Информация, ее представление и измерение
Доврачебная помощь
Строгий постельный режим. Важно как можно быстрее снять болевой синдром. Вначале приступа принять под язык таблетку нитроглицерина (0,0005) или 2-3 капли 1% спиртового раствора нитроглицерина на кусочке сахара, и лишь после этого при отсутствии эффекта следует применить анальгетики (обезболивающие средства).
Для этой цели вводят внутримышечно 1 -2 мл 2% раствора промедола или 2% раствора омнопона с 0,5 мл 0,1% раствора атропина.
Действие наркотиков может быть усилено одновременным введением 1мл 2,5% раствора пипольфена внутримышечно, при отсутствии эффекта внутримышечно вводят 2мл 50% раствора анальгина с 1мл 1% димедрола. При продолжающихся болях - повторные подкожные введения промедола, гепарина (10 тыс. -20 тыс. ЕД.) внутримышечно 2-3 раза в день.
Для уменьшения застоя крови в легочных сосудах очень эффективно действует эуфиллин (2,4% внутримышечно).
Транспортировать больного при инфаркте миокарда нужно с большой осторожностью. Если артериальное давление снижено незначительно, больному нужно придать возвышенное положение, а для уменьшения притока крови к сердцу наложить жгуты, пережимая лишь только венозные сосуды, принять все меры для быстрейшей госпитализации больного.
Основная литература:
1.Приходько Н. Безопасность жизнедеятельности: Курс лекций.- Алматы: ВШП
Әділет,2000 г.
2. «Учебное пособие для подготовки медицинских сестёр» (под ред. А. Г. Сафонова) М.: Медицина, 1989 г.
Понятие информации является наиболее сложным для понимания и обычно во вводных курсах информатики не определяется, принимается как исходное базовое понятие, понимается интуитивно, наивно. Часто это понятие отождествляется неправильным образом с понятием "сообщение".
Понятие "информация" имеет различные трактовки в разных предметных областях. Например, информация может пониматься как:
· абстракция, абстрактная модель рассматриваемой системы (в математике);
· сигналы для управления, приспособления рассматриваемой системы (в кибернетике);
· мера хаоса в рассматриваемой системе (в термодинамике);
· вероятность выбора в рассматриваемой системе (в теории вероятностей);
· мера разнообразия в рассматриваемой системе (в биологии) и др.
Рассмотрим это фундаментальное понятие информатики на основе понятия "алфавит" ("алфавитный", формальный подход). Дадим формальное определение алфавита.
Алфавит – конечное множество различных знаков, символов, для которых определена операция конкатенации (приписывания, присоединения символа к символу или цепочке символов); с ее помощью по определенным правилам соединения символов и слов можно получать слова (цепочки знаков) и словосочетания (цепочки слов) в этом алфавите (над этим алфавитом).
Буквой или знаком называется любой элемент x алфавита X, где 
. Понятие знака неразрывно связано с тем, что им обозначается ("со смыслом"), они вместе могут рассматриваться как пара элементов (x, y), где x – сам знак, а y – обозначаемое этим знаком.
Пример. Примеры алфавитов: множество из десяти цифр, множество из знаков русского языка, точка и тире в азбуке Морзе и др. В алфавите цифр знак 5 связан с понятием "быть в количестве пяти элементов".
Конечная последовательность букв алфавита называется словом в алфавите (или над алфавитом).
Длиной |p| некоторого слова p над алфавитом Х называется число составляющих его букв.
Слово (обозначаемое символом Ø) имеющее нулевую длину, называется пустым словом: |Ø| = 0.
Множество различных слов над алфавитом X обозначим через S(X) и назовем словарным запасом (словарем) алфавита (над алфавитом) X.
В отличие от конечного алфавита, словарный запас может быть и бесконечным.
Слова над некоторым заданным алфавитом и определяют так называемые сообщения.
Пример. Слова над алфавитом кириллицы – "Информатика", "инто", "ииии", "и". Слова над алфавитом десятичных цифр и знаков арифметических операций – "1256", "23+78", "35–6+89", "4". Слова над алфавитом азбуки Морзе – ".", ". . –", "– – –".
В алфавите должен быть определен порядок следования букв (порядок типа "предыдущий элемент – последующий элемент"), то есть любой алфавит имеет упорядоченный вид X = {x1, x2, …, xn} .
Таким образом, алфавит должен позволять решать задачу лексикографического (алфавитного) упорядочивания, или задачу расположения слов над этим алфавитом, в соответствии с порядком, определенным в алфавите (то есть по символам алфавита).
Информация – это некоторая упорядоченная последовательность сообщений, отражающих, передающих и увеличивающих наши знания.
Информация актуализируется с помощью различной формы сообщений – определенного вида сигналов, символов.
Информация по отношению к источнику или приемнику бывает трех типов: входная, выходная и внутренняя.
Информация по отношению к конечному результату бывает исходная, промежуточная и результирующая.
Информация по ее изменчивости бывает постоянная, переменная и смешанная.
Информация по стадии ее использования бывает первичная и вторичная.
Информация по ее полноте бывает избыточная, достаточная и недостаточная.
Информация по доступу к ней бывает открытая и закрытая.
Есть и другие типы классификации информации.
Пример. В философском аспекте информация делится на мировозренческую, эстетическую, религиозную, научную, бытовую, техническую, экономическую, технологическую.
Основные свойства информации:
· полнота;
· актуальность;
· адекватность;
· понятность;
· достоверность;
· массовость;
· устойчивость;
· ценность и др.
Информация – содержание сообщения, сообщение – форма информации .
Любые сообщения измеряются в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах, петабайтах и эксабайтах, а кодируются, например, в компьютере, с помощью алфавита из нулей и единиц, записываются и реализуются в ЭВМ в битах.
Приведем основные соотношения между единицами измерения сообщений:
1 бит (binary digit – двоичное число) = 0 или 1,
1 байт 8 битов,
1 килобайт (1К) = 213 бит,
1 мегабайт (1М) = 223 бит,
1 гигабайт (1Г) = 233 бит,
1 терабайт (1Т) = 243 бит,
1 петабайт (1П) = 253 бит,
1 эксабайт (1Э) = 263 бит.
Пример. Найти неизвестные х и у, если верны соотношения:
128y (К) = 32x (бит);
2x (М) = 2y (байт).
Выравниваем единицы измерения информации:
27y (K) = 27y+13 (бит);
2x (M) = 2x+20 (байт).
Подставляя в уравнения и отбрасывая размерности информации, получаем:
27y+13 = 25x
2x+20=2y
Отсюда получаем систему двух алгебраических уравнений:
или, решая эту систему, окончательно получаем, x = –76,5, у = –56,5.
Для измерения информации используются различные подходы и методы, например, с использованием меры информации по Р. Хартли и К. Шеннону.
Количество информации – число, адекватно характеризующее разнообразие (структурированность, определенность, выбор состояний и т.д.) в оцениваемой системе. Количество информации часто оценивается в битах, причем такая оценка может выражаться и в долях битов (так речь идет не об измерении или кодировании сообщений).
Мера информации – критерий оценки количества информации. Обычно она задана некоторой неотрицательной функцией, определенной на множестве событий и являющейся аддитивной, то есть мера конечного объединения событий (множеств) равна сумме мер каждого события.
Рассмотрим различные меры информации.
Возьмем меру Р. Хартли. Пусть известны N состояний системы S (N опытов с различными, равновозможными, последовательными состояниями системы). Если каждое состояние системы закодировать двоичными кодами, то длину кода d необходимо выбрать так, чтобы число всех различных комбинаций было бы не меньше, чем N:
Логарифмируя это неравенство, можно записать:
Наименьшее решение этого неравенства или мера разнообразия множества состояний системы задается формулой Р. Хартли:
H = log2N (бит).
Пример. Чтобы определить состояние системы из четырех возможных состояний, то есть получить некоторую информацию о системе, необходимо задать 2 вопроса. Первый вопрос, например: "Номер состояния больше 2?". Узнав ответ ("да", "нет"), мы увеличиваем суммарную информацию о системе на 1 бит ( I = log22 ). Далее необходим еще один уточняющий вопрос, например, при ответе "да": "Состояние – номер 3?". Итак, количество информации равно 2 битам ( I = log24 ). Если система имеет n различных состояний, то максимальное количество информации равно I = log2n .
Если во множестве X = {x1, x2, ..., xn} искать произвольный элемент, то для его нахождения (по Хартли) необходимо иметь не менее logan (единиц) информации.
Уменьшение Н говорит об уменьшении разнообразия состояний N системы.
Увеличение Н говорит об увеличении разнообразия состояний N системы.
Мера Хартли подходит лишь для идеальных, абстрактных систем, так как в реальных системах состояния системы не одинаково осуществимы (не равновероятны).
Для таких систем используют более подходящую меру К. Шеннона. Мера Шеннона оценивает информацию отвлеченно от ее смысла:
где n – число состояний системы; рi – вероятность (относительная частота) перехода системы в i-е состояние, а сумма всех pi должна равняться 1.
Если все состояния рассматриваемой системы равновозможны, равновероятны, то есть рi = 1/n , то из формулы Шеннона можно получить (как частный случай) формулу Хартли:
I = log2n .
Пример. Если положение точки в системе из 10 клеток известно, например если точка находится во второй клетке, то есть
рi = 0, i = 1, 3, 4, …, 10, р2 = 1 ,
то тогда получаем количество информации, равное нулю:
I = log21 = 0 .
Обозначим величину:
fi = –nlog2pi.
Тогда из формулы К. Шеннона следует, что количество информации I можно понимать как среднеарифметическое величин fi , то есть величину fi можно интерпретировать как информационное содержание символа алфавита с индексом i и величиной pi вероятности появления этого символа в любом сообщении (слове), передающем информацию.
В термодинамике известен так называемый коэффициент Больцмана
K = 1.38 * 10–16 (эрг/град)
и выражение (формула Больцмана) для энтропии или меры хаоса в термодинамической системе:
Сравнивая выражения для I и S, можно заключить, что величину I можно понимать как энтропию из-за нехватки информации в системе (о системе).
Основное функциональное соотношение между энтропией и информацией имеет вид:
I+S(log2e)/k=const.
Из этой формулы следуют важные выводы:
увеличение меры Шеннона свидетельствует об уменьшении энтропии (увеличении порядка) системы;
уменьшение меры Шеннона свидетельствует об увеличении энтропии (увеличении беспорядка) системы.
Положительная сторона формулы Шеннона – ее отвлеченность от смысла информации. Кроме того, в отличие от формулы Хартли, она учитывает различность состояний, что делает ее пригодной для практических вычислений. Основная отрицательная сторона формулы Шеннона – она не распознает различные состояния системы с одинаковой вероятностью.
Методы получения информации можно разбить на три большие группы.
Эмпирические методы или методы получения эмпирических данных.
Теоретические методы или методы построения различных теорий.
Эмпирико-теоретические методы (смешанные) или методы построения теорий на основе полученных эмпирических данных об объекте, процессе, явлении.
Охарактеризуем кратко эмпирические методы.
Наблюдение – сбор первичной информации об объекте, процессе, явлении.
Сравнение – обнаружение и соотнесение общего и различного.
Измерение – поиск с помощью измерительных приборов эмпирических фактов.
Эксперимент – преобразование, рассмотрение объекта, процесса, явления с целью выявления каких-то новых свойств.
Кроме классических форм их реализации, в последнее время используются опрос, интервью, тестирование и другие.
Охарактеризуем кратко эмпирико-теоретические методы.
Абстрагирование – выделение наиболее важных для исследования свойств, сторон исследуемого объекта, процесса, явления и игнорирование несущественных и второстепенных.
Анализ – разъединение целого на части с целью выявления их связей.
Декомпозиция – разъединение целого на части с сохранением их связей с окружением.
Синтез – соединение частей в целое с целью выявления их взаимосвязей.
Композиция — соединение частей целого с сохранением их взаимосвязей с окружением.
Индукция – получение знания о целом по знаниям о частях.
Дедукция – получение знания о частях по знаниям о целом.
Эвристики, использование эвристических процедур – получение знания о целом по знаниям о частях и по наблюдениям, опыту, интуиции, предвидению.
Моделирование (простое моделирование), использование приборов – получение знания о целом или о его частях с помощью модели или приборов.
Исторический метод – поиск знаний с использованием предыстории, реально существовавшей или же мыслимой.
Логический метод – поиск знаний путем воспроизведения частей, связей или элементов в мышлении.
Макетирование – получение информации по макету, представлению частей в упрощенном, но целостном виде.
Актуализация – получение информации с помощью перевода целого или его частей (а следовательно, и целого) из статического состояния в динамическое состояние.
Визуализация – получение информации с помощью наглядного или визуального представления состояний объекта, процесса, явления.
Кроме указанных классических форм реализации теоретико-эмпирических методов часто используются и мониторинг (система наблюдений и анализа состояний), деловые игры и ситуации, экспертные оценки (экспертное оценивание), имитация (подражание) и другие формы.
Охарактеризуем кратко теоретические методы.
Восхождение от абстрактного к конкретному – получение знаний о целом или о его частях на основе знаний об абстрактных проявлениях в сознании, в мышлении.
Идеализация – получение знаний о целом или его частях путем представления в мышлении целого или частей, не существующих в действительности.
Формализация – получение знаний о целом или его частях с помощью языков искусственного происхождения (формальное описание, представление).
Аксиоматизация – получение знаний о целом или его частях с помощью некоторых аксиом (не доказываемых в данной теории утверждений) и правил получения из них (и из ранее полученных утверждений) новых верных утверждений.
Виртуализация – получение знаний о целом или его частях с помощью искусственной среды, ситуации.
Пример. Для построения модели планирования и управления производством в рамках страны, региона или крупной отрасли нужно решить следующие проблемы:
· определить структурные связи, уровни управления и принятия решений, ресурсы; при этом чаще используются методы наблюдения, сравнения, измерения, эксперимента, анализа и синтеза, дедукции и индукции, эвристический, исторический и логический методы, макетирование и др.;
· определить гипотезы, цели, возможные проблемы планирования; наиболее используемые методы – наблюдение, сравнение, эксперимент, абстрагирование, анализ, синтез, дедукция, индукция, эвристический, исторический, логический и др.;
· конструирование эмпирических моделей; наиболее используемые методы – абстрагирование, анализ, синтез, индукция, дедукция, формализация, идеализация и др.;
· поиск решения проблемы планирования и просчет различных вариантов, директив планирования, поиск оптимального решения; используемые чаще методы – измерение, сравнение, эксперимент, анализ, синтез, индукция, дедукция, актуализация, макетирование, визуализация, виртуализация и др.
Суть задачи управления системой – отделение ценной информации от "шумов" (бесполезного, иногда даже вредного для системы возмущения информации) и выделение информации, которая позволяет этой системе существовать и развиваться.
Информационная система – это система, в которой элементы, структура, цель, ресурсы рассматриваются на информационном уровне (хотя, естественно, имеются и другие уровни рассмотрения).
Информационная среда – это среда (система и ее окружение) из взаимодействующих информационных систем, включая и информацию, актуализируемую в этих системах.
Установление отношений и связей, описание их формальными средствами, языками, разработка соответствующих описаниям моделей, методов, алгоритмов, создание и актуализация технологий, поддерживающих эти модели и методы, и составляет основную задачу информатики как науки, образовательной области, сферы человеческой деятельности.
Информатику можно определить как науку, изучающую неизменные сущности (инварианты) информационных процессов, которые протекают в различных предметных областях, в обществе, в познании, в природе.