Понятие об информации 1. Вещество. Окружающий нас мир

Понятие об информации
1. Вещество.
Окружающий нас мир бесконечно многообразен. Бесплодны попытки человека понять любой его
объект, любое явление в исчерпывающей полноте. С зарождения науки в древности и до наших дней
основным методическим принципом познания является моделирование. Модель – это упрощенное по
сравнению с реальностью описание объекта или явления, учитывающее только некоторые
существенные, с точки зрения исследователя, его свойства. Моделирование всегда связано с
абстрагированием, с выделением общего из множества частностей. Любой ученый знает, что понять –
это, значит, найти общность, отвлекшись от частностей, а затем объяснить частности через эту
понятную общность.
Давайте посмотрим вокруг себя и попробуем ответить на вопрос: с чем нам приходится иметь дело в
повседневной жизни?
Во-первых, это множество материальных объектов: стул, на котором сидим; одежда, которую носим;
пища, предметы и орудия труда, транспортные средства, растения, животные, люди. Одним из первых
обобщенных абстрактных понятий науки становится вещество.
Вещество — это все, что нас окружает, это вода, земля, воздух, горы, дере
вья, это то, из чего мы делаем различные предметы, наконец, это мы сами.
Для обозначения всего разнообразия материальных объектов как единого целого в науке используется
термин «вещество».
Одним из первых обобщенных, абстрактных понятий науки стало понятие вещество. В
разнообразии материальных объектов ученые пытались увидеть некоторое единство, отыскать
«первоматерию», атомы вещества. Эта идея развивалась от философии древней Греции (Демокрит,
Эпикур, Лукреций) до самой современной квантовой теории вещества. После разгадки природы
вещества, его структуры, казалось, что все в мире можно объяснить, описав его как совокупность
взаимодействующих материальных частиц.
2. Энергия.
Следующим обобщающим понятием в истории науки стало понятие энергия. Его появление
было связано с развитием техники, созданием двигателей, технических преобразователей энергии.
Наука стала активно использовать "энергетический язык" в описании природы. Физические,
химические, биологические процессы стали рассматриваться с позиции передачи и преобразования
энергии. Знаменитая формула Эйнштейна E  mc 2 казалось, окончательно закрепила всеобщность
энергетического подхода.
Желая исследовать все более сложные объекты в технике, биологии, обществе, наука стала перед
фактом невозможности детального описания их поведения на языке материально-энергетических
моделей.
Для большинства современных людей понятие «энергия» связано прежде всего с
электричеством. Но кроме электрической в природе существуют и другие виды энергии. Например,
тепловая энергия, механическая энергия движущегося тела, наконец, атомная энергия. Энергия
нужна для того, чтобы ее потребитель мог совершать какую-то работу. Например, электроэнергия
позволяет работать вашему приемнику или мотору трамвая; тепловая энергия пара вращает турбину на электростанции; человек, принимая пищу, запасается энергией, без которой не мог бы
выполнять ни физическую, ни умственную работу
В середине 20 века появляется и развивается новая научная дисциплина – кибернетика. Ее
основатель (1948 г.) – американский математик Норберт Винер. Термин кибернетика на греческом
языке означает искусство управления. Н. Винер назвали кибернетикой науку об управлении и связи в
живом организме и машине. Объекты, рассматриваемые с позиции кибернетики, принято называть
кибернетическими системами. В дальнейшем кибернетический подход стал применяться и к описанию
социумов (социальных объектов и явлений).
3. Информация.
Любой человек интуитивно понимает смысл этого слова. Информация — это сведения, знания,
которые мы получаем из книг, газет, радио, телевидения, от людей, с которыми общаемся. Изучение
любого предмета в школе — это получение информации. В жизни современного человека информация
играет не меньшую роль, чем вещество и энергия.
1
Издавна существующие естественные науки — физика, химия, биология и другие — изучают
материальный мир, его вещественные объекты и энергетические процессы.
-
Современная наука исследует строение и функционирование очень сложных объектов в биологии,
технике, обществе. Однако особенности поведения таких систем оказалось невозможно детально
описать только на языке вещественно-энергетических моделей. Людям всегда была свойственна
потребность выразить и запомнить информацию об окружающем мире, благодаря чему появилась
устная речь, письменность, книгопечатание, живопись, радио, телевидение. В истории человечества
произошло несколько информационных революций.
Первая революция связана с изобретением письменности.
Вторая революция (середина XVI века) вызвана изобретением книгопечатания.
Третья революция (конец XIX века ) произошла благодаря открытию электричества.
Четвертая революция (середина XX века) связана с изобретением компьютера.
Таким образом, к концу XX века стала складываться информационная картина мира, которая
рассматривает окружающий мир под информационным углом зрения, не противопоставляя себя
вещественно-энергетической картине мира, а дополняя ее.
Информация - это фундаментальное понятие науки, очень емкое и глубокое, которое невозможно
определить однозначно.
Центральным понятием кибернетики является информация. Между элементами
кибернетической системы, а также между различными системами имеют место информационные
взаимодействия, т.е. обмен управляющими сигналами, знаками, командами. В рамках кибернетики не
рассматривается физическое, энергетическое взаимодействие, а только информационное.
Кибернетика породила новый системно-информационный взгляд на природу. Вещество-энергияинформация – это три точки зрения, три стороны, с которых наука сумела посмотреть на бесконечно
разнообразный мир.
В 60-70-е годы 20 века информатика выделилась как самостоятельная научная дисциплина.
Предметом информатики является собственно информация, способы ее представления, передачи и
обработки. В современном мире информатика оформилась с появлением и развитием электронновычислительных машин (ЭВМ).
В повседневной жизни, в производственной деятельности человек постоянно имеет дело с тремя
упомянутыми выше субстанциями: веществом, энергией, информацией. Мы не можем жить без пищи,
одежды, жилья, предметов быта, транспорта и пр. Все это – материальные объекты (в общем понятии
– вещество). Электричество, отопление в наших домах – это энергия. Пресса, радио, телевидение,
книги – информация.
Аналогичные примеры можно привести из области производства, которую по отношению к трем
названным субстанциям можно разделить на:
материальное производство (производство сельскохозяйственной и промышленной продукции);
энергетику (производство, преобразование, транспортировка энергии);
информационную сферу (получение, хранение, передача, переработка информации).
4. Свойства информации.
Каждая научная дисциплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. С точки зрения
информатики наиболее важными представляются следующие свойства: объективность, полнота,
достоверность, адекватность, доступность и актуальность информации.
- Объективность и субъективность информации. Понятие объективности информации является
относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъективными. Более
объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный
элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка природного
объекта или явления образуется более объективная информация, чем в результате наблюдения
рисунка того же объекта, выполненного человеком. В ходе информационного процесса степень
объективности информации всегда понижается. Это свойство учитывают в правовых дисциплинах
(обработка показания лиц, непосредственно наблюдавших события или получивших информацию
косвенным путем), в исторических дисциплинах (одни и те же события историческими
документами разных стран фиксируются по-разному).
- Полнота информации. Полнота информации во многом характеризует качество информации и
определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на
2
-
-
-
-
основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать,
тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ходе информационного процесса.
Достоверность информации. Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы
являются «полезными» - всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате
чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума». Если
полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность
информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность
информации снижается. В этом случае для передачи того же количества информации требуется
использовать больше данных, либо более сложные методы.
Адекватность информации – это степень соответствия реальному объективному состоянию дела.
Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе
неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к
созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.
Доступность информации – мера возможности получить ту или иную информацию. На степень
доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность
адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие
адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация
оказывается недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих
случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная,
неадекватная или недостоверная информация.
Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени.
Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации.
Поскольку информационные процессы растянуты по времени, по достоверная и адекватная, но
устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска (или
разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в
получении информации, что она становится неактуальной и ненужной. На этом, в частности,
основывается шифрование некоторых данных с открытым ключом. Лица, не имеющие ключа
(метода) для получения информации, вынуждены тратить время на поиск этого ключа. За время
поиска информация теряется свою актуальность и связанную с ней практическую ценность.
Практическая часть
1. Какими основными обобщающими понятиями можно пользоваться при описании научной картины
мира? В чем их сущность?
2. Приведите примеры взаимодействия вещества и энергии (как изменение вещества отражается на
энергии, как энергия может действовать на изменение состояния вещества).
3. Какая из субстанций (вещество, энергия, информация) является ведущей и почему?
4. Распределите следующие объекты по принадлежности основным понятиям: вещество, энергия,
информация.
Одежда, книги, предметы и орудия труда, ЛЭП (линия электропередач), картонная фабрика, школа,
транспортные средства, радио, телевидение, тетрадь, сплетни, станок.
5. Установите связь между следующими понятиями по их взаимодействию (этот вид энергии нужен для
…):
электроэнергия
энергия пищи
тепловая энергия
физическая и умственная работа человека
вращение турбины на электростанции
мотор трамвая
телевизор
движение тепловоза
физическая работа собаки
-Назовите материальные объекты, которые вас окружают.( стул, на котором сидим; одежда, которую
носим; пища, предметы и орудия труда, транспортные средства, растения, животные, люди.)
-Каким научным термином их можно назвать? (вещество)
-Какие виды энергии вы знаете? (электрической, тепловая энергия, механическая энергия
движущегося тела, атомная энергия. )
-Приведите примеры, где используется каждый вид энергии.( Энергия нужна для того, чтобы ее
потребитель мог совершать какую-то работу. Например, электроэнергия позволяет работать вашему
приемнику или мотору трамвая; тепловая энергия пара вращает турбину на электростанции; человек,
3
принимая пищу, запасается энергией, без которой не мог бы выполнять ни физическую, ни
умственную работу.)
-Расскажите, что вы знаете про информацию.
- Что изучает наука информатика?
- Для чего человеку понадобился компьютер?
- Заполните таблицу:
Вид информации Чувство
Орган
Зрительная
Звуковая
Вкусовая
Обонятельная
Осязательная
Зрение
Глаза
- Животные также получают информацию с помощью своих органов чувств, но значимость того или
иного органа чувств для разных животных различна. Какое, по вашему мнению, чувство является
самым главным и наиболее развитым у орла; волка; летучей мыши; дельфина; крота? (Соедините
стрелками.)
орел
зрение
волк
слух
летучая мышь
обоняние
дельфин
осязание
крот
Упражнение 6
Впишите пропущенные слова.
1. Вода, которую в древности использовали для совершения механической работы, до сих пор является
хорошим источником ...
2. Моль - единица количества ...
3. Электронно-вычислительные машины, в отличие от устройств, преобразующих ... или ..., оперируют...,
которая не материальна.
4. Если бы Вселенную заполняло единое однородное..., то никакая... не существовала бы.
5. Чем богаче словарный запас человека, чем полнее он им пользуется, тем больше ... несет одно и то же
количество сказанных или написанных им слов.
6. Человеческое общество по мере своего развития прошло этапы овладения ..., затем ..., и наконец,...
7. Мир стоит на трех китах — ...,...,... Из ... он слагается,... движется,..направляется.
8. На молекулярном уровне организации жизни организма проявляются
обмен ..., превращение ..., а также передача наследственной ...
9. Молекулы ДНК или РНК являются носителями ...
10. Организмы существуют в единстве с окружающей средой, так как получают из нее все необходимые
элементы и ... в процессе обмена...
4