Лекция 2 Научные основы информатики

2.1 Категории информатики

2.2 Аксиоматика информатики

2.3 Виды и свойства информации

2.4 Методы измерения информации

2.1 Категории информатики

Вся система категорий и понятий дисциплины информатика состоит из двух групп:

понятия, заимствованные из других наук;

понятия и аксиомы самой информатики.

Группа 1. К ним относятся такие понятия, как информация, информационный шум, избыточность, точность, бит, байт и другие понятия математической теории связи. Из теории автоматического управления используются такие понятия, как цель управления, управляющая система, прямая и обратная связи и другие понятия других наук.

Группа 2. К ним относятся: информационный ресурс, автоматизированные информационные системы, информационные технологии, энтропия, полезная работа ЭВМ, информационная среда, напряженность информационного поля, информационный поток, искусственный интеллект и другие понятия.

Рассмотрим эти понятия на примере управляемых систем, в соответствии с рисунком 2.1.

Энтропия (Э) – это мера отклонения от некоторого состояния, принимаемого за эталонное, оптимальное по критерию недоиспользования ИР. Т.е. это мера соответствия состояния управляемой системы ее целевой установке:

Э = Х_i- Ц, (2.1)

где Э – энтропия объекта управления (ОУ);

Х_i – i-тое состояние ОУ;

Ц – целевая функция управляющей системы (УС).

Если Э=0, то состояние ОУ полностью соответствует целевой установке УС и о такой системе все известно, т.к. все известно о заданной целевой установке Ц.

Информационная работа системы (ИРС) – это воздействие УС (Е) на ОУ путем выработки и передачи сообщений, обеспечивающих удержание объекта в исходном состоянии, а также перевод его в новое состояние для достижение новой цели.

ИДО

Рисунок 2. 1 – Понятный аппарат информатики на примере управляемых систем

Информационная работа имеет неэнтропийную природу, т.к. управляющее воздействие, т.е. цель всегда известны. Однако постановка новой цели объекту добавляет ему энтропию, т.е.:

Ц₁ + Ц₂ = Э_н, (2.2)

где Ц₁ – старая цель УС;

Ц₂ – новая цель УС;

Э_н – значение новой энтропии.

Снятие новой энтропии требует дополнительной информационной работы. Таким образом, полезная информационная работа УС (ПИР) – это остаток от работы, затраченной на компенсацию энтропии самой УС (ЭУС), ее незнания в управлении, и исходной энтропии объекта (ЭОУ), а так же энтропии датчиков (Эд) системы:

ПИР = Э_ЭВМ +Э_ОУ+Э_Д. (2.3)

Информационная среда (ИС)– это весь набор условий для технологической переработки и эффективного использования знаний в системе.

Напряженность информационного поля (НИП) – это та сила, с которой ОУ и его среда действуют на УС, вызывая ее действия по снятию возникшей новой энтропии, обеспечению достижения объектом новой цели в течение заданного времени.

Информационный поток – полный поток M, воздействующий на объект за период его перехода в новое целевое состояние.

Информационно – динамический объект (ИДО) – представляет собой АИС, управляющая система, которой выступает в виде творческой системы, создающей новые состояния объекта. Поэтому ИДО – это системы, в которых осуществляется обмен энергией в виде информационной и физической работы.

Искусственный интеллект (ИИ) – искусственные системы, дублирующие функции (в пределах доступного) живых интеллектуальных систем. Инструментарием ИИ являются ЭВМ, роботы, экспертные системы, телекоммуникации.

Творческая система – это интеллектуальные системы полного цикла, обеспечивающие переход знаний в силу, создающие объект. Они являются высшей формой информационных систем. Творческие системы созидают новые состояния объекта.

Примером данных систем могут служить автоматизированные системы управления (АСУ), которые объединяют следующие подсистемы:

автоматизированные системы управления производством;

системы автоматизированного проектирования;

автоматизированные системы научных исследований и др.