Информация и информатика

Информация и информатика

1. Информацията в материалния свят

Информацията е понятие, с което си служим постоянно в ежедневието. Различните науки го изпълват с различен смисъл, определяйки го в различен контекст. Ето защо еднозначно определение за информацията не съществува. На латински, от където произхожда термина, "информация" означава сведение, разяснение.

Сигнали и данни

При взаимодействието на физическите тела в материалния свят те си обменят енергия, пораждаща сигнали. Като следствие на последните в телата настъпват определени изменения, които могат да се наблюдават, измерват или фиксират по различен начин. При това възникват и се регистрират нови сигнали, т.е. формират се данни. Следователно, данните са зарегистрирани сигнали.

Данни и методи

Данните носят в себе си информация за събитията, произтичащи в материалния свят, доколкото те регистрират сигнали, възникващи в резултат на тези събития. В същото време данните не са тъждествени на информацията. За възникването на информация е необходим метод, който да преобразува данните в понятия.

Понятие за информация

Различните научни области дават различни определения на информацията:
  • съвкупност от данни, които повишават равнището на знания за обективната реалност;
  • съвкупност от данни, които могат да бъдат усвоени и преобразувани в знания.
Информацията от гледна точка на информатиката не може да се определя чрез понятието знание, защото тя подлежи на автоматизирана обработка от машини, който са напълно безразлични към нейния смисъл и прагматична стойност. Машините могат да обработват включително и лъжлива информация. Ето защо авторът я определя като "продукт на взаимодействието на данните с адекватните им методи". Информацията се появява само когато е налице взаимодействие на данните с адекватните методи за тяхната обработка. Т.е. информация съществува само в контекста на информационния процес /обработването и придаването на смисъл на данните/. В останалото време тя съществува във вид на данни. Едни и същи данни могат да донесат различна информация на различните потребители в зависимост от методите на обработка, които те използват. Данните са обективни, доколкото те отразяват движението и взаимодействието в материалния свят, а информацията е субективна, доколкото метода за трансформация на данните принадлежи на определен субект. Т.е. информацията възниква при взаимодействието между обективните данни и субективните методи.

Свойства на информацията

На свойствата на информацията влияят както свойствата на данните, така и свойствата на методите, взаимодействащи с данните в хода на информационния процес. От този дуализъм произтичат и нейните свойства:
  • обективност и субективност на информацията – обективността на информацията е относителна доколкото методите за нейното получаване са субективни. За по-обективна се смята онази информация, при която методите внасят по-малко субективен елемент. Напр. отразяването на природата от фотоснимка и рисунка. В хода на информационния процес степента на обективност на информацията винаги се понижава;
  • пълнота на информацията – Пълнотата на информацията характеризира нейното качество и определя дали данните са достатъчно, за да се вземе решение или за създаването на нови данни на основата на съществуващите. Колкото по-пълни са данните, толкова по-широк е диапазона на методите, които могат да бъдат използвани за тяхната обработка, за да се намали процента на грешка в информационния процес;
  • достоверност на информацията – данните възникват в момента на регистриране на сигналите, но не всички сигнали са "полезни". Винаги има данни, които не са съществени за отразяваното явление, които създават т.нар. "информационен шум". Колкото полезните сигнали са регистрирани по-ясно, толкова по-достоверна е информацията. При увеличаване на шума, достоверността на информацията се понижава. В такъв случай за извличане/предаване на тази информация са необходими данни или по-прецизни методи;
  • адекватност на информацията – това е степента на съответствие на реалното обективно състояние на нещата. Неадекватната информация може да възникне при обработване на непълни и недостоверни данни. В същото време и пълни данни могат да са основа за получаване на неадекватна информация когато се интерпретират с неподходящи методи;
  • достъпност на информацията – измерва възможността за получаване на една информация. На степента на достъпност на информацията влияе и достъпността на данните, и достъпността на методите за тяхното обработване. Отсъствието на адекватни методи за обработка на данните води до получаването на недостоверна, неволна и неадекватна информация;
  • актуалност на информацията – степента на съответствие на информацията на текущия момент. Нерядко с актуалността е свързана търговската стойност на информацията. Доколкото информационните процеси се разгръщат във времето, то достоверна и адекватна информацията могат да доведат до вземането на неправилно решение, ако тя не е вече актуална.
2. Данни

2.1. Носители на данни

Данните са за регистрирани сигнали. Физическите методи за регистриране на данните могат да са най-различни – механическо преместване, водещи до изменения във формата и качеството, на електрическите, магнетични, оптически, химически характеристики и пр. на обектите. В съответствие с методите за регистриране, данните могат да се съхраняват и пренасят на различни носители. Един такъв носител е хартията, където данните се регистрират чрез изменение на оптическите характеристики на нейната повърхност. Изменение на оптическите свойства стават и при запис с лазерен лъч на пластмасови носители с отражаващо покритие – компакт дискове (CD – ROM). В качеството на носители, използващи изменение на магнитните свойства, могат да служат магнитни ленти и дискове. Регистриране на данните чрез изменение на химическия състав на повърхността на веществата се използват във фотографията. На биохимично равнище става съхраняването на данни в живата природа.

Информацията винаги е тясно свързана със свойствата на носителите на данни. Всеки носител се характеризира с параметри като: разрешаваща способност /количеството данни записани на носителя в характерна за него измервателна единица/ и динамически диапазон /амплитудата между максималния и минималния регистриран сигнал/. От тези свойства на носителя не рядко зависят такива свойства на информацията като пълнота, достъпност и достоверност. /напр. сравнение между книга и компакт диск, слайд и хартиена презентация/.

Задачата за преобразуване на данните с цел смяна на носителя е една от важните задачи на информатиката.

2.2. Операции с данни

В хода на информационния процес данните се преобразуват от един вид в друг с помощта на методи. Обработката на данните включва множество различни операции:
  • събиране на данни - натрупване на данни с цел осигуряване на достатъчна пълнота за вземането на решение;
  • формализиране на данните – привеждане на данните, постъпващи от различни източници в еднаква форма, за да станат съпоставими да се повиши тяхното ниво на достъпност;
  • филтриране на данните – отстраняване на информационния шум за повишаване на достоверността и адекватността на информацията;
  • сортиране на данните – подреждане на данните по определен признак за удобство при използването им и повишаване на достъпността на информацията;
  • архивиране на данните – организиране на съхраняването на данните в удобна и леко достъпна форма;
  • защита на данните – комплекс от мерки, насочен към предотвратяване на загубата на данни, за възпроизвеждане и модификация на данните;
  • пренос на данни – приемането и предаването на данни между отдалечени участници в информационния процес. При това в информатиката е прието източника на данни да се нарича сървър, а потребителя – клиент;
  • преобразуване на данните – превод на данни от една форма в друга или от една структура в друга. Преобразуването на данните често е свързано с промяна и на носителя /напр. от книга върху електронен носител/. Необходимост от многократно преобразуване на данните възниква при тяхното транспортиране /напр. от компютър по телефон до компютър с използване на модем/.
2.3. Кодиране на данните

За автоматизирана работа с данни, отнасящи се към различен вид, е много важно да се унифицира формата за тяхното представяне, т.е. да се кодират, което означава изразяване на данни от един тип в данни от друг тип. Естествените човешки езици не са нищо друго освен системи за кодиране на понятия и изразяване на мисълта чрез реч. Системата за графично кодиране на езика напр. е азбуката. Такива система за кодиране използват различните науки. Напр. математическите цифри и формули, телеграфната азбука, морската азбука, Брайловата система и др. В изчислителната техника се използва двоична система на кодиранe, при която данните са представени като последователност от два знака – 0 и 1. Те се наричат двоични числа /на англ. binary digit/ откъдето идва и мерната единица – bit. С един bit могат да бъдат изразени две числа – 0 и 1- да или не, черно или бяло, има или няма и пр. Ако количеството на битовете стане две, те могат да изразят четири понятия, представени по следния начин: 00, 01, 10, 11. Следователно с увеличаване на количеството битове в двоичната система се удвоява количеството значения, които могат да бъдат изразени чрез тях.

Аналогова и цифрова информация

От гледна точка на информатиката има два вида информация – аналогова и цифрова. Основната разлика е в това, че аналоговата е непрекъсната, а цифровата е прекъсната /още дискретна/. Човек възприема чрез сетивата си непрекъсната информация – светлина, звук, топлина, цвят. Когато я записва, той използва различни знаци – букви, цифри, ноти. По този начин той превръща аналоговата информация в дискретна. Всяка аналогова информация може да се представи чрез дискретна и този процес се нарича дискретизация. Грешката, получена при такова представяне, се нарича грешка от дискретизация. Колкото е по-малка стъпката на дискретизация, толкова приближението до първообраза е по-голямо. Точността се увеличава за сметка на много голям брой стойности. Такова преобразуване на аналогова информация в цифрова се нарича аналогово-цифрово преобразуване. Това се прави и при създаването на филм напр., където непрекъснатите движения се снимат на отделни кадри с голяма честота. Съвременната кинотехника прави 24 кадъра в секунда, които при възпроизвеждане се възприемат като непрекъснат образ.

Аналогова и цифрова информация

2.4. Единици за измерване на данни

Съществуват много различни системи за измерване на данни. В информатиката за измерване на данните се използва факта, че различните видове данни имат универсално двоично представяне. Най-малката единица за измерване е байта. Доколкото с един байт се кодира един символ текстова информация, то за текстовите документи размерът им съответства на лексическия обем в символи.

2.5. Единица за съхранение на данните

При съхраняване на данните се решават два основни проблема: как да се съхранят те в най-компактен вид и как да се осигури лесен и бърз достъп до тях. За да се осигури достъпа е необходимо данните да са съхранени в някакъв порядък /структура/, при което се образува т.нар. "паразитно натоварване" във вид на адресни данни. Без тях обаче е невъзможен достъпът до данните. Доколкото тези данни също трябва да се съхраняват /а те са много малки/ използването на байтове е неудобно. Затова се използва друга единица – файл. Файлът е последователност от произволно количество байтове, притежаващи уникално собствено име. Обикновено в даден файл се съхраняват данни от един и същи тип. В този случай типът на данните определя типа на файла. Файлът няма ограничен размер. Той може да има 0 байта размер, както и всяко друго число размер.Особено значение има името на файла. То носи в себе си адресните данни, без които той не може да стане информация, доколкото не съдържа в себе си метод за достъп.Името освен това носи и информация за типа на данните във файла. За автоматичната обработка на данните това е много важно, доколкото по името на файла машината може автоматично да определи адекватен метод за извличане на информация от него.

3. Информация и данни

Данните са суровия материал на информацията. Те са организирани символи /числа, букви, картини/, които са представителни за определени събития. Те не съдържат смисъл само по себе си. Смисъла предполага разбиране, което от своя страна предполага когнитивна активност от някакъв вид. Веднъж, приложен към данните, смисълът, разбирането и оценяването ги превръщат в информация.

Шенон и Уивър /1949/ - определят информацията като "намаляване на несигурността", данни, които увеличават зоната на разбирането и водят съзнанието към ново знание за света. Следователно, ние не сме информирани, когато ни се казва нещо, което вече знаем. Ние сме информирани, когато данните – обект на комуникацията увеличават и обновяват нашето възприемащо съзнание. Когато се информираме нашето съзнание и живот, в определен смисъл, се променя.

Debons (1988) – knowledge spectrum
Информация и данни - knowledge spectrum

Този континуум започва с възникването на събитие, което се състои в промяна на състоянието на света. Събитието е възприето от нашите сетива използвайки определени символи – обикновено безсмислени представи изискващи правила и формулировки, които да им придадат смисъл и значение. Веднъж след като представителите на символите са организирани при използването на правилата и формулировките се произвеждат данни. До този момент съзнанието не е ангажирано.

Уловените чрез сетивата данни активират съзнанието. Ако данните намаляват несигурността, информацията е резултат от опита. Съзнанието се променя физически в буквалния смисъл на думата с нарастването на знанията. Както показват наблюденията на Oliver Wendell Holmes "Съзнанието, изправено пред нова идея, никога не се връща обратно към предишните си измерения".

Информацията се прибавя към съхраняваните от паметта знания, когато интелекта включва разбирането за осъществяването на връзки вътре в нея, давайки възможност на съзнанието да използва знанията си, за да я анализира и да я подреди в определени, вече известни на него схеми". Решаването на проблеми не може да се осъществи в среда на вакуум – то възниква от знанията, базирани на едно информирано съзнание. Последния етап на този спектър е мъдростта, която създава система от ценности, за обвърже преценките, произтичащи от съхранените знания и акумулирани от опита.

Трансфера от данни до информация е уникален за всеки индивид. Трансфер е ключова дума, когато говорим за трансформацията на данни в информация.

4. Информатика

4.1. Предмет и задачи на информатиката

Информатиката е техническа наука, систематизираща способите за създаване, съхраняване, възпроизвеждане, обработване и предаване на данни със средствата на изчислителната техника, а също и принципите на функциониране на тези средства и методите на тяхното управление.

От това определение е очевидно, че информатиката е много близко до технологията затова често я наричат информационна технология.

Предмет на информатиката съставляват следните понятия:
  • машините, осигуряващи изчислителната техника;
  • програмното осигуряване на изчислителната техника;
  • средствата за взаимодействие между машините и програмите;
  • средствата за взаимодействие между човека и машините, както и програмите.
Както се вижда тук особено място се отделя на взаимодействието Това взаимодействие се определя с понятието интерфейс. Методите и средствата на взаимодействие на човека с машините и програмите се нарича потребителски интерфейс. В същото време съществуват машинен интерфейс, програмен интерфейс и машинно-програмен интерфейс.

Информатиката е практическа наука. Нейните постижения се прилагат в практиката за повишаване на нейната ефективност.

Информатиката е наука за информацията, независимо от конкретното й съдържание, която систематизира и развива методите и средствата, свързани с основните информационни дейности и тяхната автоматизация". Тя отговаря на въпросите:
  • Как да събираме и съхраняваме информацията?
  • Как да обработваме информацията?
  • Как да използваме комуникационната и изчислителна техника?
  • Как да управляваме основните информационни процеси?
4.2. Източници на информатиката

Думата информатика идва от френския дума Informatique, образувана от обединяването на термините Information /информация/ и Automatique /автоматика/, което я предопределя като наука за автоматизираната обработка на информацията. В наши дни в повечето страни на Западна Европа и САЩ вместо нея се използва друг термин – компютърни науки.

В качеството на източници на информатиката се посочват обикновено две науки – документалистика и кибернетика. Първата се занимава с изучаването на рационални методи и средства за повишаване на ефективността на обработката на документи. В основата на кибернетиката са залегнали трудовете по математическа логика на американския математик Норберт Винер, публикувани през 1948 г. /кибернетика от гръцката дума kiberneticos – изкуството да се управлява/.

Предметът на кибернетиката се свежда до принципите за построяване и функциониране на системите за автоматично управление, а задачите:- методи за моделиране на процесите за вземане на решения с помощта на технически средства;- връзката психологията на човека и математическата логика;- връзката между информационните процеси на отделния индивид и информационните процеси в обществото;- разработката на принципите и методите на изкуствения интелект.

На практика кибернетиката се опира на постиженията на информатиката /програмите и изчислителните машини/, а информатиката заимства от кибернетиката математическата и логическата база за развитието на тези средства.



Коментари: