информации может превосходить сумму ценностей её частей.

Одно и то же информационное сообщение (статья в журнале, объявление, рассказ, письмо, справка, фотография, телепередача и т. п.) может нести разное количество и содержание информации для различных людей в зависимости от накопленных ими знаниями, от уровня доступности этого сообщения и от уровня интереса к нему. Например, новость, составленная на китайском языке, не несет никакой информации человеку, который не знает этого языка, но может быть полезной для человека со знанием китайского. Никакой новой информации не будет содержать и новость, изложенная на знакомом языке, если ее содержание непонятно или уже известно. Информацию рассматривают как характеристику не сообщения, а соотношения между сообщением и его получателем.

1.2. Виды и свойства информации

Информация может существовать в различных видах:

• Текст, рисунки, чертежи, фотографии;
• Световые или звуковые сигналы;
• Радиоволны; 
• Электрические и нервные импульсы;
• Магнитные записи;
• Жесты и мимика;
• Запахи и вкусовые ощущения;
• Хромосомы, через которые передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т. д.

Различают основные виды информации, которые классифицируют по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения:

Графическая – один из древнейших видов, с помощью которого хранили информацию об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а затем в виде картин, фотографий, схем, чертежей на различных материалах (бумага, холст, мрамор и др.), которые изображают картины реального мира;

Звуковая (акустическая) – для хранения звуковой информации в 1877 г. было изобретено звукозаписывающее устройство, а для музыкальной информации – разработан способ кодирования с использованием специальных символов, который дает возможность хранить ее как графическую информацию;

Текстовая – кодирует речь человека с помощью специальных символов – букв (для каждого народа свои); для хранения используется бумага (записи в тетради, книгопечатание и т.п.);

Числовая – кодирует количественную меру объектов и их свойств в окружающем мире с помощью специальных символов – цифр (для каждой системы кодирования свои); особенно важной стала с раз­витием торговли, экономики и денежного обмена;

Видеоинформация – способ хранения «живых» картин окружа­ющего мира, который появился с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых еще не изобретены способы кодирования и хранения – тактильная информа­ция, органолептическая и др.

К важнейшим свойствам информации относятся:

• адекватность;
• достоверность;
• полнота;
• ценность;
• своевременность (актуальность);
• понятность;
• доступность;
• краткость;
• и др.

Адекватность информации может выражаться в трех формах:

• семантической,
• синтаксической,
• прагматической.

Синтаксическая адекватность. Она отображает формально-структурные характеристики информации и не затрагивает ее смыслового содержания. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов представления информации, надежность и точность преобразования этих кодов и т.п. Информацию, рассматриваемую только с синтаксических позиций, обычно называют данными, так как при этом не имеет значения смысловая сторона. Эта форма способствует восприятию внешних структурных характеристик, т.е. синтаксической сто­роны информации.

Семантическая (смысловая) адекватность. Эта форма определяет степень соответствия образа объекта и самого объекта. Семантический аспект предполагает учет смыслового содержания информации. На этом уровне анализируются те сведения, которые отражает информация, рассматриваются смысловые связи. В информатике устанавливаются смысловые связи между кодами представления информации. Эта форма служит для формирования понятий и представлений, выяв­ления смысла, содержания информации и ее обобщения.

Прагматическая (потребительская) адекватность. Она отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации цели управления, которая на ее основе реализуется. Проявляются прагматические свойства информации только при наличии единства информации (объекта), пользователя и цели управления. Можно сказать, что прагматическая адекватность определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. С этой точки зрения анализируются потребительские свойства информации. Эта форма адекватности непосредственно связана с практическим использованием информации, с соответствием ее целевой функции деятельности системы.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости 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.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка. Свойство актуальности информации особо важную роль играет в ситуациях, которые очень быстро изменяются, например, торги на фондовой или валютной бирже.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по-разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, эн­циклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

1.3. Информационные процессы, технологии и системы

Информацию можно:

• воспринимать;
• делить на части;
• запоминать;
• измерять;
• искать;
• использовать;
• комбинировать;
• копировать;
• обрабатывать;
• передавать;
• принимать;
• преобразовывать;
• распространять;
• разрушать;
• собирать;
• создавать;
• упрощать;
• формализовать;
• хранить;
• и др

Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда играли важную роль в жизни общества. В ходе эволюции человечества просматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов.

Сбор информации – это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или человеком или с помощью технических средств и систем.

Обмен информацией – это процесс, в ходе которого источник ин­формации ее передает, а получатель — принимает. Обмен информации осуществляется с помощью сигналов, являющихся ее материальным носителем. Средства и способы установления и поддержания информа­ционного обмена между различными системами (например, компьютер-пользователь) называется интерфейсом (англ. interface — внешнее лицо)

Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой целью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном диске, фото, кино и др.). Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации называется накоплением информации.

Хранение информации — это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки. В отличие от накопления, этот процесс связан с систематизацией данных, выбором определенного способа их организации с целью быстрого нахождения (выбора) необходимых данных.

Обработка информации – это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи, получение одних информационных объектов из других информационных объектов путем выполнения некоторых алгоритмов.

Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объёма и разнообразия информации.

Совокупность методов и устройств, используемых людьми для обработки информации, называют информационной технологией.

Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации.

Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.

Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем.

Человечество занималось обработкой информации тысячи лет. Существует мнение, что мир пережил несколько информационных ре­волюций.

Первая информационная революция связана с изобретением и освоением человеческого языка, который, точнее устная речь, выделила человека из мира животных. Это позволило человеку хранить, передавать, совершенствовать, увеличивать приобретенную информацию.

Вторая информационная революция заключалась в изобретении письменности. Прежде всего, резко возросли (по сравнению с предыдущим этапом) возможности по хранению информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность и как средство для передачи информации. Кроме того, возникновение письменности было необходимым условием для начала развития наук (вспомним Древнюю Грецию, например). С этим же этапом, по всей видимости, связано и возникновение понятия натуральное число. Все народы, обладавшие письменностью, владели понятием числа и пользовались той или иной системой счисления.

Все-таки, зафиксированное в письменных текстах знание было ограниченным, и, следовательно, мало доступными. Так было до изобретения книгопечатания.

Что обосновало третью информационную революцию. Здесь наиболее очевидна связь информации и технологии. Книгопечатание можно смело назвать первой информационной технологией. Воспроизведение информации было поставлено на поток, на промышленную основу. По сравнению с предыдущим этот этап не столько увеличил возможности по хранению (хотя и здесь был выигрыш: письменный источник — часто один-единственный экземпляр, печатная книга — целый тираж экземпляров, а следовательно, и малая вероятность потери информации при хранении (вспомним «Слово о полку Игореве«)), сколько повысил доступность информации и точность ее воспроизведения. Механизмом этой революции был печатный станок, который удешевил книгу и сделал информацию более доступной.

Четвертая революция, плавно переходящая в пятую, связана с созданием современных информационных технологий. Этот этап связан с успехами точных наук (прежде всего математики и физики) и ха­рактеризуется возникновением таких мощных средств связи, как телеграф (1794г. – первый оптический телеграф, 1841г. – первый электромагнитный телеграф), телефон (1876г.) и радио (1895г.), к которым по завершению этапа добавилось и телевидение (1921г.). Кроме средств связи появились новые возможности по получению и хранению информации — фотография и кино. К ним также очень важно добавить разработку методов записи информации на магнитные носители (маг­нитные ленты, диски). Но самым поразительным было создание совре­менных компьютеров и средств телекоммуникаций.

В настоящее время термин «информационная технология» упо­требляется в связи с использованием компьютеров для обработки ин­формации. Информационные технологии охватывают всю вычислительную технику и технику связи и, отчасти, — бытовую электронику, телевидение и радиовещание.

Они находят применение в промышленности, торговле, управлении, банковской системе, образовании, здравоохранении, медицине и науке, транспорте и связи, сельском хозяйстве, системе социального обеспечения, служат подспорьем людям различных профессий и домохозяйкам.

Народы развитых стран осознают, что совершенствование ин­формационных технологий представляет самую важную, хотя дорого­стоящую и трудную задачу.

В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических систем является экономически возможным, и это обусловливает появление национальных исследовательских и образова­тельных программ, призванных стимулировать их разработку.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью внешних устройств вычислительной техники в виде текстов, таблиц, графиков и т.д.

Стержнем любой информационной технологии является выбор и реализация наиболее рационального информационного процесса, который можно определить как совокупность процедур по преобразованию и обработке информации.

В свою очередь информационной процедурой принято считать совокупность однородных операций, воздействующих определенным образом на информацию. Основными информационными процедурами являются: регистрация, сбор, передача, кодирование, хранение и обработка информации.

Реализация любой задачи конкретного пользователя требует создания системы информационного обслуживания, которую чаще называют информационной системой.

Информационная система (ИС) — это совокупность различных средств и методов, предназначенных для сбора, подготовки, хранения, обработки и выдачи информации в интересах пользователя.

Любая информационная система создается с целью повышения эффективности того или иного вида деятельности. Рост объемов хранимой и обрабатываемой информации объективно обусловил развитие технических средств, необходимых для реализации информационных процедур. Появление ПЭВМ позволило реализовать автоматизирован­ные ИС.

В автоматизированной информационной системе (АИС) ее основные компоненты приводятся в действие автоматическим устройством, алгоритмизация которого поддается математическому описанию.

1.4. Информационные ресурсы.

С конца 80-х годов ХХ века стали говорить о переходе от мате­риального общества к информационному. Признаками такого общества являются:

• Информация стала стратегическим ресурсом наряду с энерге­тическими, природными и трудовыми ресурсами;
• Резко возросла доля занятых в сфере информационных технологий (более 50% занятого населения);
• Изменилась структура потребительских расходов. Если раньше большую часть доходов население тратило на приобретение одежды, автомобилей (товары «старой экономики»), то теперь стремительно растет доля высокотехнологичных товаров, которые экономят время: телефон, связь, оплата услуг по финансовым операциям (фонды, биржа), ПК, раз­влечение и отдых, кабельное телевидение. Ежегодный рост расходов населения на товары старой экономики составил в 1999 году приблизительно 0,9%, а на товары новой экономики – 12,5%. В 2000 году мировой рынок информационных технологий (по данным ЮНЕСКО) составил около 4 трлн долларов, а автомобильный – лишь 0,5 трлн. долларов.

В период перехода к информационному обществу необходимо подготовить человека к быстрому восприятию и обработке больших объемов информации, овладению им современными средствами, методами и технологий работы. Новые условия работы порождают зависимость информированности одного человека от информации, приобретенной другими людьми. Поэтому уже недостаточно уметь самостоятельно осваивать и накапливать информацию, надо научиться такой технологии работы с информацией, когда подготавливаются и принимаются решения на основе коллективного знания. Это говорит о том, что человек должен иметь определенный уровень культуры по обращению с информацией. Для отражения этого факта был введен термин информационная культура.

Информационная культура – умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи современные технические средства, методы и компьютерные технологии. Информационная культура является продуктом разнообразных творческих способностей человека и проявляется в следующих аспектах:

• в конкретных навыках по использованию технических средств (от телефона до персонального компьютера и компьютерных сетей;
• в способности использовать в своей деятельности конкретные программные продукты;
• в умении извлекать информацию из различных источников: периодической печати, электронных коммуникаций, представлять ее в понятном виде и уметь эффективно использовать;
• во владении основами аналитической обработки информации;
• в знании особенностей информационных потоков в своей предметной области.

Информационные ресурсы — это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство.

Это книги, статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и опытно-конструкторская документация, технические переводы, данные о передовом производственном опыте и др.

Информация – это специфический ресурс. Во-1-х, со временем ее количество не уменьшается, а наоборот увеличивается, причем, ин­формационные ресурсы (в отличие от всех других видов ресурсов — трудовых, энергетических, минеральных и т.д.) тем быстрее растут, чем больше их расходуют.

Появляется возможность накапливать опыт, систематизировать его и таким образом обеспечивать принятие эффективных решений. Во-2-х, информация является одновременно и предметом и продуктом труда. Исходные данные о фактическом состоянии, например, объекта управления – предмет труда, а различные выходные документы, отчеты, справки, аналитические обзоры – продукт труда.