Глава 1. Основные положения
Основные понятия и определения
Приведем основные определения.
Теория – совокупность математических методов исследования какой-либо предметной области.
Информация имеет две трактовки: атрибутивная (отображение материального мира) и функциональная (кибернетическая).
Далее рассматривается кибернетическая трактовка.
Понятие «информация» исследовалось в связи с появлением понятия «кибернетика» [1].
Кибернетика – наука об общих законах управления живой и неживой природы и общества.
Ее предмет исследования – системы, рассматриваемые абстрактно независимо от материальной природы.
Она разрабатывает общие принципы создания систем управления.
Родоначальниками кибернетики являются Н. Винер и К. Шеннон. Дата рождения кибернетики – 1948 год.
Винер ввел категорию «управление», которая подразумевает, что большие массы управляются небольшим количеством энергии, несущей информацию.
Из широкого спектра кибернетических систем далее будем рассматривать технические и человеко-машинные системы.
В силу введенного понимания кибернетика интегрирует в себе ряд разделов.
Теория информации – один из основных разделов кибернетики и изучает процедуры получения, хранения, передачи, переработки, отображения и использования информации (информационный цикл).
Общий информационный анализ очерченного круга кибернетических систем удобно проводить как раз с помощью информационного цикла (рис. 1.1).
 |
Информация – совокупность сведений о каком-либо процессе или явлении, новых и полезных для получателя, пополняющая его знания, позволяющая ему подтверждать или опровергать положения, убеждения.
Информация носит субъективный характер и «привязана» к процедуре ее использования.
Теория информации [10] (в широком смысле слова) - математическая теория измерения информации, ее получения, преобразования и использования.
Теория информации является интегральной дисциплиной и связана с целой группой других дисциплин (рис. 1.2).
Теория информации по своему определению близка к таким понятиям, как «информационные технологии», «информатика», «информационные процессы и системы».
Технология – последовательность этапов выполнения работ для достижения поставленной цели.
Под информационными технологиями понимаются технологии сбора, регистрации, хранения, передачи, обработки, отражения, использования и защиты информации.
Информатика – дисциплина, изучающая процесс информатизации и компьютеризации общества. Под информатизацией [10] понимается процедура перехода к информационному обществу, в котором информация становится одним из значимых ресурсов. Его производство и потребление становится важнейшим видом деятельности.
В дисциплине «Информационные процессы и системы» изучается топология информационного цикла.
Из определений видно, что теория информации является сугубо теоретической дисциплиной, инвариантной к специфике технической ее реализации. Иными словами, теория информации не учитывает особенности инструментария своей прикладной реализации.
Остальные дисциплины являются прикладными, отражающими отдельные аспекты теории.
Информатика как дисциплина отражает информационные процедуры с позиций пользователя компьютеров.
Информационная технология делает акцент на полный технологический цикл преобразования информации от ее получения до использования (рис. 1.1).
Следует отметить, что теория информации начала формироваться в 50-е годы XX века и первоначально ориентировалась на процедуру связи, о чем свидетельствуют, например, классические работы Р. Шеннона [6]. В связи с этим первоначально теория информации (в узком смысле слова) понималась как теория связи и рассматривала только этап транспортировки информации информационного цикла.
В последнее время понятие «теория информации» расширилось и все чаще стало включать весь цикл преобразования информации.
Постановка задачи
Таким образом, объектом исследования в рассматриваемой теории является понятие «информация». Она представлена следующими характеристиками (аспектами): семантика, прагматика, синтаксис, комбинаторика, статистика, алгоритмический аспект, топология [5].
Семантика определяет смысл информации прежде всего для человека.
Прагматика, являющаяся неформальной процедурой, характеризует важность, вес единицы информации.
Статистика является количественным аспектом и характеризует степень неопределенности информации.
Синтаксис – построение предложений из соответствующих слов.
Комбинаторный (структурный) аспект рассматривает структуру построения информационных массивов и топологию систем автоматизации [9].
Алгоритмический аспект показывает возможность моделирования одного объекта через другой и связывает сложность алгоритма с мерой информации.
Сообщение служит формой представления информации, сигнал и документ являются материальными носителями в пространстве и времени.
Поскольку ручные документы в автоматизированной системе трансформируются в электронный вид, то в качестве носителя можно считать сигнал.
Понятие «информация» (информационные технологии, информационные массивы) тесно связана с понятиями «данные» (передача данных, база данных) и «знания».
Данные – совокупность сведений о каком-либо процессе или явлении. Данные связаны с процессом хранения и носят объективный характер. Полный набор алгоритмов использования данных чаще всего заранее неизвестен.
Если данные в программе жестко «привязаны» к определенным алгоритмам, то говорят об информационных массивах.
Знания – совокупность данных и связывающих их правил.
Предметом исследования теории информации служит цикл преобразования информации (рис. 1.1).
Датой рождения теории информации является 1948 год, когда К.Шеннон опубликовал работу «Математическая теория связи». В силу этого первоначально теория информации считалась синонимом теории связи.
Теория информации (в узком смысле) определялась как [1] математическая теория измерения информации, ее потока, размеров канала связи, методов построения кодов, обладающих полезными свойствами.
Основной акцент делался на кодирование, которое применялось как для повышения скорости и безошибочности передачи информации, так и для защиты информации.
С появлением компьютерных сетей теория информации приобрела системный характер, определяемый циклом, показанным на рис. 1.1. Системный характер требует применения к описанию разнородных этапов цикла системного подхода, базирующегося на системном анализе.
В настоящее время на этапах извлечения, отображения и использования применяются прикладные методы в силу отсутствия общей абстрактной теории разнородных этапов информационного цикла.