С точки зрения кибернетического подхода информация это

Кибернетика– наука об общих законах управления в природе, обществе, живых организмах и машинах, изучающая информационные процессы, связанные с управлением динамических систем. Кибернетический подход – исследование системы на основе принципов кибернетики, в частности с помощью выявления прямых и обратных связей, изучения процессов управления, рассмотрения элементов системы как неких «черных ящиков» (систем, в которых исследователю доступна лишь их входная и выходная информация, а внутреннее устройство может быть и неизвестно).

С точки зрения кибернетического подхода управление ЛС рассматривается как совокупность процессов обмена, обработки и преобразования информации. Кибернетический подход представляет ЛС как систему с управлением (рис.5.1) включающую три подсистемы: управляющую систему, объект управления и систему связи.

Рис.5.3. Кибернетический подход к описанию ЛС

Управляющая система совместно с системой связи образует систему управления. Система связи включает канал прямой связи, по которому передается входная информация и канал обратной связи, по которому к управляющей системе передается информация о состоянии объекта управления . Информация об управляемом объекте и внешней среде воспринимается управляющей системой, перерабатывается в соответствие с той или иной целью управления и в виде управляющих воздействий передается на объект управления. Использование понятия обратной связи является отличительной чертой кибернетического подхода.

Эта линия охватывает содержание всего базового курса, в любой теме курса речь идет о различных вариантах представления информации и информационных процессов. Ключевыми вопросами данной содержательной линии являются:

Определение информации.Понятие информации относится к числу фундаментальных в науке, носит философский характер и является предметом постоянных научных дискуссий. Обсуждение на уроках проблемы определения информации можно делать только языком доступным детям. Нельзя дать единого универсального определения информации. В учебнике И.Г. Семакина раскрываются два подхода к определению информации. Первый подход можно называть субъективным, при котором информацию рассматривают с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека. Второй подход можно назвать кибернетическим, поскольку развитие он получил в кибернетике. Именно это подход позволяет создавать машины, работающие с информацией.

Субъективный подход. При раскрытии понятия «информация» с точки зрения субъективного подхода следует отталкиваться от интуитивных представлений об информации, имеющихся у детей. Ведя беседу в форме диалога, задавая ученикам вопросы можно подвести их к такому определению.

Информация для человека – это знания, которые он получает из различных источников. Далее на многочисленных примерах следует закрепить это определение. Исходя из позиции, что информация для человека – это знания, то запахи, вкусы и осязательные ощущения тоже несут информацию человеку. Таким образом, человек получает информацию из внешнего мира с помощью всех своих органов чувств.

Кибернетический подход к определению и измерению информации.

С точки зрения кибернетического подхода информация — это содержание последовательности символов из некоторого алфавита, причем указанная последовательность необязательно имеет определенный смысл. В этом случае все виды информационных процессов сводятся к действиям над символами, что и происходит в технических информационных системах.

Измерение информации.Вопрос об измерении информации необходимо раскрывать в контексте рассматриваемого подхода к определению информации. Введение понятия информативного сообщения является первым подходом к изучению вопроса об измерении информации в рамках содержательной концепции.

Вопрос об информативности сообщения следует обсуждать на примерах и подвести учащихся к следующим выводам. Сообщение – это информационный поток, который в процессе передачи информации поступает к принимающему его субъекту.

Информативным называется сообщение, которое пополняет знания человека. Для разных людей одно и то же сообщение, с точки зрения его информативности, может быть разным. Информация являющаяся значительной и ценной для одного человека, может не представлять никакого интереса для другого. При содержательном подходе количество информации, получаемое из сообщения, зависит от имеющихся предварительных знаний и оценивается человеком субъективно.

Если сообщение неинформативно для человека, то количество информации в нем с точки зрения этого человека равно нулю. Количество информации в информативном сообщении больше нуля.

Количественную меру информации независимую от субъективного человеческого восприятия ввел американский инженер и математик Шеннон.

Чтобы понять формулу Шеннона необходимо раскрыть учащимся смысл следующих понятий: опыт, неопределенность опыта, равновероятные события. Опытом называют идеализированную модель событий, точный результат которых заранее неизвестен, а количество вариантов велико и неопределенно. Примером опыта является бросание монеты, игрового кубика, вытаскивание из урны одного из 10 разноцветных шаров, вытаскивание одного из 30 экзаменационных билетов т.п. Исходы опыта считаются равновероятными, если ни один из них не имеет преимущества перед другим. С этой точки зрения в опыте с бросанием монеты выпадение орла и решки — равновероятно, в опыте с игровым кубиком выпадение каждой из шести граней кубика — также равновероятно.

С проведением опыта связана некоторая неопределенность. Информация, полученная в результате опыта, снимает эту неопределенность. Чем больше изначальная неопределенность опыта, тем больше информация, получаемая при его фактическом наступлении. При увеличении числа исходов опыта степень неопределенности опыта будет возрастать.

За количество информации Шеннон взял численную меру неопределенности опыта, имеющего n равновероятных исходов. Предположив, что неопределенность опыта пропорциональна числу исходов опыта, он получил следующую формулу

Здесь Н — численная мера неопределенности опыта или количество информации, n – число исходов опыта. При n =2, H = 1. За единицу информации принимается количество информации, получаемое в опыте, состоящем в выборе одного из двух равновероятных исходов. Эта единица информации называется битом. При содержательном подходе формулу Шеннона для измерения информации можно применить только в частных случаях связанных с опытом, во всех остальных случаях она не пригодна.

С точки зрения кибернетического количество информации в некотором сообщении зависит от количества символов в тексте сообщения, но не зависит от содержания текста, т.е. носит объективный характер. Ключевым здесь являются понятия: алфавита, мощность алфавита, информационный вес символа, информационный объем текста. Алфавит – это конечное множество символов, используемых для представления информации. Число символов в алфавите называется мощностью алфавита. С каждым символом связана определенная вероятность его появления в тексте сообщения. В базовом курсе информатики допускается предположение, что появление каждого символа равновероятно. Тогда согласно Шеннону количество информации, связанное с появлением любого символа алфавита будет H=log2N. Здесь N- мощность алфавита. Величину H называют информационным весом символа.

Минимальная мощность алфавита пригодного для передачи информации равна 2. При N=2, H= log22=1 бит. Один символ двоичного алфавита несет информацию в 1 бит. Бит – основная единица измерения информации. Следующая по величине единица – байт =8 бит.

Отсюда следует, что количество информации (I), заключенное в тексте сообщения равно произведению информационного веса символа (H) на количество символов (K), т.е.

Эту величину можно назвать информационным объемом текста.

Хранение информации.Понятие «информационные процессы» является базовым в информатике. Под информационными процессами понимаются любые действия, выполняемые с информацией. Существуют три основных типа информационных процессов. Это хранение, передача и обработка информации. Здесь следует рассмотреть эти процессы применительно к человеку без привязки к компьютеру. А реализацию этих информационных процессов с помощью ЭВМ рассмотреть при изучении архитектуры ЭВМ и информационных технологий.

С хранением информации связаны такие понятия как: носитель информации, внутренняя и внешняя память, хранилище информации.

Носитель информации – это физическая среда, непосредственно хранящая информацию.

Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память – мозг. Поскольку мозг находится внутри нас, то его называют внутренней памятью или внутренним носителем информации. Все остальные носители информации являются внешними по отношению к человеку, поэтому их называют внешними носителями информации или внешней памятью.

Вид внешних носителей информации менялся со временем: камень, дерево, бумага, магнитные и оптические диски. Для более надежного хранения информации, чем собственная память человек использует внешние носители, организует хранилища информации. Хранилище информации – это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования. Хранилища данных можно также организовывать на устройствах внешней памяти компьютера

Основные свойства хранилища информации: объем хранимой информации, время доступа к информации, надежность хранения, наличие защиты.

Обработка информации.С обработкой информации связаны такие понятия как: постановка задачи обработки, исполнитель обработки, алгоритм обработки, типовые задачи обработки. Постановка задачи обработки: дан некоторый набор исходных данных — исходная информация, требуется получить некоторые результаты – итоговая информация. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Исполнителем обработки может быть человек или техническое устройство, в том числе и компьютер. Для успешного выполнения обработки должно быть известно правило обработки информации или алгоритм обработки.

Необходимо научить учащихся различать типы обработки информации и приводить примеры.

Обработку информации можно разделить на два типа. Первый тип обработки – это когда в результате обработки меняется содержание информации. Решение задач с помощью математических формул или логических рассуждений является примером данного типа обработки информации.

При втором типе обработки информации меняется форма представления информации, но не меняется ее содержание. Примерами такого вида обработки информации является перевод текста с одного языка на другой, кодирование информации, структурирование данных, поиск. Структурирование связано с введением определенной организации в хранилище данных.

Задача поиска — имеется хранилище информации, требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую определенным условиям. Поиск осуществляется быстрее, если информация предварительно структурирована.

Передача информации.

Ключевыми понятиями в процессе передачи информации являются источник информации, приемник информации, информационный канал.

Информация передается в виде некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. От источника к приемнику информация передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи информации используются технические устройства связи, то их называют информационными каналами. К ним относятся телефон, радио, телевидение. Органы чувств человека играют роль биологических информационных каналов.

Общую схему процесса передачи информации можно представить следующим образом

Источник информации → информационные канал → Приемник информации

В рамках темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации и используемые каналы связи.

При углубленном изучении базового курса информатики следует познакомить учащихся с основными понятиями технической теории связи и рассмотреть схему передачи информации по техническим каналам связи предложенную Шенноном.

Работу схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону.

Под кодированием понимается любое преобразование информации, в форму пригодную для ее передачи по каналу. Процесс обратный кодированию называется декодированием.

Под термином «шум» понимают разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам. Для защиты каналов связи от воздействия шумов в первую очередь применяются технические способы. Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумами. Одна из важнейших идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. При этом избыточность передаваемой информации должна быть минимально — возможной, а достоверность принятой информации – максимальной. В современных системах цифровой связи применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции- блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема сообщения заново вычисляется контрольная сумма принятого блока и, если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет повторяться до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут. Характеристикой информационного канала является скорость передачи информации – это информационный объем сообщения передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/сек, байт/сек и т.д. Пропускная способность канала связи – это максимальной количество информации, которое можно передать по этому каналу за единицу времени.

Дата добавления: 2016-12-18 ; просмотров: 897 | Нарушение авторских прав

Кибернетический подход

У кибернетики и общей теории систем есть много общего, например, представление объекта исследования в виде системы, изучение структуры и функций систем, исследование проблем управления и др. Но в отличие от теории систем кибернетика практикует информационный подход к исследованию процессов управления, который выделяет и изучает в объектах исследования различные виды потоков информации, способы их обработки, анализа, преобразования, передачи и т.д. Под управлением в самом общем виде понимается процесс формирования целенаправленного поведения системы посредством информационного воздействия, вырабатываемого человеком или устройством. Выделяют следующие задачи управления:

· задача целеполагания – определение требуемого состояния или поведения системы;

· задача стабилизации – удержание системы в существующем состоянии в условиях возмущающих воздействий;

· задача выполнения программы – перевод системы в требуемое состояние в условиях, когда значения управляемых величин изменяются по известным детерминированным законам;

· задача слежения – обеспечение требуемого поведения системы в условиях, когда законы изменения управляемых величин неизвестны или изменяются;

· задача оптимизации – удержание или перевод системы в состояние с экстремальными значениями характеристик при заданных условиях и ограничениях.

С точки зрения кибернетического подхода управление ЛС рассматривается как совокупность процессов обмена, обработки и преобразования информации. Кибернетический подход представляет ЛС как систему с управлением (рис.5.1), включающую три подсистемы: управляющую систему, объект управления и систему связи.

Рис. 5.1. Кибернетический подход к описанию ЛС

Управляющая система совместно с системой связи образует систему управления. Система связи включает канал прямой связи, по которому передается входная информация и канал обратной связи, по которому к управляющей системе передается информация о состоянии объекта управления . Информация об управляемом объекте и внешней среде воспринимается управляющей системой, перерабатывается в соответствии с той или иной целью управления и в виде управляющих воздействий передается на объект управления. Использование понятия обратной связи является отличительной чертой кибернетического подхода.

Основными группами функций системы управления являются:

· функции принятия решений или функции преобразования содержания информации являются главными в системе управления, выражаются в преобразовании содержания информации о состоянии объекта управления и внешней среды в управляющую информацию;

· рутинные функции обработки информации не изменяют смысла информации, а охватывают лишь учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации;

· функции обмена информацией связаны с доведением выработанных решений до объекта управлений и обменом информации между лицами, принимающими решение (сбор, передача информации текстовой, графической, табличной, электронной и др. по телефону, факсу, локальным или глобальным сетям передачи данных и т.д.).

Применение кибернетического подхода к логистике требует описания основных свойств ЛС при помощи математических моделей. Это позволяет разрабатывать и автоматизировать алгоритмы оптимизации кибернетической системы управления.

Исследование операций

Эффективность производственно-коммерческой деятельности в значительной степени определяется качеством решений, повседневно принимаемым менеджерами разного уровня. В связи с этим большое значение приобретают задачи совершенствования процессов принятия логистических решений, решить которые позволяет исследование операций. Термин «исследование операций» впервые начал использоваться в 1939-1940 гг. в военной области. К этому времени военная техника и ее управление принципиально усложнилось вследствие научно-технической революции. И поэтому к началу Второй мировой войны возникла острая необходимость проведения научных исследований в области эффективного использования новой военной техники, количественной оценки и оптимизации принимаемых командованием решений. В послевоенный период успехи новой научной дисциплины были востребованы в мирных областях: в промышленности, предпринимательской и коммерческой деятельности, в государственных учреждениях, в учебных заведениях.

Исследование операций – этометодология применения математических количественных методов для обоснования решений задач во всех областях целенаправленной человеческой деятельности. Методы и модели исследования операций позволяют получить решения, наилучшим образом отвечающие целям организации.

Основной постулат исследования операций состоит в следующем: оптимальным решением (управлением) является такой набор значений переменных, при котором достигается оптимальное (максимальное или минимальное) значение критерия эффективности (целевой функции) операции и соблюдаются заданные ограничения. Предметом исследования операций в логистике являются задачи принятия оптимальных решений в логистической системе с управлением на основе оценки эффективности ее функционирования. Характерными понятиями исследования операций являются: модель, изменяемые переменные, ограничения, целевая функция.

Кибернетический подход к определению информации

Кибернетический подход к определению информации
Одним из интереснейших подходов к анализу феномена информации является современный кибернетический подход. Но хорошо известно, что одним из первых античных мыслителей и теоретиков, применивших термин кибернетика, был Платон. Идея Платона о связи искусства управления и философских, фундаментальных характеристик реальности была, по-видимому, найдена почти интуитивно.
Известно, что термин кибернетика применялся А.Ампером и социологами и не носил широкого философско-теоретического смысла. Сегодня данный философско-кибернетический подход, несмотря на его различную критику, имеет право на существование, так как он не исчерпал себя полностью, возможны его новые варианты.
Кибернетика, в первоначальном своём значении, как искусство управления, в 20 столетии сформировалась как междисциплинарное научное направление, изучающее процессы управления в сложных системах.15
К таким системам можно отнести системы различных уровней организации — биологической, социальной, социотехнической. С появлением в1948 году работы Н.Винера «Кибернетика или Управление и связь в животном и машине» идея кибернетического подхода получает свое распространение и свой критический анализ. Как известно, Винер во многом использовал уже сложившуюся теорию автоматического регулирования в системах с обратной связью. Теория автоматического регулирования сложилась в 19-20 веках и была отражена в трудах Максвелла, Вышнеградского, Ляпунова. Развивая далее основную центральную, содержательную идею, Винер, используя предположение Ампера, придал идеи кибернетики ещё более широкое философское звучание, более универсальный смысловой спектр значения, связывая в одно целое исследуемые проблемы коммуникации и управления в различных системах. Во многом философско-кибернетический подход выражает статистическую идею о том, что информация имеет вероятностную природу, информация есть функция вероятности.
Кибернетический подход позволил обозначить помимо традиционных аспектов сущностных сторон информации новый важный аспект, связанный с особой ролью информации в процессе управления системой. В результате применения данного подхода обозначилась общая кибернетическая модель, имеющая большое значение в процессе формирования более конкретных познавательных моделей.
Рассмотрение кибернетической эволюции систем с необходимостью затрагивает информационный аспект. Кибернетические модели информации, позволили выявить важные аспектыданного сложного феномена, в первую очередь важным выявленным аспектом является то, что всегда существует взаимосвязь между процессами управления и соответствующим информационным содержанием.
Кибернетическая методология имеет различные варианты реализации. Кибернетический способ анализа структурных взаимосвязей имеет различные варианты, не все из которых обязательно порождают научно состоятельные варианты. Но в целом кибернетический подход активизировал исследования закономерностей управления различными системами, в том числе и социальными. Возможность построения социальных проектов, основанных на законах информационно-кибернетических закономерностей, реализовалась во множестве различных вариантов и подвариантов.
Первоначальная кибернетическая модель оказалась лишь в ограниченной степени перспективной, но, безусловно, её достоинство и положительная сторона заключается в том, чтоона позволила акцентировать проблему информационной модели искусственного интеллекта.
Рассмотрим основные черты кибернетической модели информации. Первоначальное нестрогое смысловое значение термина «информация» в кибернетике имеет значение разнообразия, ограниченного разнообразия, в таком подходе информация понимается как мера устраняемой неопределённости, как мера вероятности событий, возникающих в процессе управления. Собственно для философии кибернетическая версия сущности информации имела, по сути дела, второстепенное значение на фоне разработки более широкой идеи «организующего управления» как объективно реальной атрибутивности форм бытия в целом или функционального отражения. Именно этим во многом объясняется определённый философский скепсис по отношению к роли и значению кибернетической методики выявления сущности информации в целом. Соответственно. В таком подходе: информация является средством, через которое осуществляется функция управления, организации реальных форм материи.
В этом отношении необходимо отметить, что идея информации отражает принцип, лежащий в основании всех методов «организующего управления» тесно взаимосвязана с системным подходом.
В начале своего творческого становления, в50-х годах 20-го столетия, кибернетика в основном рассматривалась с позиций определённых возможностей моделирования процессов управления. В дальнейшем термин «кибернетика» претерпел некоторые уточнения, стал применяться несколько иной термин «общая теория систем».
Необходимо при этом отметить, что общая теория систем сформировалась как математическая и теоретическая кибернетика, что существенным образом повлияло на характер её понимания и применения. В то же время, помимо термина «кибернетика» можно найти употребление термина компьютерная наука как прикладная кибернетика. Разработка в трудах А.И. Берга и В.М. Глушкова теоретической и математической кибернетики позволило сделать важный положительный шаг вперёд и в отечественной науке, в результате чего возникает возможность применения автоматизированных систем управления на практике. Большое значение сыграли труды талантливого советского математика А.Н.Колмогорова.
Теория информации, сформировавшаяся в силу необходимости решения практических задач теории связи, первоначально рассматривалась как раздел математики, исследующий процессы хранения, преобразования и передачи информации. Основой такого подхода является определенный способ измерения количества информации, установление основных границ возможностей систем передачи информации. Это далее определяет исходные принципы их разработки и практического воплощения. Ядром такой теории информации является установление свойства информационных мер и их приложение к анализу систем передачи информации.
Фиксируемое изменение говорит о том, что присутствует момент появления информации. Отсутствие изменения указывает на относительное отсутствие новой информации, либо на полное отсутствие информации. В самом широком смысле изменение и неизменность есть две диалектические стороны бытия и небытия информационной реальности.
Теория связи, интерпретируемая как теория информационной связи, должна быть применена для исследования информационных структур социума. Тем самым общефилософские исследования сложных социоинформационных структур будут способны выйти на новый уровень осмысления и понимания информационной природы социокультурных механизмов.
Действительно, многие свойства информации можно описать с помощью математических моделей, позволяющих установить важный аспект меры информации. Именно математическая модель позволяет во многом точно и определённо отразить характерные особенности информационной меры. Информационная мера может пониматься и на интуитивном уровне, но этого явно недостаточно для научной характеристики информации. И такой подход в определённом диапазоне практичен и целесообразен. Его недостатки начинают проявляться тогда, когда возникает потребность более широкого культурологического анализа происходящих информационных преобразований структуры современного общества.
Важность философского понимания целостной сущности информационного мировоззрения проявляется из самого простого анализа того факта, который известен как прецедент неадекватной идеологической и научной оценки перспектив позитивного развития кибернетики в СССР. Сам по себе данный факт показал следующую важную и существенную закономерность, которую нельзя не учитывать сегодня, заключающуюся в следующих двух взаимосвязанных положениях:
во-первых, полномерное и адекватное осознание возможностей информационного развития общества открывает новые перспективы социокультурного и технологического прогресса;
во-вторых, недооценка, недопонимание возможностей и перспектив развития новых областей информационного мировоззрения является негативным фактором, определяющим реальное отставание в темпах практического развития конкретных технологий, влияющих, в свою очередь, на темпы социального развития.
Формирование новых философско-теоретических моделей информационного пространства не всегда является сразу признанным и понятным для тех категорий ученых, которые не способны быстро перестраиваться на новые информационные категориально-семантические способы мышления.
Многие важные достижения кибернетики были учтены при развитии теории отражения, многие принципиально важные положения кибернетического анализа информации теория отражения выразила в структурной целостности основной своей направленности. Глубоким, по своему внутреннему смысловому потенциалу, является переход от изоморфной к гомоморфной логике рассмотрения структурно-информационной матрицы.
Концепция информации может быть построена на определяющем критерии разнообразия. Однообразие и разнообразие в своей взаимосвязи определяют структурную мерность информации, информационного пространства. Однообразие есть исходное информационное состояние, обладающее возможностью к дальнейшему изменению и преобразованию, трансформации в многообразие, придавая определённое множество состояний соответствующему информационному пространству. В этом отношении, следует заметить. Однообразие – разнообразие есть характеристики информации как реальной формы бытия, характеризующие её структуру. Соответственно. Определяя сущность информации через особенности её структурной организации, не появляется возможность выявить наиболее существенные признаки, полностью определяющие её сущность. Но в то же время, естественно, данные свойства выступают как важные признаки природы и строения информации в целом.
Рассматривая проблему структурной мерности информации, проявляется сопоставимость данных понятий – «структурная мерность» и «информация». Возникает вопрос: можно ли отождествить данные понятия?
С одной стороны, понятие «структурная мерность» является конкретизацией понятия «информация». Конкретный вид информации всегда обладает определённой структурной мерностью возникших взаимосвязей. С другой, структурная мерность взаимосвязей и есть информация. Информация есть структурная мерность взаимосвязей.
Содержательное относительное совпадение данных понятий вместе с тем позволяет разграничить их различие.
Структурная мерность взаимосвязей образует явление «информации» как целостного определённого явления, сложность этих взаимосвязей образует множественные варианты существующей информации.
Общая закономерность заключается в том, что
более многозначное отношение является более ёмким в силу увеличения мерности информационно-потенциальной структуры.
Чем более многозначным является отношение, тем в более значительной степени возрастает множественная структура информационного сообщения.
В таком подходе можно сформулировать следующее положение: теория информации есть теория структурной мерности различных форм организации, является теорией всеобщей структурно-мерной взаимосвязи.
Рассмотрим винеровское понимание идеи информации. Понимание идеи информации Винером является результатом исследующего размышления
с различных сторон данного явления. Рассматривая различные стороны сложной природы информации, он прибегает в данном отношении к
сравнению природной информации как своеобразного кода. Он пишет, что научное открытие состоит в интерпретации системы сущего.
Понимание «идеи информации» как называет её Винер, не было полным и системным. Вся кибернетика выросла на основании возведения одного из возможных способов понимания природы информации до степени системного основания, которое оказывается метафизичным по своим методологическим конструкциям.
Информационная ёмкость организационных взаимосвязей, порождающих систему устойчивых отношений проявляется как взаимосвязь организационной структуры и сохраняемой в ней информации. Информация есть коррелят организации и, действительно, является проявлением уровня организации. С другой стороны, увеличение степени организованности есть проявление увеличения количества информации.
Информационная организация системы это не то же самое, что организация информации. Информация может обладать и обязательно обладает определённой организацией, в зависимости от которой определяются её конкретные характеристики.
Для того, чтобы более конкретно определить организационную природу информации, введём термины «информорганизация»,«информорганизационные структуры».
Информация есть организационное явление, есть информорганизация. Информорганизационные структуры пронизывают всю структуру реальности. Информация, рассмотренная с точки зрения принципов организованности, упорядоченности, проявляет соответствующие характеристики. Информация есть организационное явление, есть результат и процесс возникновения определённых форм организации. Соответственно, может быть столько типов информации, сколько существует форм организации.
Теория информации, интерпретированная как теория организационных структур, может быть рассмотрена и как теория управления. Теория кибернетики вызвала мощное развитие прикладных и теоретических областей в теории управления, которые рассмотренны применительно к различным конкретным специальным объектам, дают возможность уточнить в деталях общую идею и схему, отражающую универсальную закономерность, заключающуюся в единстве информационно-организационных структур, которые посредством управления ими, действительно, проявляют информационные характеристики реальности.
Принцип управленческого рассмотрения природы информации, информационной сущности реальности есть проявление и продолжение принципа организационного понимания природы информации. Управление в этом случае рассматривается как условие и средство возникновения организационных форм существования организационных структур. Механизмы управления есть онтологическая сторона реального процесса, причинный элемент действия которого приводит к трансформации информационных структур.
Теория информации в этом смысле есть кибернетическая концепция взаимосвязи и взаимозависимости информационных и организационных сторон реальности. Попытка разработки и раскрытия феномена информации в рамках кибернетического подхода была изначально ограничена тем, что не были раскрыты собственные принципиальные существенные положения кибернетики как таковой. И достаточно удивительным то, что в работах, посвященных данной проблематике зачастую совсем не уделялось какого-либо серьёзного исследовательского анализа сущности кибернетики, рассматривая при этом феномен информации сам по себе.
Взаимосвязь теории управления и теории информации позволяет отметить феномен информации как меру структурной организации реальности. И такой подход может быть назван структурно-организационной концепцией информации.
Рассмотрение термина «информация» лишь как элемента, составляющего теорию управления, мешает полному философскому пониманию кибернетических закономерностей реальности. С другой стороны, в рамках теории информации высказывались опасения по поводу действительной опасности придания универсального смысла кибернетическим терминам, в том числе, и термину «информация».
Во многом ограничение в серьёзной философской литературе логического продолжения кибернетического понимания реальности привело к недопониманию общих, универсально-кибернетических закономерностей на более высоком теоретическом уровне.
Структурная организация объекта, структурно-кибернетическая организация реальности могут и должны быть важными характеристиками, выявление которых произошло именно благодаря выявлению общих организационно-информационных кибернетических закономерностей. Понятно, что недопустимо отождествлять феномен информации с феноменом структурности или с организацией объектов. Такое отождествление было бы слишком некорректным в силу того, что рассматриваемые
стороны при их действительном относительном совпадении, и взаимосвязях лишь в относительной степени оказываются идентичными.
Информация может быть рассмотрена как дизъюнктивная структура и можно говорить, что информация обладает дизъюнктивной структурной организацией. Дизъюнктивно импликативное умозаключение лежит в основе двоичной открытой структуры образования информации, где возможное следствие равновероятной строгой дизъюнкции может быть принято за единицу определённого количества информации, то естьза один структурный бит.
С другой стороны может быть выявлена ретроструктурная организация информационной реальности. Рассмотрение возможности ретроспективного изучения социально-исторической реальности в основном всегда базировалось на предположении того, чтов рамках современности существуют носители информации о прошлом. То есть существуют различные информационные носители, в которых определённым образом сохраняется информация о ранее существовавших объектах.
Рассматривая с универсальной точки зрения данный принцип, возникает возможность ретроспективного информационного изучения всей реальности. Существующий мир в процессе своего существования записывает информацию о своём прошлом. Прошлое не исчезает абсолютно, оно приобретает вид снятой, определённым образом записанной на материальных носителях в структуре их состояния информации, которая при определённых условиях может быть считана, проявлена.
Если существуют искусственные информационные носители, то можно предположить, что существуют и естественные информационные носители. В этом случае информация о прошлом реально существует и передаётся от одного временного состояния к
последующему.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 8552 — | 6841 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Кибернетический подход

Читайте также:

T Системный подход. Понятие архитектуры.
V2: Марксизм и формационный подход. Становление капиталистического общества.
Задачи и методы проведения внутреннего стратегического аудита организации. Процессный подход.
Идеалистический подход.
Кибернетический подход.
Комплексный подход.
Методология юридической науки. Ее понятие и значение. Материалистический и идеалистический подход. Значение диалектики. Общие и частнонаучные методы познания государства и права.
Наука управления или количественный подход. Современные подходы к управлению.
Обычный подход.
Процессный подход.
Процессный подход.

Информационное описание систем.

Информационное описание систем. Кибернетический подход.

IDEF0

Графические способы функционального описания систем

Очень часто при анализе и синтезе систем используется графическое описание, разновидностями которого являются:

дерево функций системы,

стандарт функционального моделирования IDEF0.

Все функции, реализуемые сложной системой, могут быть условно разделены на три группы:

базисные функции системы;

дополнительные функции системы.

1) Целевая функция системы соответствует ее основному функциональному назначению, т.е. целевая (главная) функция – отражает назначение, сущность и смысл существования системы.

2) Основные функции отражают ориентацию системы и представляют собой совокупность макрофункций, реализуемых системой. Основные функции – обеспечивают условия выполнения целевой функции.

3) Дополнительные (сервисные) функции расширяют функциональные возможности системы, сферу их применения и способствуют улучшению показателей качества системы. Дополнительные функции – обеспечивают условия выполнения основных функций.

Дерево функций системы представляет декомпозицию функций системы и формируется с целью детального исследования функциональных возможностей системы и анализа совокупности функций, реализуемых на различных уровнях иерархии системы.

Объектами моделирования являются системы.

Описание IDEF0 модели построено в виде иерархической пирамиды, в вершине которой представляется самое общее описание системы, а основание представляет собой множество более детальных описаний.

Главное отличие подхода к изучению любого объекта как системы состоит в том, что исследователь не ограничивается рассмотрением и описанием только вещественной и энергетической его сторон, но и проводит исследование его информационных аспектов: целей, информационных потоков, управления, организации и т.д.

Создание новых и совершенствование существующих объектов (систем) зависят от решения вопросов, позволяющих анализировать имеющуюся информацию, отсеивать ее избыточную часть, выделять основную, производить оценку и обеспечивать формирование альтернатив для принятия решений.

Кибернетический подход – исследование системы на основе принципов кибернетики, в частности с помощью выявления прямых и обратных связей, изучения процессов управления, рассмотрения элементов системы как «черных ящиков».

Но в отличие от теории систем кибернетика практикует информационный подход к исследованию процессов управления, который выделяет и изучает в объектах исследования различные виды потоков информации, способы их обработки, анализа, преобразования, передачи и т.д.

С точки зрения кибернетического подхода управление системой рассматривается как совокупность процессов обмена, обработки и преобразования информации.

Кибернетический подход представляет систему как систему с управлением, включающую три подсистемы:

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 721 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Методическая разработка по теме: «Информация. Информационные процессы. Представление информации», часть 1

Начать лучше с простого,
чтобы сложное казалось простым…

Окружающий нас мир бесконечно многообразен. Бесплодны попытки человека понять любой его объект, любое явление в исчерпывающей полноте. С зарождения науки в древности и до наших дней основным методическим принципом познания является моделирование. Модель – это упрощенное по сравнению с реальностью описание объекта или явления, учитывающее только некоторые существенные, с точки зрения исследователя, его свойства. Моделирование всегда связано с абстрагированием, с выделением общего из множества частностей. Любой учёный сознаёт, что понять – это значит найти общность, отвлекшись от частностей, а затем выяснить частности через эту понятную общность.

Одним из первых обобщенных, абстрактных понятий науки стало понятие “вещество”. В разнообразии материальных объектов учёные пытались увидеть некоторое единство, отыскать “первоматерию”, атомы вещества. Эта идея развивалась от философии древней Греции (Демокрит, Эпикур, Лукреций) до самой современной квантовой теории вещества. После разгадки природы вещества, его структуры, казалось, что всё в мире можно объяснить, описав его как совокупность взаимодействующих материальных частиц.

Следующим обобщающим понятием в истории науки стало понятие “энергия”. Его появление было связано с развитием техники, созданием двигателей, технических преобразователей энергии. Наука стала активно использовать “энергетический язык” в описании природы. Физические, химические, биологические процессы стали рассматриваться с позиции передачи и преобразования энергии. Знаменитая формула Эйнштейна (Е=mc 2 ) казалось, окончательно закрепила всеобщность энергетического подхода.

Желая исследовать всё более сложные объекты в технике, биологии, обществе, наука встала перед фактом невозможности детального описания их поведения на языке материально-энергетических моделей.

В середине ХХ века появляется и развивается новая научная дисциплина – кибернетика. Её основатель (1948 г.) – американских математик Норберт Винер. Термин “кибернетика” на греческом языке означает “искусство управления”. Н.Винер назвал кибернетикой науку об управлении и связи в живом организме и машине.

Центральным понятием кибернетики является информация. Между элементами кибернетической системы, а также между различными системами имеют место информационные взаимодействия, т.е. обмен управляющими сигналами, знаками, командами.

Кибернетика породила новый системно-информационный взгляд на природу. Вещество – энергия – информация – это три точки зрения, три стороны, с которых наука сумела посмотреть на бесконечно разнообразный мир.

В 60-70-е годы ХХ века информатика выделилась из кибернетики как самостоятельная научная дисциплина. Предметом информатики является собственно информация, способы её представления, передачи и обработки. В современном виде информатика оформилась с массовым появлением и развитием электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

В своей повседневной жизни, в производственной деятельности человек постоянно имеет дело с тремя упомянутыми выше субстанциями: веществом, энергией и информацией. Мы не можем жить без пищи, одежды, жилья, предметов быта, транспорта и пр. Всё это – материальные объекты (в общем понятии – вещество). Электричество, отопление в наших домах – это энергия. Пресса, радио, телевидение, книги – информация. Значит, информатика – современная научная база информационной сферы деятельности людей.

Информатика — наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.

§1 Информация и знания

Представьте себе, что вы ничего не видите, ничего не слышите, не ощущаете ни запахов, ни холода, ни тепла, а в добавок вся пища абсолютно безвкусная… Надо полагать, жизнь сразу бы потеряла для вас свою привлекательность. Ни телевизора, ни компьютерных игр, ни музыки, ничего … И всё по тому, что нас лишили постоянного притока информации, без которого немыслимо нормальное существование человека в окружающем мире.

Человек воспринимает информацию из окружающего мира с помощью своих органов чувств; их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание.

Более 90% информации поступает к нам через зрение и слух. Но и запахи, вкусовые и осязательные ощущения тоже несут информацию. Например, почувствовав запах гари, вы узнали, что на кухне сгорел обед, о котором забыли. На вкус вы легко узнаете знакомую пищу, на ощупь — знакомые предметы даже в темноте.

Чтобы правильно ориентироваться в мире, нам приходится запоминать полученные сведения (хранить информацию). В процессе достижения каких-либо целей мы принимаем решения (обрабатываем информацию), а в процессе общения с другими людьми – передаём и принимаем информацию. Каждый из нас живёт в мире информации.

Понятие информация (лат. informatio – сведения, разъяснения, изложение) – одно из самых фундаментальных в современной науке, поэтому определить его исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия невозможно.

В информатике известны различные подходы к этому понятию, и каждый подход даёт своё определение информации. Рассмотрим два различных подхода к информации:

первый можно назвать субъективным подходом, при котором информация рассматривается с точки зрения её роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции информация – это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира. Вопросом “Что такое знание?” занимается наука “Искусственный интеллект”, одна из главных задач которой – анализ и моделирование человеческих знаний. С элементами этой науки мы познакомимся позже;

второй подход можно назвать кибернетическим, он позволяет создавать машины, работающие с информацией. С этой точки зрения информация – это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита. А символы можно хранить, передавать и обрабатывать.

Будем придерживаться следующего определения информации:

Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии.

Рассмотрим свойства информации.

Человек – это существо социальное, для общения с другими людьми ему необходимо обмениваться с ними информацией, причём этот обмен происходит на определённом языке – русском, английском и т.д. Участники дискуссии должны владеть тем языком, на котором ведётся общение, тогда информация будет понятной.

Только при условии, что информация полезна, дискуссия приобретает практическую ценность. Бесполезная информация создаёт информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации.

Широко известен термин “средства массовой информации” (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Обязательно, чтобы такая информация была достоверной и актуальной. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может стать причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация бесполезна, и потому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет.

Чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, ему нужна полная и точная информация. Задача получения полной и точной информации стоит перед наукой. Человек получает полную и точную информацию о природе, обществе и технике в процессе обучения.

Как выглядит мир с точки зрения понятий – “вещество”, “энергия” и “информация”?

Чем занимается наука “Кибернетика”?

Кто такие Киборги с точки зрения кибернетики?

Когда появилась наука “Информатика” и что она изучает?

Почему нельзя дать определение понятию “информация”? Какой смысл имеет понятие “информатика” в разных науках?

Какие социально-значимые свойства информации можно выделить?

§2 Информационные процессы

В повседневной жизни человек все время сталкивается с различными процессами: смена времен года, раскрытие бутона цветка, пошив костюма.

Процесс — последовательная смена состояний объекта в результате произведенных действий.

Если происходит смена состояний объекта, то в этом случае можно говорить о процессе.

ОБЪЕКТ
(состояние 1)

ДЕЙСТВИЕ

ОБЪЕКТ
(состояние 2)

Мяч (покой)

движение

Одни процессы протекают в живой природе, другие — в человеческом обществе. Иногда человек играет решающую роль в ходе протекания процесса, например при пилотировании самолета, или написании сочинения. Некоторые процессы протекают независимо от влияния человека, как, например, распускание листьев на дереве, приливы и отливы.

Особую роль в ходе протекания некоторых процессов играет информация.

Если обратиться в далекое прошлое, то жалобы на обилие информации обнаруживаются тысячелетия назад.

Информационный кризис — это возрастающее противоречие между объемом накапливаемой в обществе информации и ограниченными возможностями ее обработки отдельно взятой личностью.

В связи с этим сформировались новые научные дисциплины — информатика, кибернетика, бионика, робототехника и другие, имеющие своей целью изучение закономерностей информационных процессов.

Информационный процесс — совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией (в виде данных, сведений, фактов, идей, гипотез, теорий и пр.) для получения какого-либо результата (достижения цели).

Информационные процессы всегда протекают в каких-либо системах (социальных, социотехнических, биологических и пр.).

Система — совокупность взаимосвязанных между собой объектов. Составные части системы называются элементами или компонентами.

Информационный процесс может состояться только при наличии информационной системы, обеспечивающей его составляющие.

Есть три типа информационных процессов: хранение, передача и обработка информации.

Хранение информации — это распространение ее во времени. Человек хранит информацию либо в собственной памяти, либо на каких-то внешних носителях. Чаще всего — на бумаге.

Обработка информации составляет основу процесса преобразования информации.

Информация может быть передана для ее последующего использования, обработки или хранения. Передача информации — всегда двусторонний процесс.

Информация передается в форме сообщений от некоторого источника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т. д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает ее в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Информационные процессы, осуществляемые по определенным информационным технологиям, составляют основу информационной деятельности человека.

Компьютер является универсальным устройством для автоматизированного выполнения информационных процессов.

Что такое информационный процесс?

Какие действия с информацией выполняет человек?

Приведите различные примеры обработки информации.

Объясните схему:

Для любознательных
Единство информационных процессов

Установлена общность информационных процессов в живой природе, обществе, технике.

Каждую весну вы наблюдаете, как на деревьях появляются почки, которые потом распускаются, превращаясь в листья, а осенью меняют окраску и опадают. Все эти процессы неразрывно связаны с информацией. Дерево воспринимает информацию о состоянии окружающей среды: температуре воздуха и почвы, продолжительности светового дня, интенсивности солнечных лучей. Такая информация служит сигналом для протекания различных физико-химических процессов в клетках, а значит, управляет этими процессами.

В животном мире, так же как и в мире людей, информация играет немаловажную роль. Например, звуковое общение насекомых имеет удивительную особенность: несмотря на многочисленные помехи (другие звуки), они безошибочно выделяют нужный сигнал и точно определяют его источник.

Звуки и запахи несут информацию для животных и растений. Прикосновение — это тоже информационный процесс.

Есть ли различия в информационных процессах, характерных для растительного и животного мира? Заметим, что изменение температуры передается листьям от корней, а не при непосредственном контакте. Передача растением информации за пределы собственных живых клеток другому растению не предусмотрена, что отличает растительный мир от животного. У животных, живущих сообществами, даже выработался особый язык (например, язык хвостов у волков) для передачи сообщений друг другу. Но это отличие растительного мира от животного, а не информационных процессов, которые протекают в этих мирах.

Можно утверждать, что в неживой природе информационный процесс не свойственен — ни камню, ни умершему живому организму. При воздействии окружающей среды могут происходить изменения (разрушение, химические реакции). Но эти изменения происходят не в результате информационного воздействия, а в результате физического воздействия или химической реакции. Здесь нет информационной системы. Отсутствует восприятие параметров, подлежащей обработке, тем самым переводящие её в ранг информации.

В неживой природе можно говорить об информационных процессах применительно к технике, когда она реагирует на некоторые действия человека.

С такими процессами вы сталкиваетесь, когда опускаете в автомат турникета жетон, который проверяется на соответствие. Информация о проверке поступает на специальное устройство, которое открывает турникет.

Техника моделирует некоторые действия человека и способна иногда заменить его. Пример — телефонный автомат на улице.

С информационными процессами вы сталкиваетесь с детства.

Для того чтобы получать и передавать знания, узнавать об опасности, выражать свое отношение к происходящему, людям необходимо вступать в контакты (общаться друг с другом). Это называется коммуникацией и является основой информационных процессов в человеческом обществе. Это слово происходит от латинского communicatio (сообщение, передача) и обозначает процесс обмена мыслями, сведениями, идеями, то есть информацией. Коммуникацией часто называют не только процесс, но и путь и средства передачи некоего объекта с одного места на другое.

Люди общаются при помощи речи, жестов, книг, телепередач, кинофильмов, театральных представлений, компьютеров и пр. Люди являются самыми важными объектами в системе коммуникаций. Без их участия этот процесс не может состояться. Общение — процесс двусторонний. Без обмена информацией невозможно развитие человеческого общества.

Внешние условия (среда) накладывают отпечаток на информационные процессы, а, следовательно, и на коммуникационные процессы. Например, поведение человека в воде совершенно другое, нежели на суше. Изменение коммуникационной среды требует от людей, желающих общаться между собой, знания языка, правил общения, умения читать, писать.

Коммуникационная среда — это совокупность условий обмена информацией.

С появлением электричества прочное место в передаче информации занимают телефон, телеграф. Позже появились средства радиосвязи, обеспечивающие коммуникации без проводов. Это сделало возможной связь в любых условиях.

После изобретения радио, телевидения, аудио- и видеосредств появилась возможность тиражирования и распространения информации в больших количествах, она стала доступна широким массам людей. Поэтому коммуникационные системы, обеспечивающие распространение информации с помощью радио, телевидения, кино, звукозаписи, видеозаписи и печатных изданий, называют средствами массовой информации (СМИ). С развитием этих средств люди получили постоянные источники информации.

С появлением компьютеров развитие информационных процессов приобретает небывалый размах. Новая среда предоставляет условия обмена информацией и хранения ее в виде, удобном для корректировки и видоизменения. Сейчас появились информационные системы, дающие человеку возможность практически мгновенно получать необходимую информацию, передавать ее на большие расстояния. Однако это требует от человека определенных знаний для использования такой среды. Компьютеры соединяются между собой в глобальную систему, создавая информационную среду общения людей, имеющих доступ к этой системе.

Таким образом, информационные процессы присущи живой природе, обществу и технике.

§3 Информационные революции. Информационное
общество. Информатизация. Информационная культура

Вплоть до XV века деятельность общества была направлена на овладение веществом, то есть познание свойств вещества и изготовление сначала примитивных, а потом более сложных орудий труда.

Затем в процессе становления общества на первый план вышла проблема овладения энергией — сначала тепловой, затем электрической, наконец, в XX веке — атомной. Овладение энергией позволило освоить массовое производство потребительских ценностей и, как следствие, повысить уровень жизни людей и изменить характер их труда.

В то же время людям всегда была свойственна потребность выразить и запомнить информацию об окружающем мире. В истории развития цивилизаций произошло несколько информационных революций.

Первая революция связана с изобретением письменности (около 5 тыс. лет назад). Люди получили возможность не только обмениваться информацией при непосредственном общении, но и записывать её, хранить и передавать следующим поколениям. Были изобретены различные языки письменности, которые использовали знаки для написания слов, предложений. В древней Индии для изображения чисел придумали специальные знаки – цифры от 0 до 9. Появилась десятичная система счисления – язык для представления чисел, которым человечество пользуется уже несколько тысячелетий.

Вторая революция вызвана изобретением книгопечатания. Печатный станок, созданный И. Гуттенбергом в Германии в 1440 году открыл новую эру в обмене информацией. Знания, информация стали широко тиражируемыми, доступными многим. Это послужило мощным стимулом для увеличения грамотности населения, развития образования, науки, производства. Данное изобретение радикальным образом изменило общественную культуру.

Третья революция. Начиная примерно с 17 века в процессе становления машинного производства, на первый план выходит проблема овладения ЭНЕРГИЕЙ (машины и станки необходимо было приводить в движение). Сначала совершенствовались способы овладения энергией ветра и воды (ветряные мельницы и водяные колёса), а затем человечество овладело тепловой энергией (в середине 18 века была изобретена паровая машина, а в конце 19 века – двигатель внутреннего сгорания).

В конце 19 века началось овладение электрической энергией, были изобретены электрогенератор и электродвигатель. И, наконец, в середине 20 века человечество овладело атомной энергией, в 1954 году в СССР была пущена в эксплуатацию первая атомная электростанция.

Овладение энергией позволило перейти к массовому машинному производству потребительских товаров, было создано индустриальное общество.

Основным показателем развитости индустриального общества являлись количественные показатели, т.е. сколько было добыто угля и нефти, сколько произведено станков и т.д.

В этот период происходили также существенные изменения в способах хранения и передачи информации. В конце 19 века для передачи информации на длинные расстояния по проводам стали широко использоваться телеграф и телефон. В 20 века – электромагнитные волны (радио, а затем и телевидение, позволяющие оперативно передавать информацию).

Четвертая революция (70-е годы XX в) связана с изобретением персонального компьютера. Хотя начало четвертой революции положил Чарльз Беббидж в середине 19 века, когда создал механическую цифровую аналитическую машину.

Создание персонального компьютера было предопределено нараставшими объемами информации, с которыми сложно справиться с помощью традиционных технологий: бумаги и ручки. Это противоречие стало негативно сказываться на темпах роста научно-технического процесса. Начинали говорить об «информационном взрыве», называя так бурный рост потоков и объемов информации. В качестве средства для хранения, обработки и передачи информации научно-технический прогресс предложил обществу компьютер.

Еще недавно никто не представлял, что человечество окажется на пороге новой эры в развитии цивилизации — информационной.

С середины 20 века начался постепенный переход от индустриального к информационному обществу. Т.е. в настоящее время происходит активный процесс информатизации общества.

Под информатизацией понимается активное внедрение компьютерной техники и новых информационных технологий в различные сферы производства, общественной и личной жизни людей.

Информационное общество — общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением, обработкой, продажей и обменом информацией.

В информационном обществе главным ресурсом является информация, именно на основе овладения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.

В информационном обществе важным становится не только произвести большое количество продукции, но и произвести нужную продукцию в определённое время, с определёнными затратами и т.д. Поэтому в информационном обществе повышается не только качество потребления, но и качество производства, человек, использующий информационные технологии, имеет лучшие условия труда, труд становиться творческим, интеллектуальным и т.д.

В качестве критериев развитости информационного общества можно взять три:

Наличие компьютеров.

Уровень развития компьютерных сетей.

Количество населения, занятого в информационной сфере, а также использующего информационные и коммуникационные технологии в своей повседневной деятельности.

В последнее время появилась новая категория культуры — информационная. Это вызвано тем, что для жизни и работы в информационном обществе человек должен быть подготовлен к быстрому восприятию и обработке больших объемов информации; ему необходимо овладеть современными средствами, методами и технологией работы. Кроме того, в новых жизненных условиях степень информированности одного человека напрямую зависит от информации, приобретенной другими людьми. Поэтому уже недостаточно уметь самостоятельно осваивать и накапливать информацию, а следует научиться такой технологии работы с информацией, когда решения подготавливаются и принимаются на основе коллективного знания. Таким образом, человек должен иметь определенный уровень культуры для работы с информацией.

Информационная культура — умение целенаправленно работать с информацией для ее получения, обработки и передачи, используя компьютерную информационную технологию, современные средства и методы.

Будучи важнейшей составляющей культуры в целом, информационная культура является продуктом разнообразных творческих способностей человека. В основном она проявляется в следующем:

в конкретных навыках по использования различных технических устройств — от телефона до персонального компьютера и компьютерных сетей;
в способности использовать в своей работе компьютерную информационную технологию;
в умении извлекать информацию из различных источников — от периодической печати до электронных коммуникаций;
в умении представлять информацию в понятном виде и эффективно ее использовать;
в знании аналитических методов обработки информации;
в умении работать с различными видами информации.

Информационная культура заимствует и использует достижения многих наук: кибернетики, информатики, теории информации, математики, теории проектирования баз данных и ряда других дисциплин. Неотъемлемой частью информационной культуры является знание информационной технологии и умение применять ее на практике.

В информационном обществе необходимо овладевать информационной культурой с раннего детства, сначала с помощью электронных игрушек, а позднее — с привлечением персонального компьютера.

Вопросы и задания

Расскажите об информационных революциях в истории развития цивилизации.

Насколько болезненны для общества информационные революции?

Что нужно понимать под словом информатизация?

Что такое информационное общество и как вы себе его представляете? Можно ли сказать “Общество людей, живущих в России – это информационное общество”?

Почему человеку необходимо овладевать информационной культурой?

На сколько информатизация и информационная культура связаны с компьютерной техникой?

Какого человека можно назвать информационно культурным?

В информационном обществе использование компьютеров во всех сферах человеческой деятельности обеспечит доступ к надежным источникам информации, избавит людей от рутинной работы, ускорит процесс принятия оптимальных решений, автоматизирует обработку информации в производственной и социальной сферах.

В результате движущей силой развития общества должно стать производство информационного, а не материального продукта. Что же касается материального продукта, то он станет более «информационно ёмким», и его стоимость будет в значительной степени зависеть от объема допущенных в его структуре инноваций, от дизайнерского решения до качества маркетинга.

В информационном обществе изменится не только производство, но и весь уклад жизни, система ценностей, возрастет значимость культурного досуга. От человека потребуется способность к творчеству, возрастет спрос на знания.

Материально-технической основой информационного общества станут различного рода системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.

В конце XX века созданная теоретиками картина информационного общества постепенно приобретает зримые очертания. Прогнозируется превращение всего мирового пространства в единое компьютеризированное и информационное сообщество людей, проживающих в квартирах и коттеджах, оснащенных всевозможными электронными приборами и компьютеризированными устройствами. Деятельность людей будет сосредоточена, главным образом, на обработке информации, а производство энергии и материальных продуктов будет возложено на машины.

На сколько Вы информационно культурный человек?

Человек, который может назвать себя информационно культурным должен овладеть определённым комплексом знаний, умений и навыков в области информационных и коммуникационных технологий, таких как:

овладение офисными информационными технологиями

, т.е. если на заре цивилизации (Шумер, Египет), и до изобретения книгопечатания, а также в античные времена (Эллада, Римская империя др.) навык каллиграфического письма был залогом успешного продвижения по социальной лестнице, то в настоящее время значимость навыка письма ручкой снижается, а умение вводить информацию с помощью клавиатуры — возрастает;

умение работать с мультимедийными документами, создавать компьютерные презентации

, т.е. умение вставлять в документ мультимедийные объекты (графику, звук, анимацию, видео);

получение первоначального представления о назначении и возможностях компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР)

, т.е. работать в системах, которые позволяют быстро рассмотреть различные варианты планировки интерьера дома или квартиры, создать чертёж или схему;

умение использовать электронные таблицы

, т.е. делать более простыми и наглядными процессы исследования и построения моделей, процессов, графиков функций, планирования и ведения домашнего бюджета и т.п.;

умение создавать базы данных и вести в них поиск данных;

умение использовать средства программирования;

иметь навык коммуникативной культуры, т.е. умение создавать и посылать электронные письма, находить нужную информацию во Всемирной паутине и т.д. и т.п.,

а также предполагает знание и соблюдение юридических и этических норм и правил (например, законы запрещают использование пиратского компьютерного обеспечения, пропаганду насилия, наркотиков и порнографии, особенно в Интернет).

Тест по теме «Информация и информационные процессы»

На тест отводится 15 минут. Читайте вопрос и все варианты ответа. Правильный ответ только один.
Исправления допускаются в следующем виде: неправильный ответ должен быть зачеркнут и рядом поставленный правильный ответ (например, 20. ? а).

В каком порядке появлялись понятия “вещество”, “энергия”, “информация”?

а) вещество, энергия, информация; б) энергия, вещество, информация;
в) информация, энергия, вещество; г) вещество, информация, энергия.

а) основатель науки “Информатика”;
б) первым описал мир, как вещественно-энергетическую модель;
в) основатель науки “Кибернетика”;
г) изобретатель первого робота – киборга.

Информатика – это наука

а) об информации;
б) об информации и её свойствах;
в) о способах получения, преобразования, хранения, передачи и использования информации;
г) о внедрении компьютерной техники и информационных технологий в различные сферы производства, общественной и личной жизни людей.

Информацию, не зависящую от личного мнения или суждения, можно назвать:

а) достоверной; б) актуальной; в) объективной; г) понятной.

Информацию, отражающую истинное положение дел, называют

а) понятной; б) достоверной; в) объективной; г) полной.

Информацию, достаточную для решения поставленной задачи, называют:

а) полезной; б) актуальной; в) полной; г) достоверной.

Известно, что наибольший объем информации человек получает при помощи:

а) органов слуха; б) органов зрения;
в) органов осязания; г) органов обоняния.

Информационное общество это:

а) общество, в котором большинство работающих заняты производством информации;
б) общество, в котором большинство работающих заняты хранением и продажей информации;
в) общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением, обработкой, продажей и обменом информации;
г) общество, которое общается с помощью компьютерной техники.

Информационная культура это:

а) умение целенаправленно работать с информацией для ее получения, обработки и передачи, используя компьютерную информационную технологию, современные средства и методы;
б) использование в своем лексиконе новых, малознакомых другим слов;
в) приобретение компьютера;
г) расширение знаний в сфере обработки, получения и передачи информации.

С точки зрения субъективного подхода, информация – это:

а) символы; б) сигналы; в) знания; г) интеллект.

С точки зрения кибернетического подхода, информация – это:

а) символы (сигналы); б) буквы и цифры в) знания; г) интеллект.

Что из перечисленного не является свойством информации? 1)полезность, 2)достоверность, 3) временность, 4) актуальность, 5) полнота, 6)точность, 7)истинность.

а) 1,2 и 3; б)3 и 7; в) 3 и 5; г) 4, 5 и 7.

Смена состояний объекта в результате произведённых действий называется

а) процессом; б) кризисом; в) влиянием; г) системой.

Какое из нижеприведенных утверждений ближе всего раскрывает смысл понятия “информация» в общем:

а) сведения, которые нас интересуют;
б) часть сообщения, которая участвует в управлении;
в) отражение внешнего мира с помощью знаков и сигналов;
г) сообщения, которые обладают новизной или полезностью.

Возрастающее противоречие между объемом накапливаемой в обществе информации и ограниченными возможностями ее обработки отдельно взятой личностью – это …

а) информационный процесс; б) информационный кризис;
в) информационная революция; г) информационная система.

§4 ИНФОРМАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ. ИСТОРИЯ
ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЭВМ (ПК) и КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Информационной деятельностью будем называть деятельность человека, связанную с процессами получения, преобразования, накопления и передачи информации.

Тысячелетиями предметами труда людей являлись материальные объекты. Все орудия труда – от каменного топора до первой паровой машины, электромотора или токарного станка – были связаны с обработкой вещества, использованием и преобразованием энергии. Вместе с тем человечеству пришлось решать задачи управления обществом и отдельными группами людей, а также накопления и передачи информации, опыта, знания. Появляется потребность в деятельности, связанной с преобразованием, накоплением, систематизацией информации, и возникают группы людей, чья профессия связана исключительно с информационной деятельностью. В древности, например, военачальники, жрецы, летописцы, а затем – учёные и т.д. Постоянно расширялся круг людей, занятых обработкой и накоплением информации. Непрерывно рос объём человеческих знаний, опыта, а вместе с ним и количество книг, рукописей и других письменных документов. Появилась необходимость создания специальных хранилищ этих документов – библиотек, архивов. Информацию, содержащуюся в книгах и других документах, требовалось не просто хранить, а упорядочивать, систематизировать. Так возникли библиотечные классификаторы, предметные и алфавитные каталоги и другие средства систематизации книг и документов, появились профессии библиотекаря, архивариуса.

По мере развития общества, научно-технического прогресса человечество создавало всё новые средства и способы сбора, хранения, передачи информации. Но важнейшее в информационных процессах – обработка и целенаправленное преобразование информации – осуществлялось исключительно человеком.

Однако развитие науки, образования обусловило быстрый рост объёма информации, знаний человека. Если в начале XIX века общая сумма человеческих знаний удваивалась приблизительно каждые пятьдесят лет, то в последующие годы – каждые пять лет. Это привело к информационному кризису: человечество не справлялось с обработкой нарастающих объёмов информации старыми методами.

Естественным выходом из создавшейся ситуации стала автоматизация процессов обработки информации. Точнее – избавление человека от многих трудоёмких, но не требующих творческого подхода видов деятельности, связанных с обработкой информации.

Первые попытки создания инструментов для обработки информации связаны со стремлением упростить выполнение действий над числами. В Древнем Китае (около четырёх тысяч лет назад) были изобретены счёты. Греки и римляне более двух тысячелетий назад начали использовать абак – счётную доску, на которой числа изображались определённым количеством камешков, а действия над числами – передвижением этих камешков.

В 1642 году известный французский физик и математик Блез Паскаль изобрёл арифмометр – устройство для сложения и вычитания чисел, а двадцать лет спустя немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, выполнявший все четыре арифметических действия.

Арифмометры несколько столетий верно служили людям, являясь незаменимыми помощниками человека в бухгалтерском учёте, проведении научных расчётов и в других областях его деятельности. Однако арифмометры обладали ограниченными возможностями – скорость вычислений на них была невелика, память арифмометра могла хранить лишь результат очередной арифметической операции.

В конце XIX века в США проводилась первая перепись населения. В преддверии этой работы, связанной с учётом и обобщением огромного количества данных о многомиллионном населении, американский инженер Г. Холлерит сконструировал электромеханическое вычислительное устройство – табулятор. Табулятор в несколько раз превосходил арифмометр по скорости вычислений и имел память на перфокартах – картонных картах, на которых пробивались (перфорировались) специальные отверстия. Определённая система отверстий изображала число. Табуляторы нашли широкое применение и явились предшественниками вычислительных машин нашего времени.

Однако идеи, положенные в основу принципа действия современных ЭВМ (электронных вычислительных машин), или компьютеров (от английского слова compute – вычислять), были сформулированы англичанином Чарльзом Беббиджем в 30-х годах XIX века. Предложенный им проект “аналитической машины” содержал устройства, характерные и для современных ЭВМ. Аналитическая машина должна была обрабатывать числовую информацию по заранее составленной программе без вмешательства человека. В этой машине имелись все основные устройства современного компьютера: Склад (Память), Мельница (Процессор) и т.д. Беббидж пытался осуществить свой проект и построить вычислительную машину из механических элементов, но технический уровень того времени не позволил реализовать его блестящую идею.

Впоследствии в 1945 году (почти сто лет спустя) американский учёный Джон фон Нейман развил блестящую идею Беббиджа и сформулировал принцип программно-управляемой вычислительной машины. Эти принципы были реализованы в первой ЭВМ “ЭНИАК”, построенной в США в 1946 году. В СССР первая ЭВМ “МЭСМ-1” была разработана в 1951 году под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева.

Первые ЭВМ были ламповыми (включали в себя десятки тысяч ламп), очень дорогими и громоздкими устройствами, требующими для эксплуатации больших, специально оборудованных помещений, и поэтому их количество измерялось единицами. Средства общения человека с машиной были весьма ограничены – все данные, вводимые в ЭВМ, набивались на перфокарты. Сложными машинными языками владели лишь профессиональные программисты. Их обслуживали десятки программистов и инженеров. В 50-60-е годы ЭВМ создавались для ускорения и автоматизации вычислительной работы, как правило, выполнения огромной однообразной работы, например, при вычислении траектории движения спутников или начисления зарплаты на большом предприятии.

Ситуация с использованием вычислительной техники стала принципиально меняться в 70-х годах. Появился первый персональный компьютер с использованием БИС (больших интегральных схем) – Apple II (с этого компьютера начала своё существование фирма Apple). Благодаря разработке новой технологии удалось в сотни раз уменьшить размеры и стоимость электронных элементов ЭВМ. Компьютер, предназначенный для использования одним человеком, стал помещаться на письменном столе. Изменились средства общения с компьютером, машина “научилась” обрабатывать текстовую информацию. Теперь можно общаться с ним с помощью клавиатуры, а машина ведёт диалог с человеком и выдаёт решения поставленных задач в виде текста или рисунков на экране. Появились языки общения с компьютером.

В начале 80-х годов приступила к массовому производству персональных компьютеров корпорация IBM (компьютеры так и назывались IBM Personal Computer – IBM PC).

В настоящее время компьютеры всё больше приближаются к естественному человеческому языку и поэтому овладеть ими за достаточно короткое время в состоянии каждый. Кроме того, профессиональными программистами создано большое количество прикладных программ для решения на компьютерах типовых задач, часто встречающихся во многих областях деятельности человека. Наборы таких прикладных программ для определённой отрасли позволяют воспользоваться компьютером при их решении специалисту, не владеющему программированием, а как следствие, значительно расширилась сфера применения компьютеров. Если в первые годы своего существования ЭВМ использовались в основном для вычислений, то в настоящее время компьютеры широко применяются для обработки не только числовой, но и других видов информации. С 80-х годов стала возможной обработка на компьютере графической информации, а с 90-х – звуковой. Современный персональный компьютер превратился в мультимедийный, т.е. на нём можно обрабатывать числовую, текстовую, графическую и звуковую информацию. Благодаря этому информатика и вычислительная техника прочно вошла в жизнь современного человека.

Существенной тенденцией в информатизации общества является переход от использования компьютеров в автономном режиме к использованию их в информационных сетях.

Информационные сети создают реальную возможность быстрого и удобного доступа пользователя ко всей информации, накопленной человечеством за всю историю. Компьютерные сети – это:

передача информации по электронной почте и участие в телеконференциях;
поиск информации во Всемирной паутине и архивах;
интерактивное общение и покупки в Интернет-магазинах;
прослушивание радиостанций и просмотр телевизионных программ и …

Развитие глобальных компьютерных сетей началось в 80-е годы. В 1981 году в сети Интернет насчитывалось 213 компьютеров, к концу 80-х – до 150 тысяч, в 2001 – почти 110 миллионов.

По количеству серверов Интернета судят о степени информатизации некоторых стран. По данным на 2002 год наибольшее число серверов находится в США (около 79 миллионов), на втором месте – Япония (4,6 миллиона серверов), Россия занимает – 24-е место (330 тысяч серверов).

Более подробно о компьютерных сетях мы поговорим в другой раз.

Что понимают под информационной деятельностью?
Расскажите о “помощниках” человека в обработке информации.
Кто первым предложил проект работы аналитической машины? Когда и где появилась такая машина?
Где и когда была изобретена первая ЭВМ?
Почему массовое производство персональных компьютеров началось только в 70-е годы?
Расположите в хронологическом порядке виды информации, которые “научился” обрабатывать компьютер.
Узнайте, существуют ли в настоящее время фирмы Apple и IBM. Если да, то чем они занимаются.
Перечислите основные вычислительные средства с указанием времени их изобретения.
В чём основная заслуга Чарльза Беббиджа?
По какому параметру судят некоторые страны об их информатизации?
Зачем нужны компьютерные сети?
Когда началось развитие глобальных компьютерных сетей?

Выберите из предложенного списка профессии, которые в наибольшей степени связаны с информационной сферой деятельности человека:

а) бухгалтер; б) повар; в) программист; г) учитель;
д) водитель; е) портной; ж) продавец; з) журналист;
и) актёр; к) менеджер; л) ведущий; м) воспитатель.

В чём отличие пользователя от программиста?

Для каких целей могут использовать компьютер люди следующих профессий:

а) конструктор автомобилей ____________________________________________,
б) писатель __________________________________________________________ ,
в) бухгалтер __________________________________________________________,
г) врач ______________________________________________________________,
д) физик ____________________________________________________________ .

Опишите, какие действия с информацией (информационные процессы) будут выполнены учеником, если он:

а) учит правило; б) решает у доски задачу;
в) слушает музыку; г) пишет письмо;
д) пишет диктант; е) переводит текст с английского языка на русский.

Опишите, кто или что будет являться источником и кто или что – приёмником информации в следующих ситуациях:

а) Андрей собирается перейти перекрёсток, регулируемый светофором,
б) Петя беседует с Колей по телефону,
в) Аня слушает прогноз погоды по радио,
г) Женя учит стихотворение А.С. Пушкина “Анчар”,
д) Света едет в автобусе до остановки “Парк культуры” в незнакомом городе.

Составьте таблицу способов символьного представления информации в перечисленных областях. Если знаков много, то запишите или нарисуйте 5 из них.

Математика

Музыка

Медицина

География

Литература

Область применения

Используемые символы

§5 КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ КАК МЕРА УМЕНЬШЕНИЯ
НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ ЗНАНИЙ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ

Человек получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, анализирует её и выделяет важные существенные закономерности с помощью мышления и хранит полученную информацию в памяти. Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т.д.). Таким образом, с точки зрения науки информация рассматривается как знания.

Процесс познания можно наглядно изобразить в виде расширяющегося круга знания (такой способ придумали ещё древние греки). Вне этого круга лежит область незнания, а окружность является границей между знанием и незнанием. Парадокс состоит в том, что чем большим объёмом знаний обладает человек и чем шире круг его знаний, тем больше граница нашего незнания, мерой которого в этой модели является длина окружности.

Так, объём знаний выпускника школы гораздо больше, чем объём знаний первоклассника, однако и граница его незнания существенно больше. Действительно, первоклассник совершенно ничего не знает о законах физики и его это не волнует, тогда как выпускник школы при подготовке к экзаменам по физике может обнаружить, что существуют физические законы, которые он не знает и не понимает.

Информацию, которую получает человек, можно считать мерой уменьшения неопределённости знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределённости наших знаний, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.

Например, после сдачи экзамена вы мучаетесь неопределённостью, вы не знаете какую оценку вы получили. Наконец, экзаменационная комиссия объявляет результаты экзамена и вы получаете сообщение, которое приносит полную определённость, теперь вы знаете свою оценку. Происходит переход от полного незнания к полному знанию, значит, сообщение экзаменационной комиссии содержит информацию.

Вопрос “как измерить информацию?” очень непростой. Ответ на него зависит от того, что понимать под информацией. Но поскольку определить информацию можно по-разному, то и способы измерения тоже могут быть разными.

Информацию друг другу мы передаем в устной и письменной форме, в форме жестов, мимики, знаков. Информацию мы получаем, передаем другим и делаем определенные умозаключения на ее основе.

В любом виде информация выражает сведения о ком-то или о чем-то, и при этом она обязательно имеет некоторую форму — форму рассказа, рисунка, статьи и т.д. Чертежи и музыкальные произведения, книги и картины, спектакли и фильмы — все это формы представления информации.

Информация в наиболее общем понимании — это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Можно выделить, по крайней мере, четыре различных подхода к определению понятия информация.

В быту слово «информация» применяется как синоним слов: «сведения», «сообщение», «осведомление о положении дел». Очевидно, что количественно измерить информацию, определенную таким образом, невозможно, в лучшем случае можно говорить о достоверности или недостоверности информации.

В кибернетике понятие «информация» используется для характеристики управляющих сигналов, которые обеспечивают устойчивое функционирование сложных систем. Тогда количество информации равно количеству сигналов.

В философии понятие «информация» тесно связано с такими понятиями как взаимодействие и познание. В процессе взаимодействия двух объектов происходят их изменения, можно сказать, что на них отпечатывается информация о взаимодействии, но как измерить – на сколько изменились познания человека? Мы только знаем, что человек познает окружающий мир, и в его сознании накапливаются знания, т.е. информация.

В информатике понятие » информация» вводится как мера уменьшения неопределенности. Такой подход позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики как технологической науки. Рассмотрим такой подход к определению информации более подробно на примерах, когда существуют некоторое количество событий, каждое из которых может произойти с определенной вероятностью, например, «бросания монеты». Перед броском существует неопределенность, как упадет монета предсказать невозможно. После броска реализуется полная определенность (например «орел»). При бросании четырехгранной пирамиды существует 4 возможных исхода, а при бросании игрального кубика — 6 возможных исходов. Очевидно, что чем больше возможных событий, тем больше начальная неопределенность результата и, главное, тем больше количество информации будет получено после проведения опыта.

Количество информации — мера уменьшения неопределенности знаний.

Для количественного определения любой величины необходимо выбрать единицу измерения.

За единицу измерения информации принято такое количество информации, которое мы получаем при уменьшении неопределенности в два раза. Такая единица называется бит.

Если вернуться к опыту с бросанием монеты, то здесь неопределённость как раз уменьшается в два раза (из двух возможных событий реализуется одно), и, следовательно, полученное количество информации равно 1 биту.

Существует формула, которая связывает между собой количество возможных событий N и количество информации I:

По этой формуле можно определить количество возможных событий, если известно количество информации. Например, если мы получили 4 бита информации, то количество возможных событий составляло:

Наоборот, для определения количества информации, если известно количество событий, необходимо решить показательное уравнение относительно I. Например, в игре “Крестики – нолики” на поле 8х8 перед первым ходом существует 64 возможных события (64 варианта расположения “крестика”), тогда уравнение принимает вид:

Так как 64=2 6 , то уравнение принимает вид:

Таким образом, I=6 бит, т.е. количество информации, полученное вторым игроком после первого хода первого игрока, составляет 6 бит.

1бит – слишком мелкая единица измерения информации. На практике используется более крупная единица – 1 байт, которая равна 8 битам.

1 байт = 2 3 бит = 8 бит

В информатике система образования кратных единиц измерения количества информации несколько отличается от принятых в большинстве наук. Компьютер оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе счисления, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2 n :

1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт
1 Мбайт = 2 20 байт = 1024 Кбайт
1 Гбайт = 2 30 байт = 1024 Мбайт

Как можно наглядно представить процесс познания?
Как вы понимаете слова “знание” и “незнание”?
Приведите примеры уменьшения неопределённости знаний после получения информации о происшедшем событии.
В чём состоит неопределённость знания в опыте по бросанию монеты?
Что такое информация в понимании философии, кибернетики, информатики и других наук?
Что понимается под количеством информации?
Как зависит количество информации от количества возможных событий?
Как вы думаете, какие события можно назвать равновероятными?
Что такое бит?
В каких единицах измеряется информация?

Определите, какое из сообщений для вас является информативным (объясните — почему?).

Площадь Тихого океана – 179 млн. кв. км.

Москва – столица России.

Вчера весь день шёл дождь.

Завтра ожидается солнечная погода.

Дивергенция однородного векторного поля равна нулю.

Dog – собака (по-английски)

Ro do, may si, lot do may.

2 х 2 = 4

§6 ФОРМУЛА ШЕННОНА. АЛФАВИТНЫЙ ПОДХОД
К ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ

Существует множество ситуаций, когда возможные события имеют различные вероятности реализации. Например, если монета несимметрична (одна сторона тяжелей другой), то при её бросании вероятности выпадения “орла” и “решки” будут различаться.

Формулу для вычисления количества информации для событий с различными вероятностями предложил К. Шеннон в 1948 году. В этом случае количество информации определяется по формуле (названной формулой Шеннона):

где I – количество информации,

N – количество возможных событий,

P – вероятности отдельных событий.

Например, пусть при бросании несимметричной четырёхгранной пирамидки вероятности отдельных событий будут следующими:

тогда количество информации, которое мы получим после реализации одного из них, можно рассчитать по формуле Шеннона:

I=-(1/2*Log1/2+1/4*Log1/4+1/8*Log1/8+1/8*Log1/8) бит = (1/2 + 2/4 + 3/8 + 3/8) бит = 14/8 бит = 1,75 бит.

Если события равновероятны, то количество информации определяется по формуле: I = log₂N или из показательного уравнения: N = 2 I .

После экзамена по информатике, объявляются оценки («2», «3», «4», или «5»). Какое количество информации будет нести сообщение об оценке учащегося А, который выучил лишь половину билетов, и сообщение об оценке учащегося В, который выучил все билеты.

Для учащегося А все четыре оценки равновероятны, тогда количество информации вычисляется по формуле: I=log₂ 4 = 2 бита.

Для учащегося В наиболее вероятной оценкой является «5» (р=1/2), вероятность оценки «4» в два раза меньше (р2=1/4), а вероятности оценок «2» и «3» еще в два раза меньше ( Р3 =р4 =1/8). Так как события не равновероятны, воспользуемся для подсчета количества информации формулой Шеннона:

Ответ: Сообщение об оценке учащегося А равно 2 бита, а учащегося В – 1,75 бит.

Сколько бит информации получит человек при бросании монеты.

При бросании монеты сообщение о результате жребия (например, выпал орел) несет 1 бит информации, поскольку количество возможных вариантов результата равно 2 (“орел” или “решка”). Оба эти варианта равновероятны.

Ответ может быть получен из решения уравнения: 2 i = 2, откуда, очевидно, следует: i = 1 бит.

Вывод: в любом случае сообщение об одном событии из двух равновероятных несет 1 бит информации.

В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал номер 15)?

Поскольку вытаскивание любого из 32 шаров равновероятно, то количество информации об одном выпавшем номере находится из уравнения:

Но 32 = 2 5 . Следовательно, i = 5 бит. Очевидно, ответ не зависит от того, какой именно выпал номер.

Ответ. 5 бит содержит сообщение о первом выпавшем номере.

При игре в кости используется кубик с шестью гранями. Сколько бит информации получает игрок при каждом бросании кубика?

Выпадение каждой грани кубика равновероятно. Поэтому количество информации от одного результата бросания находится из уравнения: 2 i = 6. Решение этого уравнения: i = log ₂ 6.

Этот ответ точен, но можно воспользоваться таблицей логарифмов и с точностью до 3-х знаков после запятой вычислить, что i = 2,585 бит.

Ответ. Количество информации от одного бросания кубика равно Log₂6.

Мы научились определять количество информации, которое содержится в общениях, уменьшающих неопределённость наших знаний. Такой подход рассматривает информацию с точки зрения содержания, её понятности и новизны человека. С этой точки зрения в опыте по бросанию монеты одинаковое количество информации содержится и в зрительном образе упавшей монеты, и в коротком сообщении “Орёл”, и в длинной фразе “Монета упала на поверхность земли той стороной вверх, на которой изображён орёл”.

Однако при хранении и передаче информации с помощью технического устройства целесообразно отвлечься от содержания информации и рассматривать её как последовательность знаков (букв, цифр, кодов цвета точек изображения и т.д.)

Исходя из вероятностного подхода к определению количества информации, набор символов знаковой системы (алфавит) можно рассматривать как различные возможные состояния (события).

Тогда, если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, то по формуле N=2 I можно рассчитать, какое количество информации несёт каждый символ. Информационная ёмкость знаков зависит от их количества в алфавите, чем больше их количество, тем больше количество информации несёт один знак.

Так, информационная ёмкость буквы в русском алфавите, если не использовать букву “ё”, составляет: 32 = 2 I , т.е. I = 5 бит.

Количество информации, которое содержит сообщение, закодированное с помощью знаков системы, равно количеству информации, которое несёт один знак, умноженному на число знаков в сообщении.

Какова мощность алфавита, с помощью которого записано сообщение, содержащее 2048 символов, если его объём составляет 1,25 Кбайт.

Переведём информационный объем сообщения в биты: I = 1,25 Кбайт * 1024 * 8 = 10240 бит.

Определяем количество бит, приходящиеся на один символ: 10240 бит : 2048 = 5 бит.

Определяем количество символов в алфавите: N = 2 I = 2 5 = 32.

Ответ. 32 символа в алфавите.

§7 Задачи на определение количества информации

Какое количество информации получит второй игрок после первого хода первого игрока в игре “Крестики – нолики” на поле 4х4?
Каково было количество возможных событий, если после реализации одного из них мы получили количество информации равное 3 бита? 7 бит?
Какое количество информации будет получено при игре в рулетку с 64-мя секторами?
Какое количество вопросов достаточно задать вашему собеседнику, чтобы точно определить день его рождения? Месяц его рождения?
Какое количество информации получит второй игрок в игре “Угадай число” при правильной стратегии, если первый игрок загадал число в интервале от 1 до 64? От 1 до 128?
Какое количество информации получит при игре в шахматы игрок с чёрными фигурами после первого хода белых, если считать, что все ходы равновероятны? В шашки?
Вероятность первого события составляет 0,5, а второго и третьего 0,25. Какое количество информации мы получим после реализации одного из них?
Какое количество информации несёт в себе сообщение о том, что нужная вам программа находится на одной из восьми дискет?
Происходит выбор одной карты из колоды в 32 карты.

а) Какое количество информации мы получим в зрительном сообщении о выборе определённой карты?

б) Сколько информации несёт сообщение о том, что из колоды карт достали карту красной масти?

в) Сколько информации несёт сообщение и том, что из колоды достали карту бубновой масти?

Какое количество информации будет содержать зрительное сообщение о цвете вынутого шарика, если в непрозрачном мешочке хранятся:

а) 25 белых, 25 красных, 25 синих, 25 зелёных шариков;

б) 30 белых, 30 красных, 30 синих и 10 зелёных шариков?

Найдите х из следующих соотношений:

а) 16 х бит = 32 Мбайт;

б) 8 х Кбайт = 16 Гбайт.

Заполните пропуски числами:

а) 5 Кбайт = ________ байт = ________ бит;

б) _____ Кбайт = ______ байт = 12288 бит;

в) _____ Кбайт = ______ байт = 213 бит;

г) _____ Гбайт = 1536 Мбайт = ______ Кбайт;

д) 512 Кбайт = _______ байт = _______ бит.

Сколько байтов информации содержится на жёстком диске (винчестере) объёмом 20 Мбайт?

Какова мощность алфавита, с помощью которого записано сообщение, содержащее 2048 символов, если его объём составляет 1/512 часть одного мегабайта.

Пользователь компьютера, хорошо владеющий навыками ввода информации с клавиатуры, может вводить в минуту 100 знаков. Мощность алфавита, используемого в компьютере равно 256. Какое количество информации в байтах может ввести пользователь в компьютер за 1 минуту.

Скорость чтения ученика 10 класса составляет приблизительно 250 символов в минуту. Приняв мощность используемого алфавита за 64, определите, какой объём информации в килобайтах получит ученик, если он будет непрерывно читать в течение 40 минут.

В школьной библиотеке 16 стеллажей с книгами. На каждом стеллаже 8 полок. Библиотекарь сообщил Пете, что нужная ему книга находится на пятом стеллаже на третьей сверху полке. Какое количество информации библиотекарь передал Пете?

В коробке лежат 7 цветных карандашей. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки достали красный карандаш?

Какое количество информации несет сообщение: “Встреча назначена на сентябрь”.

Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байтов?

Юстасу необходимо передать следующее сообщение:

Дорогой Алекс! От всей души поздравляю с
успешной сдачей экзамена по информатике.
Желаю дальнейших успехов. Ваш Юстас.

Пеленгатор определяет место передачи, если она длится не менее 3 минут. С какой скоростью (бит/с) Юстас должен передавать радиограмму?

ТЕСТ
по теме “Информация. Информационные процессы. Информационная
деятельность. Количество информации”

“Для кого будет информативно следующее сообщение: «Программа — это алгоритм, записанный на языке программирования”?

а) для дворника; б) для начинающего программиста;

в) для парикмахера; г) для учителя.

Какое из нижеприведенных утверждений ближе всего раскрывает смысл понятия “ информация, используемая в бытовом общении”:

а) последовательность знаков некоторого алфавита;

б) сообщение, передаваемое в форме знаков или сигналов;

в) сообщение, уменьшающее неопределенность;

г) сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком непосредственно или с помощью специальных устройств (термометр, барометр и пр.)

Работником информационной сферы деятельности является:

а) овощевод; б) плотник; в) журналист; г) спортсмен.

Количество информации – это …

а) количество воспринимаемой человеком или машиной информации;

в) мера уменьшения неопределённости знаний;

г) знания, которые получает человек.

Ученик пишет изложение. Какие информационные процессы выполняются учеником?

а) приём и отправление

б) приём и обработка;

в) приём, обработка и хранение;

г) приём, обработка, хранение и отправление.

Ваня учится в 1-м классе и хорошо знает таблицу умножения, но не знает английского языка. Какое из сообщений будет для Вани информативно?

б) My friend is schoolboy

в) Ваня учится в школе

г) В английском алфавите 26 букв.

На остановке останавливаются автобусы № 5, № 15 и № 10, маршрутное такси № 40, троллейбусы № 2 и № 7, а также несколько трамваев. Появление транспорта каждого маршрута равновероятно. Сообщение о том, что на остановку подошёл трамвай № 5 содержит 3 бита информации. Сколько маршрутов трамваев останавливается на данной остановке?

а) 8; б) 2; в) 1; г) 3.

Вы подошли к светофору, когда горел жёлтый свет. После этого загорелся зелёный. Какое количество информации вы при этом получили?

а) 1 бит; б) 2 бита; в) 0 бит; г) 1 байт.

Группа школьников пришла в бассейн, в котором 4 дорожки для плавания. Тренер сообщил, что группа будет плавать на дорожке номер 3. Сколько информации получили школьники из этого сообщения?

а) 1 бит; б) 4 бита; в) 2 бита; г) 3 бита.

1,5 Мбайта равны:

а) 1536 Кбайт; б) 1500 Кбайт в)1500 байт; г) 0,015 Гбайта

Информационное сообщение объёмом 1,5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, с помощью которого было записано это сообщение?

а) 128; б) 16; в) 32; г) 64.

Первая ЭВМ появилась в:

а) 1823 году; б) в 1946 году;

в) в 1951 году; г) в 1970 году.

Общим свойством машины Беббиджа, современного компьютера и человеческого мозга является способность обрабатывать … информацию.

а) числовую; б) текстовую; в) графическую; г) звуковую.

Кто сформулировал принцип программно-управляемой вычислительной машины?

а) Чарльз Беббидж; б) Блез Паскаль;

в) Джон фон Нейман; г) Готфрид Лейбниц.

ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТОВ

Вещество, энергия, информация – основные понятия науки.
Информационные процессы в живой природе, обществе и технике: получение, передача, преобразование, хранение и использование информации.
Информационная деятельность человека
Информационная культура человека.
Характерные черты информационного общества
Достоверная и недостоверная информация в политических играх
Средства и способы сбора, хранения, обработки и передачи информации от рождения человечества и до наших дней
Информационная картина мира (Мир с точки зрения информации)
Вещественно-энергетическая картина мира
История развития вычислительной техники
Определение количества информации
Передача и хранение информации в живых организмах

Ключ к тесту по теме «Информация и информационные процессы»:

1 а 2 в 3 в 4 в 5 б 6 в 7 б 8 в 9 а 10 в 11 а 12 б 13 а 14 в 15 б

4) а) хранение б) хранение, обработка, передача

в) получение г) передача и хранение

д) получение, хранение е) обработка

а, г

64 = 2 I , I = 6 бит

2 6 = 64, 64/16 = 4 (квартиры на каждом этаже)

4 х 4 = 16, 2 I = 16, I = 4 бит

2 3 = 8 событий и 2 7 = 128 событий

2 I = 64, I = 6 бит

4 вопроса, 5 вопросов

I₆₄= -(1/64*log₂ 1/64+1/32*log₂ 1/32+1/16*log₂ 1/16+1/8*log₂ 1/8+1/4*log₂ 1/4+1/2*log₂ 1/2) = 1,875 бит

64/2 = 32 – (8+8) = 16, 2 I = 16, I = 4 бит

I= -(1/2*log₂ 1/2+1/4*log₂ 1/4+1/4*log₂ 1/4) = 1,5 бит

2 I = 8, I = 3 бита

а) 2 I = 32, I = 5 бит

б) Так как черных и красных мастей поровну, то 2 I = 2, I = 1 бит

в) Так как в картах 4 масти и количество карт одной и той же масти равны, то и любая масть равновероятна: 2 I = 4, I = 2 бита

а) 4 равновероятных события: 2 I = 4, I = 2 бита

б) 30/100 = 3/10, I= -(3*3/10*log₂3/10+1/10*log₂1/10)= бита

а) 16 х бит = 32 Мбайта

32 Мб = 32768 Кб = 33554432 байта = 268435456 бит

16 х = 16 7 х = 7

б) 8 х бит = 16 Гбайта

16 Гб = 16384 Мб = 16777216 Кб

а) 5 Кбайт = 5120 байт = 40960 бит

б) 1,5 Кб = 1536 байт = 12288 бит

в) 0,03 Кб = 27 байт = 213 бит

г)1,5 Гб = 1536 Мб = 1572864 Кб

д) 512 Кб = 524288 байт = 4194304 бит

20 Мб * 1024 * 1024 = 20971520 байт

1 Мб / 512 = 1024 Кб /512 = 2 Кб = 2048 байт * 8 = 16384 бит – информационный объём

16384 / 2048 = 8 бит – на 1 символ

N = 2 I = 2 8 = 256 символов в алфавите

Ответ: 256 символов

256 = 2 8 – 1 символ = 8 бит, 8бит*100 символов = 800 бит в мин / 8 = 100 байт в мин

Ответ: 100 байт в минуту

64 = 2 6 , 1 символ = 6 бит * 250 символов = 1500 бит в мин * 40 мин = 60 000 бит / 8 / 1024 = 7,3 Кб

События не равновероятны: 1/16 и 1/8, значит,

или в алфавите используется 32 символа, а значит, 32 = 2 5 , т.е. I=5 бит на 1 символ, следовательно 29символо * 5 бит = 145 бит.

3*25*60 = 4500 символов.

1125 байт = 9000 бит / 4500 = 2 бита на 1 символ, следовательно, N=2 2 = 4 символа в алфавите.

116 символов * 8 бит = 928 бит / 180 сек = 5,2 бит/с

Бит — минимальная единица измерения количества информации. Подсчитаем объем передаваемой информации. В тексте радиограммы содержится 118 символов, каждый символ несет 1 байт информации. Следовательно, должно быть передано 118 байт информации. 1 байт = 8 бит. 118 байт =118*8 бит == 944 бита. Время передачи должно быть меньше 180 с, что требует скорости передачи радиограммы не менее 5 бит/с (944/180 ” 5,2).

Ответ: Юстас должен передавать радиограмму со скоростью не меньше чем 5 бит/с.

Ключ к тесту по теме «Информация. Информационные процессы. Количество информации»:

1 б 2 г 3 в 4 в 5 в 6 г 7 б 8 а 9 в 10 а 11 б 12 б 13 а 14 в

Гейн А.Г. Информатика: Учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений/ А.Г. Гейн, А.И. Сенокосов, Н.А. Юнерман. – М.: Просвещение, 2003
Гейн А.Г. Информатика. 7-9 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений/ А.Г. Гейн, А.И. Сенокосов, В.Ф. Шолохович. – М.: Дрофа, 2004
Кузнецов А.А., Апатова Н.В. Основы информатики. 8-9 кл.: Учеб. для общеобразоват. учебных заведений. – М.: Дрофа, 2000
Семакин И.Г., Шеина Т.Ю. Преподавание базового курса информатики в средней школе. Методическое пособие. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000
Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие для 10-11 кл. – М.: Юнимедиастайл, 2002
Материалы, рефераты, доклады из Интернета.

Источники:

http://lektsii.org/13-33869.html
http://megaobuchalka.ru/1/18811.html
http://studopedia.ru/14_78948_kiberneticheskiy-podhod-k-opredeleniyu-informatsii.html
http://studopedia.su/15_83690_kiberneticheskiy-podhod.html
http://xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/416360/