Информация – важнейшая сущность окружающего мира.
Весь окружающий нас мир состоит из трёх сущностей – вещества, энергии, информации. Вещество – это весь материальный мир: вода и воздух, горы и травы, хлеб и металл. Наконец, мы сами, наше тело, мускулы и нервы, кровь и кожа – это тоже вещество, атомы и молекулы.
Энергия приводит наш мир в движение. Энергия химических реакций даёт силу мускулам, энергия солнечных лучей поднимает хлеб, электрическая энергия движет поезда и зажигает лампочки в наших домах.
Всё, что не вещество и не энергия – это информация, – третья важнейшая сущность нашего мира. Информация – это не только сведения из книг, газет или теле- и радиопередач, но и данные, которые хранятся в рельефе ключа, в структуре сложной биологической молекулы, в радиосигналах, передаваемых на космический корабль. Информация, заключённая в рельефе ключа, позволяет открыть с его помощью определённый («свой») замок; информация, передаваемая в радиосигналах с Земли, включает двигатель на космическом корабле и переводит корабль на другую орбиту. Информация, хранящаяся в структуре биологической молекулы, позволяет живой клетке производить определенные белки для новых тканей или для уничтожения попавших в организм микробов.
Получение и преобразование информации является условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования.
Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств: зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса. Чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения (хранит информацию), принимает решения (обрабатывает информацию). В процессе общения с другими людьми человек передает и принимает информацию. Человек живёт в мире информации.
Процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации, называются информационными процессами.
Более подробно об информационных процессах в природе, обществе и технике поговорим на следующем уроке, а сейчас пора сказать несколько слов о самом слове «информация», что оно означает и какими свойствами обладает информация.
Объекты живой природы, в отличие от неживой, обладают свойством обмена информацией и реагирования на неё. Так, например, горы подвержены эрозии из-за неблагоприятных влияний ветра, солнца, дождя но они не могут принять эту информацию к сведению и использовать её для выживания, в отличие, например, от зайцев, которые меняют свою окраску на белую, получив информацию из окружающего мира о наступлении зимы. Пчела летит на запах цветка, являющийся для неё информацией, летучие мыши ориентируются в пространстве, получая информацию с помощью ультразвуковой локации. Собака обладает прекрасными способностями к обучению. Она получает и обрабатывает следующую информацию: если она совершает действия, которые от неё требует хозяин, он поощряет её. Чтобы достичь желаемого, собака должна отбирать внешнюю информацию, необходимую для дальнейших действий. Она, например, начинает связывать понятие «свой» с членами семьи хозяина и понятие «чужой» со всеми остальными людьми.
Использование понятия информации оказало существенное влияние на развитие современной биологии, особенно таких её разделов, как нейрофизиология и генетика. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т.е. созданию точных копий организмов из одной клетки.
Получение и преобразование информации является необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования. Живые существа способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов чувств, но и обмениваться ею между собой. Человек также воспринимает информацию с помощью органов чувств, а для обмена информацией между людьми используются языки. За время развития человеческого общества таких языков возникло очень много. Прежде всего, это родные языки (русский, татарский, английский и др.), на которых говорят многочисленные народы мира. Роль языка для человечества исключительно велика. Без него, без обмена информацией между людьми было бы невозможным возникновение и развитие общества. Информационные процессы характерны не только для живой природы, человека, общества. Человечеством созданы технические устройства - автоматы, работа которых также связана с процессами получения, передачи и хранения информации. Например, автоматическое устройство, называемое термостатом, воспринимает информацию о температуре помещения и в зависимости от заданного человеком температурного режима включает или отключает отопительные приборы.
Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами.
Существует три типа информационных процессов:
- * хранение,
- * передача
- * и обработка информации.
С помощью органов чувств люди воспринимают информацию, осмысливают ее и на основании своего опыта, имеющихся знаний, интуиции принимают определенные решения. Эти решения воплощают в реальные действия, которые преобразовывают окружающий мир.
Информация в обществе. Человек -- существо социальное, для общения с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией. В обыденной жизни понятие «информация» применяется как синоним слов: сведения, сообщение, осведомленность о положении дел
Информационные процессы протекают не только в человеческом обществе. Почему осенью опадают листья, и вся растительность засыпает на время холодов, а с приходом весны вновь появляются листья, трава? Это все результат информационных процессов. Клетка любого растения воспринимает изменения внешней среды и реагирует на них.
Генетическая информация во многом определяет строение и развитие живых организмов и передается по наследству. Хранится генетическая информация в структуре молекул ДНК. Молекулы ДНК состоят из четырех различных составляющих (нуклеотидов), которые образуют генетический алфавит. информационный процесс кибернетика
В кибернетике (науке об управлении) понятие «информация» используется для описания процессов управления в сложных динамических системах (живых организмах или технических устройствах).
Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства связано с процессами управления, благодаря которым поддерживаются в необходимых пределах значения его параметров. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации. В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов -- управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи.
По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи -- информация о состоянии управляемого объекта. Рассмотрим в качестве примера регулирование температуры в помещении с использованием кондиционера. Управляющим объектом является человек, а управляемым -- кондиционер. В помещении может быть размещен термометр, который сообщает человеку о температуре в помещении (канал обратной связи). При повышении или понижении температуры в помещении за определенные пределы человек включает кондиционер (работает канал прямой связи). Таким образом, температура в помещении поддерживается в определенном температурном интервале. Аналогично можно проанализировать работу человека (управляющий объект) за компьютером (управляемым объектом). Человек с помощью органов чувств (зрения и слуха) получает информацию о состоянии компьютера по каналу обратной связи с помощью устройств вывода информации (монитор, акустические колонки). Эта информация анализируется человеком, который принимает решения о тех или иных управляющих действиях, которые по каналу прямой связи с помощью устройств ввода информации (клавиатуры или мыши) передаются компьютеру.
Определений информационных процессов (ИП) не многим меньше, чем определений информации. Уже само обилие таких определений служит убедительным свидетельством их недостатков, показывая их частный характер, ориентацию каждого из них на узкий круг задач.
Процессом, в самом общем случае, называют ход, протекание какого-либо явления, последовательную смену его состояний. Искусственно воссоздаваемые процессы имеют утилитарное предназначение, потому понимаются как совокупность последовательных целенаправленных действий (в соответствии, например, с ДCТУ 2938-94. Системы обработки информации. Основные понятия. Термины и определения). Искусственная реализация процесса предполагает построение технологии, где последовательности операций процесса ставится в соответствие последовательность взаимоувязанных средств реализации этих операций (операция здесь понимается как отдельное элементарное (нерасчленимое) действие, отдельная законченная часть процесса).
В силу ряда причин в данной статье рассматриваются не информационные технологии, а именно ИП. Во-первых, при разработке новой информационной технологии сначала нужно точно определить, какой именно ИП эта технология будет реализовывать. Во-вторых, поскольку технологиями считаются только искусственные реализации процессов, то далеко не все процессы реализованы в виде технологий. И, главное, в-третьих, различные технологии могут реализовывать один и тот же процесс при помощи различных средств. А поскольку множество средств реализации каждой операции процесса всегда открыто (без ограничений в принципе), то построить полную классификацию технологий, реализующих даже один процесс, невозможно. Более того, подобные классификации всегда непродуктивны, не способны дать ничего существенно нового, так как содержат комбинации только известных средств реализации операций.
В то же время множество процессов, состоящих из счетного множества операций тоже счетно, т.е. при условии определения множества всех возможных операций построение полной классификации процессов является вполне разрешимой задачей.
Для получения полной и продуктивной классификации, содержащей не только хорошо известные, но и все возможные (мыслимые) ИП, необходимо опираться на инвариантные свойства (атрибуты) любых ИП. Исходными предпосылками для нахождения таких атрибутов. ИП служат, во-первых, неотрывность информации от субъектно-объектных отношений, и, во-вторых, то, что наиболее полный набор ИП реализован в самом субъекте (все искусственно созданные ИП только воспроизводят, дублируют некоторые ИП, выполняемые субъектом, именно субъект задает программы функционирования и управления искусственных систем). Поэтому для нахождения атрибутов, определяющих ИП, необходимо исследовать субъект и, в частности, его информационную деятельность.
Как она представлена в обществе? А технике? На все эти вопросы можно будет найти ответы в рамках данной статьи.
Важность информации
Получение и преобразование данных необходимо для жизнедеятельности любого произвольного организма. Без этого не обходятся даже простейшие одноклеточные. Так, они собирают данные о температуре, химическом составе среды, чтобы выбрать наиболее подходящие условия своего существования. Причем живые существа могут не только воспринимать информацию, получаемую из окружающей среды благодаря органам чувств, но и обмениваться нею. Это в полной мере относится и к человеку. Так, для получения данных используются органы чувств, которых насчитывается пять, а обмен осуществляется с использованием языков (жестов, естественных, формальных).
Информационные процессы
Они могут осуществляться не только в живой природе (между людьми и в обществе в частности). Так, человечеством были созданы разнообразные устройства - автоматы. Их работа тесно связана с процессами получения, хранения и К примеру, есть такое автоматическое устройство, как термостат. Он занимается работой с информацией о температуре помещения. Зависимо от настроенного человеком температурного режима и ситуации, которая имеется сейчас, он может включить/выключить отопительные приборы. Различают три типа информационных процессов:
- Обработка.
- Передача.
- Хранение.
Как видите, информация живой и неживой природы имеет много чего общего. Следует сказать, что человек все же является более сложно организованным, нежели та же техника, хотя некоторым, может быть, сложно поверить в это. Благодаря органам чувств мы можем воспринимать данные, осмысливать их и, комбинируя свой опыт, знание и интуицию, принимать какие-то решения. Они затем воплощаются в реальные действия, с помощью которых осуществляется изменение окружающего мира.
Информация в живой природе
Это очень интересная тема. Наиболее весомым хранилищем в данном случае является геном. В нём содержатся данные, которые определяют строение и развития Генетическая информация передаётся по наследству. Хранится она в молекулах ДНК. Они состоят из четырех составляющих, которые называются нуклеотидами. Вместе они образуют генетический алфавит. Если речь идет про примеры он позволяет лучше всего представить её. Отдельные участки отвечают за строение и функционирование конкретных частей организма. Гены определяют возможности и предрасположенности к талантам или наследственным болезням. Чем сложнее является организм, тем больше отдельных участков можно выделить в молекулах ДНК. Так, человеческий геном имеет свыше 20 тысяч генов, в которых содержится свыше 3 миллиардов нуклеотидных остатков. продолжалась десятилетиями. Несмотря на широкомасштабное применение компьютерных технологий, основной массив работ был завершен только в нулевых годах. Но это не единственные возможные примеры информации в живой природе. Давайте вспомним про деревья и растительность вообще. К зиме они погружаются в сон, а весной просыпаются. Это самая настоящая передача информации в живой природе: клетки растительности чувствуют, что меняются условия, и начинают сворачивать свою деятельность. Подобный пример можно привести и говоря о животных. Так, посмотрите на медведей. Передача информации в живой природе в данном случае проявляется в том, что они копят жир, а при наступлении холодов впадают в режим спячки. Тут процессы протекают как на уровне всего организма, так и отдельных систем. Здесь существует один интересный аспект, который имеет информация в живой природе. Информатика - вот наука, которая изучает все процессы, связанные с данными. Сейчас под этим понимают в основном техническое направление, а биологическое в её рамках почти не рассматривается. Для этого были специально созданы микробиология, биохимия, биофизика и целый ряд других наук, которые занимаются процессами в живых организмах.
Информация в обществе
Человек является социальным существом. Чтобы общаться с другими людьми, необходимо обмениваться с ними данными. В нашем обществе для них существуют такие обозначения: сообщение, сведения, осведомлённость про положение дел. Что интересно, так это то, что информационные процессы не являются исключительной прерогативой человеческого общества. Почему к осени трава желтеет, листья опадают и вообще вся растительность переходит в режим сна на период холодов? И почему весной всё возрождается? Это всё является результатом информационных процессов, что протекают в растениях. Так, их клетки могут воспринимать изменения, которые происходят во внешней среде и соответственно реагируют на них.
Информация в технике
Данным направлением занимается кибернетика. В данной науке об управления само применяется, чтобы описывать организационные процессы в различных динамических системах (в качестве которых могут выступать живые организмы или технические устройства). Их жизнедеятельность или нормальное функционирование являются тесно связанными с процессами управления. Поэтому все необходимые процессы поддерживаются в необходимом диапазоне значений параметров. К ним относятся получение, сохранение, преобразование и передача информации. В любом процессе подобного типа всегда взаимодействует два объекта - управляющий и управляемый. Они соединены каналом прямой и обратной связи. По первому передаются управляющие сигналы. С их помощью объект управления выводится на необходимый диапазон параметров. По каналу обратной связи осуществляется передача информации о состоянии и текущее положение дел.
Давайте рассмотрим, как это осуществляется на примере регулирования температуры в помещении благодаря кондиционеру. В качестве управляющего объекта в данном случае выступает человек. Управляемым является кондиционер. В помещении размещается термометр, который предоставляет человеку данные о величине температуры. Это канал обратной связи. Чтобы увеличить или уменьшить температуру, или изменить диапазон, человек может включить или выключить кондиционер. Это пример работы канала прямой связи. В конечном результате температура помещения поддерживается в определённом, комфортном для человека, диапазоне. Подобным образом можно проанализировать и работу за компьютером. Человек здесь опять выступает в качестве управляющего (а техника - управляемого) объекта. Благодаря органам чувств (таким как зрение и слух) получается информация о состоянии компьютера посредством устройства вывода информации (монитора или акустических колонок), которое выступает в роли канала обратной связи. Человек анализирует полученные данные и принимает решение о совершении определённых управляющих действий. С помощью устройств ввода информации (мыши или клавиатуры), которые выступают в роли канала прямой связи, они совершаются относительно компьютера. Вот видите, какие особенности имеет информация живой и неживой природы.
Восприятие данных человеком
Отдельно стоит остановиться на тех, кто предоставляет наибольший интерес - людях. Относительно нас можно сказать, что самым ценным, тем, что нас делает такими высокоорганизованными существами, является человеческое мышление. Это очень развитый процесс обработки информации - на данный момент, самый лучший на территории Земли. Человек может выступать в роли носителя большого объема данных, которые представлены как зрительные образы, различные факты, теории и тому подобное. Весь процесс познания, который почти непрерывно протекает, заключается в получении и накоплении информации.
Подход со стороны науки
Кибернетика изучает технические аспекты. В целом данное направление реализуется в рамках информатики, которая занимается изучением данных и всех их особенностей. Но особенность кибернетики заключается в том, что эта наука специализируется на управлении процессами, которые происходят. Она изучает возможности влияния и осторожного наблюдения за перемещением информации и её оптимизацией.
Заключение
Как видите, есть информация в живой природе, обществе, технике, нас самих - куда ни глянь, её найти можно. Обойтись без неё невозможно. А в случае отсутствия части информации человек часто испытывает значительные затруднения.
И вы-числительной техники сейчас во многом определя-ют научно-технический потенциал страны, уровень развития ее народного хозяйства, образ жизни и де-ятельности человека.
Для целенаправленного использования инфор-мации ее необходимо собирать, преобразовывать, передавать, накапливать и систематизировать. Все эти процессы, связанные с определенными опера-циями над информацией, будем называть инфор-мационными процессами .
Получение и преобразование информации явля-ется необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточ-ные организмы постоянно воспринимают и исполь-зуют информацию, например о температуре и хи-мическом составе среды для выбора наиболее благо-приятных условий существования. Живые сущест-ва способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов чувств , но и обмениваться ею между собой.
Человек также воспринимает информацию с по-мощью органов чувств, а для обмена информацией между людьми используются языки. За время раз-вития человеческого общества таких языков воз-никло очень много. Прежде всего, это родные языки (русский, татарский, английский и др.), на кото-рых говорят многочисленные народы мира. Роль языка для человечества исключительно велика. Без него, без обмена информацией между людьми было бы невозможным возникновение и развитие общества.
Информационные процессы характерны не толь-ко для живой природы, человека, общества. Чело-вечеством созданы технические устройства — авто-маты, работа которых также связана с процессами получения, передачи и хранения информации. На-пример, автоматическое устройство, называемое термостатом, воспринимает информацию о темпе-ратуре помещения и в зависимости от заданного че-ловеком температурного режима включает или от-ключает отопительные приборы.
Деятельность человека, связанную с процессами получения, преобразования, накопления и переда-чи информации, называют информационной деяте-льностью .
Тысячелетиями предметами труда людей были материальные объекты. Все орудия труда от камен-ного топора до первой паровой машины, электромо-тора или токарного станка были связаны с обработ-кой вещества, использованием и преобразованием энергии. Вместе с тем человечеству пришлось решать задачи управления, задачи накопления, обра-ботки и передачи информации, опыта, знания, воз-никают группы людей, чья профессия связана исключительно с информационной деятельностью. В древности это были, например, военачальники, жрецы, летописцы, затем — ученые и т. д.
Однако число людей, которые могли воспользо-ваться информацией из письменных источников, было ничтожно мало. Во-первых, грамотность была привилегией крайне ограниченного круга лиц и, во-вторых, древние рукописи создавались в единич-ных (иногда единственных) экземплярах.
Новой эрой в развитии обмена информацией ста-ло изобретение книгопечатания. Благодаря печат-ному станку, созданному И. Гутенбергом в 1440 го-ду, знания, информация стали широко тиражируе-мыми, доступными многим людям. Это послужило мощным стимулом для увеличения грамотности на-селения, развития образования, науки, производст-ва.
По мере развития общества постоянно расши-рялся круг людей, чья профессиональная деятель-ность была связана с обработкой и накоплением ин-формации. Постоянно рос и объем человеческих знаний, опыта, а вместе с ним количество книг, ру-кописей и других письменных документов. Появи-лась необходимость создания специальных храни-лищ этих документов — библиотек, архивов. Ин-формацию, содержащуюся в книгах и других доку-ментах, необходимо было не просто хранить, а упорядочивать, систематизировать. Так возникли библиотечные классификаторы, предметные и ал-фавитные каталоги и другие средства систематиза-ции книг и документов, появились профессии биб-лиотекаря, архивариуса.
В результате научно-технического прогресса че-ловечество создавало все новые средства и способы сбора, хранения, передачи информации. Но важ-нейшее в информационных процессах — обработка, целенаправленное преобразование информации осуществлялось до недавнего времени исключительно человеком.
Вместе с тем постоянное совершенствование тех-ники, производства привело к резкому возраста-нию объема информации, с которой приходится оперировать человеку в процессе его профессиона-льной деятельности.
Развитие науки, образования обусловило быст-рый рост объема информации, знаний человека. Ес-ли в начале прошлого века общая сумма человече-ских знаний удваивалась приблизительно каждые пятьдесят лет, то в последующие годы — каждые пять лет.
Выходом из создавшейся ситуации стало созда-ние компьютеров, которые во много раз ускорили и автоматизировали процесс обработки информации.
Первая электронная вычислительная машина «ЭНИАК» была разработана в США в 1946 году. В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 го-ду под руководством академика
В настоящее время компьютеры используются для обработки не только числовой, но и других ви-дов информации. Благодаря этому информатика и вычислительная техника прочно вошли в жизнь со-временного человека, широко применяются в про-изводстве, проектно-конструкторских работах, биз-несе и многих других отраслях.
Компьютеры в производстве используются на всех этапах: от конструирования отдельных дета-лей изделия, его дизайна до сборки и продажи. Сис-тема автоматизированного производства (САПР) по-зволяет создавать чертежи, сразу получая общий вид объекта, управлять станками по изготовлению деталей. Гибкая производственная система (ГПС) позволяет быстро реагировать на изменение рыноч-ной ситуации, оперативно расширять или сворачи-вать производство изделия или заменять его дру-гим. Легкость перевода конвейера на выпуск новой продукции дает возможность производить мно-жество различных моделей изделия. Компьютеры позволяют быстро обрабатывать информацию от
различных датчиков, в том числе от автоматизиро-ванной охраны, от датчиков температуры для регу-лирования расходов энергии на отопление, от бан-коматов, регистрирующих расход денег клиентами, от сложной системы томографа, позволяющей «уви-деть» внутреннее строение органов человека и пра-вильно поставить диагноз.
Компьютер находится на рабочем столе специ-алиста любой профессии. Он позволяет связаться по специальной компьютерной почте с любой точ-кой земного шара, подсоединиться к фондам круп-ных библиотек, не выходя из дома, использовать мощные информационные системы — энциклопе-дии, изучать новые науки и приобретать различные навыки с помощью обучающих программ и трена-жеров. Модельеру он помогает разрабатывать вы-кройки, издателю компоновать текст и иллюстра-ции, художнику — создавать новые картины, а композитору — музыку. Дорогостоящий экспери-мент может быть полностью просчитан и имитиро-ван на компьютере.
Разработка способов и методов представления информации, технологии решения задач с исполь-зованием компьютеров, стала важным аспектом де-ятельности людей многих профессий.
