Задачи информатики состоят в следующем:

• исследование информационных процессов любой природы;

• разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

• решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за неформализуемости процессов и явлений. Особенно следует выделить в информатике методы математического моделирования и методы распознания образов, практическая реализация которых стала возможной благодаря достижениям компьютерной техники.

Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция ко все большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единства науки, техники и производства.

2. Понятие информации

Термин «информация» происходит от латинского «informatio», что означает «разъяснение», «осведомление», «изложение».

Существует множество определений информации. Так, один из основоположников современной теории информации, Ноберт Винер, определял информацию так: «Информация есть информация, а не материя или энергия».

Такое определение через отрицание кажется достаточно полным и универсальным, но применить его в качестве инструмента для построения научной методологии практически невозможно.

В то же время в современной технике получили широкое распространение методологические подходы, позволяющие применять понятие информации и предложенные инструменты для исследования процессов, происходящих в технических системах, экономике, социуме, в живой и неживой природе.

Наиболее известный среди таких подходов – математическая теория Клода Шеннона, позволяющая вероятностно обосновать надежность передачи сигналов по линии связи. В подходе Шеннона информация – это мера снижения неопределенности системы.

Существует также термодинамический (энергетический) подход, рассматривающий информацию как способ уменьшения энтропии¹ системы.

Советским математиком Колмогоровым был предложен алгоритмический подход, позволяющий оценить информацию по сложности алгоритма, необходимого для ее обработки. Все эти подходы темно связывали понятие информации со сферой применения.

С позиции материалистической философии информация есть отражение реального мира с помощью сведений (сообщений).

В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами.

ИНФОРМАЦИЯ – знание, сведения, данные, передаваемые от объекта (источника, передатчика) к объекту (приемнику) с помощью каких либо сигналов, способов, получаемых как отражение свойств объектов, влияющие на изменение состояний свойств объектов, раскрывающие неопределенность, использующаяся человеком при своей деятельности.

Иными словами:

ИНФОРМАЦИЯ – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают степень неопределенности и неполноты имеющихся о них знаний.

Таким образом, информатика рассматривает информацию как концептуально связанные между собой сведения, понятия, изменяющие наши представления о явлении и объекте окружающего мира.

Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представление передаваемой информации.

Сообщение – это форма представления информации в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т.д.

Примерами сообщений являются музыкальные произведения; телепередачи; команды регулировщика на перекрестке; тексты, распечатанные на принтере, данные, полученные в результате работы, составленной вами программы и т.д.

Говоря о материальном мире следует заметить, что все физические объекты, окружающие нас, являются либо телами, либо полями. Физические объекты, взаимодействуя друг с другом, порождают сигналы различных типов. В общем случае любой сигнал – это изменяющийся во времени физический процесс. Такой процесс может содержать различные характеристики. Характеристика, которая используется для представления данных, называется параметром сигнала. Если параметр сигнала принимает ряд последовательных значений и их конечное число, то сигнал называется дискретным. Если параметр сигнала – непрерывная во времени функция, то сигнал называется непрерывным.

В свою очередь, сигналы могут порождать в физических телах изменения свойств. Эти явления называются регистрацией сигналов.

Сигналы, зарегистрированные на материальном носителе, называются данными.

Существует большое количество физических методов регистрации сигналов на материальных носителях. Это могут быть механические воздействия, перемещения, изменения формы или магнитных, электрических, оптических параметров, химического состава, кристаллической структуры. В соответствии с методами регистрации, данные могут храниться и транспортироваться на различных носителях.

Наиболее часто используемый и привычный носитель – бумага; сигналы регистрируются путем изменения ее оптических свойств. Сигналы могут быть зарегистрированы и путем изменения магнитных свойств полимерной ленты с нанесенным ферромагнитным покрытием, как это делается в магнитофонных записях, и путем изменения химических свойств в фотографии.

Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие данных. Покажем, в чем их различие.

Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности знаний о чем-либо, данные превращаются в информацию.

Данными называют факты, сведения, представленные в формализованном виде (закодированные), занесенные на те или иные носители и допускающие обработку с помощью специальных технических средств (в первую очередь ЭВМ).

Данные – это информация, закодированная определенным образом с целью передачи, обработки, хранения, поиска и извлечения.

Данные несут информацию о событии, но не являются самой информацией, так как одни и те же данные могут восприниматься (отображаться или еще говорят интерпретироваться) в сознании разных людей совершенно по-разному.

Например: текст, написанный на русском языке (т.е. данные), даст различную информацию человеку, знающему алфавит и язык, и человеку, не знающему их.

Чтобы получить информацию, имея данные, необходимо к ним применить методы, которые преобразуют данные в понятия, воспринимаемые человеческим сознанием. Методы, в свою очередь, тоже различны.

Например: человек, знающий русский язык, применяет адекватный метод, читая русский текст. Соответственно, человек, не знающий русского языка и алфавита, применяет неадекватный метод, пытаясь понять русский текст.

Таким образом, можно считать, что информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных методов.

Пример: напишите на листе бумаги десять номеров телефонов в виде последовательности десяти чисел и покажите их вашему другу. Он воспримет эти цифры как данные, так как они не предоставляют ему никаких сведений. Затем против каждого номера укажите название фирмы и род деятельности. Для вашего друга непонятные цифры обретут определенность и превратятся из данных в информацию, которую он в дальнейшем мог бы использовать.

При работе с информацией всегда имеются ее источник и потребитель (получатель, приемник).

Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщений от источника информации к ее потребителю, называются информационными коммуникациями или «каналами связи». Так, при передаче речевого сообщения в качестве и канала связи можно рассматривать воздух, в котором распространяются звуковые волны, а в случае передачи письменного сообщения (например, текста, распечатанного на принтере) каналом сообщения можно считать лист бумага, на котором напечатан текст.

Человеку свойственно субъективное восприятие информации через некоторый набор ее свойств, отражающих как количественную, так и качественную ее сторону:

1. Адекватность – это определенный уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному процессу, объекту, явлению и т.п. Адекватность информации выражается в трех формах: синтаксическая (отображает формально-структурные характеристики информации и не затрагивает ее смыслового содержания); семантической или смысловая (определяет степень соответствия образа объекта и самого объекта, предполагает учет смыслового содержания информации); прагматическая или потребительская (отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации цели управления, которая на ее основе реализуется.

2. Дуализм информации характеризует ее двойственность. С одной стороны, информация объективна в силу объективности данных, с другой – субъективна, в силу субъективности применяемых методов. Иными словами, методы могут вносить в большей и меньшей степени субъективный фактор и таким образом влиять на информацию в целом. Например, два человека читают одну и ту же книгу и получают подчас весьма разную информацию, хотя прочитанный текст, т.е. данные, были одинаковы. Более объективная информация применяет методы с меньшим субъективным элементом.

3. Полнота – свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект или процесс; свойство, характеризуемое мерой достаточности для решения определенных задач. Полнота информации означает, что она обеспечивает принятие правильного (оптимального) решения или создания новых данных на основе имеющихся. Неполный набор данных оставляет большую долю неопределенности, т.е. большое число вариантов выбора, а это потребует дополнительных методов, например, экспертных оценок, бросания жребия и т.д. Избыточный набор данных затрудняет доступ к нужным данным, создает повышенный информационный шум, что также вызывает необходимость дополнительных методов, например, фильтрацию, сортировку. И неполный и избыточный наборы затрудняют получение информации и принятие адекватного решения. Оценивается относительно вполне определенной задачи или группы задач.

4. Актуальность – свойство информации сохранять ценность для потребителя в течение времени, т.е. не подвергаться «моральному» стиранию. Информация, актуальная сегодня, может стать совершенно ненужной по истечении некоторого времени. Например, программа телепередач на нынешнюю неделю будет неактуальна для многих телезрителей на следующей неделе.

5. Сохранность – свойство информации, характеризуемое степенью готовности определенных информационных массивов к целевому применению и определяемое способностью контроля и защиты информации обеспечить постоянное наличие и своевременное предоставление информационного массива, необходимых для автоматизированного решения целевых и функциональных задач системы.

6. Важность

7. Релевантность – способность информации соответствовать нуждам потребителя

8. Достоверность – свойство информации не иметь скрытых ошибок; свойство информации, характеризуемое степенью соответствия реальных информационных единиц их истинному значению с необходимой точностью. При работе с неполным набором данных достоверность информации может характеризоваться вероятностью, например, можно сказать, что при бросании монеты с вероятностью 50% выпадет герб. Требуемый уровень достоверности информации достигается путем внедрения методов контроля и защиты информации на всех стадиях ее переработки, повышения надежности комплекса технических и программных средств информационной системы, а также административно-организационными мерами.

9. Своевременность – способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный для него момент, т.е. ее поступление не позже заранее назначенного времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

10. Доступность информации – это возможность получения информации при необходимости. Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Доступность складывается из двух составляющих: из доступности данных и доступности методов. Отсутствие хотя бы одного дает неадекватную информации. Например, в информационной системе информация преобразуется к доступной и удобной для восприятия пользователя форме. Это достигается, в частности, и путем согласование я ее семантической формы с тезаурусом пользователя.

11. Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления.

12. Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и ее репрезентабельность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования. Репрезентабельность – это свойство информации связано с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отображения свойств объекта.

13. Запоминаемость – одно из самых важных. Запоминаемую информацию будем называть макроскопической (имея в виду пространственные масштабы запоминающей ячейки и время запоминания). Именно с макроскопической информацией мы имеем дело в реальной практике.

14. Преобразуемость – это фундаментальное свойство информации. Оно означает, что информация может менять способ и форму своего существования. Копируемость есть разновидность преобразования информации, при котором ее количество не меняется. В общем случае количество информации в процессах преобразования меняется, но возрастать не может.

15. Передаваемость – способность информации к копированию, т.е. к тому, что она может быть “запомнена” другой макроскопической системой и при этом останется тождественной самой себе. Очевидно, что количество информации не должно возрастать при копировании.

16. Воспроизводимость – информации тесно связана с ее передаваемостью и не является ее независимым базовым свойством. Если передаваемость означает, что не следует считать существенными пространственные отношения между частями системы, между которыми передается информация, то воспроизводимость характеризует неиссякаемость и неистощимость информации, т.е. что при копировании информация остается тождественной самой себе.

17. Стираемость. Оно связано с таким преобразованием информации (передачей), при котором ее количество уменьшается и становится равным нулю.

18. Защищенность – свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования изменения информации.

19. Эргономичность – свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.

В зависимости от потребителя, использующего информацию, ее можно подразделить на следующие виды: политическая, техническая, экономическая, геологическая, криминалистическая, биологическая, химическая и т.д.

Многообразие форм информации привело к многообразию способов и методов ее представления, к новым информационным технологиям. Любая технология включает комплекс научных и инженерных знаний, воплощенных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способов их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям или стандартам, то есть технология представляет собой совокупность последовательно выполняемых этапов преобразования исходного сырья в готовый продукт. Разные технологии позволяют из одного и того же сырья получать различные виды продуктов. Например, с использованием разных технологий из молока можно получить сметану и сливки, сыр и творог, кисломолочные продукты и сливочное масло. Аналогично и с информационными технологиями.

Информационная технология представляет собой процесс использования технических средств, методов и правил сбора, накопления, хранения, обработки и передачи данных для получения качественно новой (вторичной) информации или информационного продукта

1 Энтропи́я (от греч. ἐντροπία — поворот, превращение) в естественных науках – мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике – мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации – мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит и количество информации. Понятие энтропии впервые было введено Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Определённая как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых – её изменение всегда положительно.

,где dS – приращение энтропии; δQ — минимальная теплота подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса;

15