Цикл переработки информации

Предисловие

Информация, наряду с трудовыми, сырьевыми, энергетическими и другими ресурсами, является важным национальным ресурсом, определяя экономический потенциал любого государства и общества в целом. Продолжается увеличение объемов порождаемой, передаваемой и накапливаемой информации (примерно пропорционально квадрату развития производительных сил), повышаются требования к эффективности ее использования. Рост уровня информатизации общества и, как следствие, переход его от индустриального к информационному этапу развития выдвинули в разряд приоритетной такую новую отрасль, как информационную индустрию. Информационная индустрия объединяет производственный, научный и учебный комплексы, занимающиеся разработкой и созданием технических, программных средств и методов переработки информации, в том числе новых (современных) информационных технологий и информационных систем, основанных на принципе распределенной обработки данных и системах телекоммуникации и связи. Важная роль в решении отмеченных проблем принадлежит теории информации. Теория информации - раздел кибернетики, в котором с помощью математических методов изучаются способы измерения количества информации, содержащейся в каких-либо сообщениях, и способы ее передачи.

В контексте содержания изучаемой учебной дисциплины требуется уточнить смысл понятий "информация", "данные" и "сообщение". Понятие "информация" многообразно, поэтому не поддается однозначному определению. В практической деятельности людей нередко употребляются такие термины, как "радиоинформация", "телеинформация", "техническая информация", "конструкторская информация", "экономическая информация" и пр. Их можно считать синонимами термина "информация". Кроме этого, существуют термины, смысл которых тождествен понятию "информация", в частности, "знания", "сведения", "показания" и пр. В то же время нередко информацией называют то, что по своей сути никакой информации не несет.

По определению академиков Глушкова В. М., Колмогорова А. Н. и английского философа Эшби информация характеризует внутреннюю организованность материальной системы (с учетом множества состояний, которые она может принимать) и позволяет оценивать потенциальные возможности систем независимо от процесса передачи или восприятия информации. Этим подчеркивается факт существования информации независимо от того, воспринимается она или нет.

Не теряет смысла понятие информации и как свойства, которое проявляется лишь при взаимодействии объектов (процессов, явлений). При этом в своей книге "Кибернетика" Норберт Винер подчеркивает, что, в отличие от материи и энергии информация может возникать и исчезать. Например, информация о событиях далекого прошлого, содержащаяся в древних манускриптах, проявляется лишь при взаимодействии с человеком. Если манускрипты будут уничтожены, то информация исчезнет.

Распространенным является определение информации как сведений об объектах, процессах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. На этом определении основаны выводы количественной оценки информации.

Данные - это формализованные наборы символов того или иного алфавита, которые представляют собой признаки или записанные наблюдения и не используются по каким-либо причинам, а только хранятся.

Сообщение - это передаваемые от источника информации к приемнику данные в виде первичных знаков или сигналов, несущие информацию. В качестве источников информации могут выступать непосредственно объекты, процессы, явления или хранилища данных: книги, статьи, машинные носители информации и пр. Аналогичным многообразием характеризуются и приемники (потребители) информации. Потребителя информации в лице человека называют пользователем или абонентом.

Конечная цель применения новой информационной технологии - получение информационного продукта требуемого качества, приемлемой стоимости и доставка его потребителям в срок, в удобной для восприятия форме. С этой целью информационный продукт, как любые другие товар и услугу, нужно оценивать потребительскими количественными (себестоимость, цена) и качественными характеристиками, а для этого информация должна быть измерена. Для измерения информации введены три меры: синтаксическая, семантическая и прагматическая, а также два основных параметра: количество информации I и объем данных Q_Д.

Синтаксическая мера рассматривает формат - внутренние свойства сообщений, то есть отношения между знаками, отражающими структуру алфавита, которым характеризуется конкретный источник информации. Она является базовой при формировании критериев качества, применяемых при построении и совершенствовании систем связи с целью повышения их эффективности. Это чисто технические критерии, определяющие совершенство методов передачи сообщений и их материальных носителей - сигналов. Другими словами, синтаксическая мера характеризует решение проблем доставки потребителю сообщений как совокупности знаков. При этом не рассматривается и, главное, не предусматривается изменение семантического и прагматического содержания этих сообщений. В основе изучаемой теории информации лежат проблемы именно этого уровня. Данная теория опирается на понятие "количество информации", являющееся мерой частоты употребления знаков, которая никак не отражает ни смысла, ни важности передаваемых сообщений. В связи с этим иногда говорят, что теория информации находится на синтаксическом уровне.

Семантическая мера информации позволяет оценить смысловое содержание сообщений. Эта проблема чрезвычайно сложна, так как смысловое содержание информации в большей степени зависит от пользователя, чем от семантики сообщения, представленного на каком-либо языке. Речь идет о подготовленности пользователя воспринимать ту информацию, которую несет в себе данное сообщение.

Прагматическая мера информации определяет потребительские качества принимаемой информации, ее эффективность, которые напрямую связаны с целями и ожидаемыми результатами от использования этой информации.

Теория информации - это математическая теория, чем объясняется ее широкое использование в различных областях науки и практической деятельности человека. Чтобы описать языком математических выражений свойства объектов, процессов и явлений различной природы, прибегают к их моделированию. С этой целью конкретный объект (процесс или явление) представляется в виде источника информации с абстрактным алфавитом, состоящим из конечного множества элементов. Каждый элемент алфавита подменяет отдельное свойство исследуемого объекта (процесса или явления), позволяя абстрагироваться от его физического содержания. С помощью такого абстрактного алфавита в теории информации моделируются все источники информации.

Узловые положения теории информации (энтропия, количество информации, пропускная способность канала связи) определяются через вероятностные и статистические характеристики исследуемых объектов (процессов, явлений). Это обусловлено тем, что процесс получения информации связан с уменьшением неопределенности, неполноты знаний о том или ином объекте (процессе, явлении), а степень неопределенности может быть оценена только с помощью вероятностных характеристик проявления свойств объекта.

Материал данного пособия построен на предположении, что доставленные пользователю сообщения целиком воспринимаются им как информация, т.е. новые сведения об объекте, процессе или явлении.

Цикл переработки информации

Преимущественно информация используется для решения задач управления. В меньшей степени она предназначена для эмоционального воздействия на человека. Материал учебного пособия ориентирован на управленческий характер наблюдаемой (возникаемой), передаваемой и принимаемой информации.

Путь прохождения информации от места наблюдения (измерения) до места ее использования в объекте (процессе, явлении) управления со всеми процедурами переработки назовем циклом переработки информации. В данном случае не принципиально, принадлежат ли места наблюдения и использования информации одному объекту или самостоятельным объектам. Несмотря на природное многообразие объектов управления, можно установить определенную последовательность этапов в цикле переработки информации. Поскольку материальными носителями информации являются сигналы, то реально следует говорить об этапах переработки сигналов, что демонстрирует рис.1.

На рисунке показаны три основных цикла переработки информации.

Первый (самый простой)
место наблюдения - человек - место использования типичен для систем с безмашинной технологией обработки информации. Если в качестве объекта выступает другой человек, то имеет место простой диалог между двумя собеседниками.

Второй
место наблюдения - восприятие - подготовка - передача и хранение - - обработка - воздействие - место использования типичен для систем с автоматической (без участия человека) технологией обработки информации.

Третий
место наблюдения - восприятие - подготовка - передача и хранение - - обработка - отображение - человек - воздействие - место использования типичен для систем с человеко-машинной технологией обработки информации.

Естественно, существуют системы, в которых применяются различные комбинации из отмеченных технологий обработки информации.

На этапе восприятия информации формируется образ какого-либо объекта, осуществляется его идентификация. С этой целью производится извлечение и предварительный анализ информации об объекте. Это могут быть данные, полученные в результате измерений характеристик; сведения из литературных, научных и других аналогичных источников; данные, считанные с машинных носителей информации; обычные логические умозаключения, подобные "да" или "нет" и пр.

На этапе подготовки информации выполняются формальные процедуры преобразования сигналов, не искажающие смысловое содержание отображаемой с их помощью информации. Это могут быть нормализация, преобразование непрерывного сигнала в дискретный, кодирование, модуляция, усиление. Архитектура некоторых систем передачи информации не позволяет четко разграничить этапы восприятия и подготовки информации.

Задачи, решаемые на этапе передачи и хранения информации, с теоретической точки зрения близки друг к другу. При передаче осуществляется пространственная пересылка информации из одного места в другое. Для этого используются различные каналы связи: проводные, оптоволоконные, пространственные. При хранении осуществляется временная пересылка информации от одного момента времени до другого. Распространение получили электронные, магнитные, оптические типы памятей.

На этапе обработки информации выполняются все основные процедуры, обеспечивающие использование принятой информации в соответствии с поставленными целями и задачами. В первую очередь к ним относятся обратные тем, которые выполнялись на этапе подготовки. Это демодуляция, декодирование, преобразование дискретного сигнала в непрерывный. Если решаемые задачи хорошо структурированы, то обработка принятых данных выполняется средствами вычислительной техники с применением формализованных процедур (математических моделей, методов, алгоритмов). Неформализуемые процедуры обработки принятых данных выполняет человек.

Этап отображения информации включен в цикл переработки информации с участием человека. Основная задача, решаемая на этом этапе, - предоставление человеку всей необходимой ему на данный момент времени информации для принятия решений. Большая роль в решении этой задачи отводится организации дружественного пользовательского интерфейса.

На этапе воздействия производятся необходимые действия на объект управления, осуществляемые в соответствии с поставленными целями и задачами и на основании принятой и обработанной информации.

Этапы подготовки, передачи и обработки (частично) лежит в основе создания и функционирования систем передачи информации. Современные системы передачи информации являются многоканальными и обеспечивают передачу информации в обоих направлениях.

Дата добавления: 2015-07-11