Классификация информации

Лекция 2. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

 

1. Понятие информации

2. Классификация информации

3. Свойства информации

4. Информационные процессы и системы

 

Понятие информации

Вся жизнь человека так или иначе связана с накоплением и обработкой информации, которую он получает из окружающего мира, используя пять органов чувств — зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Как научная категория «информация» составляет предмет изучения для самых различных дисциплин: информатики, кибернетики, философии, физики, биологии, теории связи и т. д. Несмотря на это, строгого научного определения, что же такое информация, до настоящего времени не существует, а вместо него обычно используют понятие об информации. Понятия отличаются от определений тем, что разные дисциплины в разных областях науки и техники вкладывают в него разный смысл с тем, чтобы оно в наибольшей степени соответствовало предмету и задачам конкретной дисциплины. Имеется множество определений понятия информации, от наиболее общего философского (информация есть отражение реального мира) до наиболее частного прикладного (информация есть сведения, являющиеся объектом переработки). Вот некоторые из них:

■ сообщение, осведомление о положении дел, сведения о чем- либо, передаваемые модели;

■ уменьшаемая, снимаемая неопределенность в результате получения сообщений;

■ передача, отражение разнообразия в любых процессах и объектах, отраженное разнообразие;

■ товар, являющийся объектом купли-продажи знаний для достижения определенных целей;

■ данные как результат организации символов в соответствии с установленными правилами;

■ продукт взаимодействия данных и адекватных им методов;

■ сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления.

Наряду с названными существуют сотни других, зачастую противоречащих друг другу или взаимоисключающих определений информации. Многообразие этих определений свидетельствует о широте подхода к понятию информации и отражает становление концепции информации в современной науке.

Первоначально смысл слова «информация» (от лат. Informatio — разъяснение, изложение) трактовался как нечто присущее только человеческому сознанию и общению: «знания, сведения, сообщения, известия, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом». Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться. Так, с позиций материалистической теории познания одним из всеобщих свойств материи (наряду с движением, развитием, пространством, временем и др.) было признано отражение, заключающееся в способности адекватно отображать одним реальным объектом другие реальные объекты, а сам факт отражения состояний одного объекта в состояниях другого (или просто одного объекта в другом) и означает присутствие в нем информации об отражаемом объекте. Таким образом, как только состояния одного объекта находятся в соответствии с состояниями другого объекта (например, соответствие между положением стрелки вольтметра и напряжением на его клеммах или соответствие между нашим ощущением и реальностью), это значит, что один объект отражает другой, т. е. содержит информацию о другом.

Информация, как и материя, является первичным понятием и поэтому ей нельзя дать строго научного определения. Вместо определения дается понятие информации, которое зависит от конкретной области науки и техники. Слово «информация» происходит от латинского informatio, означающего сведения, разъяснения, пояснения.

Информация – это сведения о людях, предметах, фактах, событиях и процессах, независимо от формы их представления. Данное определение понятия информации зафиксировано в Законе «Об информации, информатизации и защите информации», принятом у нас в стране в 1995 г.

Информация не является ни материей, ни энергией. В отличие от них она может возникать и исчезать. Например, информация в куске каменного угля или делового письма может исчезнуть, если исчезнет ее носитель, например, сгорит.

Особенность информации заключается в том, что проявляется она только при взаимодействии объектов, причем обмен информацией может совершаться не вообще между любыми объектами, а только между теми из них, которые представляют собой организованную структуру (систему). Элементами этой системы могут быть не только люди: обмен информацией может происходить в животном и растительном мире, между живой и неживой природой, людьми и устройствами. Так, информация, заключенная в куске каменного угля проявится лишь при взаимодействии с человеком, а растение, получая информацию о свете, днем раскрывает свои лепестки, а ночью закрывает их.

Понятие «информация» обычно предполагает наличие двух объектов — «источника» информации и «приемника» (потребителя, адресата) информации

Информация передается от источника к приемнику в материально-энергетической форме в виде сигналов (например, электрических, световых, звуковых и т. д.), распространяющихся в определенной среде.

Зарегистрированные сигналы образуют данные, которые преобразуются, обрабатываются, передаются и используются с помощью методов. С точки зрения информатики как технической науки информацией является динамический объект, образующийся в ходе информационного процесса, то есть при взаимодействии данных и адекватных им методов. Таким образом, с понятием информации связаны такие понятия как сигнал, сообщение, данные и знание.

Сигнал (электромагнитный, звуковой, световой) – это физический процесс, несущий сообщение о событии или состоянии объекта наблюдения.

Сообщение – это информация, предназначенная для передачи в виде сигналов. Сообщение представляется совокупностью различных знаков и символов, позволяющих выразить информацию в некоторой форме.

Данные – это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее на компьютере или другими техническими средствами. Данными являются материальные объекты произвольной формы, выступающие в качестве средства предоставления информации. Данные рассматриваются без учета смыслового содержания. После получения данных формируется знание о некотором факте или процессе.

Знание – это информация, которая появляется в результате мыслительной деятельности человека. Знания, материализованные в виде документов, учебников, художественных произведений, объектов искусства, баз данных и баз знаний, компьютерных программ, представляют информационные ресурсы. В современном обществе информационные ресурсы, также как и материальные, трудовые, финансовые и другие ресурсы, рассматриваются как специальная экономическая категория. С ростом потребностей в информации она становится товаром, а информационные ресурсы – базой для создания информационных продуктов.

Информация может поступать непрерывно или дискретно, т. е. в виде последовательности отдельных сигналов. Соответственно различают непрерывную и дискретную информацию.

Информация — специфический атрибут реального мира, представляющий собой его объективное отражение в виде совокупности сигналов и проявляющийся при взаимодействии с «приемником» информации, позволяющим выделять, регистрировать эти сигналы из окружающего мира и по тому или иному критерию их идентифицировать.

Из этого определения следует, что:

■ информация объективна, так как это свойство материи — отражение;

■ информация проявляется в виде сигналов и лишь при взаимодействии объектов;

■ одна и та же информация различными получателями может быть интерпретирована по-разному, в зависимости от «настройки» «приемника».

Человек воспринимает сигналы посредством органов чувств, которые «идентифицируются» мозгом. Поэтому, например, при наблюдении одного и того же объекта человек с лучшим зрением может получить больше информации об объекте, чем тот, у которого зрение хуже. В то же время, при одинаковой остроте зрения, в случае, например, прочтения текста на иностранном языке, человек, не владеющий этим языком, вообще не получит никакой информации, так как его мозг не сможет ее «идентифицировать». Приемники информации в технике воспринимают сигналы с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. При этом приемник, обладающий большей чувствительностью при регистрации сигналов и более совершенными алгоритмами их обработки, позволяет получить большие объемы информации.

 

Энтропийный подход к информации. Энтропия системы является мерой беспорядка, хаоса, неопределенности этой системы. Термин «информация» часто связывается с вероятностью осуществления того или иного события, с новизной сведений для их получателя. С такой точки зрения информацией называется мера устранения неопределенности в отношении исхода того или иного события. Энтропийный подход к информации как мере уменьшения неопределенности знаний позволяет количественно измерять информацию. За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность (энтропию) в два раза. Такая единица называется бит. Например, перед броском монеты существует неопределенность, так как можно говорить о двух равновероятных событиях: выпадении «орла» или «решки». После броска монеты наступает полная определенность (например, выпал «орел»). Мы получаем зрительное сообщение, которое уменьшает неопределенность наших знаний в два раза, поскольку до броска мы имели два равновероятных события, а после броска – одно событие, то есть в два раза меньше.

 

Информация имеет определенные функции и этапы обращения в обществе. Основными из них являются:

■ познавательная, цель которой — получение новой информации. Функция реализуется в основном через такие этапы обращения информации, как:

— ее синтез (производство),

— представление,

— хранение (передача во времени),

— восприятие (потребление);

■ коммуникативная — функция общения людей, реализуемая через такие этапы обращения информации, как:

— передача (в пространстве),

— распределение;

■ управленческая, цель которой — формирование целесообразного поведения управляемой системы, получающей информацию. Эта функция информации неразрывно связана с познавательной и коммуникативной и реализуется через все основные этапы обращения, включая обработку.

Без информации не может существовать жизнь в любой форме и не могут функционировать созданные человеком любые информационные системы. Без нее биологические и технические системы представляют груду химических элементов. Общение, коммуникации, обмен информацией присущи всем живым существам, но в особой степени — человеку. Будучи аккумулированной и обработанной с определенных позиций, информация дает новые сведения, приводит к новому знанию. Получение информации из окружающего мира, ее анализ и генерирование составляют одну из основных функций человека, отличающую его от остального живого мира.

 

 

Классификация информации

В науке и практике современности, пожалуй, нет более распространенного понятия, чем понятие «информация». Поэтому классифицировать информацию можно по различным признакам.

По форме представления информация подразделяется на аналоговую (непрерывную) и дискретную.

Непрерывная и дискретная формы представления информации имеют особое значение при рассмотрении вопросов создания, хранения, передачи и обработки информации с помощью средств вычислительной техники.

В настоящее время во всех вычислительных машинах информация представляется с помощью электрических сигналов. При этом возможны две формы представления численного значения какой-либо переменной, например X:

■ в виде одного сигнала — например, электрического напряжения, которое сравнимо с величиной X (аналогично ей). Например, при Х= 2003 единицам на вход вычислительного устройства можно подать напряжение 2,003 В (масштаб представления 0,001 В/ед.) или 10,015 В (масштаб представления 0,005 В/ед.);

■ в виде нескольких сигналов — нескольких импульсов напряжений, которые сравнимы с числом единиц в X, числом десятков в X, числом сотен в X и т. д.

Первая форма представления информации (с помощью сходной величины — аналога) называется аналоговой, или непрерывной. Величины, представленные в такой форме, могут принимать принципиально любые значения в определенном диапазоне. Количество значений, которые может принимать такая величина, бесконечно велико. Отсюда названия — непрерывная величина и непрерывная информация. Слово непрерывность отчетливо выделяет основное свойство таких величин — отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которые может принимать данная аналоговая величина.

Вторая форма представления информации называется дискретной (с помощью набора напряжений, каждое из которых соответствует одной из цифр представляемой величины). Такие величины, принимающие не все возможные, а лишь вполне определенные значения, называются дискретными (прерывистыми). В отличие от непрерывной величины количество значений дискретной величины всегда будет конечным.

Сравнивая непрерывную и дискретную формы представления информации, нетрудно заметить, что при использовании непрерывной формы для создания вычислительной машины потребуется меньшее число устройств (каждая величина представляется одним, а не несколькими сигналами), но эти устройства будут сложнее (они должны различать значительно большее число состояний сигнала).

Непрерывная форма представления используется в аналоговых вычислительных машинах (АВМ). Эти машины предназначены в основном для решения задач, описываемых системами дифференциальных уравнений: исследования поведения подвижных объектов, моделирования процессов и систем, решения задач параметрической оптимизации и оптимального управления. Устройства для обработки непрерывных сигналов обладают более высоким быстродействием, они могут интегрировать сигнал, выполнять любое его функциональное преобразование и т. п. Однако из-за сложности технической реализации устройств выполнения логических операций с непрерывными сигналами, длительного хранения таких сигналов, их точного измерения АВМ не могут эффективно решать задачи, связанные с хранением и обработкой больших объемов информации, которые легко решаются при использовании цифровой (дискретной) формы представления информации, реализуемой цифровыми электронными вычислительными машинами (ЭВМ).

По области возникновения выделяют информацию: элементарную (механическую), биологическую и социальную.

По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации: визуальную, передаваемую видимыми образами и символами; аудиальную, передаваемую звуками; тактильную, передаваемую ощущениями; органолептическую, передаваемую запахами и вкусами; машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

По общественному назначению информацию можно разбить на три вида: личную, предназначенную для конкретного человека; массовую, предназначенную для любого желающего ею пользоваться (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.); специальную, предназначенную для использования узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики.

В зависимости от типа носителя различают следующие виды информации: документальную; акустическую (речевую); телекоммуникационную.

Документальная информация представляется в графическом или буквенно-цифровом виде на бумаге, а также в электронном виде на магнитных и других носителях.

Речевая информация возникает в ходе ведения разговоров, а также при работе систем звукоусиления и звуковоспроизведения. Носителем речевой информации являются акустические колебания (механические колебания частиц упругой среды, распространяющиеся от источника колебаний в окружающее пространство в виде волн различной длины) в диапазоне частот от 200.. .300 Гц до 4.. .6 кГц.

Телекоммуникационная информация циркулирует в технических средствах обработки и хранения информации, а также в каналах связи при ее передаче. Носителем информации при ее обработке техническими средствами и передаче по проводным каналам связи является электрический ток, а при передаче по радио- и оптическому каналам — электромагнитные волны.

Основные классы информации по структуре и форме представлены в табл. 1, а классификация информации по содержанию (предметная область) - в табл. 2.

 

Таблица 1

Основные классы информации по структуре и форме

Основание для классификации	Классы информации
По уровням сложности	Сигнал	Сигнал	Информа­ционный массив	Информа­ционный ресурс
По типу сигнала	Аналоговая (непрерыв­ная)	Цифровая (дискретная)	-	-
По уровням доступа и организации	Данные в регистро­вой памяти	Данные в оператив­ной памяти	Файлы данных на внешних устройствах	Базы данных
По способам кодирования и представления (данные, файлы и БД)	Цифровая (вычисли­тельные данные, двоичные)	Символьная (алфавитно-цифровая, строчная)	Графическая	-
По организации данных (файлы и БД)	Табличная	Текстовая	Графическая (мультимедиа)	-

 

 

Таблица 2.

Классификация информации по содержанию

Тип информации	Содержание	Поставщик содержания
Биржевая и финансовая	Индексы рынка, котировки, цены,обзоры	Биржи, банки, службы финансовой информации
Экономическая: демографическая статистика	Первичная и вторичная; национальная, региональная статистика	Переписи: опросы, аналитические исследования
Коммерческая	Данные о предприятиях, товарах, услугах	Аналитические службы
Деловые новости	Состояние рынка, собы­тия в области экономики	Службы фильтрации, агентства новостей
Научно-техническая	Фундаментальные, прикладные науки	Центры НТИ, изда­тельства, библиотеки
Правовая	Нормативно-правовые акты	Законодательные органы, Минюст
Медицинская	Медучреждения, болезни, лекарства, яды	Информационные центры, библиотеки, госпитали
Потребительская и развлекательная	Образование, музыка, музеи, библиотеки, кино	Справочные службы, учреждения
Бытовая	Погода, туризм, справочники	Информационные службы

 

Информация также может быть объективной и субъективной. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

В автоматизированных информационных системах выделяют:

■ структурную (преобразующую) информацию объектов системы, заключенную в структурах системы, ее элементов управления, алгоритмов и программ переработки информации;

■ содержательную (специальную, главным образом осведомляющую, измерительную и управляющую, а также научно- техническую, технологическую и др.) информацию, извлекаемую из информационных массивов (сообщений, команд и т. п.) относительно индивидуальной модели предметной области получателя (человека, подсистемы).

Первая связана с качеством информационных процессов в системе, с внутренними технологическими эффектами, затратами на переработку информации. Вторая — как правило, с внешним целевым (материальным) эффектом.

Для современного индивида, особенно молодого, получающего высшее образование, значимым становится умение создать и актуализировать личную информационную среду (личное информационное пространство). Определенный интерес представляет «научная информация».

Научная информация. Наука - это систематизированное познание действительности, подразумевающее наблюдения, изучение фактов, на основе которых устанавливаются закономерности исследуемых вещей и явлений.

Различают эмпирические и теоретические методы науки. Первые подразумевают наблюдение, измерение и эксперимент. Вторые позволяют устанавливать факты, проверять истинность гипотез и теорий, сравнивая их с результатами наблюдений и экспериментов.

Специалисты позиционируют науку как информационную систему. Ученые и научные сотрудники имеют специфические информационные потребности. Эффективность современных научных исследований напрямую зависит от качества их информационного обеспечения.

Термин «научная информация» (англ. - «Scientific information», SI) означает логически организованную информацию, получаемую в процессе научного познания и отображающую явления и законы природы, общества и мышления.

В общем случае под научной информацией понимают совокупность любых научных текстов. Ее можно представить в виде трудов ученых (диссертации, авторефераты, монографии, статьи, тезисы, рефераты и т.п.). Она содержится в специализированных научных периодических и сериальных изданиях, а также в общих изданиях в виде научно-популярных материалов. Другую ее разновидность причисляют к сопутствующей информации, то есть к информации о конференциях, грантах и стипендиях, персональные данные ученых и т.п.

Научная, как и любая иная, информация характеризуется свойствами. Среди них, например, «старение» означает утрату информацией практической полезности для потребителя вследствие ее кумулятивности или изменения самого описанного объекта. Степень старения документальной информации неодинакова для разных видов документов и может изменяться во времени.

Под «кумулятивностью» понимается способность научной информации к более строгому, обобщенному и компактному изложению в процессе создания новой научной информации.

Отдельным направлением научной информации является научно-техническая информация - НТИ (англ. - «Science and technical information», STI), представляющая документированную информацию, возникающую в результате научного и технического развития, а также информацию, необходимую руководителям, научным, инженерным и техническим работникам в процессе их деятельности.

Выделяют открытую и закрытую научную информацию.

Закрытая информация подразумевает документы для служебного пользования или представляющие личную, коммерческую и государственную тайну.

Открытая научно-техническая информация включает доступные широким кругам общественности сведения, отражающие научно-технические, экономические и социальные знания, полученные в процессе научно-исследовательской, опытно-конструкторской, иной подобной деятельности.

Взаимосвязанные органы, осуществляющие совместную научно-информационную деятельность с согласованным разделением функций, представляют специфическую инфраструктуру, образующую систему научно-технической информации (СНТИ).

Государственная система научной и технической информации (ГСНТИ) представляет собой совокупность организаций различных форм собственности и ведомственной принадлежности, осуществляющих формирование и использование государственных информационных ресурсов в области науки и техники, объединяемых системой управления, единой нормативно-правовой базой, общей навигационной системой, технологическими принципами. ГСНТИ помогает преодолеть трудности, возникающие у специалистов — потребителей информации и, прежде всего:

□ удаленность потребителя от источника информации;

□ «языковый барьер»;

□ необходимость отбора нужной информации в большом массиве сведений;

□ временные задержки в получении появившейся информации;

□ отсутствие времени для оценки и отбора информации, особенно из смежных отраслей, необходимость получения копий документов и др.

Главной целью создания национальных систем научно-технической информации во всем мире, в том числе и в России, является информационное обеспечение научно-технических разработок и инновационных процессов в области науки и техники.

Кроме того, создание ГСНТИ преследует цели информационной поддержки управления результатами научно-технической деятельности, находящимися в собственности государства и интеграции информационных ресурсов НТИ на основе единой навигационной системы, обеспечивающей широкий доступ всех заинтересованных пользователей.

В состав функциональных блоков ГСНТИ входят:

□ Блок реестра Российской научно-технической документации PHTД

□ Блок реферативно-библиографического обслуживания (РБО)

□ Блок электронных библиотек (ЭБ), баз данных (БД) и фондов первичной НТИ (блок первичной НТИ).

Блоки различаются функционально, степенью необходимой интеграции (интероперабельности), ролью системы управления в их создании и функционировании: наибольшая степень — для реестра РНТД наименьшая для блока первичной НТИ.

Свойства информации

Свойства информации зависят как от свойств данных, так и от свойств методов. Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах: техническом – это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т. д.; семантическом – это передача смысла текста с помощью кодов и прагматическом – это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта. С точки зрения информатики наиболее важными являются следующие свойства информации.

Объективность информации. Понятие объективности информации связано с методами получения и преобразования данных. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Так, например, считается, что получение фотоснимка какого-либо объекта образует более объективную информацию, чем получение рисунка того же объекта, выполненного человеком.

Содержательность. С увеличением содержательности информации для получения одних и тех же сведений требуется преобразовать меньший объем данных.

Полнота информации определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса. Полнота информации характеризует качество информации. Неполная (недостаточная) информация, как и избыточная, снижает эффективность принимаемых решений.

Адекватность – уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению.

Репрезентативность – обоснованность правильного отбора и формирования информации в целях адекватного отражения свойств объекта.

Точность – степень близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса или явления.

Достоверность информации. Не все сигналы, несущие информацию, являются «полезными», в результате чего регистрация сигналов сопровождается определенным уровнем «информационного шума». Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, то достоверность информации является более высокой. Достоверная информация должна быть адекватной, то есть определяется свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Таким образом, достоверность определяет допустимый уровень искажения информации, при котором сохраняется эффективность функционирования системы. Неадекватная информация может образоваться на основе неполных или недостоверных данных, а также в случае применения неадекватных методов.

Доступность информации – мера возможности получить ту или иную информацию. Отсутствие доступа к данным или применение неадекватных методов работы с данными приводят к тому, что информация оказывается либо недоступной, либо образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация. Например, в информационной системе информация преобразовывается к доступной и удобной для восприятия форме.

Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени, то есть определяется степенью сохранения ценности информации в момент ее использования. Достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным результатам. Например, многие современные системы шифрования основаны на работе с открытым ключом. Алгоритм работы ключа доступен, поэтому лица, не владеющие ключом, могут заняться поиском ключа, но продолжительность поиска может оказаться столь велика, что информация теряет свою актуальность и, следовательно, связанную с ней практическую ценность.

Своевременность – означает поступление информации в установленные сроки, то есть не позже заранее назначенного момента времени, согласованного со временем решения поставленной задачи.

Устойчивость – отражает способность информации реагировать на изменение исходных данных без нарушения необходимой точности.