Сигнал, знак, данные, информация

Сформулированные в рамках функционально-кибернетического подхода положения теории информации в настоящее время нашли широкое применение в теории и практике управления, в построении автоматизированных и информационных систем различного назначения, в создании компьютеров и компьютерных сетей

Согласно функционально-кибернетическому подходу, информация рассматривается, как свойство определенного класса материальных кибернетических систем, к которым относятся:

- живые организмы и их сообщества;

- человек и человеческое общество;

- созданные человеком искусственные кибернетические устройства.

Базовыми понятиями этого подхода являются сигналы, знаки, данные, информация, знания. Заметим, что в данном случае речь идет не об информации как категории движения материи (атрибутивный и информациологический подходы), а в более узком смысле как о переходном состоянии от сигнала к знаниям.

Сигнал - это вещественно-энергетический или энергетический носитель информации и может быть представлен в виде электрических, электромагнитных импульсов, звуковых волн и других материальных процессов. Для представления сигнала введена минимальная единица представления – бит.

Знак. Это вещественный носитель информации, кодирующий информацию в виде, доступном для восприятия человеком в документах, электронном виде и т.д. Для представления знаков введена единица представления – байт, содержащая 8 бит.

Знаки составляют слова, слова составляют предложения.

Под даннымипонимаются комбинации знаков слов, предложений, несущих сведения, сообщения, записанные наблюдения, и т.д., которые в данный момент не оказывают воздействия на поведение.

Данные могут превратиться в информацию, если такое воздействие на поведение будет иметь место. С точки зрения принятия решений, можно утверждать, что информацией в узком смысле являются используемые полезные данные. Вспомним определение информации Винером: "обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств".

Для того, чтобы данные стали информацией, они должны последовательно пройти физический, семантический и прагматический фильтры.

Физический фильтр.Сигналы, знаки, слова, предложения вначале должны быть приняты. Качество, достоверность приема зависит от физического шума в приемнике и канале связи. В данном случае под «приемником» понимается не только некое техническое устройство. Например, это может быть человек, беседующий с собеседником, в силу комплекса факторов (шум, отвлечения другими, усталость, дикция собеседника, озабоченность другими проблемами и т.д.) не воспринимающий в полном объеме и достоверно излагаемые ему сведения. Будем говорить, что сведения проходят физический фильтр. Принятые сведения называются синтаксической информацией, остальные не принятые из-за помех в канале связи или приемнике отсекаются в виде физического шума.

На синтаксическом уровне исследуется соотношение между знаками в сообщении, независимо от их содержания и ценности для получателя, определяется с помощью каких знаков закодировано сообщение. Получатель тогда способен принять поступившее сообщение, когда располагает кодом (языком), с помощью которого записано сообщение. Знание языка, его синтаксической структуры позволяет получателю отсечь помехи и возможно восстановить сообщение.

К.Шеннон понимал под информацией не все сообщения, а только те, которые уменьшают неопределенность у получателя информации. Неопределенность же существует тогда, когда происходит выбор одной из нескольких возможностей. Неопределенность рассчитывается по формуле:

где Pi - вероятность наступления i -того события или принятия параметром системы i -го значения ( i = 1,2,…n).

Согласно приведенной формуле, неопределенность будет тем больше, чем ближе между собой значения вероятностей. Значение неопределенности при равновероятных возможностях наступления события было принято за единицу информации и названо битом.

Пример расчета количества информации, равного 1 биту:

Далее синтаксическое сообщение должно быть понято получателем. Для этого оно должно пройти семантический фильтр - тезаурус.

Под тезаурусом понимают систематизированный словарь понятий, в котором фиксируются как сами понятия, так и постоянные, не зависящие от контекста, отношения между ними. На семантическом уровне исследуется содержание сообщения, т.е. соотношение между знаками, словами, фразами и объектами, которые они обозначают.

Семантическое сообщение будет получено только тогда, когда содержание данных увязывается с тезаурусом. Такое сообщение будем называть данными.

Принятые и понятые данные рассматриваются на прагматическом уровне. Здесь получатель оценивает, насколько семантическая информация полезна для стоящих перед ним актуальных задач, насколько она влияет на поведение получателя (прагматический фильтр). Данные, которые бесполезны для решения актуальных задач получателя, отсекаются как прагматический шум. И только те, которые оцениваются как полезные, представляют собой информацию.

Ценность информации оценивают через приращение вероятности достижения цели после получения сигнала. Если эта вероятность до получения информации составляла , а после ее получения -, то ее ценность:

Информация в узком смысле (знания) - это только новые знания, принятые, понятые и оцененные как полезные для решения актуальных задач, побуждающие органы управления, менеджеров к принятию решений, к конкретным действиям.

Информация обладает следующими свойствами:

1. Всегда существует вещественный или энергетический носитель информации - сигнал.

2. Информация имеет количественные и качественные характеристики.

3. Информация не исчезает от употребления. Она может многократно использоваться.

4. Информация способна накапливаться. Объективной закономерностью развития человеческого общества является накопление информации, и этому процессу нет предела.

5. Существование информации определяется ее использованием. Неиспользуемая информация устаревает, т.е. теряет свою актуальность, полезность и ценность. Это свойство не противоречит предыдущему, т.к. накопление информации само определяется потребностью ее использования, фактором ее движения.

Значение информации в современном обществе определяется следующими факторами:

· информация является важнейшим, ресурсом управления особого рода..

· информация выступает как основа процесса управления.

· информация выступает как основа коммуникаций в системе управления.

· информация является предметом управленческого труда.

Информатика. Проблемная область и содержание

Информатика в широком смысле – система знаний, относящихся к производству, переработке, хранению и распределению всех видов информации в обществе, в природе и в технических устройствах.

Первоначально имела название «Кибернетика». В последующем получила более широкую трактовку, а кибернетика стала ее составной частью.

В настоящее время в информатике выделяют следующие разделы:

· теоретическая информатика;

· кибернетика;

· программирование;

· искусственный интеллект;

· информационные системы;

· вычислительная техника;

· информатика в обществе и природе.

1. Теоретическая информатика. Математическая дисциплина, основанная на методах построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации.

В теоретической информатике выделяют 5 направлений:

Математическая логика:

· теория алгоритмов;

· теория параллельных процессов;

· теория автоматов;

· теория сетей Петри.

Вычислительная математика и вычислительная геометрия:

· преобразование алгоритмов и математических задач в форму, удобную для программирования;

· математические аспекты машинной графики.

Теория информации. Теория кодирования:

· исследование информации как абстрактного объекта, выявление общих закономерностей;

· передача данных по каналам связи;

· защита информации.

Системный анализ:

· теория распознавания образов;

· методы и алгоритмы принятия решений;

· математическое моделирование.

Исследование операций:

· теория игр;

· математическое программирование;

· теория принятия решений;

· теория коллективного поведения.

2. Кибернетика. Первоначально возникла как общая наука управления в живых, неживых и искусственных системах. Важнейший раздел - техническая кибернетика.

Выделяют шесть направлений:

· Теория автоматического управления. Автоматика;

· Техническая диагностика;

· Распознавание образов. Обучение на примерах;

· Бионика;

· Нейрокибернетика;

· Человеко-машинные системы. Автоматизированные системы.

3. Программирование. Первоначально основывалось на эвристическом индивидуальном подходе «ремесленников высшей квалификации», преобразующих исходные математические и другие задачи в программы на ЭВМ. Сейчас программирование - наука, решающая:

· задачи спецификации, задачи разработки программ и комплексов программ, их отладки, верификации, оценки достоверности и надежности;

· проблемы создания классов языков, технологий программирования, включая сетевые технологии.

4. Искусственный интеллект. Цель искусственного интеллекта - стремление проникнуть в тайны творческой деятельности людей, их способности овладевать знаниями и принимать на их основе решения. Задача этого направления - использовать полученную информацию в искусственных, в первую очередь компьютерных системах. В проблематике искусственного интеллекта выделяют следующие направления.