Подходы к понятию информации и измерению информации. 
Информационные объекты различных видов. 
Универсальность дискретного (цифрового) представления информации

Подходы к понятию информации С позиции человека информация — это содержание разных сообщений, это самые разнообразные сведения, которые человек получает из окружающего мира через свои органы чувств.

В ХХ веке понятие информация повсеместно проникает в науку.

(Нейрофизиология (раздел биологии) изучает механизмы нервной деятельности животного и человека. Эта наука строит модель информационных процессов, происходящих в организме. Поступающая извне информация превращается в сигналы электрохимической природы, которые от органов чувств передаются по нервным волокнам к нейронам (нервным клеткам) мозга. Мозг передает управляющую информацию в виде сигналов той же природы к мышечным тканям, управляя органами движения. Описанный механизм хорошо согласуется с кибернетической моделью Н. Винера.

В другой биологической науке — генетике используется понятие наследственной информации, заложенной в структуре молекул ДНК, присутствующих в ядрах клеток живых организмов (растений, животных, человека). Генетика доказала, что эта структура является своеобразным кодом, определяющим функционирование всего организма: его рост, развитие, патологии и т. д. Через молекулы ДНК происходит передача наследственной информации от поколения к поколению.)).

Понятие информации относится к числу фундаментальных, т. е. является основополагающим для науки и не объясняется через другие понятия. В этом смысле информация встает в один ряд с такими фундаментальными научными понятиями, как вещество, энергия, пространство, время. Осмыслением информации как фундаментального понятия занимается наука философия.

Согласно одной из философских концепций, информация является свойством всего сущего, всех материальных объектов мира. Такая концепция информации называется атрибутивной (информация — атрибут всех материальных объектов). Информация в мире возникла вместе со Вселенной. С такой широкой точки зрения информация проявляется в воздействии одних объектов на другие.

Другую философскую концепцию информации называют функциональной. Согласно функциональному подходу, информация появилась лишь с возникновением жизни, так как связана с функционированием сложных самоорганизующихся систем, к которым относятся живые организмы и человеческое общество. Можно еще сказать так: информация — это атрибут, свойственный только живой природе. Это один из существенных признаков, отделяющих в природе живое от неживого.

Третья философская концепция информации — антропоцентрическая, согласно которой информация существует лишь в человеческом сознании, в человеческом восприятии. Информационная деятельность присуща только человеку, происходит в социальных системах. Создавая информационную технику, человек создает инструменты для своей информационной деятельности. Можно сказать, что употребление понятия «информация» в повседневной жизни происходит в антропологическом контексте.

Делая выбор между различными точками зрения, надо помнить, что всякая научная теория — это лишь модель бесконечно сложного мира, поэтому она не может отражать его точно и в полной мере.

Содержательный (вероятностный) подход к измерению информации Существует два подхода к измерению информации: содержательный (вероятностный) и объемный (алфавитный).

Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.). Получение новой информации приводит к расширению знания или к уменьшению неопределенности знаний. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.

(Пусть у нас имеется монета, которую мы бросаем. С равной вероятностью произойдет одно из двух возможных событий — монета окажется в одном из двух положений: «орел» или «решка». Можно говорить, что события равновероятны.

Перед броском существует неопределенность наших знаний (возможны два события), и, как упадет монета, предсказать невозможно. После броска наступает полная определенность, так как мы видим, что монета в данный момент находится в определенном положении (например, «орел»). Это сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний в два раза, так как до броска мы имели два вероятных события, а после броска — только одно, то есть в два раза меньше.

Чем больше неопределенна первоначальная ситуация (возможно большее количество информационных сообщений — например, бросаем не монету, а шестигранный кубик), тем больше мы получим новой информации при получении информационного сообщения (в большее количество раз уменьшится неопределенность знания).).

Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.

Главная формула информатики, связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение: N = 2^I

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица названа бит.

Если вернуться к опыту с бросанием монеты, то здесь неопределенность как раз уменьшается в два раза и, следовательно, полученное количество информации равно 1 биту. 2 = 2¹

Бит — наименьшая единица измерения информации.

С помощью набора битов можно представить любой знак и любое число. Знаки представляются восьмиразрядными комбинациями битов — байтами. 1байт = 8 битов = 2³ битов

Байт — это 8 битов, рассматриваемые как единое целое, основная единица компьютерных данных.

Рассмотрим, каково количество комбинаций битов в байте.

Если у нас две двоичные цифры (бита), то число возможных комбинаций из них:

2²=4:00, 01, 10, 11.

Если четыре двоичные цифры (бита), то число возможных комбинаций:

• 2⁴=16:0000, 0001, 0010, 0011,
• 0100, 0101, 0110, 0111,
• 1000, 1001, 1010, 1011,
• 1100, 1101, 1110, 1111

Так как в байте- 8 бит (двоичных цифр), то число возможных комбинаций битов в байте:

28=256.

Таким образом, байт может принимать одно из 256 значений или комбинаций битов.

Для измерения информации используются более крупные единицы: килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т. д.

• 1 Кбайт = 2¹⁰ байт = 1 024 байт
• 1 Мбайт = 2²⁰ байт = 2¹⁰ Кбайт = 1 024 Кбайт = 1 048 576 байт
• 1 Гбайт = 2³⁰ байт = 1 024 Мбайт
• 1 Тбайт = 2⁴⁰ байт = 1 024 Гбайт

Проведем аналогию с единицами длины:

если 1 бит «соответствует» 1 мм, то:

• 1 байт — 10 мм = 1 см;
• 1 Кбайт — 1000 см = 10 м;
• 1 Мбайт — 10 000 м = 10 км;
• 1 Гбайт — 10 000 км (расстояние от Москвы до Владивостока).

Рассмотрим следующие примеры:

страница учебника содержит приблизительно 3 Кбайта информации;

1 газета — 150 Кбайт.

Объемный (алфавитный) подход к измерению информации Информация является предметом нашей деятельности: мы ее храним, передаем, принимаем, обрабатываем. Нам часто необходимо знать, достаточно ли места на носителе, чтобы разместить нужную нам информацию, сколько времени потребуется, чтобы передать информацию по каналу связи и т. п. Величина, которая нас в этих ситуациях интересует, называется объемом информации. В таком случае говорят об объемном подходе к измерению информации.

Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др). В основе языка лежит алфавит. (В основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, английский язык использует латиницу (26 знаков), китайский язык использует алфавит из десятков тысяч знаков (иероглифов).).

При хранении и передаче информации с помощью технических устройств информация рассматривается как последовательность символов — знаков (букв, цифр, кодов цветов точек изображения и т. д.).

Набор символов знаковой системы (алфавит) можно рассматривать как различные возможные состояния (события).

Тогда, N = 2^I

где N — это количество знаков в алфавите знаковой системы, можно рассчитать I — количество информации, которое несет каждый символ.

Информационная емкость знаков зависит от их количества в алфавите. Так, информационная емкость буквы в русском алфавите, если не использовать букву «ё», составляет: 32 = 2^I, т. е. I = 5 битов

В латинском алфавите 26 букв. Информационная емкость буквы латинского алфавита также 5 битов.

На основании алфавитного подхода можно подсчитать количество информации в сообщении I_c, для этого необходимо умножить количество информации, которое несет один символ I, на количество символов K в сообщении:

Ic = I K.

Например, в слове «информатика» 11 знаков (К=11), каждый знак в русском алфавите несет информацию 5 битов (I=5), тогда количество информации в слове «информатика» I_с=5×11=55 (битов).

С помощью формулы N = 2^I можно определить количество информации, которое несет знак в двоичной знаковой системе: N=2 2=2^I 2¹=2^I I=1 бит

Таким образом, в двоичной знаковой системе 1 знак несет 1 бит информации. При двоичном кодировании объем информации равен длине двоичного кода.

Чем большее количество знаков содержит алфавит знаковой системы, тем большее количество информации несет один знак.

Информационные объекты различных видов.

Информационный объект — обобщающее понятие, описывающее различные виды объектов; это предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств.

Простые информационные объекты: звук, изображение, текст, число.

Комплексные (структурированные) информационные объекты: элемент, база данных, таблица, гипертекст, гипермедиа.

Информация содержится везде. (Дерево содержит собственную генетическую информацию, и только благодаря этой информации от семечка берёзы вырастает только берёза. Для деревьев источником информации является воздух, именно по уровню состояния воздуха дерево может определить время распускания почек. Перелетные птицы знают свой маршрут перелёта, и каждая стая идёт только своим заданным в генах маршрутом.

Мозг человека хранит множество информации, и использует для хранения ее свои способы, основа которых — двоичный код, как и у компьютеров. Человек всегда стремился поделиться своей информацией с другими людьми и найти надежные средства для ее передачи и долговременного хранения. Изобретено множество способов хранения информации на внешних (относительно мозга человека) носителях и ее передачи на огромные расстояния.).

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения:

• · графическая или изобразительная
• · звуковая
• · текстовая
• · числовая
• · видеоинформация

С помощью компьютера возможно создание, обработка и хранение информационных объектов любых видов, для чего служат специальные программы.

Информационный объект:

• · обладает определенными потребительскими качествами (т.е. он нужен пользователю);
• · допускает хранение на цифровых носителях в виде самостоятельной информационной единицы (файла, папки, архива);
• · допускает выполнение над ним определенных действий путем использования аппаратных и программных средств компьютера.

В таблице приведены основные виды программ и соответствующие информационные объекты, которые с их помощью создаются и обрабатываются.