Синергетика и информация

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт  -  Неразрушающего контроля

Направление  -  Управление качеством

Кафедра – Физических методов и приборов контроля

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

 

СИНЕРГЕТИКА И ИНФОРМАЦИЯ

 

 

 

Студент гр. ЭТО812                   ___________________           А.А. Зуева

^{(подпись)}

 

Преподаватель                              ____________________        Н.Н. Никитенков

^{(подпись)}

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 3

Глава 1. Информация об информации 5

1.1.  К истории вопроса об информации 5

1.2. Определение понятия «информация» 7

1.3 Информация – свойство материального мира 10

Глава 2. Информация и сложные системы. 15

2.1 Информационные процессы в обществе 15

2.2 Шенноновская информация – изгнание смыслового содержания 18

2.3. Энтропия и информация 20

2.4  Саморождение смысла 22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

                                          

«Для характеристики реального  мира ныне недостаточны фундаментальные  понятия классической физики – материя, вещество, движение, энергия, пространство, время. Для полноты этой характеристики необходимо столь же фундаментальное  и столь же всеобщее понятие информации»

Берг А.И., Спиркин А.Г.

                 

Термин информация обычно используется в различных смысловых значениях. На бытовом уровне под информацией  понимается любое знание о чем-либо или передача и обработка данных в системах связи и вычислительной технике. Однако имеется множество  определений информации, относящихся  к различным сферам деятельности человека. Исследования свидетельствуют  о том, что единого универсального определения информации не существует [1,2].

Современные научные представления  об информации основываются на представлении о ее нематериальности. Однако это нематериальное можно передавать, принимать, оценивать. Никто не спорит, что с помощью информации можно изменять мир. Информацией можно даже убить. Но все это принято считать прерогативой сознания. Станислав Лем в своем философском труде "Сумма технологии", отмечает, что с помощью информации можно добиться того же действия, что и от материального предмета. Например, можно ударить человека камнем и он упадет, а можно приказать ему лечь. Лем делает вывод о том, что действие информации носит вероятностный характер, так как человек может лечь, но может и не сделать этого, хотя от камня человек упадет наверняка. На наш взгляд этот вывод не верен, так как предполагает процесс передачи информации. Тогда в соответствии с Шенноновской теорией информации передача сигнала может сопровождаться помехами и можно определить вероятность прохождения сигнала в зависимости от уровня помех. [3]

Л. Цымбал ввел свою классификацию информации, разделив ее на: объективную, присущую живой материи; генетическую, присущую живым существам; идеальную, производимую человеком. Наличие объективной информации, неотделимой от материи, Цымбал обосновывает тем, что раз имеются природные структуры, находящиеся в движении, то есть и информация, почему они так устроены и каким образом изменяются. Он отмечает, что важнейшим свойством информации является память. Л. Цымбал показал, что все три составляющие информации (объективная, генетическая, идеальная) взаимосвязаны и взаимно влияют друг на друга [5].

В любом  случае, одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертеж, радиопередача и т. п.) может  содержать разное количество информации для разных людей в зависимости от их накопленных знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему. Так, сообщение, составленное на японском языке, не несет никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Информация об информации

 

Сейчас имеется несколько (даже много) определений понятия "информация" и ни одно из них не является общепринятым. Это естественно, поскольку общепризнанные определения появляются в науке, когда она становится классической и перестает развиваться. О науке  об информации этого, к счастью, сказать  нельзя.  
До недавнего времени слово "информация" использовалось в обыденной жизни и в практических задачах (шифровка, связь и т.д.). Там было достаточно понимание о чем идет речь на интуитивном или сугубо прикладном уровне.  
В последнее время стало ясно, что информация играет в науке фундаментальную роль. Возникла потребность понять, что же это такое? Попытки связать информацию с привычными понятиями материя или энергия успехом не увенчались. Стало ясно, "информация есть информация, а не материя и не энергия". Отрицание не может претендовать на роль определения, вместе с тем в данном случае оно существенно, ибо указывает на отсутствие вещественного (и/или полевого) происхождения информации. Попытки связать информацию с энтропией тоже оказались безуспешными, хотя они продолжаются до сих пор. Поэтому вопрос об определении понятия "информация" остается открытым. [4]

1.1.  К истории вопроса об информации

 

Информация - латинское informatio, разъяснение, изложение, сведение, - одно из наиболее общих понятий, используемых человеком довольно давно. До начала ХХ века оно не вызывало никаких вопросов и было обычным словом в человеческом общении. Однако с развитием технических средств коммуникации – телефонии, радиосвязи и звукозаписи, основное назначение которых передача информации, встал вопрос об её оптимальной, неискаженной передаче.

 За дело взялись математики. Они представили передачу информации  по простой схеме: ИСТОЧНИК  ИНФОРМАЦИИ - ПЕРЕДАЮЩАЯ СРЕДА - ПРИЁМНИК  ИНФОРМАЦИИ. Приёмник информации  находится в некоторой неопределённости  и ожидает, что приход информации  эту неопределённость снимет. Таким  образом, было сделано первое  научное определение информации. ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО ТО, ЧТО СНИМАЕТ  НЕОПРЕДЕЛЁННОСТЬ. При этом потребовалось  отвлечься от смысла, содержания информации, так как чистая математика оперирует с количественными соотношениями, не вдаваясь в физическую природу тех объектов, за которыми стоят соотношения. Например, если находится сумма двух чисел 2 и 3, то она в равной мере будет справедлива для любых объектов, определяемых этими числами. Поэтому, если смысл выхолощен из сообщений, то отправной точкой для информационной оценки события остается только множество отличных друг от друга событий и соответственно сообщений о них. Неопределенность неотъемлема от понятия вероятности. Уменьшение неопределенности всегда связано с выбором одного или нескольких элементов из некоторой их совокупности. Такая взаимная обратимость понятий вероятности и неопределенности послужила основой для использования понятия вероятности при измерении степени неопределенности в математической теории информации. Использование аппарата теории вероятностей позволило подсчитать количество информации как логарифм числа возможных исходов из ситуации неопределённости. Теория информации дала возможность подсчитывать необходимую для неискажённой передачи информации емкость канала её передачи - теоремы Клода Шеннона. Но дальше этого результата практические дела не пошли. Более того, количество информации вместе с внедрением цифровых технологий легко стали измерять в двоичных единицах - битах, не требующих сложных математических вычислений. Ну, а природная суть информации, как уже отмечено выше, математической теорией никак не выяснялась.

 Норберт Винер, математик и сотрудник того же научного и высшего учебного заведения - Массачусетского технологического института, что и Клод Шеннон, был в курсе математических работ по Теории информации. Но он по-новому взглянул на информацию, её роль в работе электронно-вычислительных машин и в живом природном мире. Результатом была его книга «КИБЕРНЕТИКА, ИЛИ УПРАВЛЕНИЕ И СВЯЗЬ В ЖИВОТНОМ И МАШИНЕ», выпущенная в 1948 году. Наука об управлении - КИБЕРНЕТИКА и её основное понятие - ИНФОРМАЦИЯ получили громадную популярность и стали подробно изучаться другими учеными и философами. Несколько позже Норберт Винер издал вторую книгу на эту же тему: «КИБЕРНЕТИКА И ОБЩЕСТВО». В этих книгах автор подробно объясняет, что такое информация. Кратко эти объяснения сводятся к трём простым определениям:

1. «ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО ОБОЗНАЧЕНИЕ  СОДЕРЖАНИЯ, ПОЛУЧЕННОГО ОТ ВНЕШНЕГО  МИРА, В ПРОЦЕССЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ  К НЕМУ ЖИВОГО». 

2. «ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО ТО, ЧТО  УПРАВЛЯЕТ»,

3. «ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО НЕ ВЕЩЕСТВО  И НЕ ЭНЕРГИЯ».

Профессора Романенко и Никитина пишут: «Нетрудно понять, что отражение  мира, воспринимаемое различными объектами, может быть разным. Поэтому такое  понимание информации далеко от чётких представлений. …. В обучении также  используются и другие определения  понятия информация. Они не очень  хорошо согласуются между собой. Отметим также, что информационное отражение реального мира может  воздействовать не только на живые  существа, но и на некоторые машины и более простые неживые объекты. Все эти воздействия происходят в рамках того, что естественно  называть информационным процессом».

 В философии такое понимание  информации связано с ещё существующей  материалистической Теорией Отражения,  которая объясняет рефлексию  живого на природную информацию. По этой теории информация  возникает только в процессе  отражения, только в результате  переноса свойств материальных  объектов на другой материальный носитель. [9]

1.2. Определение понятия «информация»

 

В книге И.В. Мелик-Гайказян собрана коллекция определений слова «информация»:

• "информация "информация есть знания, переданные кем-то другим или приобретенные путем собственного исследования или изучения";
• "информация - это сведения, содержащиеся в данном сообщении и рассматриваемые как объект передачи, хранения и обработки";
• "информация в обыденном смысле - это сведения, известия, в научно-технических приложениях - то, что имеет на себе сигнал".

Наряду с этими и подобными  им определениями заметна тенденция  связывать информацию со степенью упорядоченности той системы, которая получает информацию:

- "информация означает порядок,  коммуникация есть создание порядка  из беспорядка или по крайней мере увеличение степени той упорядоченности, которая существовала до получения сообщения".

Приводимые ниже определения в  известной мере повторяются:

• "информация - это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств"
• "информация...- одно из свойств предметов, явлений, процессов объективной действительности, созданных человеком управляющих машин, заключающееся в способности воспринимать внутреннее состояние и воздействие окружающей среды и сохранять определенное время результаты его; передавать сведения о внутреннем состоянии и накопленные данные другим предметам, явлениям и процессам";
• "информация - объективное содержание связи между взаимодействующими материальными объектами, проявляющееся в изменении состояний этих объектов";
• "информация есть текущие данные о переменных величинах в некоей области деятельности, систематизированные сведения относительно основных причинных связей, которые содержатся в знании как понятии более общего класса, по отношению к которому информация является подчиненной";
• "информация есть знание о каком-то особом событии, случае или о чем-либо подобном;
• "информацией являются все те данные о внешнем мире, которые мы получаем как путем непосредственного воздействия на наши органы чувств окружающих предметов и явлений, так и опосредованным путем через книги, газеты, рассказы других людей;
• "информацией называется всякое сообщение или передача сведений о чем-либо, что заранее не было известно.

Среди философов популярны дефиниции, содержащие термин "отражение":

• "информация в самом общем случае - это разнообразие, которое один объект содержит о другом, это взаимное, относительное разнообразие. С позиций теории отражения информация может быть представлена как отраженное разнообразие, как разнообразие, которое отражающий объект содержит об отраженном";
• "информация есть отражение в сознании людей объективных причинно-следственных связей в окружающем нас реальном мире" ;
• "информация - это содержание процессов отражения" ;
• "информация не тождественна отражению, а есть лишь его инвариантная часть, поддающаяся определению, объективированию, передаче".
• "информация - это философская категория, рассматриваемая наряду с такими, как пространство, время, материя. В самом общем виде информацию можно представить как сообщение, т.е. форму связи между источником, передающим сообщение и приемником, его принимающим" [7].

Определения такого типа можно суммировать  в виде утверждения: "информация есть отражение отображения наших соображений".

Такого определения в литературе нет. По стилю оно соответствует  творениям Кузьмы Пруткова (например, его миниатюре "Спор древне-греческих ученых о прекрасном"). Тем не менее, по глубине и смыслу (если кто-либо попытается его в нем найти), оно не уступает приведенным выше.

В философском энциклопедическом  словаре (1983 г.) приведено:

"Информация (от лат. informatio - ознакомление, разъяснение, представление, понятие):

1) сообщение, осведомление о  положении дел, сведения о чем-либо, передаваемые людьми;

2) уменьшаемая, снимаемая неопределенность  в результате получения сообщений; 

3) сообщение, неразрывно связанное  с управлением, сигналы в единстве  синтаксических, семантических и  прагматических характеристик; 

4) передача, отражение разнообразия  в любых объектах и процессах  (неживой и живой природы)".

В "Философской энциклопедии (1970 г.) во втором томе читаем: "Информация (от латинского informatio - осведомление) - см. Теория информации. А в пятом томе в статье "Теория информации" вместо дефиниций приводятся различные представления о количественной оценке информации. Дефиниции того, что собственно значит термин "информация" просто не дается.