И.Н. Бекман
ИНФОРМАЦИЯ, ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекция 2. ИНФОРМАЦИЯ
1. Определение понятия информация
Понятие «информация» – первичное и неопределяемое понятие (как, например «точка» в геометрии, «множество» в математике).
Первоначально смысл слова «информация» трактовался как нечто присущее только человеческому сознанию и общению – знания, сведения, известия. Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться. Так, одним из всеобщих свойств материи (наряду с движением, развитием, пространством, временем и др.) было признано отражение, заключающееся в способности адекватно отображать одним реальным объектом другие реальные объекты, а сам факт отражения одного объекта в другом и означает присутствие в нём информации об отражаемом объекте. Если состояния одного объекта находятся в соответствии с состояниями другого объекта (например, соответствие между положением стрелки вольтметра и напряжением на его клеммах или соответствие между нашим ощущением и реальностью), то один объект отражает другой, т. е. содержит информацию о другом. Высшей, специфической формой отражения является сознание человека.
Особенностью понятия «информация» является его универсальность – оно используется во всех без исключения сферах человеческой деятельности: в философии, естественных и гуманитарных науках, в биологии, медицине, в психологии человека и животных, в социологии, искусстве, в технике и экономике, а также в повседневной жизни.
Вплоть до начала ХХ века слово «информация» не встречалось ни в одном периодическом издании, ни в одном толковом словаре. В России оно появляется лишь в «Толковом словаре русского языка» под редакцией Н. Д. Ушакова, изданном в 1935, и определяется как действие по глаголу «информировать», как осведомление о чём-либо.
В обычном разговорном языке слово «информация» появилось гораздо раньше. Оно пришло из латинского, имело хождение в основном в журналистских кругах и означало процесс информирования о важнейших событиях (войны, коронации, географические открытия и т. п.) в жизни общества. В этом же значении во времена Петра I оно пришло в русский язык (в основном – в официальный).
Широко в разговорном языке это слово появилось в сороковых годах 20-го века одновременно с перенесением его основного значения с глагольной формы (процесса информирования) на предметную, на содержание передаваемых при таком информировании сведений. В это же время оно всё чаще и чаще появляется в научных публикациях и технических текстах, приобретая статус научного термина, а позже - общенаучной категории. Такая его трансформация связана с социальным развитием и вызванным им техническим прогрессом, который, в свою очередь, это развитие ускорил. Человеческое сообщество, наконец, осознало, что его развитие – это вовлечение в орбиту общественных (в основном – производственных) отношений всё более масштабных технических комплексов, построение и использование которых требует не только огромных материальных и энергетических затрат, но и всё возрастающих объёмов знаний.
Именно синонимом слова «знания» стало слово «информация» в формирующейся науке об информации. Тогда информатика сводилась к инвентаризации, структурированию и упорядочению достижений науки и техники, к созданию условий своевременного о них информирования (в форме библиографий, каталогов, библиотечных картотек, реферативных журналов, справочников и т.п.) заинтересованных в этом социальных субъектов, что обеспечивало быстрый поиск нужных знаний, их доступность в целях эффективного использования в личных и общественных интересах.
Впервые понятие «информация» как научный термин использовал статистик биолог Фриш. Термин информация приводится также в книге Н.Винера «Кибернетика», однако лишь в узком смысле – как «количество информации», причём не любой информации, а кодированной. В настоящее время термин информация используется в быту, на производстве, в науке, образовании, технической литературе и др. При этом, смысл термина «информация» столь широк, что приходит в противоречие с контекстным содержанием. Предпринимались попытки дать фундаментальное, универсальное толкование этого термина, отображающее его мировоззренческий, философский смысл наряду с такими философскими категориями как вещество и энергия. И если два последних понятия отображают материальный мир, то в противовес этому термин «информация» связывается с идеальными, нематериальными субстанциями. Информация – это содержание сообщения, сигнала, памяти, а также сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале или памяти.
Хотя многие полагают, что информация наряду с материей и энергией является первичным понятием мира и не может быть определена, существует множество определения термина "информация".
Энциклопедия Википедия выдаёт по этому поводу следующее:
Информация (от лат. informatio):
– осведомление, разъяснение, изложение);
– сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления;
– абстрактное понятие, имеющее множество значений, в зависимости от контекста.
Толковый словарь русского языка Ожегова приводит два определения слова «информация»:
– Информация – сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством.
(А животные-птицы, рыбы-насекомые, каким специальным устройством воспринимают информацию?!)
– Информация – сообщения, осведомляющие о положении дел, о состоянии чего-нибудь. (Научно-техническая и газетная информации, средства массовой информации – печать, радио, телевидение, кино).
(А космические объекты (звёзды, галактики, кометы) тоже обмениваются информацией через средства массовой коммуникации?! А информация, циркулирующая в муравейнике, отражается в местных газетах?!)
– Информация – внесённое взаимодействием в структуру одной (отображающей) материальной системы чуждое ей содержание, которое выглядит искажениями её нормальной структуры и характеризует совсем другую (отображаемую) материальную систему.
Информация – результат взаимодействия материальных систем. Она объективно существует в любой материальной системе в форме чуждых для сущности этой системы её структурных особенностей. Содержанием этой информации являются особенности других материальных систем – систем, которые при взаимодействии с первой, её структуру исказили сообразно этим своим особенностями.
Согласно экономическому словарю:
Информация (informatio - осведомлять) – 1) любое сообщение о чём-либо; 2) сведения, данные, значения экономических показателей, являющиеся объектами хранения, обработки и передачи и используемые в процессе анализа и выработки экономических решений в управлении; 3) один из видов ресурсов, используемых в экономических процессах, получение которого требует затрат времени и других видов ресурсов, в связи с чем эти затраты следует включать в издержки производства и обращения; 4) одна из трёх фундаментальных субстанций (вещество, энергия, информация), составляющих сущность мироздания и охватывающих любой продукт мыслительной деятельности, прежде всего – знания, образы.
Согласно официальным источникам
По российскому ГОСТу 7.0-99:
Информация – сведения, воспринимаемые человеком и/или специальными устройствами как отражение фактов материального или духовного мира в процессе коммуникации.
По российскому федеральному закону от 27 июля 2006 года № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» (Статья 2):
Информация — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления.
Главный научный центр СССР в области научной информации – ВИНИТИ в своё время дал такое определение:
Информация – объективное содержание связи между взаимодействующими материальными объектами, проявляющееся в изменении состояний этих объектов.
(Наконец, человек исчез из определения информации).
Разные энциклопедии и словари дают разные определения информации.
Информация – продукт взаимодействия данных и методов, рассмотренный в контексте этого взаимодействия.
Информация – одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т.п.
Информация – сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т. д.); понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму.
Информация: 1. Сообщение о положении дел где-либо, о состоянии чего-либо. 2. Сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами. Обмен такими сведениями между людьми и специальными устройствами. Обмен сигналами в животном и растительном мире. 3. То же, что: информирование.
Информация – 1) Сообщение о некотором положении дел, передаваемое людьми. 2) Величина уменьшаемой неопределенности в результате получения сообщения. 3) Управленческие сигналы в единстве их синтаксические, семантические и прагматические характеристики. 4) Мера разнообразия в объектах и процессах и т. д.
Понятие «информация» используется в различных науках, при этом в каждой науке термин «информация» связан с различными системами понятий.
Информация в биологии: Биология изучает живую природу и понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов. В живых организмах информация передаётся и хранится с помощью объектов различной физической природы (состояние ДНК), которые рассматриваются как знаки биологических алфавитов. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов.
Философский подход: Информация – взаимодействие, отражение, познание.
Кибернетический подход: Информация – характеристики управляющего сигнала, передаваемого по линии связи. Это та часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер). В теории управления в качестве информации рассматриваются те сообщения, которые система получает из внешнего мира в процессе приспособления. Информация уменьшает общую неопределённость и информационную энтропию; она доступна измерению как мера устранения неопределенности в системе.
Юридический подход: Информация – один из видов объектов гражданских прав, предусмотренных ст.128 ГК РФ. В самом Гражданском кодексе нет определения понятия информации и предусмотрена защита только для более узкого объекта данного вида — служебной и коммерческой тайны. В соответствии с федеральным законом «Об информации, информатизации и защите информации» от 20.02.1995. Информация представляет собой сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах, независимо от формы их представления.
Известны следующие подходы к определению информации:
– традиционный (обыденный): Информация – сведения, знания, сообщения о положении дел, которые человек воспринимает из окружающего мира с помощью органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания). Здесь информация – сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления.
– вероятностный: Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости и неполноты знаний.
– для человека: Информация – это знания, которые он получает из различных источников с помощью органов чувств.
В обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше".
В технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов. 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 объём сообщения.
Приведём набор разных определений информации:
Информация – это не вещество и не энергия, это информация (Н.Винер)
Информация – обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств (Н.Винер)
Информация – мера организованности системы, точно также энтропия системы есть мера дезорганизованности системы. (Н. Винер)
Информация – снятая неопределённость наших знаний о чём-то (К. Шеннон)
Информация – мера изменения во времени и пространстве структурного разнообразия систем (К.Шеннон);
Информация – мера изменения во времени и пространстве структурного разнообразия систем (Эшби).
Информация – знания, переданные кем-то другим или приобретенные путём собственного исследования или изучения;
Информация – сведения, содержащиеся в данном сообщении и рассматриваемые как объект передачи, хранения и обработки; сведения, известия, в научно-технических приложениях – то, что имеет на себе сигнал
Информация – нематериальная составляющая материального мира.
Информация – мера сокращения неизвестности;
Информация – мера упорядоченности материи;
Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);
Информация – отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);
Информация – мера сложности структур (Моль);
Информация – отраженное разнообразие (Урсул);
Информация – связи, установленные между воздействием и реакцией на него;
Информация – содержание процесса отражения (Тузов);
Информация – вероятность выбора (Яглом);
Информация – то, что изменяет нас (Грегори Бэйтсон);
Информация – суть представления факта (или послания) для получателя (Хорнунг);
Информация - связи, установленные между воздействием и реакцией на него (Дёмин А.И.);
Информация – семантическое отражение бытия в языковой (знаковой) форме, создаваемое и актуализируемое в коммуникациях в виде сообщения, понимаемого в контексте определённой социокультуры. Высшей формой информации является знание – организованная и имеющая ценность информация.
Информация – мера определенности, которую живые объекты или их части вносят во взаимодействия живых объектов, их частей, элементов внешней среды в процессе синтеза живых объектов.
Информация – вербальная конвенциональная категория коллективного знания людей, определяющая определенное свойство взаимодействия явлений природы, определяемых человеком, при котором участники взаимодействия существуют в обстоятельствах определяющих взаимодействие, представленных свидетелями взаимодействия, способных определять причину и следствие взаимодействия и отсюда наделять участников взаимодействия характеристикой источника или приёмника информации (Дёмин А.И.).
Информация – степень изменения знаний субъекта, т.е. известной ему структурированной совокупности сведений, выражаемых через его внутреннюю структуру (С. Расторгуев).
Информация – универсальное свойство материи, представляющее собой распространение в пространстве и времени содержания объектов (явлений) действительности посредством объективно существующих носителей различной природы (И. М. Левкин).
Информация – данные, организованные таким образом, что имеют смысл для имеющего с ними дело человека».
Информация – 1) сведения, сообщение о чем-либо, передаваемое людьми; 2) уменьшаемая, снижаемая неопределенность в результате полученных сведений; 3) передача, отражение разнообразия;
Информация – сведения, воспринимаемые человеком и/или специальными устройствами как отражение фактов материального или духовного мира;
Информация – это понимание (смысл, представление, интерпретация), возникающее в аппарате мышления человека после получения им данных, взаимоувязанное с предшествующими знаниями и понятиями.
Информация – содержание сообщения или сигнала, сведения, рассматриваемые в процессе их передачи или восприятия; одна из исходных общенаучных категорий, отражающая структуру материи и способы её познания, несводимая к другим, более простым понятиям.
Информация – 1) что-то сказанное, новости; знание, полученное любым способом; 2) в информационной теории и теории компьютеров: это точная мера информации, измеренная в битах и охватывающая диапазон от нуля (это когда все известно заранее) и до какого-то максимального значения, когда ничего заранее о содержании сообщения не известно; 3) любые данные, хранящиеся в компьютере»;
Информация – данные или массив данных, упорядоченные определённым образом, вносящие изменения в принимающую систему, и изменяющие её состояние или поведение. Передаётся через носитель. Имеет свойство полного исчезновения.
Информация – всякое сообщение или передача сведений о чем-либо, что заранее не было известно.
Информация означает порядок, коммуникация есть создание порядка из беспорядка или, по крайней мере, увеличение степени той упорядоченности, которая существовала до получения сообщения.
Среди философов популярны дефиниции, содержащие термин «отражение»:
Информация – разнообразие, которое один объект содержит о другом, это взаимное, относительное разнообразие; разнообразие, которое отражающий объект содержит об отраженном;
Информация – отражение в сознании людей объективных причинно-следственных связей в окружающем нас реальном мире;
Информация – содержание процессов отражения; информация не тождественна отражению, а его инвариантная часть, поддающаяся определению, объективированию, передаче.
Информация – философская категория, рассматриваемая наряду с пространством, временем, и материей; информация – сообщение, т.е. форма связи между источником, передающим сообщение и приемником, его принимающим.
Особое место в коллекции определений занимают утверждения о том, что информация – это алгоритм:
Информация – план строения клетки и, следовательно, всего организма. Информация – «инструкция» к самоорганизации в процессе эволюции биологических структур.
Информация – некий алгоритм, т.е. совокупность приёмов, правил, сведений, необходимых для построения оператора. Под словом «оператор» здесь понимается некое стороннее воздействие на систему, изменяющее спонтанный ход событий.
Большое число определений понятия «информация» означает, что общепринятого определения нет. Более того, нет даже чёткого понимания сути этого явления, хотя потребность в нем уже назрела. Сейчас область применимости информационного подхода существенно расширилась. Понятие «информация» используется при исследовании практически всех процессов самоорганизации (в частности биологической эволюции). При этом актуальным становится вопрос о возникновении информации и эволюции её ценности. Здесь без определения понятий уже не обойтись. Выбор определения зависит от аппарата исследования, иными словами, определение должно быть конструктивным, то есть пригодным для использования в рамках аппарата. Тогда
Информация – случайный и запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных.
Здесь слово «случайный» выделено, поскольку оно относится к способу выбора и потому сужает область применимости определения. Вообще говоря, выбор может быть и не случайным, тогда говорят о рецепции информации. Случайный выбор соответствует генерации (т.е. спонтанному возникновению) информации. Слово «запомненный» относится к фиксации информации. Выбор может и не запоминаться (забыться). Такой выбор называется микроинформацией. Запомненный выбор (в отличие от незапоминаемого) называется макроинформацией. Во всех информационных процессах используется макроинформация (запоминаемая). Микроинформация используется в физических спекуляциях по поводу «демона Максвелла». Слова «возможных и равноправных» означают, что варианты выбора принадлежат одному множеству и различия между ними не велики. В идеале варианты могут быть полностью равноправны и равновероятны, но могут и отличаться. Тогда слово «равноправные» означает, что априорные вероятности различных выборов – величины одного порядка.
С учётом сказанного примем определение информации в виде:
Информация – запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных.
Это определение позволяет понять такие тонкие явления как возникновение жизни и механизмы мышления, т.е. построить мост между естественными науками и гуманитарными. Это определение допускает введение меры – количества информации.
Из всего множества определений и толкований термина «информация», можно выделить четыре, вокруг которых объединяются почти все остальные.
1) Информация – отраженное многообразие.
2) Информация – то, что образуется в аппарате мышления у человека. Это субъективное понятие синонимичное понятию «знание», «значение», «смысл».
3) Информация – то, что передается в естественных и искусственных системах и является формой, средством передачи информации, т. е. является средством передачи знания, значения, смысла. В этом случае синонимом термина «информация» является термин «данные».
4) Информация – интегрированное понятие, рассматриваемое в системах объект познающий – объект познаваемый, объект управляющий – объект управляемый, объект обучающий — объект обучаемый, то в значении смысл, если речь идёт о смысле познания, управления, обучения, то в значении данные, если речь идёт о средствах передачи этого смысла.
Некоторые учёные отказывают существованию информации, как в мире физической реальности, и так и в мире личностной психологии, но признают её наличие в мире общественного знания, где бытуют художественные образы и научные знания, мифы о прошлом и мечты о будущем.
Существуют шесть основных философских концепций, которые занимаются изучением информации, как научного понятия. Они утверждают:
1. Информация не существует. Она – призрак, ошибочное представление науки, то, чего никто никогда не видел, не ощущал и не фиксировал с помощью какой-либо аппаратуры.
2. Информация существует, но не в нашем физическом мире. Эта доктрина объясняет природу телепатии, вспышек, привидений и т.п. интересных явлений.
3. Существует чистая информация без какой-либо формы разновидности.
4. Информация имеет материальную природу, которая сама по себе очень информативна.
5. Информация первична, а материя – вторична. Информация – основа Мира. Информацион – главный элемент во Вселенной, дающий жизнь субстанции, порождающий вещество, энергию, пространство, время и т.д. Весь мир состоит из информации. В перспективе усвоение информации обеспечит возможность избежать препятствий на верхних границах величин, таких как скорость света, абсолютный нуль, преодоление временных отрезков за мгновения, сила гравитации и т.д. Станет возможным повернуть информационные машины в будущее или в прошлое из нашего физического мира, преодолевать пространство с любой скоростью.
6. Информация – субъективная реальность. В объективном мире существуют разнообразные свойства и отношения между субстанцией и энергией. Часть их воспринимается нашими органами чувств, распознается, и субъективно воспринимается как информация. Информация реально существует только в представлении субъекта, потому что это – субъективная реальность. Понятно, почему одно и то же сообщение воспринимается различными субъектами по-разному или не воспринимается ими вовсе.
Итак, философия определения понятия информация отличается чрезвычайной противоречивостью. На одном полюсе – безграничный панинформизм, т.е. утверждение, что весь мир и все его свойства созданы из информации. На другом – отрицание существования информации как действительности, т.е. информация – субъективная реальность. Между ними – признание информации третьим атрибутом материи, равнозначным веществу и энергии; утверждение о независимости информации от какого бы то ни было материального носителя; трактовка её как структуры с необычными для физического мира свойствами; признание в одном случае первичности информации и вторичности материи, а в другом – материальность информации и т.д.
В данном курсе лекции мы будем рассматривать три информации:
Физическая информация: третий компонент материального мира (наряду с веществом и энергией), управляющий порядком и хаосом в микромире, в космосе, в термодинамике, статистической физике, биосистемах и т. п. Она не предусматривает участие какого-либо Разума в своём осмыслении, в том числе – человеческого. Не было человека на Земле, информация была, не будет его – информация продолжит своё существование. Физическая информация распадается на два подвида: термодинамическую и статистическую. Именно на примере физической информации мы попытаемся установить связь между информацией и энтропией (информация, как отрицательная энтропия).
Смысловая (семантическая) информация – информация, которую воспринимает человек (и которая, к примеру, передаётся средствами массовой информации). Здесь уже человеческий разум (совместно с его глупостью) развернётся во всей красе. Это то, что можно осмыслить, оценить, купить-продать-подарить, накапливать, хранить, охранять, терять; она способна исчезать и появляться, может быть полезной и вредной, истинной и ложной, переходя в дезинформацию. Мы рассмотрим методы её поиска в Интернете, способы создания банка данных и банка знаний.
Техническая информация (она же кибернетическая или компьютерная) – информация, передаваемая азбукой Морзе, по радио- или телеканалу, информация в компьютерах и прочих технических машинах. Мы рассмотрим вопросы передачи информации по линии связи, вопросы кодирования-декодирования информации, и способы переработки информации компьютерами. А истинна эта информация или ложна, ценна или бесполезна, нас интересовать не будет. Не важно материальна она или нет. Важно сколько раз я должен ударить по телеграфному ключу, чтобы передать азбукой Морзе сообщение жене о полярной зимовке, и насколько разнообразен этот текст (можно вспотеть, сутками передавая одну букву, но информации в этом будет мало). Не менее важно и то, как текст исказится молниями и прочими помехами коротковолновой связи.
Проблемы передачи информации разделяются на три уровня: синтактический (рассматриваются внутренние свойства сообщений), семантический (анализируется смысловое содержание сообщения, его отношение к источнику информации) и прагматический (рассматривается потребительское содержание сообщения, его отношение к получателю).
На синтактическом уровне имеют место чисто технические проблемы совершенствования методов передачи сигналов; проблемы доставки получателю сообщений; полная абстракция от смыслового содержания сообщений и их целевого предназначения. Учитывают: тип носителя; способ представления информации; скорость передачи и обработки; размеры кодов представления информации.
На семантическом уровне проблемы связаны с формализацией и учётом смысла передаваемой информации; подобные проблемы чрезвычайно сложны, т. к. смысловое содержание информации больше зависит от получателя, чем от семантики сообщения, представленного на каком-либо языке; анализируются сведения, которые отражает информация; выявляется смысл информации и содержание информации; осуществляется обобщение.
На прагматическом уровне проблемы возникают при определении ценности и полезности информации для потребителя; здесь важны последствия от получения и использования данной информации потребителем.
В данном курсе лекций для нас будут существовать три различных сущности, по недоразумению названные одним именем - информацией. В конце курса мы попытаемся их объединить.