
- •1. Понятия «информация» и наука «информатика». Их происхождение. Информация как смысловое свойство материи
- •2. Подходы к определению понятия «информация»
- •3. Носители информации. Знаки и сигналы
- •4. Виды и свойства информации
- •5,6,7. Измерение информации
- •8. Общая характеристика информационных процессов
- •9. Кодирование информации
- •10. Неравномерное кодирование, проблема разности кодов, код Фано
- •11. Код Хаффмана. Блочное кодирование
- •12. Избыточность кода, первая теорема Шеннона
- •13. Передача информации, основные составляющие процесса передачи информации, характеристики, процесс обработки информации, формулировка второй теоремы Шеннона
- •14. Интуитивное понятие алгоритма, его основные свойства, роль алгоритмов, способы представления алгоритмов
- •15. Формализация понятия алгоритма, конкретные реализации, нормальные подстановки Маркова, существование алгоритмически неразрешимых проблем
- •16. Понятие формального языка, проблемы применения естественных языков для представления алгоритмов, нотация Бэкуса-Наура, как способ описания формального языка
- •17. Время выполнения алгоритмов, понятие сложности алгоритма, классификация скоростей роста, некоторые приемы определения сложности алгоритмов (правило сумм и т.Д.), асимптотическая сложность
- •18. Алгоритмы сортировки, оценка сложности конкретных алгоритмов (метод пузырька или вставки)
- •19. Классы входных данных
- •20. Полиномиальные алгоритмы. Задачи np-класса. Примеры
- •23. Эвристический подход, понятие "жадного" алгоритма, пример решения задачи коммивояжера, алгоритм Крускала
- •24. Алгоритмы на графах, решение задачи раскраски графа с помощью жадного алгоритма, принципиальная теоретическая важности задачи раскраски, ее применение
- •25. Алгоритмы на графах, решение задачи о минимальной телефонной сети, построение минимального оставного дерева
1. Понятия «информация» и наука «информатика». Их происхождение. Информация как смысловое свойство материи
Считается, что информатика, как область знания, сложилась в самостоятельную научную дисциплину в шестидесятые годы ХХ столетия, в основном благодаря исследованиям осуществленным в США и Великобритании (Ф. Бауэр, Г. Гооз Информатика). В настоящее время мы рассматриваем Информатику, как фундаментальную научную дисциплину, которая изучает информационные процессы, происходящие в системах различной природы, а также возможность их автоматизации. В её становление внесли вклад такие дисциплины, как математика, лингвистика, семиотика, логика, то, что за рубежом называется computer science (наука о компьютерах) и др.
Чтобы найти истоки информатики, надо понять, какие изменения произошли в представлении человека о мире, в научном мировоззрении, что заставило взяться за создание новой научной дисциплины. Информатику традиционно связывают с развитием компьютерной техники. Но компьютер послужил лишь катализатором тенденций, которые возникли в науке задолго до его появления.
Хорошо известно, что современная наука возникла около 400 лет назад. Тогда нарождающемуся производству, были нужны знания о свойствах материи. Начиная с XVI века преобразовательская, прагматическая сторона исследования материи становится основной движущей силой научных исследований, достигая поразительных успехов. «Природа — не храм, а мастерская, и человек в ней работник», — устами тургеневского Базарова говорил человек XIX века.
Как известно материя проявляется в двух формах:
в форме вещества;
в форме поля.
Человек научился преобразовывать в своих интересах и вещество, и поле. С введением в XIX веке понятия энергии, человечество получило возможность изучать с единой точки зрения явления, казалось бы весьма отдаленные – электрические и механические, биологические и тепловые. Это имело для развития производства колоссальный эффект. Установление законов изменения энергии, поиск ее источников на какое-то время стали одними из главных задач науки.
XX век с полным правом можно назвать веком научных революций. Теория относительности, квантовая теория, кибернетика и, наконец, информатика в корне поменяли научное представление о мире. Постепенно стало ясно, что преобразовательская деятельность, даже при достаточном количестве энергии, имеет свои ограничения. После взрыва атомной бомбы человечество особенно серьезно задумалось о том, что его действия могут иметь непредсказуемые последствия.
Постепенно пришло научное осознание факта (который на уровне религиозных воззрений был известен в глубокой древности), что каждый предмет, явление, событие имеет какой-то вполне определенный смысл в общей картине мироздания. По определению С. И. Ожегова: «Смысл – это внутренне содержание, значение чего-либо, постигаемое разумом». Человек в своей преобразовательской деятельности может учитывать или не учитывать этот смысл, однако в последнем случае есть опасность нарушить какие-то до конца не осознанные законы. А нарушение объективных законов всегда ведет к непредсказуемым, часто катастрофическим последствиям. Поэтому одной из главных задач современной науки стало выяснение смысловых или, иначе говоря, семантических свойств материи. Причем, большинство ученых склоняются к мысли, что в наибольшей степени семантическое свойство материи нашло свое отражение в научном языке в понятии «информация». В этой связи полезно вспомнить, что говорил об информации Н. Винер: “Информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему”
Иными словами, информация как философская категория отражает семантические свойства материи.
Это, в частности, означает, что:
• будучи свойством материи, информация присуща каждому материальному объекту;
• будучи семантическим свойством материи, она отражает смысловую сторону материального объекта;
• поскольку всеобщей формой существования материи является ее движение, изменение, то информация — это свойство материи, задающее (определяющее, отражающее) направление этого движения, его цель.
Понятие смысла для человека чаще всего ассоциируется с восприятием сигналов, знаков, текстов, но его можно распространить и на объекты и явления живой и неживой природы.
Пример. К. Фриш установил, что танец пчел имеет вполне определенный смысл и смысл этот — в передаче информации.
В ряде случаев понятие смысла можно свести к понятию упорядоченности. Таким образом, роль смысла может играть структура, способ взаимосвязи. В своей исследовательской деятельности человек, обнаружив определенную упорядоченность, связывает ее с определенным, возможно, скрытым смыслом. Однако, несмотря на то, что большинство ученых стоят на позиции, что информация является семантическим свойством материи, в настоящее время существуют следующие точки зрения:
1. Любой объект материального мира обладает определенным смыслом, следовательно, информация есть свойство любого материального объекта.
2. Смысл можно искать только в объектах живой природы и социотехнических системах, следовательно, понятие «информация» следует относить только к ним.
3. Человек в процессе познания и практической деятельности приписывает объектам некоторый смысл. В этом случае, информация субъективна и существует только в человеческом сознании.
Противоположность взглядов на происхождение информации не влияет на единство подходов к изучению свойств информации, их проявлений в информационных процессах и возможность автоматизации этих процессов с помощью средств вычислительной техники.
Свидетельством тому является распространение в науке системного подхода, ставшего ведущим методом современного научного познания. В самой общей формулировке он означает, что каждый объект принадлежит некоторой системе объектов, обладает в рамках этой системы определенным смыслом (несет некоторую информацию) и должен рассматриваться в контексте этой системы. Из этого следует, в частности, что объект невозможно произвольным образом преобразовывать, не затронув при этом других.
Какова бы ни была позиция на происхождение информации, имеется полное понимание и принятие того факта, что появление и совершенствование вычислительной техники обусловлено потребностями общества в быстрой и, что не менее важно, безошибочной обработке информации. А это, в свою очередь, позволяет своевременно адаптироваться к меняющимся условиям окружающей действительности, принимать более обоснованные решения, составлять более точные прогнозы последствий принимаемых решений.
Быстрое увеличение объема циркулирующей в обществе информации ставит современного человека перед проблемой умения работать с ней: находить, отбирать нужное, хранить, упаковывать и быстро извлекать из хранилища, обрабатывать и преобразовывать. Причем информация сегодня все чаще представляется не только в текстовом, наиболее привычном виде, но и как видео и аудиоматериалы, схемы и анимационная графика и т. п. Умение работать с информацией становится одним из основных для человека, и этому умению, как и любому другому, следует учиться.