|
| |
Главная |
Разделы |
В начало раздела | Другие темы
раздела: 1 |
2 |
3
Информация и
информационные процессы
§1.
Понятие "информация"
§2.
Социально-значимые свойства информации
§3.
Информация и человек
|
|
| |
Информатика - научная область, предметом изучения которой
являются информация и информационные процессы; в которой
осуществляются исследования и изобретаются новые средства и
методы для работы с информацией. Начать ее изучение следует с
договоренности о том, что же следует понимать под термином "информация".
Дело в том, что понятие информации обычно связывают с теми
сведениями, данными, знаниями, которые человек получает из
окружающего мира. На самом деле понятие информации намного шире
и сложнее. Оно принадлежит к числу фундаментальных общенаучных
понятий. Это означает, что нельзя через другие «более простые»
понятия дать точного определения, что же такое информация.
Вместе с тем это понятие используется в различных научных
областях и рассматривается в них с различных точек зрения:
-
Физика: Второе начало
термодинамики утверждает, что если какую-либо систему
предоставить самой себе (т.е. убрать все внешние
воздействия), то эта система будет стремиться к состоянию
термодинамического равновесия. Будет разрушаться исходная
структура системы, составляющие её элементы будут стремиться
к полному хаосу. Мерой хаоса в физике является энтропия,
а мерой упорядоченности – антиэнтропия (информация).
В соответствии с такой точкой зрения, Вселенной грозит
«тепловая смерть», т.е. прекращение всякого движения и
развития. Однако на Земле идет саморазвитие (эволюция) живой
природы, а значит повышение сложности и разнообразия систем.
Энтропия уменьшается, а антиэнтропия (информация)
увеличивается.
-
Биология: Целесообразное
поведение живых существ строится на основе получения,
накопления, преобразования и использования информации об
окружающей среде. Биологи образно говорят, что «живое
питается информацией». Кроме того понятие информации
используется в связи с исследованиями механизмов
наследственности (генетики). Оказалось, что каждая клетка
организма содержит гены (сложные молекулярные структуры), в
которых хранится информация о всём организме.
-
Кибернетика: понятие
«информация» связано с процессами управления различными
системами. Нормальная жизнедеятельность организма или
функционирование сложной технической системы возможны только
на основе информационных процессов (получения, хранения,
преобразования и передачи информации). Более того, оказалось
что биологические, технические и социальные системы
управляются в соответствии с общими для всех систем
законами кибернетики!
Таким образом, информация
является контекстным понятием, то есть значение термина
зависит от того, какой смысл мы в него вкладываем и от
содержания разговора (контекста), в котором он используется.
В информатике термин "информация" чаще всего понимается
как используемые человеком или техническим устройством данные.
Данные могут храниться на материальных носителях и передаваться
с помощью сигналов различной физической природы.
В жизни человеческого общества информация имеет громадное
значение. От уровня развития информационных технологий зависит
экономическое и социальное развитие общества, здоровье и жизнь
людей. Значимость тех или иных свойств информации определяется
конкретной ситуацией. Выделяют следующие социально-значимые
свойства информации:
-
понятность;
-
полезность;
-
достоверность;
-
адекватность;
-
актуальность;
-
своевременность;
-
полнота;
-
точность.
Информация для человека – это знания, которые он получает из
различных источников. Все знания можно разделить на две
группы:
декларативные (знания об явлениях, событиях, свойствах
объектов начинающиеся со слов «Я знаю что…») и процедурные
(определяют действия, необходимые для достижения какой либо
цели; начинаются со слов «Я знаю как…»).
Действия, выполняемые с
информацией, называются информационными процессами.
Выделяют три основных вида информационных процессов: обмен,
хранение и обработка информации.
Обмен информацией – всегда
двусторонний процесс: есть источник и приёмник информации.
Человек непрерывно воспринимает информацию из окружающего мира с
помощью своих органов чувств: зрения, обоняния, осязания, вкуса
и слуха (она называется органолептической). Большая часть
(картины природы, звуки, запахи, вкусовые и осязательные
ощущения) воспринимается в
образной форме. Информация, воспринимаемая человеком в
речевой или письменной форме, называется знаковой
(символьной). Человеческая речь и письменность связаны с
понятием языка. Различают естественные языки (русский,
английский, французский и т.д.) и формальные языки -
языки профессий или областей знаний (к числу формальных языков
можно отнести язык математических формул, ноты, языки
программирования и т.п.). Язык – это знаковая система
представления информации. Обмен информацией может
происходить как при непосредственном общении между людьми, так и
с помощью технических средств связи: телефона, радио,
телевидения, компьютерных сетей и т.д. Отметим, что без помощи
технических средств люди способны обмениваться информацией
только в знаковой форме (голосом, жестами, мимикой) и на
небольшом расстоянии.
Человек хранит информацию либо в
собственной памяти, либо на каких-то
внешних носителях (на бумаге, аудио и видеокассетах и т.д.).
Сведения, которые мы помним (т.е. храним во внутренней памяти),
всегда доступны и мы можем оперативно (быстро) ими
воспользоваться. Внутреннюю память, поэтому, часто называют
оперативной. К сожалению, ёмкость нашей памяти ограничена,
к тому же часть сведений со временем человек забывает.
Информация на внешних носителях хранится надежнее, но чтобы
использовать такую информацию, её сначала нужно сделать
оперативной (например, чтобы набрать номер телефона, необходимо
сначала найти его в телефонной книге и прочитать).
Человеку почти непрерывно
приходится заниматься обработкой информации.
Приведем несколько примеров обработки:
-
получение новой
информации из данной путем вычислений или логических
рассуждений (решение математической
задачи);
-
изменение формы
представления информации (перевод текста с одного языка на
другой);
-
поиск информации в
информационном массиве (поиск номера телефона в телефонной
книге);
-
сортировка информации
(упорядочение списка учеников класса в алфавитном порядке).
Процесс обработки информации
вручную ведется очень медленно, при этом нам свойственно
допускать ошибки, уставать, а иногда обработка невозможна.
Попробуйте перемножить в уме два семизначных числа.
Получилось?
Очевидно, что
человеку необходимы технические средства и методы обмена,
хранения и обработки информации - информационные технологии. Их
роль всегда была чрезвычайно важна и будет еще более возрастать
по мере перехода человечества к жизни в
информационном обществе.
В
начало темы
|
|
| |
Главная |
Разделы |
В начало раздела | Другие темы
раздела:
1 | 2 |
3
Объекты и модели
§1.
Объекты и системы.
§2.
Моделирование как метод познания.
§3.
Создание информационных моделей на компьютере.
|
|
| |
Объекты и системы.
В
мире, в котором мы живем, нас окружает множество разнообразных
объектов. Объект - некоторая часть окружающего мира,
рассматриваемая человеком как единое целое. Понятие
"объекты" объединяет материальные объекты (дома, деревья, люди и
т.д.), явления природы (молния, радуга и т.д.) и нематериальные
объекты, созданные в результате умственной деятельности человека
(песня, стихотворение, математическая формула). Совокупность
логически взаимосвязанной информации называют информационным
объектом. Каждый
объект обладает определенным набором свойств (например,
объект компьютер обладает свойствами:
тактовая частота процессора и объем
оперативной памяти). В соответствии с наборами свойств
объекты делят на классы (классифицируют). Объекты входящие в
класс имеют хотя бы одно общее свойство. У свойств объектов
есть значения (например, значение свойства тактовая
частота процессора может быть 3 ГГц). Отдельный элемент класса
со своими значениями свойств называется экземпляром класса.
Объекты могут взаимодействовать друг с другом и образовывать
системы. Система - сложный объект, состоящий из
взаимосвязанных частей (более простых объектов) и существующий
как единое целое. Всякая система имеет структуру, то есть
внутреннюю организацию. Свойства системы зависят не
только от ее состава но и от ее структуры. Графит и
алмаз состоят из одинаковых атомов углерода, но обладают разными
свойствами: графит мягкий, т.к. он имеет слоистую структуру, а
алмаз самое твердое вещество благодаря своей кристаллической
структуре. Объединение элементов в систему приводит к появлению
у системы новых качеств, которыми не обладали исходные элементы
(системный эффект). Атомы кислорода и водорода соединяясь
в молекулу воды образуют совершенно новое вещество. Систему,
входящую в состав более крупной системы, называют подсистемой.
Любой объект сложен (то есть является системой), а любая
система может рассматриваться как простой объект. Например,
Солнечная система является подсистемой нашей Галактики, а вся
наша Галактика лишь элемент Вселенной.
Процесс обучения в школе - попытка сформировать в Вашем сознании
системную информационную картину мира и привить навыки
системного мышления. Этот процесс невозможен без
использования различных моделей.
Моделирование как
метод познания.
Модель – подобие некоторого реального объекта, отражающее
его существенные особенности.
Объект моделирования по отношению к модели называют
оригиналом.
Моделирование – метод познания, состоящий в создании и
исследовании моделей.
Человечество накопило богатый опыт создания моделей различных
объектов и процессов. Оказалось, что в различных случаях одно
и то же явление может быть описано различными моделями
(отражающими его существенные, но разные для каждого случая
свойства). И, наоборот, разные явления могут описываться
одной моделью. Никакая модель не может полностью заменить
сам объект моделирования, но при его исследовании может
оказаться полезным, а иногда и единственным инструментом
исследователя.
Следует отметить, что модели могут быть как
статическими так и динамическими. Статические
описывают систему в определённый момент времени, а динамические
- изменение и развитие системы.
Модели можно
разделить на материальные (глобусы, макеты зданий, модели
транспортных средств, манекены и т.д.) и информационные.
Информационная модель - целенаправленно отобранная и
нужным образом представленная информация о значимых свойствах
оригинала. В зависимости от формы представления
информационные модели делят на вербальные - выраженные в форме
устной речи, символьные - записанные с помощью определенной
системы символов, графические. Особое место среди
символьных занимают математические модели. На их основе могут
строиться модели
формальные.
Процесс построения информационной модели с помощью формальных
языков называется формализацией, а полученная модель –
формальной. Таким образом, любая
компьютерная программа является реализацией некоторой
формальной модели. В процессе работы человека с формальными
моделями часто возникает необходимость в их визуализации, т.е.
наглядном представлении (блок-схемы алгоритмов, диаграммы и
т.п.).
Информационные
модели систем.
Информационные модели могут отражать различные системы объектов,
в которых реализованы различные структуры взаимосвязи между
ними. Для описания систем с различными структурами используются
различные типы информационных моделей.
Используются в тех случаях, когда объекты, являющиеся элементами
системы, принадлежат к одному классу и имеют в системе равный
статус. Например, телефонный справочник описывает некоторое
множество однотипных объектов (абонентов), имеющих одинаковый
набор свойств (Фамилия И.О., адрес, телефон) и разные значения
этих свойств. По такому принципу построена большая часть
существующих баз данных.
Подходят для описания систем, элементы которых имеют разный
статус и уровень подчиненности друг другу (вспомните, например,
пирамиду власти в феодальном государстве).
Файловая система компьютера -
иерархическая.
Не накладывают ограничений на взаимосвязи между элементами.
Примером такой системы может служить
Всемирная паутина, в которой сайты
и отдельные страницы могут быть произвольным образом связаны с
другими страницами и сайтами.
Обычно процесс
создания и исследования моделей на компьютере состоит из
следующих этапов:
-
Постановка
задачи
-
Описание
процесса решения (описательная или математическая модель)
-
Построение
формальной модели.
-
Создание компьютерной модели ( 1 вариант -
построение алгоритма решения задачи и создание программы на
одном из языков программирования;
2 – вариант – построение компьютерной модели с
помощью одного из приложений).
-
Проведение
компьютерного эксперимента (запуск созданной программы
или работа с созданным документом).
-
Анализ
результатов и, возможно, корректировка модели.
Компьютер можно использовать не только для создания,
исследования и использования информационных моделей реальных
объектов и процессов, но и для создания самостоятельных
информационных продуктов. Даже простейший
текстовый редактор уже нельзя
назвать моделью пишущей машинки, поскольку он существенно
сложнее устроен и предоставляет значительно более широкие
возможности по работе с текстом.
Компьютерные программы дают невиданные ранее возможности по
работе с информацией различных видов. Такие информационные
продукты играют все большую роль в нашей жизни по мере
продвижения цивилизации к
информационному обществу.
В
начало темы |
|
|
|
