5.2.3 Свойства информации

Получение информации человеком происходит путем восприятия сообщений, при этом частично или полностью устраняется неопределенность знаний об объекте наблюдения. Сообщение можно представить как описание некоторого события или объекта, либо указание на то, в каком состоянии из возможных находится объект. Чем больше число возможных состояний объекта, тем больше неопределенность “выбора” объектом своего состояния и тем больше можно получить информации из сообщения о его текущем состоянии, поскольку полученная информация обладает большей степенью неожиданности.

Информация должна быть достоверной, своевременной, полной, представленной в доступной для потребителя форме. Она должна постоянно обновляться. Несоблюдение этих требований является причиной принятия нерациональных и даже ошибочных решений.

Информация связана с процессом познания человеком внешнего мира и является философской категорией. Н. Винер выразил свое представление об информации так: “Информация есть информация, а не материя и не энергия”. Этим он подчеркнул ее нематериальную сущность.

В физике существует понятие энтропии как величины, характеризующей степень неупорядоченности физической системы, т.е. ее хаотичности. Неупорядоченность понимается в смысле меры недостаточности знаний о наблюдаемой системе (объекте, процессе). При появлении новых сведений о системе ее неупорядоченность, т.е. энтропия, уменьшается. Очевидно, максимум информации характеризует систему как абсолютно упорядоченную, т.е. детерминированную, энтропия которой равна нулю. Иначе говоря, информация отображает меру организованности, упорядоченности системы. Рассмотрим основные свойства, которые может проявлять информация.

1. Информация может быть представлена ее носителем в определенной физической форме. Наблюдаемые объекты и процессы являются источниками информации, которая распространяется в форме первичных сообщений (световых, звуковых, тепловых и др.). Они воспринимаются человеком или техническими устройствами с помощью органов чувств, измерительных устройств и других, так называемых первичных преобразователей информации (сообщений).

2. Информация может передаваться во времени и пространстве, т.е. она может накапливаться, храниться на протяжении длительных временных промежутков в разного рода запоминающих устройствах и в памяти человека, переноситься на расстояние путем перемещения этих устройств и другими способами, например, с помощью систем телекоммуникаций. Информация, которая хранится, является пассивной, а полезно используемая – активной.

Цель хранения информации заключается в том, чтобы на протяжении определенного времени обеспечить ее целостность и возможность доступа. Объем новой ценной информации постоянно растет, а время, когда она полностью обесценится, неизвестно. Проблема заключается не только в том, чтобы в устройствах ограниченной емкости размещать все больше информации, а прежде всего в том, чтобы обеспечить сохранность и доступность имеющейся информации, а иногда и ее конфиденциальность.

Одной из потребностей общества является обмен информацией во всевозрастающих объемах. Для этого служат системы телекоммуникаций, например, радио, телевидение, глобальная информационная сеть Internet. Высокие темпы развития телекоммуникационных систем обусловлены применением микросхемотехнических средств обработки информации, спутников связи, световодов. Современные АСУ любого назначения строятся на базе компьютерных информационных сетей, которые позволяют собирать и обрабатывать информацию за короткое время, что необходимо для принятия своевременных управленческих решений.

3. Информация способна переходить из пассивной формы, когда она просто хранится и себя никак не проявляет, в активную форму, когда она используется при создании технических и организационно-экономических структур и для организации процессов управления этими структурами. Благодаря этому свойству информация является реальным ресурсом, который используется в технологиях созидания и управления.

4. Информация может перерабатываться с изменением формы представления или отображения. Процессы и устройства переработки информации разнообразны и многочисленны. Характерным примером являются вычислительные процедуры, когда на основе информации об одних характеристиках какого-либо процесса или объекта вырабатывается информация о других характеристиках того же объекта. Переработку информации осуществляют и средства ее отображения, например, приборы визуального наблюдения (амперметры, вольтметры, осциллографы, дисплеи и т.д.).

Пример. Для передачи информации по КС ее нужно снять с первичного носителя данных, ввести в КС, передать по каналу, вывести из канала на приемной стороне, выдать на экран или отобразить иным способом. Иначе говоря, информацию надо многократно обрабатывать. Чтобы обеспечить возможность правильного распознавания переданной информации, ее нужно закодировать перед подачей в КС, а это тоже операция обработки. Поэтому современные КС нуждаются в технических средствах для быстрой обработки больших объемов информации.

5. Если информацию накопить и соответствующим образом обработать, то она даст новые сведения, а значит, появятся новые знания. Накопление и обработка осуществляются мозгом человека, с помощью ЭВМ или другими способами. Использование ЭВМ увеличивает возможности человека при оценке ситуации и принятии решений в процессе управления.

Информационный поиск – одна из важных функций творческой десятки человека. В наше время поиск информации без использования автоматических систем телекоммуникаций малоэффективен. Необходимо использовать новые методы обработки, хранения, передачи информации в больших объемах и с большой скоростью.

6. Информация нераздельно связана с ее носителем, с определенным способом хранения и передачи. В современных информационных устройствах носителем информации может быть электрический заряд, электрический ток или напряжение, т.е. сигнал в какой-либо физической форме.

7. Информация имеет количественные и качественные характеристики. Любую информацию можно получить только после приема сообщения и его анализа. Сообщение, поступившее в приемное устройство КС, несет полезную информацию только в том случае, если есть неопределенность относительно состояния источника сообщений (процесса, объекта). Группы сигналов отображают, моделируют состояния объектов или процессов, поэтому они наделены энтропией. Поскольку энтропия является мерой дезорганизации, то информация, которая передается группой сигналов, повышает меру организации наблюдаемого объекта или процесса. Информацию, которая передается сигналом, можно рассматривать как противоположность энтропии. Иначе говоря, чем больше вероятность сообщения, тем меньше информации оно содержит.

Если наблюдение может иметь только один результат, т.е. нет неопределенности, то этот результат можно знать заранее. В таком случае сообщение не несет никакой информации. В случае, когда наблюдение может иметь два одинаково вероятных результата (например, контролируемый параметр находится в пределах нормы или за ее пределами), то сообщение будет иметь два возможные значения и тогда оно уже содержит определенную информацию.

В общем случае, если источник информации может выдавать независимые и несовместные сообщения Х₁, Х₂,…, Х_n с вероятностями Р(Х₁), Р(Х₂),…, Р(Х_n) соответственно, то чем меньше априорная вероятность сообщения, тем больше информации в нем содержится.

Одним из качественных показателей информации является тип данных, который определяет характер информации. Цифровые данные являются результатом наблюдения (измерения). Это так называемые данные действительного типа. Данные символьного типа используются для передачи текстов. Кроме перечисленных, могут применяться данные комплексного, логического и других типов. Логические (булевы) переменные принимают всего два значения: “да” и “нет” (1 и 0). Их используют для выражения результатов операций, условий переходов в циклах программ, для описания вычислительных процедур в двоичной системе счисления, логики вычисления операций по преобразованиям двоичных кодов и других действий по управлению процессами обработки информации.

Данные – это информация, которая используется в процессе решения разных задач средствами вычислительной техники. Между понятиями “данные” и “информация” существует принципиальное отличие. Данные – это величины, словосочетания, обработка которых позволяет получить информацию, т.е. знание о предмете наблюдения (процессе, явлении, состоянии технического объекта и т.п.).

При передаче и обработке информации с помощью ЭВМ нужно различать основные единицы представления данных: символ, разряд, слово, строка, запись, файл, пакет.

Символ – это буква, цифра или иной знак. Символ занимает один разряд в слове.

Разряд – это место размещения символа информации в машинном (кодовом) слове. Порядковая нумерация разрядов начинается с младшего разряда, справа налево. Крайний правый и крайний левый разряды слова являются, соответственно, самым младшим и самым старшим. В двоичном изображении в разряде размещается наименьшая единица информации – “бит” (0 или 1).

Слово в числовой форме – это одно число или его часть. В буквенной или знаковой форме – это один или несколько символов. Количество разрядов, используемых для представления слова, называется длиной слова.

Строка – это последовательность слов, которые обрабатываются или отображают информацию по значению или принадлежности.

Запись – совокупность нескольких строк, образующих единое целое по смыслу.

Файл – группа записей, объединенных в информационный массив.

Пакет – базовая единица данных в сети Интернет. Сообщения, передаваемые по сети, разбиваются на пакеты. Каждый пакет снабжается адресом и другой служебной информацией, например, кодами проверки на наличие ошибок. Протоколы ТСР/IP обеспечивают надлежащее соединение пакетов в месте получения.

5.3 Количественные характеристики информации

Рассматривая количественные характеристики любого процесса, надо допускать возможность их измерения, которая обеспечивается доступностью процесса для наблюдения, наличием измерительных устройств, известностью метода измерений и обработки их результатов. В теории информации рассматриваются, наряду с другими, вопросы измерения количества информации.

5.3.1 Ансамбли и источники сообщений

Материальний мир, который нас окружает, характеризуется множеством физических явлений и процессов, распределенных во времени, характеристики которых можно наблюдать в каждый текущий момент.

Любой материальный объект (процесс) в совокупности с наблюдателем образует систему, которая называется источником сообщений. Природа наблюдателя не имеет значения, это может быть человек или техническое устройство. Его функцией является преобразование сведений о состоянии объєкта наблюдения в форму, удобную для приема другим наблюдателем. Это иллюстрируется структурно-функциональной схемой процесса сбора и передачи информации, в котором принимают участие объєкты наблюдения и наблюдатели разных уровней иерархии (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Структурно-функциональная схема процесса сбора

и передачи информации

В процессе, который отображает рис. 5.1, сведения о состоянии физического объекта (процесса) передаются определенному получателю – наблюдателю А. Любой источник информации с наблюдателем является источником информации для следующего наблюдателя, который одновременно является и получателем, и преобразователем информации. В сущности, все элементы цепи передачи информации, кроме первичного источника (объекта, процесса) и конечного получателя, являются преобразователями информации.

Физические показатели состояния объекта (процесса) могут принимать значения из определенного дискретного набора. Источник сообщений с таким объектом является дискретным. Если же эти показатели могут принимать любые значения в определенном интервале действительных чисел, то такой источник сообщений называєтся непрерывным.

Если в каждый момент времени дискретный источник “выбирает” одно из k возможных сообщений a₁,…, a_k, то говорят, что множество A={a₁,…, a_k} является дискретным множеством сообщений. С каждым сообщением a_i , принадлежащим множеству A, связывают вероятность p_i его выбора источником. Таким образом, множеству A ставится в соответствие вероятностная мера в виде множества P = {p₁,…, p_k} вероятностей p_i, i=1,…, k. На это множество налагается ограничение

, (5.1)

т.е. события “источник выбрал сообщение a_i”, i=1,…, k образуют полную группу событий.

Множества A и P образуют полную вероятностную модель – “ансамбль” со-общений дискретного источника. Это означает, что в каждый момент времени ис-точник выбирает определенное сообщение a_i A с вероятностью P(a_i) = p_i, p_i P.