Информатика и информация

Информация - это настолько  общее и глубокое понятие, что  его нельзя объяснить одной фразой. В это слово вкладывается различный смысл в технике, науке или в жизненных ситуациях.

Информацией принято  считать любые данные или сведения, которые интересуют кого-либо, сообщение или рассказ о событиях и т.п. В этом смысле «информировать» значит сообщить что-то, ранее неизвестное.

Есть и такое определение: Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы, такие как живые организмы, управляющие машины и др., в процессе жизнедеятельности и работы.

Одно и то же информационное сообщение, будь то статья в газете, объявление, письмо, рассказ, чертеж или что-нибудь другое может содержать разное количество информации для разных людей, в зависимости от их накопленных знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему. В этом смысле информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят  об автоматизированной работе с информацией  посредством каких-либо технических  устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

Информация может существовать в самом различном виде:

• текст, рисунок, чертеж, фотография;
• световой или звуковой сигнал;
• радиоволна;
• электрический импульс;
• магнитная запись;
• жесты и мимика;
• запахи и вкусовые ощущения;
• и т.п.

Все предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

Информацию, как общее  понятие, можно создавать, принимать, хранить, передавать, копировать, обрабатывать, формализовать, использовать, преобразовывать и т.д. Все эти действия, связанные с операциями над информацией называются информационными процессами.

Информация характеризуется  множеством понятий и свойств. Можно  перечислить основные из них.

Достоверность информации – отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неверного решения. Достоверная информация чаще всего становится недостоверной, так как обладает свойством устаревать, т.е. перестает отражать истинное положение дел.

Полнота информации –  достаточность для понимания  и принятия решения. Как неполная, так и избыточная информация тормозит принятие решения и может привести к ошибкам.

Точность информации – степенью ее близости к реальному  состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации – важность ее для решения задачи и того, насколько в дальнейшем она найдет применение.

Своевременность информации – момент, когда информация максимально  полезна. Как преждевременно поданная информация, когда она еще не может быть обработана надлежащим образом, так и с задержкой, не желательны.

Понятность  информации – возможность ее полноценного усвоения. Своевременная и ценная информация может быть бесполезной, если выражена непонятным способом, например, на незнакомом языке.

 

Классификация информации

 

Важным понятием при  работе с информацией является классификация объектов.

Классификация - система распределения объектов (предметов, явлений, процессов, понятий) по классам в соответствии с определенным признаком

Под объектом понимается любой предмет, процесс, явление материального или нематериального свойства. Система классификации позволяет сгруппировать объекты и выделить определенные классы, которые будут характеризоваться рядом общих свойств. Классификация объектов - это процедура группировки на качественном уровне, направленная на выделение однородных свойств. Применительно к информации как к объекту классификации выделенные классы называют информационными объектами.

Свойства информационного  объекта определяются информационными параметрами, называемыми реквизитами. Реквизиты представляются либо числовыми данными, например вес, стоимость, год, либо признаками, например цвет, марка машины, фамилия.

Реквизит – это логически неделимый информационный элемент, описывающий определенное свойство объекта, процесса, явления и т.п.

Кроме выявления общих  свойств информационного объекта  классификация нужна для разработки алгоритмов и процедур обработки информации, представленной совокупностью реквизитов.

Существуют  три основных метода классификации объектов: иерархический, фасетный и дескрипторный.

Иерархическая система  классификации строится следующим  образом:

• исходное множество элементов составляет 0-й уровень и делится в зависимости от выбранного классификационного признака на классы, которые образуют 1-й уровень;
• каждый класс 1-го уровня в соответствии со своим, характерным для него классификационным признаком делится на подклассы, которые образуют 2-й уровень;
• каждый класс 2-го уровня аналогично делится на группы, которые образуют 3-й уровень и т.д.

Количество уровней  классификации, соответствующее числу  признаков, выбранных в качестве основания деления, характеризует глубину классификации.

К достоинствам иерархической системы классификации можно отнести простоту построения и использование независимых классификационных признаков в различных ветвях иерархической структуры. Недостатки: жесткая структура, которая приводит к сложности внесения изменений и невозможность группировать объекты по заранее не предусмотренным сочетаниям признаков.

Фасетная система классификации, в отличие от иерархической, позволяет выбирать признаки классификации независимо, как друг от друга, так и от семантического содержания классифицируемого объекта. Признаки классификации называются фасетами, т.е. рамками. Каждый фасет содержит совокупность однородных значений данного классификационного признака. Причем значения в фасете могут располагаться и в произвольном порядке.

При построении фасетной системы классификации необходимо, чтобы значения, используемые в различных фасетах, не повторялись. К достоинствам этой системы классификации можно отнести возможность создания большой емкости классификации и простоту модификации всей системы без изменения структуры существующих группировок. Недостатки: сложность построения, так как необходимо учитывать все многообразие классификационных признаков.

Дескрипторная система  классификации максимально приближена к естественному языку описания информационных объектов. Суть метода в том, что сначала отбирается совокупность ключевых слов, описывающих определенную совокупность однородных объектов, после этого выбранные ключевые слова подвергаются нормализации, т.е. из совокупности синонимов выбирается один или несколько наиболее лучших. Затем создается словарь дескрипторов, т.е. ключевых слов, отобранных в результате нормализации.

Между дескрипторами  устанавливаются связи, которые  позволяют расширить область  поиска информации. Связи могут быть трех видов:

синонимические указывающие некоторую совокупность ключевых слов как синонимы;

родо-видовые, отражающие включение некоторого класса объектов в более представительный класс;

ассоциативные, соединяющие дескрипторы, обладающие общими свойствами.

Главным достоинством дескрипторной системы  классификации является простота построения самой системы. Из недостатков можно выделить  необходимость в более мощных, по сравнению с другими методами, программно-технических ресурсах для работы с большим количеством объектов.

 

Кодирование информации

 

Системы кодирования  применяются для замены названия объекта на условное обозначение, т.е. код, в целях обеспечения удобной и более эффективной обработки информации.

Код строится на базе алфавита, состоящего из букв, цифр и других символов, и характеризуется длиной, т.е. числом позиций в коде, и структурой, которая определяет порядок расположения в коде символов, используемых для обозначения признака.

Сама  процедура присвоения объекту кодового обозначения называется кодированием. Можно выделить две группы методов, используемых в системе кодирования: классификационную систему кодирования, ориентированную на проведение предварительной классификации объектов на основе иерархической, либо фасетной системы, и регистрационную систему кодирования, не требующую предварительной классификации объектов.

В классификационной системе кодирования различают последовательное и параллельное кодирование, соответственно для иерархической и фасетной систем классификации.

В первом случае, сначала  записывается код старшей группировки 1-го уровня, затем код группировки 2-го уровня и т.д. В результате получается кодовая комбинация, каждый разряд которой содержит информацию о специфике выделенной группы на каждом уровне иерархической структуры.

При параллельном кодировании все фасеты кодируются независимо друг от друга; для значений каждого фасета выделяется определенное количество разрядов кода.

Регистрационное кодирование  используется для однозначной идентификации  объектов и не требует предварительной их классификации. Различают порядковую и серийно-порядковую систему.

Порядковая система кодирования предполагает последовательную нумерацию объектов числами натурального ряда.

Серийно-порядковая система кодирования предусматривает предварительное выделение групп объектов, которые составляют серию, а затем в каждой серии производится порядковая нумерация объектов. Каждая серия также будет иметь порядковую нумерацию. По своей сути серийно-порядковая система является смешанной: классифицирующей и идентифицирующей.

 

Количественные  меры информации

 

Количество информации можно мерить по-разному: в количествах книг, страниц, знаков, метрах кинопленки, тоннах архивных материалов, килобайтах оперативной памяти ЭВМ, а также оценивать по эмоциональному восприятию человека, по полученной пользе от обладания информацией, по необходимым затратам на обработку, систематизацию информации и т.д. Но проще всего оценить количество информации по тому, сколько необходимо места для ее хранения, выбрав какой-нибудь единый способ представления и хранения информации. С развитием ЭВМ таким единым способом стала запись информации с помощью цифр 1 и 0.

Количество позиций, называемых двоичными, в которых находятся только цифры 1 или 0, необходимое для прямой записи сообщения, является одним из критериев количества информации и называется объемом информации в битах.

В технике возможны два  исхода, которые кодируются следующим  образом: цифрой один “1” - “да”, “включено”, “ток идет” ... цифрой ноль “0” - “нет”, “выключено”, “ток не идет”. Цифры 1 и 0 являются символами простейшей знаковой системы исчисления. В каждом знаке или символе двоичной системы исчисления содержится один бит информации. Особое значение для измерения объемов символьной информации имеет специальная единица - байт. 1 байт равен 8 битам, что соответствует восьми разрядам двоичного числа. Объем информации измеряется также в производных от байта единицах: Кбайтах, Мбайтах, Гбайтах, Тбайтах и т.д. Только в отличии от привычной десятичной системы, где приставка «кило» обозначает 1000, в информатике она равна 1024, т.к. это двойка в десятой степени. Приставка «мега» соответственно равна двойке в двадцатой степени и т.д.

 1 Кбайт (КБ) = 1024 байта = 8192 бита

1 Мбайт (МБ) = 1024 Кбайта = 2 ²⁰ байта = 2 ²³ бита

1 Гбайт (МБ) = 1024 Мбайта = 2 ²⁰ Кбайта = 2 ³⁰ байта = 2 ³³ бита.

Поскольку у информации имеются разнообразные характеристики, практическое значение которых в различных приложениях информатики различно, то не может быть единой меры количества информации, удобной во всех случаях. Следует ожидать, что дальнейшее проникновение информатики в те направления человеческой деятельности, где она еще слабо применяется, например таких как искусство, приведет к разработке новых научных определений количества информации. Поэтому в скором времени могут появиться характеристики количества информации, характеризующие ее эстетическое или художественное значение. Пока не созданы простые, математически выраженные определения меры количества того или иного свойства информации, для оценки его величины применяют так называемые экспертные оценки, т.е. заключения специалистов в данной области. Это оценки на основании личного, часто очень субъективного опыта. Профессиональное общение между экспертами и творческое обсуждение предмета анализа приводит к выработке более или менее общепринятых критериев оценки, которые могут в конечном счете стать основой для создания формальной меры, однозначной, как международный эталон метра. Примерами становления будущих мер информации, в ее разных проявлениях, могут служить следующие примеры экспертных оценок: баллы судей на соревнованиях, например, по фигурному катанию; стоимость произведений живописи; оценки, выставляемые преподавателями и др.