в чем причина проблемы определения понятия информация
Проблема понятия информации
Слово «информация» — одно из наиболее употребляемых в современном языке. Смысл слова на первый взгляд прост и понятен и в массовом сознании ассоциируется с совокупностью новых сведений, оперативно распространяющихся в обществе. Часто в качестве синонимов мы употребляем слова «сообщение», «сведения», «известия» и т.д. Но эти истолкования отражают только самый поверхностный слой всего объема понятия этого термина.
Между тем информационное взаимодействие между объектами осуществляется на всех уровнях, от микро- до макромира. В силу этого информация заключает в себе предельно широкий объем понятия, выходящий за рамки какой-либо одной отрасли знания и используемый большинством наук. Поэтому в рамках философии, изучающей наиболее общие законы материального мира, стало формироваться научное направление — теория информации.
Одной из задач теории информации стало рассмотрение термина «информация» в предельно широком смысле. Попыток охарактеризовать этот термин было предпринято очень много. Одни ученые пытались определить информацию через различные свойства материи, другие выделяли ее содержательный и ценностный аспекты. Единого определения информации, удовлетворяющего всех, на сегодняшний день не выработано.
Роль информации в управлении поведением биологических систем стала предметом исследования такой науки, как кибернетика, которая вынесла на рассмотрение научного сообщества свою трактовку этого термина. Специалисты в области кибернетики обратили внимание на аспект взаимодействия между передающим сигнал (информацию) и воспринимающим его. Сигнал рассматривается ими как физический процесс, имеющий информационное значение, установленное принятым соглашением. Это мельчайшее изменение во внешней среде, указывающее на более значительные последующие ее изменения. Сигналы могут иметь разную природу, их главное предназначение — быть воспринятыми органами чувств
субъекта. При этом смысл, который несет в себе сигнал, заранее должен быть ему известен.
Для передачи информации необходимы два и более участника, один из которых передает, а остальные получают сигналы. Их взаимодействие осуществляется по принципу отражения. Любые два объекта материального мира всегда отличаются друг от друга. В результате информационного взаимодействия отдельные свойства, качества, стороны одного объекта заимствуются другим и этот другой несет в себе, в своей структуре следы воздействия. Таким образом, осуществляется движение информации.
Объекты, участвующие в информационном обмене, имеют разную природу, уровень развития, структуру, содержание. В силу этого отражение друг друга не может быть тождественным, абсолютным и адекватным, так, чтобы каждому элементу отражаемого объекта соответствовал элемент отражения и наоборот.
Информационное отражение может осуществляться с большей или меньшей степенью адекватности. Чем структурно проще информация, тем больше вероятности ее адекватного воспроизведения.
Сигнальная концепция информации стала фундаментальной основой последующего бурного развития вычислительной техники, ибо дала возможность количественно охарактеризовать информацию в двоичной системе — битах. Один бит информации заключает в себе один сигнал, либо его отсутствие.
Одно из определений объема понятия «информация» связано с разнообразием материального мира. Там, где есть разнообразие — обязательно возникают информационные потоки. Эта гипотеза принадлежит английскому ученому У.Р. Эшби, который трактует информацию как отраженное разнообразие. В результате информационного процесса происходит передача разнообразия от одного объекта к другому, нарушается монотонность.
Таким образом, любая информация несет что-то новое, что позволяет отличить от старого. Эта новизна содержит в себе элемент неопределенности. Как только взаимодействие произошло, информация передана, сообщение получено, книга прочитана, картина увидена, музыкальная запись прослушана
Зависимость информации от характера материального носителя.
Проблемы определения термина «информация»
Введение
информация информатика концепция
Договорившись о значении этого понятия, можно избежать неверных, и от этого бесполезных, а иногда и опасных, выводов в различных областях наук, хотя понимание сущности информации в широком смысле может войти вразрез или существенно отличаться от частных его значений, принятых в конкретных областях деятельности человека.
Ниже приведено краткое описание основных философских концепций теории информации, описаны сложности, с которыми сталкиваются при определении этого термина. В качестве основной науки, изучающей информацию и информационные процессы, рассмотрена информатика. Перечислены основные проблемы и аспекты, изучаемые информатикой, показано место этой науки в системе научных знаний.
Глава 1.
Понятие информации
информация философия наука
Истоки представлений об информации уходят в глубь веков. Издавна слово «информация» связывалось с процессами человеческого общения, передачи сведений, сообщений. Первоначально понимание информации связывалось с ее содержательным и аксиологическим аспектами, которые теперь исследуются в рамках семантической и прагматической теорий. Такое положение сохранялось вплоть до 20-х годов ХХ века, когда появились публикации, которые можно считать первыми шагами создании общей теории информации.
Возникновение и дальнейшее бурное развитие теории информации было вызвано в первую очередь практическими потребностями передачи сообщений, ростом ведущих отраслей промышленности связи. Изучение закономерностей передачи сообщений по техническим каналам связи и главным образом сообщений, обслуживающих массовые коммуникации (радио, телефон и др.), привело к появлению статистико-вероятностных методов определения количества передаваемой информации.
В 1948 году Э. Шеннон, Р.А. Фишер и Н. Винер независимо друг от друга предложили статистическое определение количества информации, основанное на теории вероятностей. В основополагающей статье К.Э. Шеннона «Математическая теория связи» содержались важнейшие идеи, принципы и теоремы этой теории. Предпосылками возникновения теории информации Шеннона послужили:
· учение об энтропии;
· исследования в области лингвистики, связанные с изучением частоты использования букв и слов в текстах и естественной речи;
· запись телеграфных сообщений с использованием мнемокодов и других сокращений;
В это же время вышла в свет книга Н. Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», центральное место которой также составляют идеи теории информации. В этих и последующих работах основное внимание уделялось изучению количественного аспекта информации, то есть прежде всего математической теории информации, что сыграло существенную роль в выяснении природы информации. Результаты этих и многих других исследований предопределили успехи в развитии различных мировоззренческих и философских интерпретаций понятия информации.
Проблемы определения термина «информация»
Универсальность сущности информации является из основных проблем общей теории информации. При этом выделяют различные аспекты этой проблемы, которые можно сформулировать как следующие вопросы:
· Является ли информация универсальным свойством реальности?
· Является ли информация универсальным свойством всех объектов реальности или она присуща только живым самоорганизующимся структурам (таким как организмы, человек, общество)?
· Является ли информация отличительным свойством процессов, в которых присутствует механизм управления?
Если судить о содержательном подходе к определению термина «информация», то в частных науках при исследовании объекта или явления к ней относят то, что принимается за информацию в соответствие с выявленными признаками и свойствами этого объекта или явления.
Использование категории «информация» в сложных теоретических конструкциях приводит к тому, что:
· каждая отдельная научная область знания претендует на самодостаточное понимание и выражение смысла информации как таковой, в результате чего данный термин употребляется в разных смыслах;
· возникает путаница между различными теоретическими системами, использующими данный термин «информация» в различных смыслах и контекстах;
· возникает ситуация, неадекватного понимания природы и сущности информации.
В связи с этим необходимо:
· выявление закономерностей развития понятия «информация», происходящего по мере изменения человеческих представлений об информационной реальности в целом;
· точное определение смысловых аспектов термина «информация», что необходимо для соответствующего определения неразрывно с нею связанного термина «информационная реальность», так как от определения термина «информация» будет зависеть то, каким содержанием наполняется понятие «информационная реальность» и то, каким образом выражается сущность теории информации.
Определение природы информации, с одной стороны, связано с выявлением соответствующих видов информационной реальности, а с другой стороны, исследование конкретных видов информационной реальности позволяет провести уточнение важных аспектов проблемы природы информации. Информация и информационный подход образуют единство, состоящее в том, что информационный подход обязательно связан с использованием понятия информации, а информация не существует вне информационного подхода.
Автор работы [1] подразделяет информацию на следующие виды:
· Биоинформационная специфика проявляется в соответствующих процессах передачи наследственной информации, при воспроизводстве живых организмов.
· Техноинформация как термин обозначает способ использования, записи, обработки, сохранения и преобразования в определенной системе технических устройств.
· Гносеоинформация как термин отражает специфику информационных процессов, связанных с человеческим познанием реальности.
Важно при этом отметить, что и как именно изменяется в общем представлении об информации в результате развития представлений об отдельных ее сторонах и свойствах. Смысловое пространство термина «информация» определяется сложным взаимодействием субъекта, осуществляющего познавательное отношение к реальности, и собственно объекта познания.
Рассматривая становление различных способов понимания информации, можно отметить развитие методологического процесса, свойственного этим подходам. Развитие представлений о природе информации и резкое повышение статуса наук, изучающих ее, привело к возникновению различных философских теорий информации, стремящихся дать свою интерпретацию данного явления. Многие трактовки сущности информации соответствуют общему характеру концептуальных представлений, сложившихся в их рамках.
7.1. методические проблемы определения информации
7.1. методические проблемы определения информации
Подходы к раскрытию темы в учебной литературе
То, что понятие «информация» является центральным в курсе информатики, кажется очевидным уже хотя бы потому, что с этим термином связано название предмета. Однако если проанализировать существующие учебники и учебные пособия, то возникает вывод, что далеко не в каждом из них это обстоятельство находит отражение. Тому есть две причины.
Первая заключается в том, что в авторских концепциях ряда учебников на первое место ставится отнюдь не информация. В большей степени это относится к учебникам первого [20] и второго [16, 21, 22] поколения. В них главными понятиями и объектами изучения выступают «алгоритм» и «компьютер». Информация упоминается лишь вскользь и в основном определяется на интуитивном уровне.
Вторая причина — в объективной сложности самого понятия «информация». Это понятие относится к числу фундаментальных в науке, носит философский характер и является предметом постоянных научных дискуссий.
Развивающаяся в последнее время тенденция к фундаментали-зации содержания школьной информатики требует не декларативно, а фактически поставить в центре предмета понятие «информация». Но в таком случае не обойти разговор о том, что такое информация. Становится необходимым обсуждение на уроках сложной проблемы определения информации, однако в школе это можно делать только языком, доступным для детей.
Проанализируем варианты определения информации, данные в различных учебниках и пособиях по школьной информатике.
В учебнике А. П. Ершова и др. [20] такого определения нет вообще. Видимо, авторы полагали, что смысл понятия «информация» очевиден для школьников, и обсуждать его не требуется. В первых строчках учебника информация упоминается в следующих утверждениях: «Информатика исследует законы и методы переработки и накопления информации. Ее развитие связано с появлением электронно-вычислительных машин, мощных универсальных устройств для хранения и переработки информации». Все содержание учебника, за исключением вводного раздела, посвящено разбору вопросов: что такое ЭВМ и что такое алгоритм.
В учебнике второго поколения А. Г. Кушниренко и др. [16] в разделе 1.6 «Информация — первичное, неопределяемое понятие информатики» написано следующее: «Так что же такое «информация?» Увы! — этот термин в информатике является первичным, неопределяемым. Отсутствие самого определения, однако, не мешает нам измерять объем информации и обрабатывать ее, подобно тому, как отсутствие строгого определения прямой и точки в планиметрии не мешает нам рисовать треугольники, доказывать теоремы и решать задачи».
По поводу аналогии с понятием «точка» заметим следующее: безусловно, общность между понятиями «точка» и «информация» состоит в их первичном характере для соответствующих предметных областей. Однако считать, что понятие «информация» для человека столь же ясно, как и понятие «точка», вряд ли можно. Спросите ученика: «Что такое точка?» Объяснить словами он ничего не сможет, но возьмет карандаш, поставит точку на бумаге и скажет: «Вот это — точка». И он будет прав! Тому же ученику задайте вопрос: «Что такое информация?» Вряд ли, даже с помощью примеров, он сможет так точно и полно отразить свое представление об информации, как при ответе на вопрос о точке.
В учебнике А. Г. Гейна и др. [21] понятие «информация» встречается первый раз в первой главе в таком контексте: «Информация — постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают ориентироваться нам в окружающем мире». Далее понятие «информация» лишь используется, и к определению этого понятия авторы возвращаются в предпоследней главе. «В интуитивном, житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т.п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с житейской точки зрения) в них содержится». Немного дальше дается другое определение информации с технической позиции: «когда речь идет об автоматической передаче информации, ее хранении и переработке, информация — это произвольная последовательность символов, т. е. любое слово; каждый новый символ увеличивает количество информации». Замечательным здесь является то, что авторы отражают два подхода к определению информации: с «житейской точки зрения» и с позиции информационной техники.
В третьем учебнике этого же поколения В. А. Каймина и др. [22] в первой главе написано: «Информация в наиболее общем определении — это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов». Очевидно, это определение претендует на универсальность с любых точек зрения.
Для истории литературы по школьной информатике значительным событием стал выход в 1994 г. книги «Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих» [12]. В ней впервые в истинно-современном духе отражено все разнообразие предметной области информатики, ее научное содержание. В статье «Информация» дано следующее определение: «Информация — это содержание сообщения, сигнала, памяти, а также сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале или памяти». В этом определении также делается попытка объединить «человеческую» и «техническую» позиции по отношению к информации. Однако в нем просматривается тавтология: в чем разница между содержанием, а также содержащимися сведениями? Вряд ли это можно объяснить ученику (да и понять учителю).
Наконец заглянем в учебники третьего поколения. В учебнике А. Г. Гейна и др. [5] на протяжении четырех глав (из шести) вообще обходятся без какого-либо определения информации. В 5-й главе практически повторяется определение из книги [21]: «В интуитивном житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т. п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с точки зрения человека, воспринимающего эту информацию) в них содержится». Сомнительным здесь является тезис об «интересности» сообщения, чем субъективизм определения еще более усиливается. «Интересность» может зависеть не только от понятности или новизны переданных сведений для принимающего субъекта, но и от его настроения, состояния здоровья в данный момент и пр.
Все эти нестрогости и неточности в определении информации объясняются как мнением авторов (может быть даже неосознанным) о несущественности такого определения для своего курса, так и объективной сложностью поиска корректного определения с научной точки зрения.
Если в центр содержания курса информатики ставить информацию (а не алгоритм, ЭВМ и пр.), если рассматривать это понятие как системообразующее для всего предмета, то обойти на уроках вопрос об определении информации нельзя. Бесспорно то, что нельзя дать единого, универсального определения информации. Но в науке и в практике известны различные подходы к информации, и в рамках каждого из них дается определение этого понятия (см., например, посвященные этому вопросу статьи в журнале «Информатика и образование» С. А. Бешенкова и др. [2]). Ученики должны знать, что в зависимости от контекста, в котором используется термин «информация», он может нести разный смысл.
В учебнике И. Г. Семакина и др. [26] раскрываются два подхода к понятию информации. Первый можно назвать субъективным подходом, при котором информация рассматривается с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции информация — это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира.
Второй подход можно назвать кибернетическим, поскольку развитие он получил в кибернетике. Именно этот подход позволяет создавать машины, работающие с информацией. С этой точки зрения информация — это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита. В таком случае все виды информационных процессов (хранение, передача, обработка) сводятся к действиям над символами, что и происходит в технических информационных системах.
Методические рекомендации по изучению темы
ª Чем является информация для человека.
ª Декларативные и процедурные знания (информация).
ª Кибернетический подход к информации.
ª Роль органов чувств человека в процессе восприятия им информации.
Субъективный подход. При раскрытии понятия «информация», с точки зрения субъективного (бытового, человеческого) подхода, следует отталкиваться от интуитивных представлений об информации, имеющихся у детей. Целесообразно вести беседу в форме Диалога, задавая ученикам вопросы, на которые они в состоянии ответить. Не следует сразу требовать от них определения информации, но подвести их к этому определению с помощью понятных вопросов вполне возможно. Вопросы, например, можно задавать в следующем порядке.
— Расскажите, откуда вы получаете информацию?
Наверняка услышите в ответ:
— Из книг, из радио и телепередач.
Дальше попросите учеников привести примеры какой-нибудь информации, которую они получили сегодня. Например, кто-нибудь ответит:
— Утром по радио я слышал прогноз погоды.
Ухватившись за такой ответ, учитель подводит учеников к окончательному выводу:
— Значит, вначале ты не знал, какая будет погода, а после прослушивания радио стал знать! Следовательно, получив информацию, ты получил новые знания!
Таким образом, учитель вместе с учениками приходит к определению: информация для человека — это знания, которые он получает из различных источников. Далее на многочисленных известных детям примерах следует закрепить это определение.
Приняв определение информации как знания людей, неизбежно приходишь к выводу, что информация — это содержимое нашей памяти, ибо человеческая память и есть средство хранения знаний. Разумно назвать такую информацию внутренней, оперативной информацией, которой обладает человек. Однако люди хранят информацию не только в собственной памяти, но и в записях на бумаге, на магнитных носителях и пр. Такую информацию можно назвать внешней (по отношению к человеку). Чтобы человек мог ей воспользоваться (например, приготовить блюдо по кулинарному рецепту), он должен сначала ее прочитать, т.е. обратить во внутреннюю форму, а затем уже производить какие-то действия. Вопрос о классификации знаний (а стало быть, информации) очень сложный. В науке существуют различные подходы к нему. Особенно много занимаются этим вопросом специалисты в области искусственного интеллекта. В рамках базового курса достаточно ограничиться делением знаний на декларативные и процедурные. Описание декларативных знаний можно начинать со слов: «Я знаю, что. ». Описание процедурных знаний — со слов: «Я знаю, как. ». Нетрудно дать примеры на оба типа знаний и предложить детям придумать свои примеры.
Учитель должен хорошо понимать пропедевтическое значение обсуждения данных вопросов для будущего знакомства учеников с устройством и работой компьютера. У компьютера, подобно человеку, есть внутренняя — оперативная память и внешняя — долговременная память. Деление знаний на декларативные и процедурные в дальнейшем следует увязать с делением компьютерной информации на данные — декларативная информация, и программы — процедурная информация. Использование дидактического приема аналогии между информационной функцией человека и компьютером позволит ученикам лучше понять суть устройства и работы ЭВМ.
Исходя из позиции «информация для человека — это знания», учитель сообщает ученикам, что и запахи, и вкусы, и тактильные (осязательные) ощущения тоже несут информацию человеку. Обоснование этому очень простое: раз мы помним знакомые запахи и вкусы, узнаем на ощупь знакомые предметы, значит эти ощущения хранятся в нашей памяти, а стало быть, являются информацией. Отсюда вывод: с помощью всех своих органов чувств человек получает информацию из внешнего мира.
Кибернетический подход. Между информатикой и кибернетикой существует тесная связь. Основал кибернетику в конце 1940-х гг. американский ученый Норберт Винер. Можно сказать, что кибернетика породила современную информатику, выполнила роль одного из ее источников. Сейчас кибернетика входит в информатику как составная часть.
Кибернетика имеет дело со сложными системами: машинами, живыми организмами, общественными системами. Но она не стремится разобраться в их внутреннем механизме. Кибернетику интересуют процессы взаимодействия между такими системами или их компонентами. Рассматривая такие взаимодействия как процессы управления, кибернетику определяют как науку об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.
Для описания сложных систем в кибернетике используется модель «черного ящика». Термины «черный ящик» и «кибернетическая система» можно использовать как синонимы. Главные характеристики «черного ящика» — это входная и выходная информация. И если два таких черных ящика взаимодействуют между собой, то делают они это только путем обмена информацией.
Информация между кибернетическими системами передается в виде некоторых последовательностей сигналов. Выходные сигналы одних участников обмена являются входными для других.
Информационные обмены происходят везде и всюду: между людьми, между животными, между работающими совместно техническими устройствами, между людьми и техническими устройствами, между различными частями сложных устройств, между различными органами человека или животного и т. п. Во всех этих случаях информация передается в виде последовательностей сигналов разной природы: акустических, световых, графических, электрических и др.
С точки зрения кибернетики, информацией является содержание передаваемых сигнальных последовательностей. В частности, любой текст на каком-то языке есть последовательность букв (в письменной форме) или звуков (в устной форме), которые можно рассматривать как графические или акустические сигналы.