Информационное взаимодействие

КОЛБАНЁВ МИХАИЛ ОЛЕГОВИЧ
Доктор технических наук, профессор
Информационное
взаимодействие
СОДЕРЖАНИЕ
3. Информационное взаимодействие.
3.1. Взаимодействие и информационное взаимодействие. Модель информационного взаимодействия людей.
Метауровни. Зачем изучать информационное взаимодействие. Мыслительный и информационный процессы
информационного взаимодействия.
3.2. Примеры процессов информационного взаимодействия во времени, в пространстве и путем обработки
данных.
3.3. Классификация моделей процессов информационного взаимодействия.
3.4. Общая схема системы связи К. Шеннона как модель искусственного процесса информационного
взаимодействия.
3.5. Направления развития модели К. Шеннона.
3.6. Обобщение модели К. Шеннона.
3.6.1. Физическая среда взаимодействия.
3.6.2. Коммуниканты.
3.6.3. Обобщенная модель процесса информационного взаимодействия.
3.7. Информационные объекты информационного взаимодействия.
3.8. Классификация сигналов.
3.8.1. Естественные и искусственные сигналы.
3.8.2. Аналоговые и дискретные сигналы.
3.8.3. Сигналы в виде физических полей и вещественно-предметные сигналы.
3.9. Этапы и фазы процесса информационного взаимодействия.
3.10. Обобщенная модель информационного взаимодействия при помощи технических средств. Ее
назначение. Сравнение физических и интеллектуальных экономических ресурсов.
3.11. Направления развития технологий информационного взаимодействия.
3.12. Примеры использования обобщенной модели информационного взаимодействия.
3.12.1. Выделение образовательных направлений в области информационных наук.
3.12.2. Классификация методов обеспечения безопасности информационного взаимодействия.
3.13. Примеры выделения метауровней информационного взаимодействия.
3.13.1. Сервисная деятельность.
3.13. 2. Изучение предметной области.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
Взаимодействие – это процесс воздействия друг на друга объектов материального мира,
порождающий их взаимную обусловленность и связь.
В процессе взаимодействия объекты претерпевают некоторые изменения. Один объект, воздействуя
на другие, оставляет в них свой «след», одновременно запечатлевая в себе ответные результаты этого
воздействия.
Взаимодействие может рассматриваться как информационное взаимодействие,
если только изменение объектов обозначает ту или иную информацию.
Информационное взаимодействие сопровождает любую деятельность людей. Информационное взаимо-
действие в природе и обществе всегда сопровождается
Информационные системы
Информационная технология
процессами переноса
энергии, массы и импульса и
подчиняется физическим
законам сохранения.
Информационные процессы
Информационное взаимодействие
Информация: смысл, язык, данные
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Моделирование – универсальный метод исследования
систем по их моделям.
О
Пи
сывают
Модель – это такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая отображает и воспроизводит объект так, что ее изучение дает
новую информацию об этом объекте.
Модель располагается между объектом исследования
(оригиналом) и исследователем, подобна оригиналу по
основным параметрам, но проще и удобнее оригинала
при проведении исследований.
Разработчик
информационной технологии
Новые знания, информация об
оригинале
Модель
информационного процесса
Подобие
параметров, целей, поведения,
свойств, функций, структуры и др.
Информационный процесс (оригинал)
Три типа моделей процессов информационного взаимодействия
Обобщенные
Эталонные
Метрические
объединяют основные информационные и материальные компоненты процесса
информационного
взаимодействия и сопоставляют их
этапам и фазам реализации
количественно описывают процессы преобразования информационных объектов в системе с координатами
пространства, времени и
энергии и создают основу для оценки характеристик информационных
процессов
ориентированы на разработку
аппаратных и программных
средств цифровых информационных технологий и строятся в соответствии с принципами и свойствами открытых систем
Построим обобщенную модель
процесса информационного взаимодействия.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Информация – это смысл, созданный человеком и представленный им в виде данных
на каком-либо языке взаимодействия как последовательность знаков,
имеющих физическую реализацию.
Из определения информации следует, что
информационное взаимодействие осуществляется на двух метауровнях.
Идеальный метауровень яв2. Идеальный
ляется продуктом мышления
метауровень
людей. Здесь рождается
1. Материальный
смысл, т.е. мысль, содержаметауровень
ние некоторого ысказывания.
Сторона А
Смысл
Данные
2. Идеальный
метауровень
1. Материальный
метауровень
Материальный метауровень
обеспечивает обмен данными, т.е. материальными объектами, представляющими
знаки языка взаимодействия.
Сторона B
Процессы идеального метауровня зависят от особенностей человеческого мышления и
используемых языков взаимодействия – это процессы мышления.
Процессы материального метауровня представляют собой последовательность операций
над данными и зависят от физической формы информации –это процессы обмена данными.
Информационное взаимодействие людей нельзя реализовать отдельно
на идеальном или отдельно на материальном метауровне. Оно всегда
сопровождается процессами двух типов:
1) процессами мышления на идеальном метауровне и
2) процессами обмена данными на материальном метауровне.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ЗАЧЕМ ИЗУЧАТЬ ИНФОРМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ?
Необходимость изучения информационного взаимодействия как целостного процесса, сопровождающего предметную деятельность людей, обусловлена методологическими и практическими причинами.
4,4 млн. лет
Ардипитек – общее, человек и обезьяна – единичное
Методологические причины являются следствием:
1) диалектики общего и единичного, в соответствии с которой необходимо
сравнивать информационные взаимодействия в разных предметных
областях для выявления как единичных особенностей, так и общих черт
отдельных информационных процессов,
2) системного метода декомпозиции, который позволяет выделить отдельные информационные процессы, подлежащие автоматизации при помощи
информационных технологий, через изучение общих требований к информационному взаимодействию в рамках конкретной предметной области.
Практические причины вытекают из следующих предпосылок:
1) цель. Целенаправленный характер информационного взаимодействия в полной мере
характеризует цели и задачи предметной деятельности людей независимо от того, какими средствами оно организуется;
2) выбор. Описание информационного взаимодействия позволяет в комплексе учесть
весь спектр факторов, влияющих на способы автоматизации информационных
процессов, и на этой основе принимать оптимальные технические решения.
Цель
Выбор
3) пользователи. На уровне информационного взаимодействия появляется возможность определить состав конечных пользователей, для которых создаются
технологии автоматизации информационных процессов и, соответственно,
построить языки для описания предметной области и обмена информацией.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
Пользователи
ПРИМЕРЫ ПРОЦЕССОВ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Этой фотографии
больше 100 лет.
Физиологические возможности людей позволяют им обмениваться данными
только с современниками и только на небольших расстояниях
и дают ограниченные возможности при обработке данных.
Для переноса данных во времени и на расстояние, как и для обработки данных,
нужны специальные технологии и технические средства.
Пример 1. Передача данных во времени.
Группа
старообрядцев,
Как передать информацию далеким потомкам?
д. Кузнецово, 1897 г.
Вы хотите, чтобы далекие потомки узнали, как Вы выглядели в 2014 году? Хотите
передать им любимый текст, звук, запах или вкус?
Ответ на этот вопрос требует размышлений. При положительном ответе потребуются
технологии для реализации информационного процесса передачи данных во времени.
Первая
электротехническая
система связи
(телеграф) была
предложена в
России
П.Л. Шиллингом
в 1832 году.
Пример 2. Передача данных в
пространстве.
Как в реальном масштабе времени перенести данные
из одной точки пространства в другую?
В основе современных инфокоммуникаций лежат электрические сети связи.
Пример 3. Обработка данных.
Как изменить форму представления данных?
Обработка в современных информационных системах сведена
к вычислениям, поскольку в памяти компьютера реальный мир
описан массивами цифр.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
a
b
c
d
e
f
g
h
i
d
e
f
g
h
i
j
k
l
j
k
l
m n
o
p
q
r
m n
o
p
q
r
s
t
u
s
t
u
v
w x
y
z
v
w x
y
z
b
c
a
Шифр
Цезаря
ОБЩАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ СВЯЗИ (по К. Шеннону)
Одной из первых обобщенных моделей процесса информационного взаимодействия при помощи технических средств является общая схема системы связи, которая предназначена для «точного
или приближенного переноса сообщения между двумя точками пространства».
2
1
Сообщение
Источник информации
Здесь не нужны
техсредства
Сигнал
Передатчик
Взаимодействие на расстоянии
требует технических средств
Принятый
сигнал
Канал
Сообщение
Приемник
Адресат
Источник
шума
Схема устанавливает, что в процессе переноса от передающей на приемную сторону при помощи технических средств данные должны менять представление, получая форму сообщений и сигналов, но
во всех случаях несут один и тот же смысл, сгенерированный источником информации.
В схеме К. Шеннона не учитывается влияние на процесс взаимодействия
ни смысла, ни физической формы представления данных.
источник информации создает сообщение или последовательность сообщений, которые должны
быть переданы на приемный конец;
передатчик некоторым образом перерабатывает сообщения в сигналы, соответствующие
характеристикам канала. В процессе передачи сигнал может быть искажен шумом;
канал – это среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приемнику;
приемник выполняет операцию, обратную по отношению к операции передатчика, восстанавливая
сообщение по сигналам, и передает его адресату;
адресат – получатель адресованной ему информации источника.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СХЕМЫ К. ШЕННОНА
Основные результаты теории информации – это методы сжимающего, помехоустойчивого и криптографического кодирования. Она не учитывает ряд аспектов информационного взаимодействия:
Идеальная (смысловая) сторона информационного
взаимодействия, хотя она и «не имеет отношения к
технической стороне вопроса» (К. Шеннон)
Процедуры формирования сообщений, результатом которых является представление смыслов в виде последовательности знаков на том или ином языке
Особенности информационных процессов взаимодействия
во времени, в пространстве и путем обработки данных
Распределение в реальном пространстве элементов данных
и пользователей
Взаимодействие многих пользователей в реальном
масштабе времени
Физическая природа данных, преобразование которых
требует реальных энергетических затрат
Особенности информационных процессов в цифровой
среде
Эти аспекты связаны с семантикой, знаками, языками, синтаксисом и изучаются семиотикой
Этот аспект требует обобщения базовых понятий схемы
К. Шеннона
Эти аспекты должны быть учтены
при построении количественных
моделей информационных
технологий
Этот аспект связан с построением
эталонных моделей информационных процессов
Рассмотрим обобщения модели К. Шеннона, позволяющие описывать процессы информационного
взаимодействия не только в пространстве, но и во времени, и путем обработки данных,
т.к. современная сеть и сохраняет, и распространяет, и обрабатывает сигналы.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ФИЗИЧЕСКАЯ СРЕДА ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
(обобщение понятия канала связи)
Взаимодействие реализуется физической средой. Она обеспечивает
преобразование временной, пространственной и физической координат данных таким образом, чтобы они стали доступны получателю.
Объектами для преобразования являются:
1) время доступности данных для использования,
2) пространственное расположение данных,
3) физическая форма представления данных.
Данные существуют в
пространстве и времени и имеют
материальное представление
Способность среды взаимодействия изменять временную, пространственную координаты и физическую форму сигнала превращает ее, соответственно, в:
память – это среда для записи (сохранения) сигналов в момент доступа
источника и считывания (снятия) сигналов в момент доступа получателя;
канал связи – это среда для передачи сигналов в пространстве от источника к получателю;
обработчик данных – это среда для изменения физической формы
сигнала между моментами доступа источника и получателя.
Среда взаимодействия сохраняет сигнал (свойство памяти), распространяет сигнал
(свойство канала связи) и изменяет форму сигнала (свойство обработчика данных).
Количественное проявление этих свойств зависит от вида сигнала и
ВНЕШНЕГО УПРАВЛЕНИЯ.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
КОММУНИКАНТЫ ПРОЦЕССА
ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
(обобщение понятий источник информации и адресат)
Коммуниканты – это материальные объекты, которые обладают интеллектом, способны понимать контекст информационного взаимодействия, генерировать и осваивать информацию.
На материальном метауровне коммуниканты должны различать знаки языка взаимодействия:
- устанавливать совпадение и различие между знаками из информационного базиса;
- определять порядок следования знаков друг за другом во времени и пространстве.
Разделение коммуникантов на источник и адресат условно. Их роли могут меняться:
1. Обратная связь превращает информационный процесс в диалог.
Коммуникант
Сигнальное
устройство
Сигнальное
устройство
Среда
взаимодействия
Среда
взаимодействия
Сигнальное
устройство
Коммуникант
2. Источник информации может
быть, одновременно, и получателем, например, обработанной
или сохраненной информации.
Источник и получатель информации могут находится в разных точках
как временной, так и пространственной осей существования материальных объектов.
Коммуникант
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ОБОБЩЕНИЕ ОБЩЕЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
В общем виде процесс информационного взаимодействия, реализуемый при помощи технических
средств, включает:
материальные объекты для преобразования информации и данных – это:
коммуниканты, выполняющие роли источника и получателя информации,
среда взаимодействия, обеспечивающая преобразование координат сигнала,
технические средства, которые превращают при передаче сообщение в сигнал, а при приеме –
сигнал в сообщение;
информационные объекты – это информация коммуникантов и данные в форме сообщений и
сигналов;
воздействия со стороны внешней среды – это помехи и управления средой взаимодействия.
Технические
средства
Коммуникант
Среда
взаимодействия
(память, канал связи,
обработчик)
Технические
средства
Коммуникант
Данные
(сообщение
получателя)
Информация
получателя
Управление
Данные
(сообщение
источника)
Информация
источника
Идеальная часть
Данные
(сигнал)
Помехи
М а т е р и а л ь н а я
ч а с т ь
Идеальная часть
Обобщенная модель учитывает 3 типа взаимодействия:
1) во времени, 2) в пространстве и 3) путем обработки данных.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОБЪЕКТЫ ПРОЦЕССА
ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
К. Шеннон выделил 3 типа информационных объектов,
используемых для организации информационного взаимодействия:
сообщения, данные и сигналы.
Все эти объекты несут один и тот же смысл, созданный источником.
Сообщение – это данные в виде кодовой последовательности знаков языка взаимодействия,
созданные коммуникантом. Главное в сообщении – это то, что оно несет смысл, закодированный на
языке, который понятен коммуникантам, но сам смысл никак не влияет на свойства сообщения и
остается за пределами схемы К. Шеннона.
Данные – это обобщенное обозначение для любой информации, представленной в материаль-
ной форме. Если абстрагироваться от смысла сообщения, то оно представляет собой данные информационного взаимодействия, и, наоборот, данные превращаются в сообщение только для такого
коммуниканта, который понимает заложенный в них смысл.
Сигнал – это те же данные, но имеющие физическую форму, обеспечиваю-
щую их перемещение от источника к получателю при помощи физической среды взаимодействия – памяти, канала связи или обработчика. Сигнал – это носитель (переносчик) смысла в физическом пространстве.
Главное в сигнале два следующих свойства:
1) его состояния согласованы с состояниями сообщения,
2) его физические параметры согласованы с параметрами физической среды.
Второе свойство позволяет рассматривать сигнал как параметрическое описание физической среды
взаимодействия.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ СИГНАЛЫ
Следует различать естественные и искусственные сигналы. Естественные
создаются в природе независимо от человека, несут информацию об объективных законах природы. Смысл некоторых из них понятен человеку.
Примеры естественных сигналов.
Геологические срезы несут
информацию о последовательности важнейших
событий в геологической
истории Земли.
Годовые кольца дерева несут
информацию о климатических
особенностях далеких эпох.
Этому мамонтову дереву был
1341 год (550 – 1891 гг).
Макс. известн. возр. 3200 лет.
Таким дерево было в 862 г. при
образовании древнерусского государства (крестилась
Русь в 988 г.).
Свет звезд является
носителем
информации о
физической природе
далеких галактик.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
Молекула ДНК –
носитель информации обо
всех предках человека.
Способность генетиков изменять
генетический код превращает молекулу ДНК в
искусственный сигнал
ИСКУССТВЕННЫЕ СИГНАЛЫ
Для информационного взаимодействия друг с другом люди создают искусственные
сигналы, к которым предъявляются три главных требования:
1) сигнал не должен измениться до тех пор, пока с него не будет снята информация;
2) скорость распространения сигнала в пространстве должна соответствовать желаемой
скорости доставки информации;
3) сигналы должны допускать обработку, изменение формы представления данных.
С точки зрения используемых физических принципов следует различать
искусственные сигналы в виде физических
полей и
вещественно-предметные сигналы.
Сигналы в виде физических полей (звуковых, электромагнитных, гамма и рентгеновских излучений и др.) имеют относительно малое время
жизни, но высокую скорость распространения в пространстве. Их используют для информационного взаимодействия на расстоянии по каналам связи.
Примерами вещественных сигналов служат надписи (на камне, глине, папирусе, пергаменте, бересте,
бумаге), узлы на веревке, данные на запоминающем
устройстве и др. Они имеют значительное время
жизни, но ограниченную скорость перемещения в
пространстве. Их удобно использовать как память
Кипу инков
для сохранения информации во времени.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
АНАЛОГОВЫЕ И ДИСКРЕТНЫЕ СИГНАЛЫ
Аналоговые сигналы отражают непрерывность времени и пространства в природе и основываются на неделимости объекта как целого.
Дискретные сигналы предполагают возможность разделения объекта и во вре-
мени, и в пространстве на относительно самостоятельные составляющие.
Дискретные сигналы удобны для преобразования на цифровой технике.
Сигналы, представленные физическими полями, могут быть разделены на
аналоговые.
Описываются непрерывными математическими функциями, представляют собой непрерывный
поток энергии, изменяющейся
во времени и пространстве.
дискретные.
Описываются функцией отсчетов в
виде последовательности значений
энергии сигнала в определенные
моменты времени в определенных точках пространства.
Сигналы вещественно-предметного типа могут быть разделены на
аналоговые.
дискретные.
Это изготовленные в единственном экземпляре вещи, которые несут уникальную информацию и не
могут быть точно скопированы.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
Это абсолютно точные
копии других вещей,
которые несут ту же
самую информацию.
ЭТАПЫ И ФАЗЫ ПРОЦЕССА ИНФОРМАЦИОННОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Источник
информации
Получатель
информации
1. Рождение смысла
ФАЗЫ 1 – 7
2. Кодирование
смысла источником
Сообщение
4. Преобразование
сигнала
3. Кодирование сообщения техническими
средствами
Этап 1. Доступ
источника к среде
взаимодействия.
7. Интерпретация смысла
Среда
взаимодействия
Этап 2. Преобразование
6. Декодирование
смысла получателем
Сообщение
5. Декодирование
сигнала техническими
средствами
Этап 3. Доступ
получателя к среде
сигнала физической
взаимодействия.
средой взаимодействия.
Для реализации этапов 1 и 3 коммуниканты должны иметь доступ к техническим средствам, обеспечивающим кодирование (декодирование) смысла в сообщении и сигнале.
На этапе 2 решается основная задача информационного взаимодействия – преобразование сигнала (изменение его временной, пространственной или физической координат).
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ПРИМЕР ПРОЦЕССА ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Кодирование
(сообщение
источника)
Источник информации
1. Рождение СМЫСЛА у источника информации.
2. Формирование СООБЩЕНИЯ (кодирование смысла)
источником информации на каком-либо языке.
Печатный станок
3. Превращение сообщения в СИГНАЛ
(кодирование сообщения сигнальным устройством).
Среда взаимодействия
(библиотека)
4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ сигнала
Сигнал подвержен
воздействию помех
(преодоление времени, пространства
и (или) материальной формы).
5. Восстановление СООБЩЕНИЯ из сигнала.
(прием сигнала сигнальным устройством, выделение из помех, декодирование).
Получатель
понял смысл
Восстановленный
сигнал
6. Интерпретация (постижение СМЫСЛА)
сообщения получателем информации.
7. Реакция на смысловое содержание сообщения.
Процесс сохранения соответствует схеме К. Шеннона!
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
Сообщение получателя
Закон
всемирного
тяготения
ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ПРИ ПОМОЩИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
Если объединить:
1) двухуровневую модель информационного взаимодействия людей;
2) схему технической системы связи К. Шеннона,
3) сделанные обобщения функций коммуникантов,
сигнальных устройств и физической среды, то
получим обобщенную модель информационного
взаимодействия людей при помощи технических
средств.
Информационное
взаимодействие
2. И
ме деал
тау ьн
ров ый
ень
1. М
Коммуникант А
а
ме тери
тау ал
ров ьны
ень й
Технические
средства
Смысл
Коммуникант B
Сообщение
Технические
средства
Сигнал
Физическая среда
Обобщенная модель устанавливает, что информационвзаимодействия
ное взаимодействие должно изучаться с 3-х точек
зрения:
с позиции коммуникантов, которые реализуют процессы мышления. Коммуникантам требуется
определенное качество реализации информационных процессов обмена данными на материальном
метауровне для эффективной поддержки интеллектуального взаимодействия на идеальном
метауровне;
с позиции информационных процессов преобразования данных при помощи программно-аппаратных средств информационных технологий на материальном метауровне. Информационным технологиям требуются физические ресурсы, предоставляемые физической средой взаимодействия;
с позиции физических процессов, протекающих в среде взаимодействия и обеспечивающих преобразование данных. Физические процессы переноса сигнала во времени, в пространстве и обработка
сигнала требуют энергии.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
Обобщенная модель позволяет структурировать
решение многих практических задач и нацеливает на комплексное изучение информационного взаимодействия. Ее значение вытекает из
следующих обстоятельств:
1) эффективность создания и использования
интеллектуального потенциала на идеальном
метауровне зависит от организации информационных процессов преобразования данных на материальном метауровне.
Комплексный подход к информационному взаимодействию
НАЗНАЧЕНИЕ
ОБОБЩЕННОЙ МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Идеальный
метауровень
Сообщение
Технические
средства
материального
метауровня
Сигнал
Физическая среда
материального
метауровня
Накопление и использование интеллектуального потенциала общества
Описание информационных процессов, разработка и внедрение информационных технологий
Управление физическими ресурсами для реализации информационных технологий
2) эффективность информационных процессов материального метауровня зависит от
используемой информационной технологии.
3) эффективность информационных технологий определяется как их способностью поддерживать
интеллектуальное взаимодействие на идеальном метауровне, так и от объемов потребляемых ресурсов на уровне физических процессов.
4) эффективность функционирования физической среды взаимодействия определяется объемом
потребления физических ресурсов по отношению к реализованным информационным и интеллектуальным процессам.
Любые интеллектуальные взаимодействия людей требуют физических ресурсов. И наоборот?
Рассмотрим несколько примеров использования модели.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
СРАВНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ
ЭКОНОМИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
В экономике зачастую не учитывается материальная сторона информационного взаимодействия.
Признак сравнения
Характеристики ресурсов от экономистов
физических
интеллектуальных
Природа возникновения
Материальная природа
потоков и запасов
Нематериальная природа
потоков и запасов
Доступность потребления
Временной аспект учета
результата
Ограниченность
воспроизводства
Затратность тиража
Частное благо
Результат определенных
действий в прошлом
Общественное благо
Результат появится в
будущем
Ограниченные
Неограниченные
Большая
Малая
Масштабность применения
дискриминационных цен
Использование
монополиями
Всеобщее явление
Проявление эффекта
масштаба производства
Убывающая предельная
полезность
Критерии оценки
Преимущественно
финансовая оценка
Затраты
Предмет оценивания
Периодика проведения
натурального учета
Наличие синергетического
эффекта
Приобретение в
собственность
И материальные, и
информационные
потоки материальны
А интеллект. собств.?
Будущее зависит от
всех типов ресурсов
Возможности инф.
систем ограничены
Зависит от объемов
Монополизм – одна из
черт информационной
индустрии
Сетевые эффекты и
возрастающая предельная
полезность
Комбинация финансовых и Критерии одинаковые
нефинансовых оценок
Затраты огромны
Стоимость (того, что сделают)
Периодическая оценка
Постоянная оценка
Аддитивные
Неаддитивные
Полное владение всем
объемом
Владение лишь частичным
объемом
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
Комментарии на
основе модели
Полное владение
интеллект. собств.
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
ТЕХНОЛОГИЙ ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Интенсивное развитие предполагает создание интеллектуальных
информационных технологий. Для этого необходимо организовать данные в сложные структуры при помощи связей, прописанных в метаданных, и разработать инструменты, позволяющие автоматизировать процесс создания новых или перенастройки уже созданных технологий с
учетом изменяющихся потребностей. Разработка действительно интеллектуальных технических систем сегодня является нерешенной задачей.
Физическая Технические
среда матесредства
Идеальный
риального материального метауровень
метауровня метауровеня
Полученная модель позволяет выделить 3 направления развития технологий информационного
взаимодействия: интенсивное, экстенсивное и повышения ресурсной эффективности.
Интенсивное
развитие
Сообщение
Экстенсивное
развитие
Экстенсивное развитие заключается в увеличении объемных характеСигнал
ристик инфокоммуникаций. Для этого создаются распределенные вычислительные системы, которые состоят из мощных компьютерРесурсная
ных центров, связанных скоростными каналами связи друг с другом и
эффективность
с пользователями, и программные средства автоматизации информационной деятельности людей. Задачу создания технологий, способных
накапливать, распространять и обрабатывать большие объемы данных
сегодня можно считать решенной.
Ресурсная эффективность информационных технологий связана сегодня с фактическим потреблением ими физических ресурсов, в первую очередь, электроэнергии и оценивается объемом
энергии, потребляемой в расчете на единицу инфоуслуг, стоимостью транзакций в киловатт-часах
или объеме выбросов углерода, объемами выбросов углерода в пересчете на один сервер или на
группу пользователей, энергопотреблением на 1 кв. м. площади технических помещений и т.п.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОБЩЕННОЙ МОДЕЛИ
ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ
тодов применения информационных технологий для создания, проектирования и эксплуатации социальных, биологических и технических
систем во всевозможных проблемных областях. Основные дисциплины:
информационные системы в экономике, управлении, медицине, проектировании, строительстве и т.д. Здесь разрабатываются средства автоматизации процессов в проблемных областях. Пример образовательных
направлений: бизнес информатика, прикладная информатика.
метауровень преобразования данных – методи-
Физическая Технические
среда
средства
метауровень проблемной области – изучение ме-
Идеальный
метауровень
Можно выделить 3 типа образовательных направлений в области информационных наук:
Проблемная
область
Сообщение
Преобразование
данных
Сигнал
Формирование
сигнала
ческие и программно-аппаратные средства реализации информационных
процессов сохранения, распространения и обработки данных. Основные
дисциплины: архитектура систем, операционные системы, программирование, базы данных, схемотехника, цифровая техника, интеграция распределенных информационных ресурсов, интеллектуализация, безопасность информационных систем, теория связи и др. Пример образовательных направлений: информационные системы и технологии, инфокоммуникационные сети и системы
связи.
физическая среда – базовые технологии информатизации, основанные на законах
физики: микро(нано)электроника, фотоника, радиотехника и др.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОБЩЕННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ
МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Можно выделить 3 группы методов обеспечения безопасности процессов информационного
взаимодействия:
Физическая Технические
среда
средства
Идеальный
метауровень
на идеальном метауровене обеспечивается защита смыслов с учетом
человеческого фактора. Человек, обладающий секретным знанием, рассматривается как часть системы и одно из уязвимых мест в системе безопасности. Разрабатываются мероприятия, блоЧеловеческий
кирующие такие ошибки людей, которые могут привесфактор
ти к успешным информационным атакам, имеющим
Сообщение цель раскрыть секретные смыслы противнику;
Защита данных
Сигнал
Защита сигнала
на техническом уровне материального метауровня
обеспечивается защита логических свойств сообщений, составленных на
том или ином языке информационного взаимодействия, например,
математическими методами криптографии путем перевода смыслов на
язык, который не знает противник. Шифрование, цифровая подпись и др.;
на уровне физической среды материального метауровня
обеспечивается защита сигнала и физических законов его существования, например, от попыток разрушить или модифицировать память,
от перехвата побочных излучений или наводок медного кабеля, от
воздействия на сигналы программным путем и др.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ВЫДЕЛЕНИЕ МЕТАУРОВНЕЙ ИНФОРМАЦИОННОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ПРИМЕРЕ СЕРВИСНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Особенности сервиса:
1) имеет форму информационного взаимодействия между людьми – клиентом и оператором услуги;
2) предоставляет услугу в виде процесса, который не связан с получением клиентом права владения
чем-либо, но приносит клиенту некоторую пользу в ходе
своей реализации.
Идеальный метауровень сервиса отображает
смысловое взаимодействие оператора с клиентами.
Здесь формируются и изучаются описания услуг, разрабатываются коммерческие предложения, учитываются
требования клиентов к качеству обслуживания и т.п.
Технический уровень материального метауровня сервиса отображает процессы обмена данными, которые со сторон и
клиента, и оператора поддерживаются мультимедийными терминалами (компьютер, смартфон, планшет и др.). Мультимедиа технологии позволяют в наиболее
привлекательной форме представить клиенту описание и условия предоставления услуги.
Операторы
центра обработки вызовов
Физическая среда взаимодействия материального метауров-
ня может быть организована в вычислительном облаке, которое
независимо от местоположения клиентов и оператора при помощи
центров обработки данных, центров обслуживания вызовов или
других программно-аппаратных инфокоммуникационных сред
обеспечит физическое сохранение, распространение и обработку
сигналов, поддерживая процесс предоставления услуги.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
ВЫДЕЛЕНИЕ МЕТАУРОВНЕЙ ИНФОРМАЦИОННОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
Является ли этот конвейер
предметной областью
базы данных?
Предметная область – это совокупность элементов реального
мира и связей между ними, которую предполагается изучать с
целью организации и автоматизации управления при помощи
информационной модели, имеющей форму базы данных (БД).
База данных – это совокупность компьютерных данных о
предметной области и сопровождающей их схемы, которая определяет адреса и форматы всех элементов данных, устанавливает связи между ними и предписывает правила записи/чтения
данных.
Идеальный метауровень отображает
смысловое взаимодействие пользователей, обращающихся к БД для записи или считывания
данных. Здесь в терминах предметной области
формулируются цели управления и круг задач,
для решения которых создана база данных.
Материальный метауровень отображает
правила доступа пользователей к данным в соответствии с их адресами, форматами, правилами использования, корректировки и защиты. Взаимодействие пользователей с базой данных должен поддерживаться специальными языками для формирования запроса доступа к нужным данным.
Запросы реализуются информационно-поисковыми системами.
Физическая среда взаимодействия обеспечивает сохранение данных в компьютерной памяти
и в зависимости от используемого физического принципа сохранения требует того или иного
количества пространственных, временных и энергетических ресурсов.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое взаимодействие и информационное взаимодействие?
2. Модель информационного взаимодействия людей. Процессы идеального и материального метауровней.
3. Зачем изучать информационное взаимодействие?
4. Примеры и классификация искусственных процессов информационного взаимодействия.
5. Классификация моделей процесса информационного взаимодействия.
6. Общая схема системы связи К. Шеннона как обобщенная модель процесса информационного взаимодействия
при помощи технических средств.
7. Направления развития общей схемы системы связи К. Шеннона.
8. Обобщение понятия канал связи. Физическая среда взаимодействия.
9. Обобщение понятий источник информации и адресат. Коммуниканты.
10. Обобщение общей схемы системы связи.
11. Информационные объекты информационного взаимодействия. Сообщения, данные и сигналы.
12. Естественные и искусственные сигналы.
13. Аналоговые и дискретные сигналы.
14. Сигналы в виде физических полей и вещественно-предметные сигналы.
15. Этапы и фазы процесса информационного взаимодействия.
16. Обобщенная модель информационного взаимодействия при помощи технических средств. Задачи идеального
и материального метауровней и физической среды. Их взаимозависимость.
17. Назначение обобщенной модели информационного взаимодействия при помощи технических средств.
18. Сравнение физических и интеллектуальных экономических ресурсов
19. Основные направления развития технологий информационного взаимодействия.
20. Использование обобщенной модели информационного взаимодействия для выделения образовательных
направлений в области информационных наук.
21. Использование обобщенной модели информационного взаимодействия для классификации методов
обеспечения безопасности информационного взаимодействия.
22. Выделение метауровней информационного взаимодействия на примере сервисной деятельности.
23. Выделение метауровней информационного взаимодействия на примере изучения предметной области.
Колбанёв М.О. Информационное взаимодействие.