Понятие информации, виды информации

Понятие информации является одним из основных, ключевых понятий не только в информатике, но и в системном анализе, математике, в физике (открытых систем) и др. В то же время, это понятие является плохо формализуемым понятием из-за его всеобщности, объёмности, расплывчатости и трактуется по разному:

• как любая сущность, которая вызывает изменения в некоторой информационно-логической (инфологической - состоящей из сообщений, данных, знаний. абстракций и т.д.) модели, представляющей систему (математика, системный анализ);
• как сообщения, полученные системой от внешнего мира в процессе адаптивного управления, приспособления (теория управления, кибернетика);
• как отрицание энтропии, отражение меры хаоса в системе (термодинамика);
• как связи и отношения, устраняющие неопределённость в системе (теория информации);
• как вероятность выбора в системе (теория вероятностей);
• как отражение и передача разнообразия в системе (физиология, биокибернетика);
• как отражение материи, атрибут сознания, “интеллектуальности” системы (философия).

Мы будем рассматривать системное понимание этой категории, ничуть не отрицая приведенные выше понятия и, более того, используя их по мере надобности.

Информация - это некоторая последовательность сведений, знаний, которые актуализируемы (получаемы, передаваемы, преобразуемы, сжимаемы и/или регистрируемы) с помощью некоторых знаков (символьного, образного, жестового, звукового, сенсомоторного типа).

Информация с мировоззренческой точки зрения - отражение реального мира. Информация - приращение знания, развитие знаний, актуализация знаний, возникающее в процессе целеполагающей интеллектуальной деятельности человека. Никакая информация, никакое знание не появляется сразу: появлению их предшествует этап накопления, осмысления, систематизации опытных данных, мнений, взглядов, их осмысление и переосмысление. Знание - продукт этого этапа и такого процесса.

Информация по отношению к окружающей среде (или к использующей ее среде) бывает трех типов: входная, выходная и внутренняя.

Входная информация - информация, которую система воспринимает от окружающей среды. Такого рода информация называется входной информацией (по отношению к системе).

Выходная информация (по отношению к окружающей среде) - информация, которую система выдает в окружающую среду.

Внутренняя, внутрисистемная информация (по отношению к данной системе) - информация, которая хранится, перерабатывается, используется только внутри системы т.е. актуализируемая лишь только подсистемами системы.

Пример. Человек воспринимает, обрабатывает входную информацию, например, данные о погоде на улице, формирует выходную реакцию - ту или иную форму одежды. При этом используется внутренняя информация, например, это генетически заложенная или приобретённая физиологическая информация о реакции, например, о "морозостойкости" человека.

Внутренние состояния системы и структура системы влияют определяющим образом на взаимоотношения системы с окружающей средой - внутрисистемная информация влияет на входную и выходную, а также на изменение самой внутрисистемной информации.

Пример. Информация о финансовой устойчивости банка может влиять на её деятельность на рынке. Накапливаемая (внутрисистемно) социально- экономически негативная (позитивная) информация (проявляемая, например, социальной активностью в среде) может влиять на развитие системы.

Пример. Генетически заложенная в молекулах ДНК информация и приобретённая информация (в памяти) влияют на поведение, на адаптацию человека в окружающей среде. В машинах первого поколения внутренняя структура определялась тысячами ламп, причем каждая из них отдельно была невысокой надежности, т.е. вся система была ненадежной в работе. Это влияло на входную информацию, например, такие ЭВМ не были способны на работу в многозадачном режиме, в режиме реального времени (обработки сообщений по мере получения входных данных).

В живой и неживой природе информация может также передаваться структурой этой информации. Такую информацию называют структурной информацией.

Пример. Структурные кольца среза дерева несут информацию о возрасте дерева. Структура питания хищника (или трофическая структура) несет информацию о хищнике, о среде его обитания. Структура плавников рыбы часто несет информацию о глубине среды её обитания.

Информация по отношению к конечному результату проблемы бывает:

• исходная (на стадии начала использования, актуализации этой информации);
• промежуточная (на стадии от начала до завершения актуализации информации);
• результирующая (после использования этой информации, завершения её актуализации).

Пример. При решении системы линейных алгебраических уравнений информация от методах решения, среде реализации, входных данных (источники, точность и т.д.), размерности системы и т.д. является исходной информацией; информация о совместности системы уравнений, численных значениях корня и т.д. - результирующая; информация о текущих состояниях коэффициентов уравнений, например, при реализации схемы Гаусса - промежуточная.

Информация по изменчивости при её актуализации бывает:

• постоянная (не изменяемая никогда при её актуализации);
• переменная (изменяемая при актуализации);
• смешанная - условно - постоянная (или условно-переменная).

Пример. В известной физической задаче определения дальности полёта снаряда артиллерийского орудия, информация об угле наклона орудия может быть переменной, информация о начальной скорости вылета снаряда - постоянной, а информация о координатах цели (точности прицеливания) - условно-постоянной.

Возможна также классификация информации и по другим признакам:

• по стадии использования (первичная, вторичная);
• по полноте (избыточная, достаточная, недостаточная);
• по отношению к цели системы (синтаксическая, семантическая, прагматическая);
• по отношению к элементам системы (статическая, динамическая);
• по отношению к структуре системы (структурная, относительная);
• по отношению к управлению системой (управляющая, советующая, преобразующая, смешанная);
• по отношению к территории, территориально (федеральная, региональная, местная, относящая к юридическому лицу, относящаяся к физическому лицу, смешанная);
• по доступу (открытая или общедоступная, закрытая или конфиденциальная, смешанная);
• по предметной области, по характеру использования (статистическая, коммерческая, нормативная, справочная, научная, учебная, методическая и т.д., смешанная) и другие.

Информация в философском аспекте бывает:

• мировоззренческая;
• эстетическая;
• религиозная;
• научная;
• бытовая;
• техническая;
• экономическая;
• технологическая.

Все это (вместе с человеком) составляет ноосферу общества - более высокое состояние биосферы, возникшее в результате эволюции, структурирования, упорядочивания (как статического, так и динамического) и гармонизации связей в природе и обществе под воздействием целеполагающей деятельности человечества.

Это понятие было введено впервые В.И.Вернадским в качестве отображения концепции этапа эволюции общества и природы т.е. системы, в рамках которой потенциально может быть реализовано гармоническое, устойчивое развитие (эволюция) систем “Общество” и “Природа”, а также постепенное слияние, гармонизация наук о природе и об обществе.

Основные свойства информации (и сообщений):

• полнота (содержит всё необходимое для понимания информации);
• актуальность (необходимость) и значимость (сведений);
• ясность (выразительность сообщений на языке интерпретатора);
• адекватность, точность, корректность интерпретации, приема и передачи;
• интерпретируемость и понятность интерпретатору информации;
• достоверность отображаемых сообщениями;
• избирательность;
• конфиденциальность и адресованность;
• информативность и значимость отображаемых сообщениями;
• массовость (применимость ко всем проявлениям);
• кодируемость и экономичность (кодирования, актуализации сообщений);
• сжимаемость и компактность;
• защищённость и помехоустойчивость;
• доступность (интерпретатору);
• ценность (предполагает достаточный уровень потребителя).

Пример. Рекламный щит - простой красочный кусок дерева (железа), но информация заложенная в сообщениях на этом щите должна обладать всеми вышеперечисленными свойствами и только тогда этот щит будет ассоциироваться у интерпретатора (человека) с рекламируемым товаром (услугами) и актуализировать информацию. При этом вся форма представления рекламы (сообщения на щите) должна строиться с учетом понятности интерпретатору, быть информативной. Пока символы не организованы определенным образом, не используются для определённой цели, они не отражают информацию.

Информация может оказаться и вредной, влияющей негативно на сознание, например, воспитывающей восприятие мира от безразличного или же некритического - до негативного, "обозлённого", неадекватного. Информационный поток - достаточно сильный раздражитель.

Пример. Негативной информацией может быть информация о крахе коммерческого банка, о резком росте (спаде) валютного курса, об изменении налоговой политики и др.

Информация в системах может актуализироваться в следующих режимах:

• последовательном - каждое сообщение этой информации может обрабатываться только после обработки предыдущего сообщения для этой информации;
• параллельном - все сообщения обрабатываются одновременно;
• последовательно - параллельном (смешанном) - какие-то сообщения могут обрабатываться в другом режиме (последовательном или же параллельном).

Информация не существует без других типов ресурсов - энергии, вещества, организации, как и они не могут существовать без информации. Любые взаимодействия систем (подсистем) - взаимодействия всегда материально-энергетически-информационные. Выявление (систематизация, структурирование), описание (формализация), изучение, применение инвариантов этих взаимодействий и составляет основную задачу науки, как человеческой деятельности.

3.2. Методы получения, использования информации
и системного анализа

Методы получения и использования информации можно разделить на три группы, иногда условно разграничиваемые.

1. Эмпирические методы или методы получения эмпирической информации (эмпирических данных).
2. Теоретические методы или методы получения теоретической информации (построения теорий).
3. Эмпирико - теоретические методы (смешанные, полуэмпирические) или методы получения эмпирико-теоретической информации.

Охарактеризуем кратко эмпирические методы.

1. Наблюдение - сбор первичной информации или эмпирических утверждений о системе (в системе).
2. Сравнение - установление общего и различного в исследуемой системе или системах.
3. Измерение - нахождение, формулирование эмпирических законов, фактов.
4. Эксперимент - целенаправленное преобразование исследуемой системы (систем) для выявления ее (их) свойств.

Кроме классических форм их реализации в последнее время используются и такие формы как опрос, интервью, тестирование и другие формы.

Охарактеризуем кратко эмпирико - теоретические методы.

1. Абстрагирование - установление общих свойств и сторон объекта (или объектов), замещение объекта или системы ее моделью. Абстракция в информатике и в математике играет важнейшую роль, понимается в двух следующих смыслах:

а) абстракция, абстрагирование - метод исследования (изучения) некоторых явлений, объектов, в результате которого можно выделить основные, наиболее важные для исследования свойства, стороны исследуемого объекта или явления и игнорировать несущественные и второстепенные;
б) абстракция - как описание или представление объекта (явления), полученного с помощью метода абстрагирования; особо важно и используемо в информатике такое понятие, как абстракция потенциальной осуществимости, которое позволяет нам исследовать конструктивно объекты, системы с потенциальной осуществимостью т.е. они могли бы быть осуществимы, если бы не было ограничений по ресурсам (время, пространство, вещество, энергия, информация, организация, человек); используются и абстракция актуальной бесконечности - существования бесконечных, неконструктивных множеств и систем, процессов, а также абстракция отождествления - возможности отождествления любых двух одинаковых букв, символов любого алфавита, объектов - независимо от места их появления в словах, конструкциях, хотя их информационная ценность при этом может быть различна.

1. Анализ - разъединение системы на подсистемы с целью выявления их взаимосвязей.
2. Синтез - соединение подсистем в систему с целью выявления их взаимосвязей.
3. Индукция - получение знания о системе по знаниям о подсистемах; индуктивное мышление - распознавание эффективных решений, ситуаций и затем проблем, которые оно может разрешать.
4. Дедукция - получение знания о подсистемах по знаниям о системе; дедуктивное мышление - определение проблемы и поиск затем ситуации его разрешающей.
5. Эвристики, использование эвристических процедур - получение знания о системе по знаниям о подсистемах и наблюдениям, опыту.
6. Моделирование и/или использование приборов - получение знания об объекте с помощью модели и/или приборов; моделирование основано на возможности выделять, описывать и изучать наиболее важные факторы и игнорировать при формальном рассмотрении второстепенные.
7. Исторический метод - нахождение знаний о системе путем использования его предыстории - реально существовавшей или же мыслимой, возможной (виртуальной).
8. Логический метод - метод нахождения знаний о системе путём воспроизведения его некоторых подсистем, связей или элементов в мышлении, в сознании.
9. Макетирование - получение информации по макету объекта или системы, т.е. с помощью представления структурных, функциональных, организационных и технологических подсистем в упрощенном виде, сохраняющем информацию, необходимую для понимания взаимодействия и связей этих подсистем.
10. Актуализация - получение информации с помощью активизации, инициализации ее, т.е. переводом из статического (неактуального) состояния в динамическое (актуальное) состояние; при этом все необходимые связи и отношения (открытой) системы с внешней средой должны быть учтены (именно они актуализируют систему).
11. Визуализация - получение информации с помощью наглядного или визуального представления состояний актуализированной системы; визуализация предполагает возможность выполнения в системе операции типа “передвинуть”, “повернуть”, “укрупнить”, “уменьшить”, “удалить”, “добавить” и т.д. (как по отношению к отдельным элементам, так и к подсистемам системы), т.е. - это метод визуального восприятия информации.

Кроме указанных классических форм реализации теоретико- эмпирических методов в последнее время часто используются и такие формы как мониторинг (система наблюдений и анализа состояний системы), деловые игры и ситуации, экспертные оценки (экспертное оценивание), имитация (подражание) и другие формы.

Охарактеризуем кратко теоретические методы.

1. Восхождение от абстрактного к конкретному - получение знаний о системе на основе знаний о его абстрактных проявлениях в сознании, в мышлении.
2. Идеализация - получение знаний о системе или о ее подсистемах путём мысленного конструирования, представления в мышлении систем и/или подсистем, не существующих в действительности.
3. Формализация - получение знаний о системе с помощью знаков или же формул, т.е. зыков искусственного происхождения, например, языка математики (или математическое, формальное описание, представление).
4. Аксиоматизация - получение знаний о системе или процессе с помощью некоторых, специально для этого сформулированных аксиом и правил вывода из этой системы аксиом, т.е. правил получения выводов, знаний из аксиом.
5. Виртуализация - получение знаний о системе созданием особой среды, обстановки, ситуации (в которую помещается исследуемая система и/или ее исследующий субъект), которую реально, без этой среды невозможно реализовать и получить соответствующие знания.

Эти методы получения информации применяются системно.

Пример. Для построения модели планирования и управления производством в рамках страны, региона, отрасли необходимо решить следующие проблемы:

1. определить структурные связи системы (как вертикальные, так и горизонтальные), уровни управления и принятия решений, ресурсы; при этом чаще используются методы наблюдения, сравнения, измерения, эксперимента, анализа и синтеза, дедукции и индукции, эвристический, исторический и логический, макетирование и др.;
2. определить гипотезы, цели, возможные проблемы планирования; наиболее используемые при этом методы: наблюдение, сравнение, эксперимент, абстрагирование, анализ, синтез, дедукция, индукция, эвристический, исторический, логический и др.;
3. конструирование эмпирических моделей системы; наиболее при этом используемые методы: абстрагирование, анализ, синтез, индукция, дедукция, формализация, идеализация и др.;
4. поиск решения проблемы планирования и просчет различных вариантов, директив планирования, поиск оптимального решения; используемые чаще методы: измерение, сравнение, эксперимент, анализ, синтез, индукция, дедукция, актуализация, макетирование, визуализация, виртуализация и др.