І ІНФОРМАЦІЯ В матеріальному світі
З ІГНАЛИ І ДАНІ
Ми живемо в матеріальному світі. Все, що нас оточує і з чим ми стикаємося щодня, відноситься або до фізичних тіл, або до фізичним параметрам. з курсу
фізики ми знаємо, що стану абсолютного спокою не існує і фізичні об'єкти знаходяться в стані безперервного руху і зміни, яке супроводжується обміном енергією і її переходом з однієї форми в іншу.
Всі види енергообміну супроводжуються появою сигналів, тобто, всі сигнали мають в своїй основі матеріальну енергетичну природу. При взаємодії сигналів з фізичними тілами в останніх виникають певні зміни властивостей - це явище називається реєстрацією сигналів. Такі зміни можна спостерігати, вимірювати або фіксувати іншими способами - при цьому виникають і реєструються нові сигнали, тобто, утворюються дані.
Дані - це зареєстровані сигнали.
Д ані І МЕТОДИ
Звернемо увагу на те, що дані несуть в собі інформацію про події, що сталися в матеріальному світі, оскільки вони є реєстрацією сигналів, що виникли в результаті цих подій. Однак дані не тотожні інформації. Спостерігаючи випромінювання далеких зірок, людина отримує певний потік даних, але чи стануть ці дані інформацією, залежить ще від дуже багатьох обставин. Розглянемо ряд прикладів.
Спостерігаючи за змаганнями бігунів, ми за допомогою механічного секундоміра реєструємо початкове і кінцеве положення стрілки приладу. У підсумку ми заміряємо величину її переміщення за час забігу - це реєстрація даних. Однак інформацію про час подолання дистанції ми поки не отримуємо. Для того щоб дані про переміщення стрілки дали інформацію про час забігу, необхідна наявність методу перерахунку однієї фізичної величини в іншу. Треба знати ціну поділки шкали секундоміра (або знати метод її визначення) і треба також знати, як множиться ціна поділки приладу на величину переміщення, тобто треба ще мати математичним шляхом множення.
Якщо замість механічного секундоміра використовується електронний, суть справи не змінюється. Замість реєстрації переміщення стрілки відбувається реєстрація кількості тактів коливань, що відбулися в електронній системі за час вимірювання. Навіть якщо секундомір безпосередньо відображає час в секундах і нам не потрібен метод перерахунку, то метод перетворення даних все одно присутній - він реалізований спеціальними електронними компонентами та працює автоматично, без нашої участі.
Прослуховуючи передачу радіостанції чужою мовою, ми отримуємо дані, але не отримуємо інформацію в зв'язку з тим, що не володіємо методом перетворення даних в відомі нам поняття. Якщо ці дані записати на аркуш паперу або на магнітну стрічку, зміниться форма їх подання, відбудеться нова реєстрація і, відповідно, утворюються нові дані. Таке перетворення можна використовувати, щоб все-таки отримати інформацію з даних шляхом підбору методу, адекватного їх новій формі. Для обробки даних, записаних на аркуші паперу, адекватним може бути метод перекладу зі словником, а для обробки даних, записаних на магнітній стрічці, можна запросити перекладача, що володіє своїми методами перекладу,
заснованими на знаннях, отриманих в результаті навчання або попереднього досвіду.
Якщо в нашому прикладі замінити радіопередачу телевізійною трансляцією, що ведеться чужою мовою, то ми побачимо, що поряд з даними ми все-таки отримуємо певну (хоча і не повну) інформацію. Це пов'язано з тим, що люди, які не мають дефектів зору, апріорно володіють адекватним методом сприйняття даних, переданих електромагнітним сигналом в смузі частот видимого спектру з інтенсивністю, що перевищує поріг чутливості очі. У таких випадках кажуть, що метод відомий по контексту, тобто дані, що становлять інформацію, мають властивості, однозначно визначають адекватний метод отримання цієї інформації. (Для порівняння скажемо, що сліпому «телеглядачеві» контекстний метод невідомий, і він виявляється в положенні радіослухача, приклад з яким було розглянуто вище.)
П ОНЯТІЕ ПРО ІНФОРМАЦІЮ
Для інформатики як технічної науки поняття інформації не може грунтуватися на таких антропоцентричних поняттях, як знання, і не може спиратися тільки на об'єктивність фактів і свідчень. Засоби обчислювальної техніки мають здатність обробляти інформацію автоматично, без участі людини, і ні про яке знанні або незнанні тут мова йти не може. Ці кошти можуть працювати зі штучною, абстрактною і навіть з помилковою інформацією, яка не має об'єктивного відображення ні в природі, ні в суспільстві.
У цій роботі ми даємо нове визначення інформації, засноване на раніше продемонстрованому факт взаємодії даних і методів в момент її утворення.
Інформація - це продукт взаємодії даних і адекватних їм методів.
Оскільки в такій формі визначення інформації дається вперше, читач запрошується для його всебічної перевірки в рамках інших відомих йому наукових дисциплін, а ми розглянемо приклад, свого часу використаний Норбертом Вінером для того, щоб показати, як інформація окремих членів популяції стає інформацією суспільства.
Припустимо, я перебуваю в лісах удвох зі тямущим дикуном, який не може говорити моєю мовою і мовою якого я теж не можу говорити. Навіть без якого-небудь умовного мови знаків, відомого нам обом, я можу багато чого довідатися від нього. Мені потрібно лише бути особливо уважним в ті моменти, коли він виявляє ознаки хвилювання або інтересу. Тоді я
повинен подивитися навколо, особливо в напрямку його погляду, і запам'ятати все, що я побачу і почую. Не мине багато часу, як я відкрию, які предмети видаються важливими для нього, - не тому, що він повідомив мені про них словами, але тому, що я сам їх помітив. Інакше кажучи, сигнал, позбавлений внутрішнього змісту, може придбати для мого супутника сенс з того, що спостерігає він в даний момент, і може придбати для мене сенс з того, що спостерігаю я в даний момент. Здатність дикуна помічати моменти мого особливо активної уваги сама по собі утворює мову, можливості якого настільки ж різноманітні, як і діапазон вражень, доступних нам обом.
Н. Вінер. кібернетика
Мал. 1.1. Зв'язок між даними та інформацією
Д ІАЛЕКТІЧЕСКОЕ ЄДНІСТЬ ДАНИХ І МЕТОДІВ В ІНФОРМАЦІЙНОМУ
Розглянемо дане вище визначення інформації і звернемо увагу на наступні обставини.
1. Динамічний характер інформації. Інформація не є статичним об'єктом - вона динамічно змінюється і існує тільки в момент взаємодії даних і методів. Все інше час вона перебуває в стані даних. Таким чином, інформація існує тільки в момент протікання інформаційного процесу. Весь інший час вона міститься у вигляді даних.
2. Вимога адекватності методів. Одні і ті ж дані можуть в момент споживання поставляти різну інформацію в залежності від ступеня адекватності
взаємодіючих з ними методів. Наприклад для людини, що не володіє китайською мовою, лист, отримане з Пекіна, дає тільки ту інформацію, яку можна отримати методом спостереження (кількість сторінок, колір і сорт паперу, наявність незнайомих символів і т. П.). Все це інформація, ноето не вся інформація, укладена в листі. Використання більш адекватнихметодов дасть іншу інформацію.
3. Діалектичний характер взаємодії даних і методів. Звернемо увагу на те, що дані є об'єктивними, оскільки це результат реєстрації об'єктивно існуючих сигналів, викликаних змінами в матеріальних тілах або полях. У той же час, методи є суб'єктивними. В основі штучних методів лежать алгоритми (впорядковані послідовності команд), складені і підготовлені людьми (суб'єктами). В основі природних методів лежать біологічні властивості суб'єктів інформаційного процесу. Таким чином, інформація виникає і існує в момент діалектичного взаємодії об'єктивних даних і суб'єктивних методів.
Такий дуалізм відомий своїми проявами в багатьох науках. Так, наприклад, в основі найважливішого питання філософії про первинність матеріалістичного і ідеалістичного підходів до теорії пізнання лежить не що інше, як двоїстий характер інформаційного процесу. В обґрунтуваннях обох підходів неважко виявити упор або на об'єктивність даних, або на суб'єктивність методів. Підхід до інформації як до об'єкта особливої природи, що виникає в результаті діалектичної взаємодії об'єктивних даних з суб'єктивними методами, дозволяє у багатьох випадках зняти протиріччя, що виникають в філософських обгрунтуваннях ряду наукових теорій і гіпотез.
З войства ІНФОРМАЦІЇ
Отже, інформація є динамічним об'єктом, що утворюється в момент взаємодії об'єктивних даних і суб'єктивних методів. Як і будь-який об'єкт, вона має властивості (об'єкти помітні за своїми властивостями). Характерною особливістю інформації, що відрізняє її від інших об'єктів природи і суспільства, є зазначений вище дуалізм: на властивості інформації впливають як властивості даних, складових її змістовну частину, так і властивості методів, взаємодіючих з даними в ході інформаційного процесу. Після закінчення процесу властивості інформації переносяться на властивості нових даних, тобто властивості методів можуть переходити на властивості даних.
Можна навести чимало різноманітних властивостей інформації. Кожна наукова дисципліна розглядає ті властивості, які їй найбільш важливі. З точки зору інформатики найбільш важливими представляються наступні властивості: об'єктивність, повнота, достовірність, адекватність, доступність та актуальність інформації.
Об'єктивність і суб'єктивність інформації. Поняття об'єктивності інформації є відносним. Це зрозуміло, якщо врахувати, що методи є суб'єктивними. Більш об'єктивною прийнято вважати ту інформацію, в яку методи вносять менший суб'єктивний елемент. Так, наприклад, прийнято вважати, що в результаті спостереження фотознімку природного об'єкту або явища утворюється більш об'єктивна інформація, ніж в результаті спостереження малюнка того ж об'єкта, виконаного людиною. В ході інформаційного процесу ступінь об'єктивності інформації завжди знижується. Це властивість враховують, наприклад, в правових дисциплінах, де по-різному обробляються свідчення осіб, безпосередньо
які спостерігали події або отримали інформацію непрямим шляхом (за допомогою умовиводів або зі слів третіх осіб). У не меншому ступені об'єктивність інформації враховують в історичних дисциплінах. Одні і ті ж події, зафіксовані в історичних документах різних країн і народів, виглядають абсолютно по-різному. У істориків є свої методи для тестування об'єктивності історичних даних і створення нових, більш достовірних даних шляхом зіставлення, фільтрації і селекції вихідних даних. Звернемо увагу на те, що тут мова йде не про підвищення об'єктивності даних, а про підвищення їх достовірності (це зовсім інша властивість).
Повнота інформації. Повнота інформації багато в чому характеризує якість інформації і визначає достатність даних для прийняття рішень або для створення нових даних на основі наявних. Чим повніше дані, тим більш широкий діапазон методів, які можна використовувати, тим простіше підібрати метод, що вносить мінімум похибок в хід інформаційного процесу.
Достовірність інформації. Дані виникають у момент реєстрації сигналів, але не всі сигнали є «корисними» - завжди присутній якийсь рівень сторонніх сигналів, в результаті чого корисні дані супроводжуються певним рівнем «інформаційного шуму». Якщо корисний сигнал зареєстрований більш чітко, ніж сторонні сигнали, достовірність інформації може бути вищою. При збільшенні рівня шумів достовірність інформації знижується. В цьому випадку для передачі того ж кількості інформації потрібно використовувати або більше даних, або більш складні методи.
Адекватність інформації - це ступінь відповідності реальному об'єктивному стану справи. Неадекватна інформація може утворюватися при створенні нової інформації на основі неповних або недостовірних даних. Однак і повні, і достовірні дані можуть призводити до створення неадекватної інформації в разі застосування до них неадекватних методів.
Доступність інформації - міра можливості отримати ту чи іншу інформацію. На ступінь доступності інформації впливають одночасно як доступність даних, так і доступність адекватних методів для їх інтерпретації. Відсутність доступу до даних або відсутність адекватних методів обробки даних призводять до однакового результату: інформація виявляється недоступною. Відсутність адекватних методів для роботи з даними в багатьох випадках призводить до застосування неадекватних методів, в результаті чого утворюється неповна, неадекватна або недостовірна інформація.
Актуальність інформації - це ступінь відповідності інформації поточного моменту часу. Нерідко з актуальністю, як і з повнотою, пов'язують комерційну цінність інформації. Оскільки інформаційні процеси розтягнуті в часі, то достовірна і адекватна, але застаріла інформація може приводити до помилкових рішень. Необхідність пошуку (або розробки) адекватного методу для роботи з даними може приводити до такої затримки в отриманні інформації, що вона стає неактуальною і непотрібною. На цьому, зокрема, засновані багато сучасних систем шифрування даних з відкритим ключем. Особи, які не володіють ключем (методом) для читання даних, можуть зайнятися пошуком ключа, оскільки алгоритм його роботи доступний, але тривалість цього пошуку настільки велика, що за час роботи інформація втрачає актуальність і, відповідно, пов'язану з нею практичну цінність.
Н ОСІТЕЛІ ДАНИХ
Дані - діалектична складова частина інформації. Вони являють собою зареєстровані сигнали. При цьому фізичний метод реєстрації може бути будь-яким: механічне переміщення фізичних тіл, зміна їх форми або параметрів якості поверхні, зміна електричних, магнітних, оптичних характеристик, хімічного складу і (або) характеру хімічних зв'язків, зміна стану електронної системи і багато іншого. Відповідно до методу реєстрації дані можуть зберігатися і транспортуватися на носіях різних видів.
Найпоширенішим носієм даних, хоча і не самим економічним, очевидно, є папір. На папері дані реєструються шляхом зміни оптичних характеристик її поверхні. Зміна оптичних властивостей (зміна коефіцієнта відбиття поверхні в певному діапазоні довжин хвиль) використовується також в пристроях, які здійснюють запис лазерним променем на пластмасових носіях з відбиваючим покриттям (CD-ROM). В якості носіїв, що використовують зміна магнітних властивостей, можна назвати магнітні стрічки і диски. Реєстрація даних шляхом зміни хімічного складу поверхневих речовин носія широко використовується у фотографії. На біохімічному рівні відбувається накопичення та передача даних в живій природі.
Завдання перетворення даних з метою зміни носія відноситься до однієї з найважливіших завдань інформатики. У структурі вартості обчислювальних систем пристрої для введення і виведення даних, що працюють з носіями інформації, складають до половини вартості апаратних засобів.
Про Пераціму ДАНИМИ
В ході інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший
за допомогою методів. Обробка даних включає в себе безліч різних операцій. У міру розвитку науково-технічного прогресу і загального ускладнення зв'язків у людському суспільстві трудовитрати на обробку даних неухильно зростають.
Перш за все, це пов'язано з постійним ускладненням умов управління
виробництвом і суспільством. Другий фактор, що також викликає загальне збільшення обсягів оброблюваних даних, теж пов'язаний з науково-технічним прогресом, а саме з швидкими темпами появи і впровадження нових носіїв інформації, засобів їх зберігання та доставки.
У структурі можливих операцій з даними можна виділити наступні основні:
• збір даних-накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішень;
• формалізація даних - приведення даних, що надходять з різних джерел, до однакової форми, щоб зробити їх порівнянними між собою, тобто підвищити їх рівень доступності;
• фільтрація даних - відсіювання «зайвих» даних, в яких немає необхідності для прийняття рішень; при цьому повинен зменшуватися рівень «шуму», а достовірність та адекватність даних повинні зростати;
• сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання; підвищує доступність інформації;
архівація даних - організація збереження даних в зручній та доступній формі; служить для зниження економічних витрат на зберігання даних і підвищує загальну надійність інформаційного процесу в цілому;
• захист даних - комплекс заходів, спрямованих на запобігання втрати, відтворення та модифікації даних;
• транспортування даних-прийом і передача (доставка і постачання) даних междуудаленнимі учасниками інформаційного процесу; при цьому джерело даних
в інформатиці прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;