Информация вокруг нас

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Введение
2. Уровни информации:
1. Статистический
2. Синтаксический
3. Семантический
4. Целевой (волевой)  
3. Количественное измерение информации
4. Вычисление количества информации и симметрия
5. Что измерил Клод Шеннон?
6. Законы информодинамики

1. Первый закон информодинамики
2. Второй закон информодинамики

7. Информация и созидательная деятельность

8. Информация, термодинамика и структура
9. Информационная система иерархична
10. Информация и живые организмы
11. Информация в биосистемах
12. Информационный код в биологических объектах
13. Плотность информации в биосистемах
14. Архивирование информации в биосистемах
15. Ограниченность адаптации биологических видов
16. Заключение
17. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Информодинамика – наука об информации и ее самоорганизации, о законах (правилах), которым подчиняются явления информационные и их связи с явлениями энергетическими, включая в совокупность информационных явлений и интеллект, разум.

Информодинамика

Информатика как наука об информации и, в частности, теоретическая информатика в информодинамике есть проблема неизмеримо большая, чем теория информации.

Анализ истории термина  «информация» позволяет глубже понять некоторые современные аспекты  и разночтения его употребления. Это латинское слово означает: «придание формы, свойств». В XIV веке слово «информация» стало означать и передачу знаний с помощью книг. Таким образом, смысл этого слова смещался от понятий «вдохновение», «оживление» к понятиям «сообщение», «сюжет». И рамками лишь двух последних понятий пытались ограничить развитие информационных концепций некоторые из философов, которые были противниками информационного подхода к естественнонаучным и гуманитарным проблемам.

Даже трудно понять, почему везде и всюду с информацией  работают как с “вычислительно-техническо-количественной” характеристикой чего-либо, считая ее чем угодно, вплоть до атрибута материи, лишь бы не рассматривать ее как самостоятельный феномен. Конечно, в традиционном (сигнальном, операторно-структурном) управленческом варианте количественные характеристики более чем справедливы, но это уже не информатика, а та самая изначальная количественная теория передачи информации, т.е. управление в его классическом виде, когда “информация и есть управление”.

Под последней все  еще понимается не более чем развитие, интерпретация Шенноновской математической теории передачи информации (математической теории связи), где изначальные акценты на “передачу” и “связь” в условиях помех, уменьшающих передаваемое количество информации, формально постепенно исчезли. Информатику же, для спасения лица, стали определять невразумительными высказываниями типа “некая синтетическая дисциплина” (Н.Н.Моисеев), “наука, которая базируется на вычислительной технике” (А.А.Дородницын) и аналогичными.

Наступило время задуматься об информации, как о чем-то более значительном, нежели сигнал (управление в соответствующей цепи) или количество (чего-то и как-то по-разному определенного) – об информации и ее самоорганизации, о законах, которым подчиняются явления информационные и их связи с явлениями энергетическими, включая в совокупность информационных явлений и интеллект.

С информацией мы сталкиваемся в:

• информационных технологиях,
• системах связи,
• системах управления,
• языках,
• биологических системах,
• информационных системах живых клеток.

Поэтому информация наряду с материей и энергией по праву считается универсальной и основополагающей категорией!

В школьном курсе информатики используется ограниченный подход к определению понятия информации. Рассматривается лишь передача информации (совокупность сведений и фактов) и хранение информации (объем информации). Между тем, информация — особое неопределяемое понятие, наряду с материей и энергией. У материи, также как и у энергии нет строгого определения. Материя это объективная реальность, данная нам в ощущениях — это верно, но такая фраза не есть определение, а лишь пояснение, поскольку надо определять понятие реальности. Аналогично и под энергией понимают некую меру движения, которая сохраняется количественно.

Информация существует независимо от того, воспринимается она или нет, и проявляется только при взаимодействии объектов и/или процессов.

При всех различиях в  трактовке понятия “информация” бесспорно, то, что проявляется информация всегда в материально-энергетической форме в виде сигналов. Одним из основных информационных процессов является передача информации, которая  подчиняется определенным законам. Основными объектами процесса передачи информации являются источник и приемник.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. УРОВНИ ИНФОРМАЦИИ

Информация  передается с помощью набора символов (статистический уровень), определенным образом упорядоченных (синтаксический уровень), для передачи значащего сообщения (семантический уровень), которое вызывает ответную реакцию (цель).

1. Уровни информации: статистический

Самое главное требование для того, чтобы некая информация могла быть передана от передатчика к приемнику – набор символов. Например, печатное сообщение передается с помощью алфавита. Чем длинней сообщение, тем больше информации может в него вместиться (хотя, конечно, можно много написать, сказав этим очень мало).

Это низший уровень информации — статистический. На этом уровне источник только передает, а приемник воспринимает сигнал, несущий символы, известные источнику и приемнику.

Математическое определение  понятия информации первым дал Клод Э. Шеннон (Claude E. Shannon) в статье "Математическая теория информации" в 1948 году. Введенная им единица измерения информации, "бит" (binary digits - двоичные цифры), позволяла делать количественные суждения о связях, прежде не поддавшихся математическому описанию.

В простейшем случае, если есть всего лишь два символа, встречающиеся  с одинаковой частотой, информация, содержащаяся в одном из этих символов, может быть определена единицей в  один бит. Таким образом, согласно Шеннону, статистическое содержание информации в цепочке символов есть количественная величина. Она может быть выражена в битах. Плотность информации, то есть количество информации на единицу объема, есть мера эффективности хранения и передачи информации.

Шенноновское определение информации относится исключительно к статистическим взаимосвязям последовательностей символов и полностью игнорирует их семантический аспект. Эта теория делает возможным дать качественное описание таких характеристик языка, которые внутренне основываются на повторяемости. Вопрос же, несет или нет цепочка символов какое-либо значение, при этом не рассматривается. Проблема грамматической правильности на этом уровне рассмотрения также не ставится.

 

2. Уровни информации: синтаксический

Чтобы быть правильно  понятой, информация требует особых правил группировки набора символов (знаков), т.е. требует понятного источнику и приемнику языка. Язык включает словарный запас и грамматику, т.е. правила передачи мыслей словами, чтобы группа слов была законченной фразой, а не бессмысленным набором. Два человека могут общаться, если они понимают какой-то единый, общий язык.

Язык — это уже более высокий, т.н. синтаксический уровень информации. Хаотический набор разрешенных букв не передает значащего слова. Хаотический набор слов не позволяет постигнуть связи между ними. Итак, чтобы передать информацию, набор известных сигналов должен быть синтаксически организованной системой, включающей известные слова, соединенные в предложения по заранее принятым грамматическим правилам.

Однако и синтаксически правильно организованное сообщение может не нести никакой полезной информации и быть просто бессмыслицей, хотя все слова в нем будут значащими и грамматически построены безупречно. Пример такого сообщения — компьютерные стихи. В память машины закладывается определенный набор слов, причем они распределяются по частям речи: существительные, прилагательные, глаголы и т.д. со всеми числами, падежами и спряжениями. Задаются и грамматические правила соединения слов, чтобы в предложении было подлежащее, сказуемое в соответствующих формах. Задается и ритм (размер) стиха, т.е. определенная последовательность ударных и безударных слогов. Все эти требования вполне возможно завести в программу, особенно если использовать синтаксически простой язык — например, английский. Результат получается примерно следующим, вот две строки, сочиненные компьютером:

Пока слепо  плыл сон по разбитым надеждам,

Космос с  болью сочился над разбитой любовью.

Единственное достоинство  электронного поэта состоит в  том, что на сочинение подобной чепухи он тратит сравнительно мало времени.

 

Сочетание символов, образующих слова, равно как и связь слов для образования предложения в значащем сообщении есть предмет сознательно установленных договоренностей. В любом языке, например, в английском, есть определенный словарный запас и некие договоренности о грамматике и порядке слов в предложении. В естественных языках нет случайностей и некая совокупность символов и ее передача – есть проявление разума, интеллекта, специальной организации. Синтаксис живых языков – гораздо более сложная структура, чем в искусственных (формальных) языках. Синтаксис формализованного языка должен быть завершенным и однозначным, поскольку, например, компилятор не имеет возможности сверяться с намерениями программиста.

 

3. Уровни информации: семантический

Мы подходим к еще  более высокому уровню информации — ее значению. Это т.н. семантический уровень. Приемнику информации нужен смысл, а не набор слов и символов, даже синтаксически правильно организованный. Источник имел свою цель, передавая осмысленное сообщение. Приемник должен дать свою ответную реакцию на сообщение, обратную связь, по которой и сам источник может оценить, насколько цель сообщения достигнута. При этом люди и молчание, и отсутствие ответа на свои слова или письма постоянно воспринимают, как совершенно ясный для них ответ.

 

Последовательность символов и синтаксические правила формируют  необходимые предпосылки для  представления информации. Но основной аспект сообщения, однако же, состоит  не в наборе, форме символов или методе передачи (письменных, оптических, акустических, электрических, тактильных или обонятельных сигналах), но в его значении (семантике). Этот центральный аспект информации не играет никакой роли в ее хранении или передаче. Плата за передачу телеграммы зависит не от важности ее содержания, а просто от количества слов, однако отправителя и получателя, конечно же, интересует значение, и ни что иное. Именно значение превращает последовательность символов в информационное сообщение.

Согласно утверждению Норберта Винера, одного из основателей теории информации и кибернетики, информация не имеет физической природы, хоть и передается физическими средствами: «Информация – это информация, она ни вещество, ни энергия. Семантический подход, таким образом, не оставляет места механицизму».

Принятие  решения – это некоторое мыслительное действие, не связанное с материей или энергией, и происходит из разумного источника. Информация может накапливаться и передаваться физическими средствами лишь с помощью языка. Сама информация совершенно инвариантна по отношению к изменению способа ее передачи (акустической, оптической, электрической) и системы запоминания (мозг, книга, компьютерное устройство). Причина этой неизменности лежит в нематериальности ее природы.

 

4. Уровни информации: целевой (волевой)

Цель является высшим уровнем передачи информации. Информация передается для того, чтобы вызвать  соответствующий отклик у ее получателя. В языке значимые предложения  связываются друг с другом таким  образом, чтобы сформулировать просьбу, недовольство, вопрос, указание, которые должны вызвать определенное действие у получателя сообщения. Информация, переданная операцией, производимой механически, или отправлением функции биологического органа вызывает ответ, лишенный всяких степеней свободы. Перевод с иностранного языка (на начальной стадии изучения) и инстинктивное поведение дают пример ответа с ограничением степеней свободы.