- •1. Понятия «информация» и наука «информатика». Их происхождение. Информация как смысловое свойство материи
- •2. Подходы к определению понятия «информация»
- •3. Носители информации. Знаки и сигналы
- •4. Виды и свойства информации
- •5,6,7. Измерение информации
- •8. Общая характеристика информационных процессов
- •9. Кодирование информации
- •10. Неравномерное кодирование, проблема разности кодов, код Фано
- •11. Код Хаффмана. Блочное кодирование
- •12. Избыточность кода, первая теорема Шеннона
- •13. Передача информации, основные составляющие процесса передачи информации, характеристики, процесс обработки информации, формулировка второй теоремы Шеннона
- •14. Интуитивное понятие алгоритма, его основные свойства, роль алгоритмов, способы представления алгоритмов
- •15. Формализация понятия алгоритма, конкретные реализации, нормальные подстановки Маркова, существование алгоритмически неразрешимых проблем
- •16. Понятие формального языка, проблемы применения естественных языков для представления алгоритмов, нотация Бэкуса-Наура, как способ описания формального языка
- •17. Время выполнения алгоритмов, понятие сложности алгоритма, классификация скоростей роста, некоторые приемы определения сложности алгоритмов (правило сумм и т.Д.), асимптотическая сложность
- •18. Алгоритмы сортировки, оценка сложности конкретных алгоритмов (метод пузырька или вставки)
- •19. Классы входных данных
- •20. Полиномиальные алгоритмы. Задачи np-класса. Примеры
- •23. Эвристический подход, понятие "жадного" алгоритма, пример решения задачи коммивояжера, алгоритм Крускала
- •24. Алгоритмы на графах, решение задачи раскраски графа с помощью жадного алгоритма, принципиальная теоретическая важности задачи раскраски, ее применение
- •25. Алгоритмы на графах, решение задачи о минимальной телефонной сети, построение минимального оставного дерева
2. Подходы к определению понятия «информация»
Понятие информации — одно из фундаментальных в современной науке. Необходимое уточнение содержания указанного понятия не может быть достигнуто с помощью определения, так как последнее лишь свело бы его к другим не определенным основным понятиям. Наряду с такими понятиями, как вещество, энергия, пространство и время, оно составляет основу современной научной картины мира. Однозначно определить, что же такое информация, так же невозможно, как невозможно это сделать для понятий «время», «энергия» и пр.
В зависимости от позиции, которую занимает исследователь в решении вопроса о семантических свойствах материи, существуют три подхода к феномену информации.
1. Атрибутисты полагают, что информация как семантическое свойство материи является неотъемлемым атрибутом всех систем объективной реальности, она существовала и существует вечно, является организующим началом в живой и неживой природе.
2. Функционалисты отрицают существование информации в неживой природе. По их мнению, информация через информационные процессы реализует функцию управления (самоуправления) в биологических, социальных и социотехнических (человеко-машинных) системах. Информация — это одна из функций жизни, основное отличие живого от неживого.
3. Антропоцентристы ограничивают сферу информации главным образом социальными системами и определяют информацию как содержание (смысл) сигнала, полученного системой из внешнего мира. Говорить о смысле сигнала, а следовательно, об информации можно только по отношению к человеку и обществу.
Все точки зрения имеют право на существование и исследуются в соответствующих областях науки: информация как семантическое свойство материи изучается в философии, физике; информация как функция управления изучается в кибернетике, физиологии, биологии; информация как содержание воспринятого сигнала изучается в лингвистике, з социологии, психологии.
Поскольку информатика изучает, прежде всего, информационные процессы в социотехнических системах, а эти системы относятся к типу управляемых и самоуправляемых систем и обязательно включают в себя субъекта − человека, информатике как науке ближе второй и третий подходы, то общее, что в них есть. Это не означает, что информатика отрицает наличие информации в неживой природе — просто эти проблемы сейчас ее интересуют в меньшей степени.
Поскольку информатика включает в себя элементы многих областей научного знания, таких как теория информации, кибернетика, computer science, программирование и пр., то в каждой из них есть свои особенности в трактовке феномена информации и определении этого понятия.
В философии принято следующее определение: информация — это отраженное многообразие реального мира. Столь широкий подход позволяет философам рассматривать самые общие вопросы как материальной, так и духовной жизни, делая философию наукой наук.
В быту под информацией понимают сведения, которые нас интересуют. Но заинтересовать нас могут только те сведения, которые мы восприняли и осознали. Поэтому восприятие поступающих извне сигналов и их интерпретация — основа превращения этих сигналов в информацию для нас.
Пример. Все ли сигналы внешнего мира несут информацию для вас? Конечно же, нет. Два человека вместе идут по улице, но видят они её по-разному.
В журналистике под информацией понимают не любые сообщения, а только те из них, которые обладают новизной.
В технике связи под информацией принято понимать любую последовательность сигналов, которая хранится, передается или обрабатывается с помощью технических средств, не учитывая смысл этих сигналов.
Под информацией в теории информации понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. Информация — это снятая неопределенность (К. Шеннон, 1948 год). Чем меньше вероятность появления того или иного сигнала, тем больше информации он несет для потребителя. В обыденном понимании, чем неожиданнее новость, тем больше ее информативность. Была предложена и формула для вычисления количества информации в передаваемом сообщении. Вывод ее мы осуществим далее, здесь же отметим, что полученная формула оказалась очень похожа на формулу Больцмана для физической энтропии − меры неупорядоченности системы. Вот почему предложенной подход был назван энтропийным. Однако, возможно, что связи здесь не только внешние, ведь возрастающее количество информации о состоянии системы свидетельствует о ее возрастающей упорядоченности.
Попыткой учитывать содержательную сторону дела, было предложение советского математика Ю. А. Шрейдера оценивать информацию по увеличению объема знаний человека под воздействием информационного сообщения, а также предложение академика А. А. Харкевича измерять содержательность информации по увеличению вероятности достижения цели после получения информации человеком или машиной. В самом деле, ведь не количество полученных знаков сообщения решает порой судьбы людей, или исход баталии, решающим фактором является содержание сообщения.
В кибернетике (теории управления) под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, то есть в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Под информацией в документалистике понимают все то, что так или иначе, зафиксировано в знаковой форме в виде документов.
В социальных науках (социологии, психологии, политологии и др.) под информацией понимаются сведения, данные, понятия, отраженные в нашем сознании и изменяющие наши представления о реальном мире. Эту информацию, передающуюся в человеческом обществе и участвующую в формировании общественного сознания, называют социальной информацией.
С точки зрения индивидуального человеческого сознания информация — это то, что поступает в наш мозг из многих источников и во многих формах и, взаимодействуя там, образует нашу структуру знания. Информацией для человека являются не только сухие факты, строгие инструкции, но и то, что радует нас, волнует, печалит, заставляет переживать, восторгаться, негодовать, сочувствовать и любить. Более половины общего объема сведений, полученных в процессе разговора, приходится на так называемую невербальную информацию, которую говорящий по желанию, а иногда непроизвольно, сообщает нам особой тональностью разговора, своей возбужденностью, жестикуляцией, выражением лица, глаз и т.д.
Что же понимается под информацией в информатике?
Человечество тысячи лет обрабатывало информацию, прежде чем изобрело машину для ее обработки (ЭВМ) или компьютер. Параллельно с этим возникли чисто практические задачи поиска, хранения и передачи уже имеющихся знаний (информации). С появлением технических средств хранения и обработки информации появилось новое толкование самого понятия «информация», разделяющее понятия информации и данных.
Вы знаете, что все физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которые сопровождаются обменом энергии и переходом ее из одной формы в другую. Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими объектами в последних возникают определенные изменения свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать разными способами, при этом образуются новые сигналы — данные. Но мало зарегистрировать сигналы и получить данные — надо знать, что и как с этими данными можно делать. То есть необходимо владеть методами обработки данных.
Разные определения вводят различные аспекты информации и иногда противоречат друг другу: то, что считается информацией в соответствии с одним определением, может и не быть таковой в соответствии с другим.
