Информация. 
Использование математического языка для записи и обработки информации

Изучив материал главы, студент должен:

знать

• • основные способы математической обработки информации;
• • основы современных технологий сбора, обработки и представления информации;
• • сферы применения простейших базовых математических моделей профессиональной области;

уметь

• • читать и представлять статистические данные в различных видах (таблицы, диаграммы, графики);
• • создавать и редактировать простейшие графические изображения;
• • анализировать полученные результаты;
• • осуществлять корректный подбор методов анализа, проводить обработку данных исследования и правильную интерпретацию результатов;

владеть

• основными методами представления и математической обработки информации.

Информация и информационное общество

Человеческое общество по мере своего развития прошло этапы овладения веществом, затем энергией и, наконец, информацией. В первобытно-общинном, рабовладельческом и феодальном обществах (в основе существования которых лежало ремесло) деятельность всего общества в целом и каждого человека в отдельности была направлена в первую очередь на овладение веществом.

На заре цивилизации (десятки тысяч лет до н.э.) люди научились изготавливать простые орудия труда и охоты (каменный топор, стрелы и т. д.), в Античности появились первые механизмы (рычаг и др.) и средства передвижения (колесницы, корабли), в Средние века были изобретены первые сложные орудия труда и механизмы (ткацкий станок, часы). Овладение энергией находилось в этот период на начальной ступени, в качестве источников энергии использовались солнце, вода, огонь, ветер и мускульная сила человека.

С самого начала истории человечества возникла потребность передачи и хранения информации. Для передачи информации сначала использовался язык жестов, а затем человеческая речь. Для хранения информации стали применяться наскальные рисунки, а в IV тысячелетии до н.э. появились письменность и первые носители информации (шумерские глиняные таблички и египетские папирусы).

В настоящее время постоянно нарастает поток информации. Развитие науки, превращение ее в непосредственную производительную силу, в достояние каждого человека сопровождается увеличением информации. Современный взрослый человек проводит за ежедневным чтением газет в среднем 52 мин. Кроме того, он тратит время на чтение журналов, книг, вывесок, объявлений, инструкций, этикеток, рекламы. Окруженный печатной продукцией, он «проглатывает» от 10 до 20 тыс. печатных слов в день. Тот же самый человек также тратит около часа в день, слушая радио. За то время, пока слушает новости, рекламно-коммерческие передачи, комментарии и другие программы, он воспринимает около 11 тыс. обработанных слов. Человек также проводит несколько часов за телевизором, что добавляет еще 10 тыс. слов или около того. Это информационный бум, который затронул даже сферу классической музыки. Сейчас музыканты играют музыку Моцарта, Баха и Гайдна в более быстром, чем тот, в котором она исполнялась, когда была написана, темпе. Мы слушаем Моцарта на бегу. Это касается и языка. По словам лексикографа Берга Флеаснера, если бы Шекспир вдруг каким-то чудом оказался в современном Лондоне, он смог бы понять в среднем пять из девяти слов. Великий драматург попросту оказался бы полу грам отн ы м.

Увеличение скорости накопления информации, а она, по приблизительным подсчетам, возросла в 20—100 раз, ставит перед людьми все более сложные задачи адаптации к реальности. Человеку все сложнее создавать целостную картину мира.

Под влиянием ускоряющихся изменений во внешнем мире мы вынуждены ежеминутно вновь и вновь изучать окружающую обстановку, изменять свою концепцию реальности в более короткие сроки. Умение легко и быстро ориентироваться во все возрастающем потоке научно-технических сведений по своей и смежным специальностям, широко использовать возможности новой, компьютерной техники — одно из важнейших качеств специалиста.

В целом анализ различных подходов позволяет выделить, как минимум, три существенных аспекта информации.

• • Гносеологический аспект — понимание информации, обладающей свойством атрибута материи, как продукта ее отражения [1].
• • Функциональный аспект — трактовка информации, предложенная «отцом кибернетики» Н. Виннером: «Информация — это обозначение содержания полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспосабливания к нему наших органов чувств. Процесс получения и использования информации является процессом нашего приспособления к случайностям внешней среды и нашей жизнедеятельности в этой среде» [2].
• • Деятельностный аспект — информация рассматривается как обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами в растительном и животном мире, передача признаков от клетки к клетке.

Вообще, в наши дни можно выделить следующие основные подходы к определению термина «информация»:

• • информация — это совокупность сведений, необходимых для активного воздействия па управляемую систему с целью ее оптимизации;
• • набор узкоспециальных данных, продуцированных в огромных количествах во всех сферах деятельности общества;
• • необходимый резерв и ресурс социально-экономического развития общества, подобный другим ресурсам — трудовым, материальным.

За словом «информация» кроется коммуникация, а не знание. Более информированный человек — это не тот, кто больше знает, а тот, кто участвует в большем числе коммуникаций. В современном обществе информация — это идол [3|.

В современную эпоху информация — это коммуникация, побуждающая к действию. Если мы определим информацию подобным образом, то станет понятным, почему главным феноменом компьютерной революции стал Интернет, а не обещанные футурологами гигантские электронные банки данных или искусственный интеллект.

Информация — это ценнейший интеллектуальный ресурс в системе жизнеобеспечения общества, важнейшая часть его интеллектуальной собственности, доля которой все возрастает в современном мире.

Характерными чертами информации являются следующие:

• 1) это наиболее важный ресурс современного производства — он снижает потребность в земле, труде, капитале, уменьшает расход сырья и энергии. Так, например, обладая умением архивировать свои файлы (т.е. имея такую информацию), можно не тратиться на покупку новых дискет;
• 2) информация вызывает к жизни новые производства. Например, изобретение лазерного луча явилось причиной возникновения и развития производства лазерных (оптических) дисков;
• 3) информация является товаром, причем продавец информации ее не теряет после продажи. Например, автор компьютерной программы, продавая ее пользователям, не лишается информации о ней;
• 4) информация придает дополнительную ценность другим ресурсам, в частности трудовым. Действительно, работник с высшим образованием ценится больше, чем со средним.

С информацией всегда связывают три понятия:

• • источник информации — тот элемент окружающего мира (объект, процесс, явление, событие), сведения о котором являются объектом преобразования;
• • потребитель информации — тот элемент окружающего мира, который использует информацию (для выработки поведения, принятия решения, управления или обучения);
• • сигнал — материальный носитель, который фиксирует информацию для переноса ее от источника к потребителю. В данном случае сигнал носит электронный характер. Если же студент возьмет данный учебник в библиотеке, то та же информация будет иметь бумажный носитель.

Будучи прочитанной и запомненной студентом, информация приобретет еще один носитель — биологический, когда она «записывается» в память обучаемого.

Важно отметить такую черту информации, как постоянное ее накопление в увеличивающихся объемах. Именно это стимулирует развитие и совершенствование информационно-коммуникационных технологий.

Общество, в котором большинство трудоспособного населения занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, принято называть информационным.

В такого рода обществах социально-экономические успехи и сдвиги зависят в первую очередь от производства, переработки, хранения, распространения среди членов общества информации.

Впервые об обществе, основанном на работе с информацией, заговорили в начале 50-х гг. прошлого века в связи с появлением кибернетики и математической теории связи. Впрочем, сам термин «информационное общество» стал обиходным значительно позднее — ближе к концу XX столетия, в период всеобщей информатизации и компьютеризации.

В известном смысле пионерами информационного общества следует считать основоположников кибернетики и математической теории связи — американских ученых Клода Шеннона, Норберта Виннера, Джона фон Неймана, Алана Тьюринга, а также советских математиков школы А. II. Колмогорова, прежде всего самого Андрея Николаевича Колмогорова. Именно их работы и изыскания сделали возможным тот бум компьютерных технологий и программного обеспечения, свидетелями которого мы являемся сегодня.

В наши дни термин «информационное общество» прочно занял свое место, причем не только в лексиконе специалистов в области информации, но и политических деятелей, экономистов, преподавателей и ученых.

Отличительными признаками информационного общества являются следующие.

• 1. Важнейшими продуктами социальной деятельности становятся информационные технологии, услуги и знания. Основными аспектами их использования являются актуализация, защита, обеспечение целостности информации.
• 2. За счет появления новых информационных технологий удается решать новые задачи, справиться с которыми ранее было либо невозможно, либо экономически нецелесообразно.
• 3. Каждый гражданин и учреждение в любое время могут получить какую угодно информацию, необходимую для их жизни и деятельности. Существует лишь три запрета на получение информации, оформленные законодательно и связанные с обеспечением национальной безопасности, сохранением коммерческой тайны, неприкосновенностью частной жизни граждан.
• 4. Существует вся необходимая инфраструктура для информационных технологий — вычислительная техника, средства телекоммуникации и связи, программные продукты, базы данных и знаний коллективного использования и др.

Очевидно, что только опираясь на полную и достоверную информацию, можно принимать правильные и взвешенные решения в политике, экономике, науке, практической деятельности. Информационное общество несет в себе большой потенциал для совершенствования устройства государства, оптимального использования местных условий и ресурсов, значительного повышения эффективности производства, развития сложных услуг и образования, экономии природных ресурсов и защиты окружающей среды, перехода к устойчивому развитию. Сегодня все ведущие страны стремятся обеспечить для себя лидирующие позиции в формирующемся информационном обществе. Критичным фактором при этом является время — отставание чревато потерей конкурентоспособности на мировом рынке со всеми вытекающими отсюда последствиями для экономики, социальной сферы, науки, культуры и образования.

Для перехода к информационному этапу необходимо создание и развитие информационной среды. Информационная среда — это техническая материальная база, готовность и умение общества использовать информационную среду. Именно для достижения этих целей студент должен по результатам изучения данной дисциплины обладать следующими общекультурными компетенциями:

• • готовность использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации; работать с компьютером как средством управления информацией;
• • способеность использовать знания о современной естественно-научной картине мира в образовательной и профессионалыюй деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования;
• • умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь;
• • готовность к кооперации с коллегами, к работе в коллективе;
• • способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях.

Для работы с информацией необходимо научиться количественно описывать объекты, их свойства, явления, т. е. математически интерпретировать получаемую информацию и использовать математические методы работы с ней. Познакомимся с основными математическими методами представления информации и работы с ней.