Природа и сущность информации
С О Д Е Р Ж А Н И Е
С О Д Е Р Ж А Н И Е.. 1
1. Введение. 2
2. Информация и данные. 2
3. Природа и сущность информации.. 4
4. Информационные процессы.. 4
5. Информационное общество. 7
6. Человеческое общество - самоуправляемая система. 8
7. Формы представления информации.. 9
8. Оценка количества информации.. 12
9. Единицы количества информации.. 14
10. Представление информации в памяти ЭВМ... 16
11. Магнитные носители информации.. 17
12. Формат записи на гибкий диск.. 18
13. Информатика - предмет и задачи.. 19
13.1. Появление и развитие информатики. 19
13.2. Структура информатики. 20
13.2.1. Информатика как отрасль народного хозяйства. 20
13.2.2. Информатика как фундаментальная наука. 21
13.2.3. Информатика как прикладная дисциплина. 21
14. Контрольные вопросы.. 21
15. Упражнения. 22
Введение
На протяжении тысячелетий человечество стремилось постичь тайны мироздания, составляя его модели, выделяя общие закономерности, пытаясь увидеть некоторое единство в разнообразии материальных объектов. И одним из первых обобщенных абстрактных понятий науки становится вещество. Эта идея развивалась от философии Древней Греции до современной квантовой теории вещества.
Вещество - это все, что вокруг нас, это воздух и вода, горы и травы, хлеб и металл. Вещество - это то, что мы едим, чем дышим, из чего шьем одежды, делаем телевизоры и школьные тетради. Наконец, мы сами, наше тело, мускулы и нервы, кровь и кожа, - все это тоже вещество, атомы и молекулы.
С точки зрения выживаемости и прогресса в своем развитии анализ жизни человеческого общества на различных этапах его развития показывает, что человеческая деятельность вплоть до XVI в. была направлена на овладение веществом. Человек познавал свойства вещества и создавал сначала примитивные, потом все более сложные орудия труда, вплоть до механизмов и машин, позволяющих изготавливать потребительские ценности.
Следующим обобщенным понятием стало понятие энергии. Его появление было связано с развитием техники, созданием двигателей, технических преобразователях энергии. Желая исследовать все более сложные объекты в технике, биологии, обществе, наука встала перед фактом невозможности детально описать их поведение на языке материально-энергетических моделей. В процессе становления индустриального общества на первый план выходит проблема овладения энергией – сначала тепловой, потом электрической, наконец, в XX в. - атомной. Овладение энергией позволило перейти к массовому производству потребительских ценностей и, как следствие, повышению уровня жизни людей и изменению характера их труда. Энергия приводит наш мир в движение. Энергия химических реакций дает силу мускулам, энергия солнечных лучей поднимает хлеба, электрическая энергия движет поезда и зажигает лампочки в наших домах.
Вещество и энергия - это две важнейшие сущности нашего мира, два важнейших его слагаемых. Но есть еще нечто столь же значительное и не менее важное для существования растений, животных, человека и человеческого общества в целом. Эта третья важнейшая сущность нашего мира - информация.
Информация об окружающем мире необходима человеку так же, как воздух, вода, тепло. Отсутствие информации о времени, пространстве, окружающей действительности противоестественно для человека. Информация - это сообщение о состоянии свойствах объекта, явления, процесса. Информация - это не только сведения из книг, газетной заметки или передачи новостей, но и сведения, которые хранятся в рельефе ключа, в структуре сложной биологической молекулы, в радиосигналах, передаваемых на космический корабль.
Информация, заключенная в рельефе ключа, позволяет открыть с его помощью определенный ("свой") замок; информация в радиосигналах с Земли включает двигатель на космическом корабле и переводит корабль на другую орбиту; информация, запечатленная в структуре биологической молекулы, позволяет живой клетке производить определенные белки для новых тканей или для уничтожения попавших в организм микробов. Информация, в какой бы форме она не предоставлялась, является некоторым отражением реального или вымышленного мира.
Информация и данные
Термин "информация" происходит от латинского слова informatio, означающего разъяснение, изложение, осведомленность. Понятие "информация" многозначно и поэтому строго определено быть не может.
C позиции материалистической философии информация есть отражение реального мира с помощью сведений (сообщений). Сообщение - это форма представления информации в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п. В широком смысле информация - это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами, т.е. отражение реального мира, выражаемое в виде сигналов и знаков. В любом виде информация для нас выражает сведения о ком-то или о чем-то. Информация - это некоторые сведения, совокупность каких-то данных.
Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.
Информатика рассматривает информацию как связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающего мира.
Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие "данные". Под данными понимают информацию, представленную в виде, позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и дальнейшую обработку человеком или информационным средством. Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию. Поэтому можно утверждать, что информацией являются используемые данные.
Например, напишите на листе бумаги пять номеров телефонов в виде последовательности пяти чисел и покажите их знакомому. Он воспримет эти цифры как данные, так как они не представляют ему никаких сведений. Затем против каждого номера укажите фамилию, имя, отчество, адрес, место работы, род деятельности. Теперь для вашего знакомого эти непонятные цифры обретут некую определенность и превратятся из данных в информацию, которую он в дальнейшем мог бы использовать.
При работе с информацией всегда имеется ее источник и потребитель (получатель). Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщений от источника информации к ее потребителю, называются информационными коммуникациями.
Информация, в какой бы форме она не предоставлялась, является некоторым отражением реального или вымышленного мира. Получение информации - это в конечном счете получение фактов, сведений и данных о свойствах, структуре или взаимодействии объектов и явлений окружающего нас мира.
Сигналы отражают физические (физико-химические) характеристики различных процессов и объектов, но лишь для человека информация, получаемая из внешнего мира, может становиться сведениями, являющимися объектом осознанного получения и передачи, хранения и использования, обмена и преобразования. Кроме восприятия информации с помощью органов чувств при непосредственном контакте с объектами внешнего мира человек может хранить, обрабатывать информацию, в итоге получать новую и передавать ее другим людям, используя знаковую форму и различные инструментальные средства.
Информация отражает происходящее или происшедшее в нашем мире и при этом информация обязательно должна получить некоторую форму - форму рассказа, рисунка, статьи и т.д. Чертежи и музыкальные произведения, картины и книги, спектакли и кинофильмы - все это формы представления информации. При этом чтобы информация способствовала принятию на ее основе правильных решений, она должна характеризоваться такими свойствами, как достоверность, полнота, актуальность, полезность, понятность.
· Информация достоверна, если она не искажает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.
· Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполнота информации сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.
· Ценность информации зависит от того, какие задачи мы можем решать с ее помощью. Актуальную информацию важно иметь при работе в изменившихся условиях. Если ценная и актуальная информация выражена непонятными словами, она может стать бесполезной.
· Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.
Природа и сущность информации
Что же такое информация? Немало ученых считают информацию свойством всего сущего, т.е. всех материальных объектов, а не только разумных существ. Они рассматривают ее не только как сообщение, переданное одним человеком другому - лично, с помощью технических средств связи либо иным путем, и не только как совокупность сигналов, которыми обмениваются различные существа в живом мире. С их точки зрения, информация связана также с обменом сведениями между человеком и автоматом между самими автоматами и вообще выступает как определенная сторона взаимодействия вещей в мире, оставляющая свой след - воздействие одной системы на другую.
"Всякое воздействие одной системы на другую, - отмечает академик Н. А. Амосов, - связано с передачей информации. Информация - это определенный аспект взаимодействия между системами".
По мнению академика В. М. Глушкова, понятие информации охватывает и те сведения, которые существуют независимо от них. Скажем, далекие миры существуют независимо от того, располагает ли человечество информацией о них или нет. В то же время как особые материальные образования они интересуют человека и служат для него источником информации.
Итак, многочисленные и разнообразные суждения о сущности и содержании понятия информации, высказываемые естествоиспытателями, представителями технических наук, философами, можно разделить на две группы. К первой относятся суждения, согласно которым информация и информационные процессы свойственны всем видам и формам движения материи, в том числе и неорганической природы. В суждениях же второй группы содержится предположение, что информация и информационные процессы имеют место лишь в биологической и социальной формах движения, а в неорганической природе они отсутствуют.
Кто же прав? Это покажет время. Но ясно одно: столкновение различных точек зрения, поиск все новых и новых подходов к определению сущности информации свидетельствуют о том, что сама наука об информации еще достаточно молода, чтобы в ней все уже можно было "разложить по полочкам" и окончательно расставить акценты.
Информационные процессы
Когда мы ведем речь об изменении информационной картины мира с появлением человека, мы не должны забывать о принципе преемственности. Информационный мир человека не появился из ничего, на голом месте, как чистый лист бумаги, на котором человек "записал" свои великие открытия в новых формах общения. Подобная точка зрения не подтверждается всем историческим ходом развития природы, общества в целом.
У человека в начале его пути было не такое уж бедное наследство в виде самых разнообразных и удивительных по своим свойствам информационных связей. Он извлекает много ценного и полезного для себя из богатейшей кладовой природы и с каждым днем все более убеждается в том, что неотъемлемым элементом общей информационной культуры является бережное отношение ко всему, что вносит хоть маленький, пусть еле заметный, но такой необходимый и важный штрих в общую, еще не до конца разгаданную и познанную информационную картину мира.
Вначале информационные связи человека мало чем отличались от информационных связей его ближайших предков. Вполне вероятно, хотя и не бесспорно, что человек унаследовал "язык" многих животных, которые его окружали и с которыми ему приходилось вести эволюционную борьбу за выживание. Правомерно предположить, что не только простейшие орудия труда, с помощью которых он оборонялся от нападения, способствовали его выживанию в чрезвычайно трудных схватках с более сильными представителями животного мира. Большую роль при этом играло и знание человеком сигнальной системы окружающих его животных и птиц.
Человек явился как бы наследником той информационной системы биосферы, которая создавалась тысячелетиями, и это во многом способствовало не только его выживанию как рядового существа, но и развитию как Homo Sapiens (человек разумный). Но будучи наследником всего того, что выработала живая природа, человек пошел дальше. Эволюционный путь привел его к совершенно новому восприятию действительности по сравнению с тем, которое было у его предков.
Огромное значение в развитие человека внес труд. Он способствовал тому, что человек развивал свою познавательную деятельность. Его отражение действительности становилось все более активным, видение окружающего мира - все более адекватным и разносторонним. Информационный мир человека становился богаче и разностороннее.
Информационная картина мира, под которой мы понимаем всю совокупность знаковых систем, сигналов, проявлений информационных связей, в значительной степени обогатилась благодаря появлению членораздельной речи. Так реализовалась потребность человека в совместной трудовой деятельности, в процессе которой люди пришли к тому, что у них появилась потребность что-то сказать друг другу.
С самого раннего детства все мы вовлечены в процессы обмена информацией. Вопросы, ответы, просьбы и т.д. – все это передача информации. Мы получаем информацию, когда смотрим телевизор, слушаем учителя, читаем книгу и т.д. Общение людей друг с другом дома и в школе, на работе и на улице - это передача информации: сведений и суждений, данных и сообщений. Передаваемая информация обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, которые происходят в окружающем мире.
Информация сегодня воспринимается не только людьми или животными, но и самыми различными устройствами. Источником и получателем информации может быть человек, прибор, устройство, машина и т.д.
Способы получения, хранения, обработки и передачи информации, передаваемой от человечества к человечеству, прошли эволюцию от наскальной живописи, использования звуковых колебаний, мимики и жеста, устной речи, письменности и т.п. - до применения современных компьютеров для получения, хранения, обработки, накопления, передачи и представления информации в удобном виде для ее восприятия. Человеческое общество за многие тысячелетия своего развития накопило огромное количество информации. Мозг человека не может хранить такой ее объем и без искажения передавать другим людям. Вот почему уже с незапамятных времен использовались различные способы хранения информации: наскальные рисунки, иероглифы и т.п. В дальнейшем эти способы совершенствовались, появились более совершенные носители информации: папирус, береста, бумага, перфорационные носители информации (перфокарты и перфоленты), фото- и кинопленка, магнитные носители (ленты, диски, карты) и т.д. Потребность выразить и запомнить информацию привела к возникновению речи, письменности, книгопечатания, телеграфа, радио, телевидения, наконец, были изобретены ЭВМ.
Количество информации непрерывно растет: сумма человеческих знаний сейчас удваивается за 2 - 3 года. Люди не в состоянии без ЭВМ хранить и обрабатывать такой информационный поток. Потоки информации растут столь быстро, что человечество было вынуждено создать науку, изучающую законы и методы поиска, накопления, обработки, хранения, передачи и представления информации с помощью ЭВМ.
В каких процессах участвует информация, что с ней происходит в этих процессах? Каждый из нас слышал, что информацию можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать и использовать.
Глядя на дорогу, по которой мы идем, мы собираем информацию с помощью зрения. В нервной ткани глаза информация сложным образом преобразуется и передается в зрительные отделы головного мозга. Здесь он подвергается дальнейшей обработке и результат обработки немедленно используется: к нашим мышцам поступают сигналы (информация!) - и мы обходим лужи, перешагиваем через камни.
А вот еще одна система сбора и переработки информации в нашем организме - система терморегуляции. Наша кожа содержит около 300000 клеток - датчиков, собирающих информацию о температуре тела. Собранная информация попадает в определенные участки головного мозга: центры теплоотдачи (управляют охлаждением тела) и теплопродукции (управляют нагреванием). В этих центрах информация обрабатывается и в случае необходимости нагрева, например, интенсивнее прокачивается теплая кровь по сосудам, а для охлаждения - усиливается процесс потоотделения. Если центры теплопродукции "дезинформировать" (например, раздражая их электрическим током), то они могут разогреть тело вплоть до смертельной температуры.
В каждом из огромного многообразия устройств и систем, созданных человечеством, в той или иной степени происходит сбор и обработка информации. Даже простейший автомат для продажи газированной воды, получив монету, собирает информацию о ней (вес, размеры), анализирует эту информацию и либо возвращает неподходящую монету, либо наливает в стакан воду (с сиропом или без, в зависимости от монеты). Существуют уже устройства, которые в толпе людей могут выделить нарушителей общепринятого порядка и задержать их! Именно так работают автоматы на входе в метро. Общение людей друг с другом дома и в школе, на работе и на улице – это передача информации: сведений и суждений, данных и сообщений. Передаваемая информация обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, которые происходят в окружающем мире. Информация сегодня воспринимается не только людьми или животными, но и самыми различными устройствами. Источником и получателем информации может быть человек, прибор, устройство, машина и т.д.
С незапамятных времен, как человек стал использовать камень в качестве орудия труда он начал делать зарубки на стволах деревьев, на валунах, скалах, в каньонах рек. Уже в тот период мысль человека работала над сохранностью информации, он видел, что следы, оставленные на песке и траве, быстро исчезали, поэтому, следуя инстинкту своих животных предков, он пользовался системой знаков.
Труд создал человека, и трудовая деятельность постепенно привела к тому, что человек выделил себя из природы и его информационный мир поднялся на качественную ступень, он наполнился многоголосой, богатой по смыслу и содержанию речью. Посредством известной системы знаков мы способны передать любое сообщение о чем-то. Мы можем его транслировать при помощи азбуки Морзе, весьма своеобразными имитациями речи, например свистом, а также жестами, какими-либо знаками или же звуками различных музыкальных инструментов - барабана, гонга и т.д. Письменные тексты по существу так же зашифрованная особым образом информация.
Начиная с последней трети XX в. стали говорить об "информационном взрыве", называя этими словами бурный рост объемов и потоков информации. Он произошел на фоне традиционных методов обработки информации с помощью бумаги и ручки, что привело к информационному кризису. Возникло противоречие между быстро возрастающими потоками и объемами информации, потребностями общества в ее обработке для повышения уровня производства и жизни и ограниченными возможностями человека, использующего при работе с информацией традиционные средства. Это противоречие стало негативно сказываться на темпах экономического развития и научно-технического прогресса. Начался переход к информационному обществу, в котором на основе овладения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.
Огромный поток информации - "информационный взрыв" - открывает возможности для более гибкой системы организации труда, создаются "расписания по индивидуальному выбору".
Информационное общество
В индустриально развитых странах люди уже сейчас подвергаются потоку информации, в два с половиной раза превышающую способность человека к ее усвоению. Россия находится на пороге становления "информационного общества".
"Информационное общество" дает источник огромному разнообразию источников энергии - водной, солнечной, геотермальной, приливной, термоядерной. Неотъемлемыми приметами "нового" общества стали: спутник телекоммуникационной связи, кабельное и цифровое телевидение и персональный компьютер. В технической сфере мы наблюдаем широкое внедрение информационных технологий в производственную, экономическую, деловую жизнь, систему образования и быт. Таким образом "информационное общество" - это общество, в котором информация и ее использование обуславливает экономическое развитие и социальные изменения.
Но у информационного общества есть и свои проблемы. Западные социологи (Билл и Масуда) считают, что "информационное общество" представляет собой обобщенное понятие, охватывающее все стороны жизни. В технической сфере мы наблюдаем широкое внедрение информационных технологий в производственную, экономическую, деловую жизнь, в систему образования и быт. Таким образом, "информационное общество" - это общество, в котором информация и уровень ее использования обуславливают экономическое развитие и социальные изменения. В таком обществе уровень жизни, характер труда, отдыха, системы образования, рынок, непосредственно испытывают на себе растущее влияние информации и знаний.
Автоматы порождают новые автоматы, а проблема устранения преступности остается нерешенной. Оно обостряет серьезную проблему безработицы. Среди безработных с каждым годом увеличивается число квалифицированных специалистов; опытных инженеров, работников, бухгалтеров. Еще более стоит проблема электроники и войны. Наиболее опасными являются успехи в области военной электроники, что усиливает угрозу мировой войны. К нему прежде всего относится повышение точности и надежности стратегических ракет.
Большую роль в информатизации общества играют средства массовой информации. К средствам массовой информации и коммуникации традиционно причисляют телевидение, радио, кино, печать, видео, рекламу, фотографию, моду, дизайн. В настоящее время средства массовой информации и средства массовой коммуникации стали синонимами, т.к. все более усиливается обратная связь между потребителями и производителями информации. Это происходит с помощью писем в редакцию газет, журналов, радио и телевидения, телефонных звонков в студию коммерческих каналов, прямых трансляций, телемостов. Современное общество породило большое разнообразие источников информации. В России в 1990 году выходило 8532 газеты, 5295 журналов, не говоря уже о большом количестве радио и телепередач. Человеку трудно ориентироваться в таком разнообразии. Решающую роль играет внешняя привлекательность и реклама того или иного средства массовой информации. Средства массовой информации стали неотъемлемой частью жизни современного общества. Они не просто сообщают людям разнообразные сведения, но и активно участвуют в формировании общего мнения. Средства массовой информации могут помочь разобраться в проблеме или увести от правильного ее понимания, поэтому очень важно для современного человека приобрести умение ориентироваться в разнообразном потоке информации.
Огромные потоки информации поступают из периодической печати, по радио, телевидению. Уже сегодня объем ежесуточных телевизионных передач в нашей стране составляет более двух тысяч часов, центральное радио на десятках языков нашей страны и мира вещает более 180 часов в сутки. Ежедневно сотни миллионов радиоприемников, телевизоров, экземпляров газет сообщают новости населению земного шара. Искусственные спутники Земли позволили доставлять информацию практически в любой район мира.
В наше время огромное, возрастающее значение среди прочих источников информации получает телевидение, оно объединяет в себе функции, которые раньше выполняли различные источники информации. Это и газета, в высшей степени оперативная и к тому же озвученная. Это и своеобразный кинотеатр, где можно отрываться от экрана, заниматься другими делами, если передача не увлекает, а то и вовсе прекратить ее; оно позволяет быть не только слушателем, но и зрителями происходящего, что весьма усиливает эффект соучастия, ощущение причастности к тем событиям о которых идет речь. Возможность телевидения несравнима, она уникальна - это мгновенный охват информацией многомиллионной аудитории.
Исследуются все новые и новые средства передачи информации. Одно из таких новых открытых средств - стекловолокно. Простейшее стекловолокно представляет собой сердечник, выполненный из сверхпрозрачного стекловолокна и оболочки, которая служит средством против загрязнения сердечника и рассеивания энергии с поверхности волокна. Институт радиотехники и электроники РАН сконструировал опытную линию связи, которая демонстрировалась на ВДНХ в Москве. Это очень эффективный вид информационной связи. Она позволяет вести одновременно десятки тысяч телефонных разговоров или передавать несколько телевизионных программ.
Существуют лазерные видеопроигрыватели, подготовленные для серийного производства, которые состыкованы с цветным телевизором и позволяют, к примеру, из фильма, записанного на одной стороне видеодиска, мгновенно выбрать и показать нужный вам отрывок или даже отдельный кадр.