1. ИНФОРМАЦИЯ
1.1. Информация и время
Слозо «информация» в переводе с латинского языка
означает следующее: разъяснение, изложение чего-либо или
сведения о чем-либо. Такое понятие, как обработка информа-
ции, появилось совсем недавно, однако обрабатывать инфор-
мацию люди начали еще в древние времена.
Сначала из поколения в поколение информация передава-
лась устно. Это были, например, сведения о профессиональных
навыках, о приемах охоты, способах обработки орудий труда,
способах земледелия и др. Затем люди научились фиксировать
информацию в виде графических образов окружающего мира.
Примерно 20—30 тыс. лет назад появились первые наскальные
рисунки, изображающие животных, растения, людей.
Поиск более совершенных способов фиксирования ин-
формации привел к появлению письменности. Вначале люди
записывали расчеты с покупателями, затем появилось первое
письменное слово. На чем только они не писали! В Индии — на
пальмовых листьях, в Вавилоне — на глиняных плитках, на
Руси пользовались берестой. Письменность стала новым до-
стижением человечества в области хранения и передачи ин-
формации. Однако настоящей революцией стало изобретение
печатного станка, благодаря которому появилась книга. Люди
получили возможность не только зафиксировать на матери-
альном носителе свои знания, в том числе и профессиональ-
ные, но ч массово их тиражировать.
Сегодня печатная продукция, включая книги, техничес-
кую документацию, миллионы томов справочной литературы,
миллиарды газет и журналов, образовала огромные океаны
информации. Эту информацию необходимо хранить, нужно
выискивать в ней интересующие сведения, передавать другим
потребителям. Но книга является неудобным, сложным, до-
рогим, а главное — «медленным» носителем информации. Вся
многогранность содержания раскрывается человеку при пе-
релистывании, чтении и рассматривании книги. Таким обра-
зом, она не может непосредственно влиять на производствен-
ный процесс. Сначала человеку необходимо найти нужную
ему книгу, освоить накопленные в ней знания, которые позже
смогут дать толчок дальнейшему развитию производства. Хра-
нение книг требует громадных помещений и с сциальных кли-
матических условий, а их доставка потребит! лю сопряжена с
дорогостоящим производством множества .экземпляров и
объемными транспортными перевозками. Кш;га как носитель
информации сегодня уже отстает от стремитечьного продви-
жения человечества по пути освоения прир > ты. Прогресс в
этой деятельности, обусловленный в первую очередь развити-
ем коммуникаций, т. е. связью между людьми требует расши-
рения влияния инфосферы на техносферу.
Для XX века — века автомобиля, электричества, авиации,
атомной энергии, космонавтики, электронно i техники — ха-
рактерна небывалая скорость развития науки и техники. Так,
от изобретения книгопечатания (середина XV века) до изо-
бретения радиоприемника (1895 год) прошло с коло 440 лет, а
между изобретением радио и телевидения – около 30 лет.
Разрыв во времени между изобретением тран ii штора и интег-
ральной схемы составил всего 5 лет.
В области накопления научной информации ее объем
начиная с XVII века удваивался примерно каждые 10-15 лет.
Поэтому одной из важнейших проблем человечества являет-
ся лавинообразный поток информации в любой сфере его жиз-
недеятельности.
Подсчитано, например, что в настоящее время специа-
лист должен тратить около 80% своего рабочегэ времени, что-
бы уследить за всеми новыми печатными работами в его обла-
сти деятельности.
Был и другой вид информационного взаимодействия. От-
дельные государства, стремясь к расширению своих террито-
рий, проводили агрессивную политику по отношению к своим
соседям. Подготовка и Еедение боевых действий требовали
информации о военном потенциале противника. Ее добывали,
например, через разведчиков. В связи с этим остро встал во-
прос о защите информации от утечки «в посторонние руки».
Это способствовало развитию методов кодирования, разра-
ботке способов быстрой и безопасной пересылки информа-
ции. Шли годы, рос объем информации, которой обменива-
лось общество. Для сбора, переработки и распространения ин-
Информация и информатика 249
формации создавались издательства, типографии — родилась
информационная промышленность. Газеты, журналы и другие
издания, выпускаемые большими тиражами, кроме полезной
информации, обрушивали на человека огромное количество
.чачастую и ненужных, бесполезных сведений. Для обозначе-
ния лишних сведений придумали специальный термин «ин-
формационный шум».
Помимо печати появились и другие средства массовой
информации — радио и телевидение. И общество привыкло к
тому, что когда говорят об информации, то речь идет о сведе-
ниях, полученных через радио, газеты и т. д. Таким образом
затерялся основной смысл этого слова.
Второе революционное изобретение XX века — элект-
ронная вычислительная машина (ЭВМ). Она-то и является
носителем информации и средством доставки ее потребите-
лю. В совокупности с линиями связи, такими, как проводная,
радио-, космическая и оптическая, ЭВМ делает доступной
для человека и мобильной любую часть гигантского объема
информации, которая без непосредственного воздействия на
человека может влиять на работу производственного обору-
дования, например на станки с программным управлением.
Па заводах внедряются автоматизированные линии и даже
целые автоматизированные производства. Отсюда, конечно,
не следует, что в будущем компьютер вытеснит из обихода
книгу. Ведь книга — не просто носитель информации, она —
часть нашего духовного мира. Уже сейчас, передавая инфор-
мацию в машинную память, люди освобождают полки книж-
ных хранилищ от технической документации и справочной
литературы.
1.2. Что такое информация
«Нет, пожалуй, в науке, практике современности поня-
тия распространеннее, нежели понятие «информация». И нет в
то же время другого понятия, по поводу которого ведется
столько споров, дискуссий, имеется столько различных точек
прения…», — утверждал ученый В. Г. Афанасьев.
Наличие множества определений информации обуслов-
лено сложностью, специфичностью и многообразием подхо-
дов к толкованию сущности этого понятия. Вообще суще-
ствует несколько взглядов на то, что принято считать инфор-
мацией. Первая точка зрения, и ее, по-видимому, придержи-
Бается большая часть специалистов и неспециалистов, сводит-
ся к тому, что есть как бы два сорта информации:
1. Информация техническая, которая передается по те-
леграфным линиям и отображается на экранах радиолокато-
ров. Количество такой информации может быть точно вычис-
лено, и процессы, происходящие с такой информацией, подчи-
няются физическим законам.
2. Информация семантическая, то есть смысловая. Это
та самая информация, которая содержится, к примеру, в лите-
ратурном произведении. Для такой информации предлагают-
ся различные количественные оценки и даже строятся мате-
матические теории. Но общее мнение скорее сводится к тому,
что оценки здесь весьма условны и приблизительны и алгеб-
рой гармонию все-таки не проверишь.
Вторая точка зрения состоит в том, что информация —
лто физическая величина, такая же, как, например, энергия
или скорость. Определенным образом и в определенных усло-
виях информация равным образом описывает как процессы,
происходящие в естественных физических системах, так и
процессы в системах, искусственно созданных.
Как всегда, при наличии двух резко противоположных
мнений существует и третье, примиряющее. Сторонники тре-
тьего подхода считают, что информация едина, но вот количе-
ственные оценки должны быть разными. Отдельно нужно из-
мерять количество информации, причем количество инфор-
мации — строгая оценка, относительно которой можно разви-
вать единую строгую теорию. Кроме количества информации,
следует измерять еще и ценность. А вот с ценностью информа-
ции происходит то же самое, что и с понятием семантической
информации. С одной стороны, ее можно вычислить, а с дру-
гой стороны, все эти вычисления справедливы лишь в ограни-
ченном числе случаев. И вообще, кто может точно вычислить,
скажем, ценность крупного научного открытия?
Рассмотренные подходы в определенной мере дополняют
друг друга, освещают различные стороны сущности понятия
информации и облегчают тем самым систематизацию ее основ-
ных свойств. Из множества определений информации наиболее
целесообразным представляется следующее: информация — это
сведения об окружающем мире, являющиеся объектом хране-
ния, преобразования, передачи и использования. Сведения —
это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях,
уведомлениях и т. д.
Особенность информации состоит в том, что, будучи ма-
териальным явлением, она не является ни материей, ни энер-
гией. В кибернетическом смысле информация — это отраже-
ние одного объекта в другом, используемое для формирова-
ния управленческих воздействий. Использование информа-
ции в управлении и самоуправлении опирается на наличие свя-
зи между объектами системы, источниками информации и ее
получателями. При этом сила и целенаправленность влияния
информации на получателя зависят от степени соответствия
характеристик информации — синтаксических, семантических,
прагматических — возможностям и потребностям получате-
ля. Структура сообщений, их смысл и практическая ценность
всегда ориентированы на определенного получателя.
Обмен информацией совершается не вообще между лю-
быми объектами, а только между теми из них, которые пред-
ставляют собой систему, обладающую каким-то минимумом
организованности. В целом возникновение и развитие теории
информации, а также кибернетики и информатики явилось на-
учным подтверждением теории отражения и способствовало
ее дальнейшему развитию.
1.3. Как посчитать информацию
Анализируя информацию, мы сталкиваемся с необходи-
мостью оценки качества и определения количества получения
информации. Определить качество информации чрезвычайно
сложно, а часто и вообще невозможно. Какие-либо сведения,
например исторические, десятилетиями считаются ненужны-
ми, и вдруг их ценность может резко возрасти. Вместе с этим
определить количество информации не только нужно, но и
можно. Это прежде всего необходимо для того, чтобы срав-
нить друг с другом массивы информации, определить, какие
размеры должны иметь материальные объекты (бумага, маг-
нитная лента и т. д.), хранящие эту информацию.
Для определения количества информации нужно найти
способ представить любую ее форму (символьную, тексто-
вую, графическую) в едином виде. Иначе говоря, надо су-
меть эти формы информации преобразовать так, чтобы она
получила единый стандартный вид. Таким видом стала так
называемая двоичная форма представления информации —
250 Информатика
запись любой информации в виде последовательности толь-
ко двух символов.
Эти символы могут на бумаге обозначаться любым спо-
собом: буквами А, Б; словами ДА, НЕТ. Однако ради просто-
ты записи взяты цифры 1 и 0. В электронном аппарате, храня-
щем либо обрабатывающем информацию, рассматриваемые
символы могут также обозначаться по-разному: один из них —
наличием в рассматриваемой точке электрического тока либо
магнитного поля, второй — отсутствием в этой точке электри-
ческого тока либо магнитного поля.
Методику представления информации в двоичной фор-
ме можно пояснить, проведя следующую игру. Нужно у собе-
седника получить интересующую нас информацию, задавая
любые вопросы, но получая в ответ только одно из двух: ДА
либо НЕТ.
Известным способом получения во время этого диалога
двоичной формы информации является перечисление всех
возможных событий.
Рассмотрим простейший пример получения информации.
Вы задаете только один вопрос: «Идет ли дождь?». При этом
условимся, что с одинаковой вероятностью ожидаете ответ
«ДА» или «НЕТ». Легко увидеть, что любой из этих ответов
несет самую малую порцию информации. Эта порция опреде-
ляет единицу измерения информации, называемую битом. Бла-
годаря введению понятия единицы информации появилась
возможность определения размера любой информации чис-
лом битов. Образно говоря, если, например, объем грунта оп-
ределяют в кубометрах, то объем информации — в битах.
Условимся каждый положительный ответ представлять
цифрой 1, а отрицательный — цифрой 0. Тогда запись всех
ответов образует многозначную последовательность цифр,
состоящую из нулей и единиц, например 0100.
Рассмотренный процесс получения двоичной информации
об объектах исследования называют кодированием информа-
ции. Кодирование информации перечислением всех возмож-
ных событий очень трудоемко. Поэтому на практике кодирова-
ние осуществляется более простым способом. Он основан на
том, что один разряд последовательности двоичных цифр име-
ет уже вдвое больше различных значений (00, 01, 10, 11), чем
одноразрядная последовательность (0 и 1). Трехразрядная пос-
ледовательность имеет также вдвое больше значений (000, 001,
010, 011, 100, 101, 110, 111), чем двухразрядная, и т. д. Добавле-
ние одного разряда увеличивает число значений вдвое. Вооб-
ще говоря, п-разрядная последовательность имеет 2" значений.
Пользуясь этим, легко закодировать любое множество
событий. Например, нам нужно закодировать 32 буквы русско-
го алфавита, для этой цели достаточно взять пять разрядов,
потому что пятиразрядная последовательность имеет 32 раз-
личных значения.
В информационных документах широко используются
не только русские, но и латинские буквы, цифры, математичес-
кие знаки и другие специальные знаки, всего примерно 200—
250 символов. Поэтому для кодировки всех указанных сим-
волов используется восьмиразрядная последовательность
цифр 0 и 1. Например, русские буквы представляются восьми-
разрядными последовательностями следующим образом: А —
11000001, И – 1100101), Я – 11011101.
Следует отметить, что указанный способ кодирования
используется тогда, когда к нему не предъявляются дополни-
тельные требования: допустим, необходимо указать на воз-
никшую ошибку, исправление ошибки, обеспечить секретность
информации. В этих случаях применяют специальное кодиро-
вание, при использовании которого коды пелучаются длин-
нее, чем в указанном способе.
Для представления графической информации в двоич-
ной форме используется так называемый поточечный способ.
На первом этапе вертикальными и горизонтальными линиями
делят изображение. Чем больше при этом по/училось квадра-
тов, тем точнее будет передана информация о картинке. Как
известно из физики, любой цвет может быть представлен в
виде суммы различной яркости зеленого, синего и красного
цветов. Поэтому информация о каждой клетке будет иметь
довольно сложный вид: номер клетки — 101 10010, 01111010,
яркость зеленого — 1010, яркость синего — 1101, яркость крас-
ного – ООП.
Перед тем как кодировать любую информацию, нужно
договориться о том, какие используются кодь, в каком поряд-
ке они записываются, хранятся и передаются Это называется
языком представления информации.
Из примеров, рассмотренных выше, видно, что информа-
ция описывается многоразрядными последовательностями
двоичных чисел. Поэтому для удобства эти г оследовательно-
сти объединяются в группы по 8 бит. Такая группа именуется
байтом, например, число 11010011 — это ннфэрмация величи-
ной в один байт.
В своей деятельности человек использует все большие
массивы информации. Так, если с 1940 по 1950 год объем
информации удвоился примерно за 10 лет, то в настоящее
время это удвоение уже происходит за 2—3 года. При работе
с информацией приходится решать большо’.1 число вопросов,
связанных с удобными и выгодными формами ее хранения,
передачи, поиска, обработки. Кроме этого, исзникают задачи,
связанные с определением структуры информации. Необхо-
димо также изучать общие свойства информации. Всем этим
занимается наука информатика.
