Основные подходы к понятию информации

Понятие информации — одно из фундаментальных в современной науке. Наряду с такими понятиями, как вещество, энергия, пространство и время, оно составляет основу современной научной картины мира. Однозначно определить, что же такое информация, так же невозможно, как невозможно это сделать для понятий «время», «энергия» и пр.

В науке существует три подхода к феномену информации.

1. Атрибутистпы полагают, что информация как семантическое свойство материи является неотъемлемым атрибутом всех систем объективной реальности, она существовала и существует вечно, является организующим началом в живой и неживой природе.

2. Функционалисты отрицают существование информации в неживой природе. По их мнению, информация через информационные процессы реализует функцию управления (самоуправления) в биологических, социальных и социотехнических (человеко-машинных) системах. Информация — это одна из функций жизни, основное отличие живого от неживого.

3. Антропоцентристы ограничивают сферу информации главным образом социальными системами и определяют информацию как содержание (смысл) сигнала, полученного системой из внешнего мира. Говорить о смысле сигнала, а, следовательно, об информации можно только по отношению к человеку и обществу.

Все точки зрения имеют право на существование и исследуются в соответствующих областях науки: информация как семантическое свойство материи изучается в философии, физике; информация как функция управления изучается в кибернетике, физиологии, биологии; информация как содержание воспринятого сигнала изучается в лингвистике, социологии, психологии.

Информатика изучает, прежде всего, информационные процессы в социотехнических системах. Эти системы относятся к типу управляемых и самоуправляемых систем и обязательно включают в себя субъекта-человека. Поэтому информатике как науке ближе второй и третий подходы, то общее, что в них есть. Это не означает, что информатика отрицает наличие информации в неживой природе — просто эти проблемы сейчас ее интересуют в меньшей степени.

Цель этой лекции — познакомить вас с основными подходами к определению понятия «информация», которые чаще всего используются в информатике. А поскольку информатика включает в себя элементы многих областей научного знания, таких как теория информации, кибернетика, робототехника, computer science, программирование и пр., то в каждой из них есть свои особенности в трактовке феномена информации и определении этого понятия.

Трактовка феномена информация в различных областях научного знания

В быту под информацией понимают сведения, которые нас интересуют. Но заинтересовать нас могут только те сведения, которые мы восприняли и осознали. Поэтому восприятие поступающих извне сигналов и их интерпретация — основа превращения этих сигналов в информацию для нас.

Пример. Все ли сигналы внешнего мира несут информацию для вас? Конечно же, нет. Два человека вместе идут по улице, но видят они её по-разному. Один замечает (воспринимает и осознает) все проезжающие мимо автомобили, а второй обращает внимание на собак и котов. Попросите рассказать их, что они видели, и вы услышите описание совершенно различных «улиц».

Описание фильма №1

Сюжет о том, как учащийся, например начальной школы (2 – 3 класса), решает задачу по математике. Найти правильное решение ему не удается. Утром он вместе с бабушкой, которая не участвовала в решении задачи накануне, по дороге в школу встречает учителя математики и объясняет трудности, возникшие в ходе решения задачи. Учитель предоставляет недостающие СВЕДЕНИЯ и ученик, озаренный догадкой, на ходу записывает решение.

Диктор за кадром говорит, что сведения, предоставленные учителем, для ученика будут информацией. В то же время для его бабушки они не будут иметь никакого значения, так как она не принимала участия в решении задачи.

Вывод. В интуитивном житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т. п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с точки зрения человека, воспринимающего эту информацию) в них содержится.

Во время озвучивания вывода на экране текст: «Информация в интуитивном житейском смысле – это знания, сведения, которыми обладает человек, получая их из окружающего мира». Конец фильма.

Понимание термина «информация» в различных областях жизнедеятельности

Сравните следующие определения понятия «информация» (относящиеся к перечисленным выше и к другим областям научного знания и человеческой деятельности) и определите, какое общее свойство информации в них отмечается, в чем состоят различия.

В журналистике под информацией понимают не любые сообщения, а только те из них, которые обладают новизной.

Под информацией в документалистике понимают все то, что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов.

Под информацией в семантической теории (смысл сообщения) понимают сведения, обладающие новизной.

Наиболее общим философским определением является следующее: информация — это отраженное многообразие.

Пример. Чтобы лучше понять, о чем идет речь, представьте себе, что Вас поместили в темную комнату, стены, пол и потолок которой сделаны из одинакового материала, в которой не слышно ни одного звука, температура постоянна. Вокруг вас все неизменно. Человек не может долго выдержать такое состояние однообразия, неизменности. Установлено, что если кого-либо полностью лишить информации об окружающем мире, всякого восприятия, то он очень скоро почувствует себя крайне неуютно. После нескольких дней лишения всех ощущений он не сможет выполнять самые простые движения, например, у него может не получиться даже взять стакан.

Мы привыкли к тому, что мир вокруг нас изменчив, мы и замечаем его именно в процессе изменения, то есть информация возникает, когда нарушается однообразие и это нарушение каким-то образом отражается, проявляет себя в сигналах.

В кибернетике (теории управления) под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, то есть в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Под информацией в теории информации понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. Информация — это снятая неопределенность (К. Шеннон).

В технике связи под информацией принято понимать любую последовательность сигналов, которая хранится, передается или обрабатывается с помощью технических средств, не учитывая смысл этих сигналов.

Что же понимается под информацией в информатике?

Описание фильма №2

В начале диктор за кадром говорит о том, что в окружающем нас мире информация может быть представлена самыми разными способами. На экране в этот момент появляется рукопись (тетрадь ученика), книга (учебник по математике), географическая карта, радио, магнитофон, телевизор, панорама степи, картина гор, видеосъемка саванны и т. д.

Человек воспринимает информацию об окружающем мире с помощью органов чувств – зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса (продемонстрировать здесь и далее). Чувствительные нервные окончания органов чувств (рецепторы) воспринимают воздействие (например, на глазном дне колбочки и палочки реагируют на воздействие световых лучей) и передают его нейронам (нервным клеткам), цепи которых составляют нервную систему. Нейрон может находиться в двух состояниях: невозбужденном и возбужденном. Возбужденный нейрон генерирует электрический импульс, который передается по нервной системе. В нервной системе происходит кодирование и передача информации с помощью двух состояний нейрона: нет импульса, есть импульс.

В этом случае сами состояния нейрона можно рассматривать как знаки некоторого алфавита нервной системы, с помощью которого происходит передача информации. Конец фильма.

Человечество тысячи лет обрабатывало информацию, прежде чем изобрело машину для ее обработки, которая вам известна как электронно-вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер. Параллельно с этим возникли чисто практические задачи поиска, хранения и передачи уже имеющихся знаний (информации). С появлением технических средств хранения и обработки информации появилось новое толкование самого понятия «информация», разделяющее понятия информации и данных.

Вы знаете, что все физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которые сопровождаются обменом энергии и переходом ее из одной формы в другую. Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими объектами в последних возникают определенные изменения свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать разными способами, при этом образуются новые сигналы — данные. Но мало зарегистрировать сигналы и получить данные — надо знать, что и как с этими данными можно делать. То есть необходимо владеть методами обработки данных.

Пример. Вы хотите узнать, который час. Вы смотрите на часы и видите лишь положение стрелок относительно делений на циферблате — это данные, которые при наличии соответствующего метода обработки могут стать информацией для вас. В данном случае методы обработки данных включают в себя знание цены деления шкалы (5 минут или 1 час), арифметические правила умножения и сложения и пр. Применение этих методов к данным о положении стрелки позволит вам получить информацию о текущем времени.

Пример. Все файлы, хранящиеся в памяти компьютера, записаны в двоичном коде. Но если вы в текстовом редакторе откроете файл, созданный в графическом редакторе, то в лучшем случае увидите на экране набор малопонятных символов. Методы обработки двоичных кодов в этих программных средствах различны. Только применение соответствующих методов обработки (в нашем случае — выбор нужного редактора) позволит вам увидеть, какой рисунок содержится в файле.

Итак, в информатике информацию можно рассматривать как продукт взаимодействия данных и методов их обработки, адекватных решаемой задаче.

Поскольку взглядов на феномен информации, видимо, столько же, сколько людей, существуют и другие ее определения.

Вероятно, вы уже заметили, что разные определения вводят различные аспекты информации и иногда противоречат друг другу: то, что считается информацией в соответствии с одним определением, может и не быть таковой в соответствии с другим.

Пример. Текст телеграммы, передаваемой по телеграфу, в которой сообщается об известных вам событиях, с бытовой точки зрения на определение понятия «информация» станет для вас информацией, когда вы её прочтёте и осознаете. С технической точки зрения, текст телеграммы является информацией в процессе его ввода, передачи, вывода и хранения на бумажной ленте. С точки зрения новизны, никакой информации для вас в такой телеграмме нет, так же как и с точки зрения информации как снятой неопределенности.

Пример. Идея, пришедшая в голову вашему другу и которой он с вами поделился, с бытовой точки зрения является для вас информацией, если вы ее поняли. С точки зрения технического подхода это не информация. С точки зрения новизны — информация. Согласно подходу к информации как снятой неопределенности, рассказ друга будет для вас информацией, только если он содержит неизвестные до сих пор вам ответы на некоторые вопросы.