Информатика. Теория информации. Практикум для обучающихся по направлению подготовки 51.03.06 «Библиотечно-информационная деятельность», профилям подго

Содержательность информации отражает семантическую ёмкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объёму обрабатываемых данных.

Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с её смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой.

Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур её получения и преобразования.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент её использования и зависит от динамики изменения её характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Своевременность информации означает её поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.

Достоверность информации определяется её свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.

Устойчивость информации отражает её способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой её отбора и формирования.

Творческое задание:

2.1. От современного потребителя новостного контента требуется не только умение читать, но и умение анализировать предоставленную в Интернет информацию: довольно часто новости, опубликованные в Сети, даже на сайтах серьёзных медиа, являются неправдой. И это касается не только новостей, но и другой информации.

Технология выполнения задания:

1.Объясните, что сегодня называют «фейками»?

2.Назовите 8–11 синонимов слова «фейковый». Слово «фейковый» имеет порядка 11 основных синонимов, каждый из них также имеет по нескольку десятков своих синонимов.

21

3.Обоснуйте как минимум 5 причин (факторов, мотивов) почему фейковые новости стали неотъемлемой частью современного медиапространства.

4.Объясните, как Вы понимаете слово «фишинг» и какова его связь

сфейковыми страницами в Интернете.

Контрольные вопросы:

1.В чём отличие в понятиях «качество информации» и «свойство информации»?

2.Как Вы понимаете такие качества информации, как актуальность, доступность, своевременность информации?

3.К какому качеству информации можно отнести понятие «дезинформация»?

Практическая работа № 3 Меры информации

2 часа Цель: практически закрепить основные виды мер информации.

Задача: научиться различать виды мер информации.

Обеспечивающие средства:

−мультимедийная лекция по теме в ЭОС КемГИК,

−интернет-ресурсы,

−учебник «Информатика» под ред. Н. В. Макаровой.

Краткие теоретические сведения

Существует три основных видамеры информации: семантическая, син-

таксическая и прагматическая. Эти меры информации тесно связаны с понятиями: семантическая информация, синтаксическая информация, прагматическая информация.

Синтаксическая мера связана с техническими проблемами хранения и передачи информации. Синтаксическая мера информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов представления информации. На этом уровне объём данных в сообщении измеряется количеством символов в этом сообщении.

Семантическая мера информации – подход, при котором информация (сообщение) рассматривается с точки зрения своего содержания. Семантиче-

22

ская мера информации имеет отношение к смыслу и значению истинности сообщений. Используется для измерения смыслового содержания информации. Наибольшее распространение здесь получила тезаурусная мера, связывающая семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. Тезаурус – это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.

Появлению понятия семантической информации способствовало возникновение в XIX веке семиотики – науки, исследующей свойства знаков и знаковых систем.

Окончательно понятие семантической информации сложилось после появления теории информации, созданной Клодом Шенноном в 1948 году («Математическая теория связи»). Теория Шеннона ныне рассматривается как теория синтаксической информации, она полностью игнорирует смысл сообщения.

В1952 году Йегошуа Бар-Хиллел и Рудольф Карнал предложили теорию семантической информации, основанной на понятии логических вероятностей. Семантическая информация трактуется авторами как синоним смыслового содержания, которым обладают как истинные, так и ложные выражения.

Не вдаваясь в подробности философских умозаключений этих двух авторов теории семантической информации, рассмотрим ещё несколько альтернативных и современных теорий.

Вряду альтернативных идей (конец ХХ века) необходимо назвать:

-идеи Александра Харкевича, который предложил измерять ценность информации по изменению вероятности достижения определённой цели, возникающему под воздействием данного сообщения;

-идеи Юлия Шрейдера, он полагал, что количество семантической информации в послании любой природы можно оценивать как степень изменения системы знаний адресата в результате восприятия сообщения.

Среди авторов современных теорий семантической информации необходимо назвать:

-Лучано Флориди (особенно активно в данном направлении работает

с2004 года), который отверг теорию Бар-Хиллела и Карнала как «слабую» теорию и создал свою – «сильную». Он отказался от использования логических вероятностей и заявил, что теория семантической информации не должна быть похожей на теорию Шеннона. В его собственной интерпретации ко-

23

личество семантической информации в сообщении определяется степенью соответствия этого сообщения ситуации (то есть тому, что происходит в данном месте и в данное время).

Несоответствие возникает либо в результате бессодержательности сообщения, либо в результате его неточности. В своей теории Флориди непосредственно не использует понятие дезинформации, вместо этого он вводит понятие степени неточности условно ложных предложений.

- Погорелова О. А. (2015 год), который предлагает модифицировать классическую теорию семантической информации, включив в неё понятие дезинформации, содержащейся в ложном сообщении. В его теории, как и в теории Флориди, рассматривается множество различных ситуаций (точек пространства-времени). Одно и то же предложение языка может быть истинным в одной ситуации и ложным в другой. Поскольку получатель сообщений не может быть застрахован от ошибок при оценке их истинности, количество семантической информации оценивается отдельно с точки зрения получателя

ис точки зрения всезнающего эксперта.

Внаучном современном сообществе практикуется следующее. Количество семантической информации в сообщении, количество новых знаний, получаемых пользователем, является величиной относительной. Одно и то же сообщение может иметь смысловое содержание для компетентного пользователя и быть бессмысленным (семантический шум) для пользователя некомпетентного.

Среди семантических мер наиболее распространены содержательность, логическое количество, целесообразность и существенность информации.

Прагматическая мера информации – определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Прагматический аспект затрагивает вопросы влияния информации на поведение людей.

Обычно ценность информации измеряется в тех же единицах, что и целевая функция управления системой.

Задание:

3.1. В приведенной ниже таблице указаны меры информации, единицы измерения информации и примеры для компьютерной области. Дополните недостающую информацию, приведите свои примеры.

24

Контрольные вопросы:

1. Чем отличается мера информации от единиц измерения информа-

ции?

2. Какими единицами измеряется информация в современных компьютерах, на серверах?

Практическая работа № 4 Измерение информации 2 часа

Цель: знать различные подходы к измерению информации. Задача: уметь измерять информацию.

Обеспечивающие средства:

−лекция по теме в ЭОС КемГИК,

−интернет-ресурсы,

−учебник «Информатика» под ред. Н. В. Макаровой.

25

Краткие теоретические сведения

Винформатике используются различные подходы к измерению информации:

Всодержательном подходе к измерению информации сообщение – информативный поток, который в процессе передачи информации поступает

кприемнику. Сообщение несёт информацию для человека, если содержащиеся в нём сведения являются для него новыми и понятными.

При содержательном подходе возможна качественная оценка информации: полезная, безразличная, важная, вредная.

ВЭВМ минимальной единицей измерения данных является байт.

1 символ = 1 байту. Данную единицу измерения, как и теорию информации, первым применил математик Клод Элвуд Шеннон в 1948 году.

Широко используются более крупные единицы измерения (таблица 3).

Таблица 3 – Единицы измерения информации

Примеры решения задач на измерение информации. Содержательный подход

Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний человека в два раза, несет для него 1 бит информации.

26

Пусть в некотором сообщении содержатся сведения о том, что произошло одно из N равновероятных событий (равновероятность обозначает, что ни одно событие не имеет преимуществ перед другими). Тогда количество информации, заключенное в этом сообщении, – х бит и число N связаны формулой:

2х = N.

Данная формула является показательным уравнением относительно неизвестной х. Из математики известно, что решение такого уравнения имеет вид:

х= lоg2К

–логарифм от N по основанию 2. Если N равно целой степени двойки (2, 4, 8, 16 и т. д.), то такое уравнение можно решить «в уме». В противном случае количество информации становится нецелой величиной, и для решения задачи придется воспользоваться таблицей логарифмов.

4.1.Пример. При бросании монеты сообщение о результате жребия (например, выпал орел) несет 1 бит информации, поскольку количество возможных вариантов равно 2 (орел или решка). Оба эти варианта равновероятны.

Ответ может быть получен из решения уравнения: 2х = 2, откуда, очевидно, следует: х = 1 бит.

Вывод: в любом случае сообщение об одном событии из двух равнове-

роятных несет 1 бит информации.

4.2. Пример. В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал номер 15)?

Решение: Поскольку выбор любого из 32 шаров равновероятен, то количество информации об одном выпавшем номере находится из уравнения:

2х =32.

Но 32=25. Следовательно, х=5 бит. Очевидно, ответ не зависит от того, какой именно выпал номер.

4.3. Пример. При игре в кости используется кубик с шестью гранями. Сколько бит информации получает игрок при каждом бросании кубика?

Решение: Выпадение каждой грани кубика равновероятно. Поэтому количество информации от одного результата бросания находится из уравне-

ния: 2х = 6.

27

Решение этого уравнения:

х= 1оg2 6.

Значение х составляет (с точностью до трёх знаков после запятой):

х= 2,585 бит.

Задания: решите следующие задачи:

4.4.Определите, какое из сообщений содержит для вас информацию:

-Фэйковые новости – это феномен в медиапространстве.

-Дивергенция однородного векторного поля равна нулю.

-Москва – столица России.

-Площадь Тихого океана – 179 млн кв. км.

-2 х 2 = 4.

-Мельдоний в спорте позволяет восстановить равновесие между доставкой и использованием кислорода в клетках.

-Правовую информацию генерируют законодательные органы, Министерство юстиции.

-Извлеченная информация обрабатывается, сохраняется в головном мозге человека и становится его знаниями.

-Знания можно сохранять на бумаге.

4.5.Дайте следующим сообщениям оценки: «важная», «полезная», «безразличная», «вредная», «ложная», «фэйковая» информация:

-Сейчас идёт дождь.

-Занятия по информатике можно пропустить.

-IBM – это первые буквы английских слов, которые звучат как «интернешнел бизнес мэшинз», что по-русски означает «машины для международного бизнеса».

-Интересующиеся вопросом «как изготовить взрывное устройство» могут воспользоваться информацией по электронной ссылке…

-В аптеке на пересечении улиц Спортивной и 9-е января продаются детские памперсы по сниженной цене.

-Семинар по информатике переносится на четверг следующей недели.

-Студенты имеют определённые льготы, о них можно получить информацию на сайте вуза в разделе «Социальная поддержка».

-Сдать задолженности по информатике можно в 13 часов следующего понедельника.

28

4.6.«Вы выходите на следующей остановке?» – спросили человека в автобусе. «Нет», – ответил он. Сколько информации содержит ответ?

4.7.Какой объём информации содержит сообщение, уменьшающее неопределённость знаний в 4 раза?

4.8.Группа студентов пришла в бассейн, в котором 4 дорожки для плавания. Тренер сообщил, что группа будет плавать на дорожке номер 3. Сколько информации получили студенты из этого сообщения?

4.9.В корзине лежат 8 шаров. Все шары разного цвета. Сколько информации несёт сообщение о том, что из корзины достали красный шар?

4.10.При угадывании целого числа в некотором диапазоне было получено 6 бит информации. Сколько чисел содержит этот диапазон

4.11.Сообщение о том, что ваш друг живет на 10-м этаже, несет 4 бита информации. Сколько этажей в доме?

4.12.Какое количество информации несет сообщение: «Встреча назначена на сентябрь»?

4.13.Какое количество информации несет сообщение о том, что встреча назначена на 23 октября в 15.00?

Примеры решения задач на измерение информации

Алфавитный подход

Множество символов, используемых при записи текста, называется алфавитом. Полное количество символов в алфавите называется мощностью (размером) алфавита. Если допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с одинаковой частотой (равновероятно), то количество информации, которое несет каждый символ, вычисляется по формуле:

i = log2N,

где N – мощность алфавита. Следовательно, в 2-символьном алфавите каждый символ «весит» 1 бит (log22 = 1); в 4-символьном алфавите каждый символ несет 2 бита информации (log24 = 2); в 8-символьном – 3 бита

(log28 = 3) и т. д.

Один символ из алфавита мощностью 256 (28) несет в тексте 8 бит информации. Такое количество информации называется байт. Алфавит из 256 символов используется для представления текстов в компьютере.

1 байт = 8 бит.

29

Если весь текст состоит из К символов, то при алфавитном подходе размер содержащейся в нем информации равен:

I = К х i,

где i – информационный вес одного символа в используемом алфавите.

4.14.Пример. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов. Каков объем информации в книге?

Решение: Мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ несет 1 байт информации. Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):

2400 х 150 = 360 000 байт. 360000/1024 = 351,5625 Кбайт. 351,5625/1024 = 0,34332275 Мбайт.

Задание: решите следующие задачи:

4.15.Алфавит состоит из 8 букв. Какое количество информации несет одна буква этого алфавита?

4.16.Сообщение, записанное буквами из 64-символьного алфавита, содержит 20 символов. Какой объем информации оно несет?

4.17.Племя Z имеет 32-символьный алфавит. Племя F использует 64-символьный алфавит. Вожди племен обменялись письмами. Письмо племени Z содержало 80 символов, а письмо племени F – 70 символов. Сравните объемы информации, содержащейся в письмах.

4.18.Информационное сообщение объемом 1,5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение?

4.19.Объем сообщения, содержащего 2048 символов, составил 1/512 часть Мбайта. Каков размер алфавита, с помощью которого записано сообщение?

4.20.Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16-символьного алфавита, если объем его составил 1/16 часть Мбайта?

4.21.Сколько килобайтов составляет сообщение, содержащее 12288

битов?

4.22.Сколько килобайтов составит сообщение из 384 символов 16-сим- вольного алфавита?

30