Тема 10: Информация, данные и знания. Информационные процессы в природе, технике и обществе (углубленный)

Тема 10: Информация, данные и знания. Информационные процессы в природе, технике и обществе

уч. https://profspo.ru/reader/book/132235

Глава 1§1 стр 13-30

Современная информатика, которая стала самостоятельной наукой в 70-х годах XX века, изучает теорию и практику обработки информации с помощью компьютерных систем. Обычно к информатике относят следующие научные направления:

•         теоретическую информатику (теорию информации, теорию кодирования, математическую логику, теорию автоматов и др.);

•         вычислительную технику (устройство компьютеров и компьютерных сетей);

•         алгоритмизацию и программирование (создание алгоритмов

•         и программ);

•         прикладную информатику (персональные компьютеры, прикладные программы, информационные системы и т. д.);

•         искусственный интеллект (распознавание образов, понимание речи, машинный перевод, логические выводы, алгоритмы самообучения).

 Латинское слово «informatio» переводится как «разъяснение», «сведения». В быту под информацией мы обычно понимаем любые сведения или данные об окружающем нас мире и о нас самих.

Однако дать общее определение информации весьма непросто. Более того, в каждой области знаний слово «информация» имеет свой смысл.

Философы говорят о том, что информация, как зеркало, отражает мир (реальный или вымышленный). Биологи рассматривают информационные процессы в живой природе. Социологи изучают ценность и полезность информации в человеческом обществе. Специалистов по компьютерной технике в первую очередь интересует представление информации в виде знаков.

Попробуем посмотреть на информацию с разных сторон и попытаться выявить некоторые её свойства. Прежде всего, информация сама по себе «бестелесна», или нематериальна, она не имеет формы, размеров, массы. С этой точки зрения информация — это то содержание, которое человек с помощью своего сознания «выделяет» из окружающей среды.

 

Человек получает информацию через свои органы чувств: глаза, уши, рот, нос и кожу. Поэтому всю получаемую нами информацию можно разделить на следующие виды:

•         зрительная информация (визуальная, от англ. visual) — поступает через глаза (по разным оценкам, 80–90 % всей получаемой нами информации);

•         звуковая информация (аудиальная, от англ. audio) — поступает через уши;

•         вкусовая информация — поступает через язык;

•         обонятельная информация (запахи) — поступает через нос;

•         тактильная информация — мы её получаем с помощью осязания (кожи), «на ощупь»;

•         информация, получаемая от органов человека, например с по мощью «мышечного чувства» (человеческий мозг получает импульсы от мышц и суставов при перемещении частей тела).

 

Формы представления информации

Информация может быть представлена (зафиксирована, закодирована) в различных формах:

•         текстовая информация — последовательность символов (букв,

•         цифр, знаков);

•         в тексте важен порядок их расположения, например КОТ и ТОК — два разных текста, хотя они состоят из одинаковых символов;

•         числовая информация;

•         графическая информация (рисунки, картины, чертежи, карты, схемы, фотографии);

•         звуковая информация (звучание голоса, мелодии, шум, стук, шорох и т. п.);

•         мультимедийная информация, которая объединяет несколько форм представления информации (например, видеоинформация)

Обратим внимание, что одна и та же информация может быть представлена по-разному. Например, результаты измерения температуры в течение недели можно сохранить в виде текста, таблицы, графика, диаграммы, видеофильма и т.

 

Информация в природе

В науках, изучающих неживую природу (прежде всего, в физике), информацию связывают со сложностью объекта. Чем разнообразнее и сложнее объект, тем большее количество знаков необходимо для того, чтобы его описать, и тем больше информации он содержит.

Ещё большую роль играет информация в живой природе.

Даже простейшие растения (синие водоросли) и животные (амёбы) могут обрабатывать информацию о химическом составе и температуре окружающей среды и приспосабливаться к изменяющимся условиям. Более высокоразвитые животные обмениваются звуковой информацией (например, токование глухаря), зрительной (позы собаки, кошки), обонятельной (запахи). Животные используют информацию инстинктивно — для того, чтобы выжить, избежать опасности, продолжить род

Наследственная информация растений и животных, определяющая строение, внешний вид, предрасположенность к болезням, хранится и передаётся из поколения в поколение с помощью молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Участки ДНК —гены — строятся из фрагментов четырёх типов (нуклеотидов), которые можно назвать генетическим алфавитом. Современный уровень развития биологии позволяет с помощью ДНК клонировать организмы, т. е. создавать точные копии из одной клетки образца

 

Человек, информация, знания

Обо всех изменениях в окружающем мире человек узнаёт с помощью своих органов чувств: сигналы от них («первичная» информация) постоянно поступают в мозг. Чтобы понять эти сигналы, т. е. получить информацию, человек использует знания — свои представления о природе, обществе, самом себе. Знания позволяют человеку принимать решения, определяют его поведение и отношения с другими людьми.

Можно считать, что знания — это модель мира, которая есть у человека. Получив информацию («поняв» сигналы, поступившие от органов чувств), он корректирует эту модель, дополняет свои знания.

Всегда ли полученная информация увеличивает наши знания? Очевидно, что нет. Например, информация о том, что 2 · 2 = 4, вряд ли увеличит ваши знания, потому что вы это уже знаете, эта информация для вас не нова. Однако она будет новой для  тех, кто изучает таблицу умножения. Это значит, что изменение знаний при получении сообщения зависит от того, что человек знал до этого момента. Если он знает всё, что было в полученном сообщении, знания не изменяют

Вместе с тем сообщение «учёт вибронных взаимодействий континуализирует моделирование диссипативных структур» (или сообщение на неизвестном языке) также не увеличивает знания, потому что эта фраза вам непонятна. Иначе говоря, имеющихся знаний не хватает для того, чтобы воспринять новую информацию.

Эти идеи послужили основой семантической (смысловой) теории информации, предложенной в 60-х годах XX века советским математиком Ю. А. Шрейдером. На рисунке 1.2 показано, как зависит количество полученных знаний I от того, какая доля информации q в сообщении уже известна получателю \Сообщение увеличивает знания человека, если оно понятно и содержит новые сведения.

К сожалению, «измерить» смысл информации, оценить его числом довольно сложно. Поэтому для оценки количества информации используют другие методы, например измеряют длину сообщения, которое получено в результате кодирования этой информации.

Когда человек хочет поделиться с кем-то своим знанием, он может сказать «Я знаю, что…» или «Я знаю, как…». Это говорит о том, что есть два разных вида знаний. В первом случае знания — это некоторый известный факт, например «я знаю, что Луна вращается вокруг Земли». Такие знания называются декларативными, человек выражает их словами (декларирует).

Декларативные знания — это факты, законы, принципы.

Второй тип знаний («Я знаю, как…») называют процедурными. Они выражаются в том, что человек знает, как нужно действовать в той или иной ситуации («я знаю, как играть в футбол»). К процедурным знаниям относятся алгоритмы решения различных задач.

Для того чтобы сохранить знания и передать другим людям, нужно выразить их на каком-то языке (например, рассказать, записать, нарисовать и т. п.). Только после этого их можно хранить, обрабатывать, передавать, причём с этим может справиться и компьютер. В научной литературе информацию, зафиксированную (закодированную) в какой-то форме, называют данными, имея в виду, что компьютер может выполнять с ними какие-то операции, но не способен понимать смысл.

 

Данные — это записанная (зафиксированная) информация.

Для того чтобы данные стали информацией, их нужно понять и осмыслить, а на это способен пока только человек. Если человек, получающий сообщение, знает язык, на котором оно записано, он может понять смысл этого сообщения, т. е. получить информацию. Обрабатывая и упорядочивая информацию, человек выявляет закономерности — получает знания, которые он затем снова использует для извлечения информации из полученных сообщений.

Мы увидели, что в науке существуют достаточно тонкие различия между понятиями «данные», «информация», «знания».

Тем не менее на практике чаще всего всё это называется общим термином «информация»

Свойства информации

В идеале информация должна быть:

• объективной (не зависящей от чьего-либо мнения);

• понятной для получателя;

• полезной (позволяющей получателю решать свои задачи);

• достоверной (полученной из надёжного источника);

• актуальной (значимой в данный момент);

• полной (достаточной для принятия решения).

Конечно, информация не всегда обладает всеми этими свойствами. Информация в сообщении «В стакане мало молока» необъективна (для пессимиста полстакана — это мало, а для оптимиста — много). Сообщение непонятно для нас (оно означает «Я пошел гулять», только по-японски)

Полезность информации определяется для каждого человека в конкретной ситуации. Например, информация о том, как древние люди добывали огонь, для большинства городских жителей бесполезна, поскольку она никак не помогает им решать жизненные проблемы. Вместе с тем в экстремальной ситуации, когда человек оказывается один на один с природой, такие знания очень полезны, потому что сильно увеличивают шансы на выживание, т. е. помогают достичь цели.

Слухи, байки, искажённая информация (в том числе дезинформация) — это примеры недостоверной информации. К сожалению, много недостоверной информации размещено в сети

Интернет, иногда это делается умышленно (например, в ходе «информационных войн»

Развитие глобальной сети Интернет, в которую ежеминутно вносится огромное количество самых разнообразных данных, во многом перевернуло привычные представления о работе с информацией. Например, основным источником для поиска учебных материалов теперь фактически является Интернет, а не библиотеки. Однако при использовании информации из Интернета необходимо относиться к ней критически, так как её достоверность никто не гарантирует.

В будущем ожидается переход к информационному обществу, где большая часть населения будет заниматься сбором, обработкой и распространением информации, поэтому высказывание немецкого банкира Н. Ротшильда «Кто владеет информацией, тот владеет миром» становится актуальным как никогда.

Информация в технике

Практически все современные технические устройства (телевизоры, телефоны, стиральные машины, системы управления самолётами и судами) строятся на микропроцессорах, которые обрабатывают информацию: анализируют сигналы с датчиков, выбирают нужный режим работы. Широко используются системы программного управления, например, станки, обрабатывающие детали по программе, заложенной в памяти. Эту программу очень легко поменять и тем самым настроить станок на изготовление другой детали.

Многие опасные, тяжёлые и утомительные работы за человека могут выполнить роботы, у которых датчики заменяют органы чувств.

Наиболее универсальным устройством для обработки информации можно считать компьютер. Хотя современные компьютеры пока не умеют работать с вкусовой и обонятельной информацией (запахом), работы в этом направлении ведутся. Уже существуют экспериментальные приборы, названные «электронный нос» и «электронный язык»; они построены на основе химических датчиков

Сейчас в теоретической информатике считается, что компьютер может хранить и обрабатывать только данные, но не информацию. Многие учёные полагают, что машина принципиально не может научиться понимать смысл информации и делать выводы

 

.