Информационная система и информационные процессы. Информационные процессы и информационные системы

Предоставление информации - действия, направленные на получение информации определенным кругом лиц или передачу информации определенному кругу лиц.

Распространение информации - действия, направленные на получение информации неопределенным кругом лиц или передачу информации неопределенному кругу лиц.

На каждом из приведенных ниже этапов процесса обращения информации действуют свои объективные закономерности. Изучение их позволит грамотно организовать работу любой информационной системы.

1. В источниках информации происходит создание информации.

В области создания (производства) информации действует объективный закон неполного использования информации, что определяется как свойством избыточности информации, так и неспособностью субъектов к ее полному использованию.

С юридической точки зрения создание информации - это генерация информационных продуктов и ресурсов в процессе творческой, производственной и иной общественно полезной деятельности человека и гражданина, юридических лиц, органов и иных субъектов права на информацию.

Правовое регулирование присутствует здесь в виде регулятивных норм, способствующих созданию организационных и экономических предпосылок развития и совершенствования информационного производства; в виде гарантий свободы творчества, поведения, образования, в виде охраны и защиты прав на объекты интеллектуальной собственности, а также в виде запретов на производство "вредной" информации, распространение которой может нанести вред законным интересам других субъектов информационных отношений.

Сбор информации - это процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к виду, стандартному для данной информационной системы. Необходимыми этапами в системе сбора информации является ее восприятие и преобразование.

Восприятие информации - процесс преобразования сведений, поступающих в социальную, техническую систему или живой организм из внешнего мира, в форму, пригодную для дальнейшего использования. Благодаря восприятию информации обеспечивается связь системы с внешней средой (в качестве которой могут выступать человек, наблюдаемый объект, явление или процесс и т.д.). Восприятие информации необходимо для любой информационной системы, коль скоро она претендует на какую-либо полезность.

На процессы восприятия информации влияют следующие факторы: потребность в информации - это осознанная индивидом необходимость получения и использования в практической деятельности полученных сведений; интерес к информации - это, прежде всего, выделенность какой-либо информации из потока, функционирующего в данном обществе. Интерес к информации характеризуется такими параметрами, как глубина, широта, специализация; социокультурный уровень личности. Этот фактор характеризует владение личностью определенной суммой культурных ценностей.

Современные информационные системы, создаваемые, как правило, на базе ЭВМ, в качестве своей составной части имеют более или менее (в зависимости от цели системы) развитую систему восприятия. Система восприятия информации может представлять собой довольно сложный комплекс программных и технических средств. В зависимости от анализаторов (входящих в комплекс технических средств системы восприятия) организуется восприятие зрительной, акустической и других видов информации.

Преобразование информации является вторым этапом сбора информации, в результате которого информация должна быть представлена в виде, пригодном для ее дальнейшего использования. Основными формами представления информации в информационной системе являются аналоговая и цифровая формы.

Аналоговая форма представления информации связана с такими категориями носителей, используемых в современных информационных системах, какими являются текст, видео и голос. Одним из первых способов, которым доисторические люди поддерживали связь, был звук. Звуки обозначали эмоции типа удовольствия, гнева и опасности, а также объекты окружающей среды, включая, например, пищу, инструмент и прочее. Звуки принимали их значения в соответствии с некими соглашениями путем использования их многократно при схожих обстоятельствах. Объединение частей звука позволило представлять более сложные понятия, постепенно приводя к возникновению речи и, в конечном счете, к разговорным "естественным" языкам.

В области сбора информации действует объективный закон роста информации - количество элементов, участвующих в процессе обеспечения роста информации в ней, q - коэффициент уровня организации связи в системе, т.е. коммуникативности ее элементов.

Действительно, любая система может приобрести информацию из внешней среды. Но каждый субъект системы должен стремиться получить новую для данной системы информацию, отличную от получаемой всеми остальными ее субъектами. Последнее возможно, если их действия хорошо скоординированы, если они информированы о достижениях всех других субъектов. Информация приобретается из внешней среды в процессе материальной деятельности, при научных и конструкторских разработках, благодаря жизненному опыту, в процессе общения, при обучении и т.д. Отсюда следует, что наибольшее число элементов (субъектов или объектов) должно оперировать в информационно емких областях деятельности.

Закон роста информации называется основным законом кибернетики, информатики и общественных систем.

В результате действия этого закона в обществе с 1900 г. до 1950 г. объем информации вырос в 8-10 раз, до 80-х г. объем информации удваивался каждые 5-7 лет; в 80-е г. удвоение происходило уже каждые 20 месяцев; в 90-е - ежегодно. Это явление получило название "информационный взрыв".

Закон роста информации предопределяет непрерывный объективный процесс увеличения количества информации в природе и обществе, что мы и наблюдаем в реальной действительности.

Для осуществления поиска интересующей информации во всем массиве циркулирующих сведений информация должна быть организована. Рассмотрим основные средства организации информации.

Каталогизация и классификация - испытанные инструменты, часто объединяемые под общим заголовком "индексация", обеспечивающие необходимый уровень организации информации. И та, и другая использовались все время, пока существовали библиотеки, но их значение в так называемый информационный век значительно возросло при использовании компьютеров.

Назначение каталога - идентифицировать все объекты в собрании и сгруппировать подобные предметы вместе. Все большие библиотеки Древнего мира должны были иметь списки и описи на глиняных дощечках, в камне, на папирусе, пергаменте, пальмовых листьях или на бамбуковых полосах. Примеры этому могут быть найдены в музеях всего мира.

Особое место среди каталогов занимают тезаурусы. Новое использование термина тезаурус, теперь широко распространенного, датируется началом 1950-х г. в связи с работой Н.Р. Luhn из IBM, который искал компьютерный процесс, способный создавать список авторизованных терминов для индексации научной литературы. Список должен был включать структуру перекрестных ссылок между семействами понятий. Главный тезаурус, и один из самых ранних, это Thesaurofacet (1969 г.), список инженерных терминов с большой детализацией, разработанный Джином Атчисоном для Английской Электрической Компании. Тезаурус доказал большую полезность и для индексации, и для поиска в машинных системах.

Тезаурусы содержат предметные заголовки, организованные в списки, которые помогают пользователям найти соответствующий заголовок по теме (разделу), представляющей интерес, определить связанные термины, используемые для более узких или более широких тематических разделов. Одна из функций управляемого словаря заключается в выборе из большой группы синонимов одного термина, который наиболее точно описывает тему.

Следующий этап - это передача информации между различными элементами информационной системы. Передача информации осуществляется различными способами: с помощью курьера, пересылка по почте, доставка транспортными средствами, дистанционная передача по каналам связи. Дистанционная передача по каналам связи сокращает время передачи данных, но для ее осуществления необходимы специальные технические средства (оптоволоконные сети, модемы, факсы и т.п.). Автоматически собирая информацию, эти технические средства могут передавать ее непосредственно в память компьютера для дальнейшей обработки. Именно на этом построены все современные системы электронного документооборота.

Сообщение от источника к приемнику передается в материально-энергетической форме - электрический, световой, звуко­вой и другие сигналы. Человек воспринимает сообщение органами чувств. Приемники информации в технических системах представляют собой измерительную и регистрирующую аппаратуру.

Канал информации совмещает биологические, социальные, технические (радио, телевидение) и психологические процессы (восприятие информации, запоминание, воспроизведение). Каналами информации являются сложные телекоммуникационные системы и физические поля (электромагнитные, радиоволны). И, естественно, каналы связи могут вносить в передаваемую информацию различного рода искажения. Соответственно возникает необходимость в разработке методов передачи, уменьшающих искажение информации. Этому посвящена одна из основных теорем теории информации о передаче сигналов по каналам связи при наличии помех, приводящих к искажению, - теорема Шеннона. Пусть надлежит передать последовательность символов, появляющихся с определенными вероятностями, причем имеется некоторая вероятность того, что передаваемый символ в процессе передачи будет искажен. Простейший способ, позволяющий надежно восстановить исходную информацию по полученной, состоит в том, чтобы каждый передаваемый символ повторить большое число раз. Однако это приведет к уменьшению скорости передачи информации, практически сведет ее к нулю. Теорема Шеннона утверждает: существует такое, зависящее только от указанных вероятностей положительное число, что при скорости передачи, меньше или равной этому числу, можно восстановить исходную последовательность символов с очень малой вероятностью ошибки. В то же время при скорости больше данного числа это уже невозможно.

Центральным этапом в процессе обращения информации в информационной системе является обработка информации. В зависимости от общего назначения системы на данном этапе проводится систематизация собранной информации, реализуются поисковые, логические или другие аналитические процедуры. Например, проводится статистический анализ собранных данных или автоматический перевод на другой язык введенных текстов.

Необходимым в процессе обращения информации в информационной системе является этап хранения информации. Для информации, которая должна быть распространена широко, необходимы хранилища, внешние по отношению к человеческой памяти; накопление человеческого опыта, знаний и обучение были бы невозможны без такой памяти, делая совершенно необходимым появление письма.

В течение XX столетия универсальные электромагнитные средства открыли новые возможности для фиксации первичной аналоговой информации. Магнитная звуковая лента используется, чтобы фиксировать речь и музыку, магнитная видеозапись обеспечивает дешевое средство для записи аналоговых голосовых и видеосигналов непосредственно и одновременно.

Магнитная технология имеет и другие области применения прямой записи аналоговой информации, включая алфавитно-цифровую. Магнитные символы, штриховые коды и специальные метки печатаются на чеках, бланках и формах для последующего считывания магнитными или оптическими устройствами и преобразования их в цифровую форму. Банки, учебные заведения и предприятия розничной торговли полностью переходят на эту технологию. Тем не менее бумага и пленка продолжают быть доминирующими средствами для прямого хранения текстовой и визуальной информации в аналоговой форме.

Многосторонность современных информационных систем связана с их способностью представлять информацию с помощью электроники в форме цифровых сигналов и манипулировать ими автоматически с чрезвычайно высокой скоростью. Информация хранится в большом количестве бинарных (двоичных) устройств, которые являются базисными компонентами цифровой технологии. Так как эти устройства находятся только в одном из двух состояний, то информация представляется в них или как отсутствие, или как присутствие энергии (электрического импульса). Эти два состояния двоичных устройств удобно обозначать двоичными цифрами - ноль (0) и единица (1).

Этим способом алфавитные символы письма на естественном языке могут представляться в цифровой форме как комбинации нолей (отсутствие импульса) и единиц (наличие импульса).

Создание носителей записи и техники записи дало возможность обществу начать формирование хранилищ человеческих знаний. Идея относительно сбора и организации письменных записей, по-видимому, зарождается в Шумерах приблизительно 5000 лет назад; египетские письмена появились вскоре после этого. Ранние коллекции шумерских и египетских текстов, записанных клинописью на глиняных табличках и иероглифами на папирусах, содержат информацию относительно юридических и экономических операций.

В этих и других ранних коллекциях документов (например, китайских, относящихся к эпохе династии Shang во II тысячелетии до н.э., и буддистских в Индии, датированных V столетием до н.э.) трудно разделить понятия архива и библиотеки.

С Ближнего Востока понятие коллекции документов проникло в греко-римский мир. Римские императоры институциализирова-ли собрания материалов переписи уже в VI столетии до н.э. Большая библиотека в Александрии, основанная в III столетии до н.э., известна как самое крупное собрание папирусов, содержащих описи материальных запасов, налоговые и другие платежи гражданам, продавцам и друг другу. Это, короче говоря, древний эквивалент сегодняшних административных информационных систем.

Академический блеск исламского мира от VIII до XIII столетия может быть в значительной степени приписан существованию общественных и частных книжных библиотек. Так, Бейт Аль-Хикм ("Дом Мудрости"), основанный в 830г. в Багдаде, содержал публичную библиотеку с большим собранием материалов по широкому кругу вопросов, а библиотека X в. Калиф Аль-Хакам в Кордое (Испания) насчитывает более чем 400000 книг.

Запоздалое, но быстрое развитие европейских библиотек XVI столетия последовало за изобретением печати с наборным шрифтом, которое поощряло рост печатной продукции и издательской индустрии. С начала XVII столетия литература стала важнейшим средством для распространения знаний. Понятие "первичная литература" используется, чтобы обозначать исходную информацию в различных печатных изданиях: в газетах, монографиях, трудах конференций, учебных и деловых журналах, отчетах, патентах, бюллетенях и информационные листках. Академический журнал - классическое средство научного общения впервые появился в 1665 г. Тремя сотнями лет позже число периодических изданий в мире было оценено больше, чем в 60000, отражая не только рост числа ученых и расширение объема знаний вследствие специализации, но также и созревание системы поощрений, которая побуждает ученых издаваться.

В течение короткого времени произошел быстрый рост количества напечатанной информации, что страховало любого индивидуума от полного поглощения даже крохотной доли ее. Такие приемы, как оглавления, резюме и индексы различных типов, которые помогают в идентификации и поиске релевантной информации в первичной литературе, использовались начиная с XVI столетия и привели к созданию в XIX столетии того, что было названо "вторичной литературой". Цель вторичной литературы состоит в том, чтобы "фильтровать" первичные информационные источники - обычно в определенной области - и обеспечивать указатели к этой литературе в форме обзоров, рефератов и индексов. В течение прошлого столетия были созданы системы предметного, национального и международного реферирования и индексирования, которые действуют как ворота к нескольким атрибутам первичной литературы: авторы, тематика, издатели, даты (и языки) публикации и цитаты. Профессиональная деятельность, связанная с этими облегчающими доступ инструментальными средствами, названа документированием.

Огромные массивы напечатанных материалов делают невозможным, как и нежелательным, для любого учреждения приобретение и хранение даже маленькой части их. Хозяйское отношение к зарегистрированной информации стало вопросом публичной политики, так как многие страны основали национальные библиотеки и архивы, чтобы управлять организованным сбором и приобретением документов. Так как эти учреждения в одиночку не способны не отставать от выхода новых документов и записей, то развиваются новые формы кооперативного планирования и совместного использования записанных материалов, а именно, публичные и частные, национальные и региональные библиотечные сети и консорциумы.

Появление цифровой технологии в середине XX столетия активно повлияло на хранилища накопленной человечеством информации. Усовершенствования компьютерной памяти, передачи данных, программного обеспечения для совместного использования компьютеров и автоматизированных методов индексации текста и поиска подпитывают разработку компьютерных баз данных. Электронные приложения к библиографическому управлению в библиотеках и архивах привели к разработке компьютеризованных каталогов и к объединению каталогов в библиотечные сети. Они также имели результатом введение всесторонних программ автоматизации в этих учреждениях.

Взрывное развитие систем коммуникаций после 1990 г., особенно в академическом мире, ускорило появление "виртуальной библиотеки". Ведущей чертой развития становится публично ориентированная информация. Размещенная в тысячах баз данных, распределенных во всем мире, возрастающая часть этого обширного ресурса теперь доступна почти мгновенно через Интернет - объединение компьютерных сетей, связывающих глобальные сообщества пользователей. Межсетевые ресурсы электронной информации включают избранные библиотечные каталоги, собрание сочинений литературы, некоторые журналы реферирования, полнотекстовые электронные журналы, энциклопедии, научные данные из многочисленных дисциплин, программные архивы, демографические справочники, сотни тысяч сообщений информационного табло и электронной почты.

Как правило, информация, систематизированная и хранящаяся в информационной системе, предназначена для некоторого круга пользователей. Причем в качестве пользователей могут выступать не только люди, но и другие информационные системы. Одновременное обеспечение одной и той же информацией широкого круга пользователей приводит к необходимости ее тиражирования. В процессе тиражирования создаются идентичные копии информации, которые на следующем этапе должны быть распространены по адресатам. С технической точки зрения все копии абсолютно идентичны. Однако в процессе решения юридических задач возникает проблема различения оригинала и копий документа. Для защиты оригинала документа применяются дополнительные процедуры, например электронная цифровая подпись.

Распространение информации нередко сопряжено с необходимостью преодоления информационных барьеров. Сегодня в научной литературе выделяют следующие информационные барьеры: большой объем информации. Лавинообразный поток информации, который наблюдается в последние годы, не дает человеку воспринять ее в полном объеме; технические барьеры. Например, искусственные помехи, препятствующие уверенному приему радио-, телепрограмм, т.е. распространению радио-, теле- и иных технических сигналов в полосе частот, на которых осуществляется вещание по лицензии. Техническими барьерами могут быть также индустриальные помехи (т.е. искусственные помехи, возникающие при эксплуатации технических устройств в процессе хозяйственной деятельности); барьер незнания (неосведомленности). Потребитель не знает, что необходимая ему информация реально существует; коммуникативный барьер. Потребитель знает, что нужная ему информация существует, но он не имеет возможности получить ее. Причины здесь могут быть разные: от отсутствия связи между специалистами, учреждениями, странами до явного или неявного нежелания широко распространять информацию, задержка и сокрытие информации министерствами, ведомствами и другими организациями; межъязыковой и внутриязыковой барьеры. Информация доступна, но написана на незнакомом потребителю языке. Информация может быть не воспринята вследствие несогласованности терминологии и знаковых систем, используемых различными дисциплинами.

В сфере распространения информации действует объективный закон избыточности информации. Позитивная избыточность информации имеет своей целью оптимизировать весь процесс коммуникации. Позитивная избыточность используется активно в процессе обучения, когда неоднократные повторения характерных ситуаций приводят к лучшему усвоению их аудиторией.

Позитивная избыточность часто используется законодателем как прием повышения эффективности восприятия нормативных актов. Так, многие положения Конституции РФ находят повторение в федеральных законах и законодательстве субъектов Федерации.

Негативная избыточность нарушает нормальное течение информационного процесса. Она представляет своего рода "шум" или "помехи". Это, например, декларативные нормы и положения, которые не снабжены механизмом реализации. Не выполняя функций регуляции и саморегуляции, такие законы негативно избыточны. Средством преодоления негативной избыточности служит высокий уровень подготовки нормативных правовых актов.

Другой объективный закон, действующий при распространении информации, закон искажения информации по мере ее движения. Этот закон связан с различной способностью и готовностью субъектов к ее восприятию. Именно поэтому в тех случаях, когда важна достоверность и полнота информации, встает вопрос о фиксации информации на материальном носителе и соблюдении определенных требований к процедуре и способу фиксации. Так, например, для того, чтобы информация имела доказательную силу в ходе судебного разбирательства, она должна быть задокументирована с соблюдением строго установленных процессуальных требований.

По способу распространения можно выделить непосредственное и опосредованное распространение. При непосредственном распространении создатель информационного продукта воздействует на потребителя непосредственно (собственно общение, передача идей в воспитательно-образовательной среде: лекции, прочие коллективные занятия, конференции, семинары, митинги, театрализованные представления, культмассовые мероприятия). Правовое регулирование предусматривает здесь установление запретов на распространение конфиденциальной и "вредной" информации, включая недостоверные сведения и клевету, и ответственности за это, а также правовую охрану и защиту авторских и смежных прав.

При опосредованном распространении между создателем информации и потребителем стоит посредник - средство фиксации и передачи информации, наличие которого предопределяет массовость таких информационных отношений. По мере исторического развития средств и технологий распространения информации росли массовость информационного обмена и значимость информации в обществе, что предопределило здесь высокую степень правового урегулирования.

Согласно Закону об информации в Российской Федерации распространение информации осуществляется свободно при соблюдении требований, установленных законодательством Российской Федерации.

Информация, распространяемая без использования средств массовой информации, должна включать в себя достоверные сведения о ее обладателе или об ином лице, распространяющем информацию, в форме и в объеме, которые достаточны для идентификации такого лица.

При использовании для распространения информации средств, позволяющих определять получателей информации, в том числе почтовых отправлений и электронных сообщений, лицо, распространяющее информацию, обязано обеспечить получателю информации возможность отказа от такой информации.

Запрещается распространение информации, которая направлена на пропаганду войны, разжигание национальной, расовой или религиозной ненависти и вражды, а также иной информации, за распространение которой предусмотрена уголовная или административная ответственность.

| Планирование уроков на учебный год (по учебнику Н.Д. Угриновича) | Информационные процессы в различных системах

Урок 2
Информационные процессы в различных системах

§ 1.1. Информация в природе, обществе и технике

1.1.3. Человек: информация и информационные процессы

Примерно 40 тысяч лет назад в процессе эволюции живой природы появился человек разумный (лат. homo sapiens). Человек существует в «море» информации, он постоянно получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, хранит ее в своей памяти, анализирует с помощью мышления и обменивается информацией с другими людьми.

Способы восприятия информации. Целесообразное поведение человека, так же как и животных, строится на основе анализа информационных сигналов, которые он получает с помощью органов чувств. Нервные окончания органов чувств (рецепторы) воспринимают воздействие (например, на глазном дне колбочки и палочки реагируют на воздействие световых лучей) и передают его по нервной системе в мозг.

Способы восприятия информации живыми организмами зависят от наличия у них тех или иных органов чувств. Человек может использовать разные способы восприятия информации с помощью различных органов чувств:

. зрения - с помощью глаз информация воспринимается в форме зрительных образов;
. слуха - с помощью ушей и органов слуха воспринимаются звуки (речь, музыка, шум и т. д.);
. обоняния - с помощью специальных рецепторов носа воспринимаются запахи;
. вкуса - рецепторы языка позволяют различить сладкое, соленое, кислое и горькое;
. осязания - рецепторы кожи (особенно кончиков пальцев) позволяют получить информацию о температуре объектов и типе их поверхности (гладкая, шершавая и т. д.);
. ориентации в пространстве - гравитационные рецепторы позволяют получить информацию о положении тела в пространстве.

Наибольшее количество информации (около 90%) человек получает с помощью зрения, около 9% - с помощью слуха и только 1% - с помощью других органов чувств (обоняния, осязания, вкуса и ориентации в пространстве).

Полученную информацию в форме зрительных, слуховых и других образов человек хранит в памяти, обрабатывает с помощью мышления и использует для управления своим поведением и достижения поставленных целей. Например, при переходе дороги человек видит сигналы светофора и движущиеся автомобили, анализирует полученную информацию и выбирает безопасный вариант перехода.

Информация в форме сообщений. Человек не может жить вне общества. В процессе общения с другими людьми человек передает и получает информацию в форме сообщений. На заре человеческой истории для передачи информации использовался язык жестов, затем появилась устная речь. В настоящее время обмен сообщениями между людьми производится с помощью сотен естественных языков (русского, английского и т. д.).

Для того чтобы информация была понятна, язык должен быть известен всем людям, участвующим в общении. Чем большее количество языков вы знаете, тем шире круг вашего общения. Понятность - это одно из свойств информации.

Согласно библейской легенде о вавилонском столпотворении, строившаяся в древнем городе Вавилоне башня не была закончена и разрушилась, так как сотни строителей вдруг заговорили на различных языках и перестали понимать друг друга (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Вавилонская башня. Картина Брейгеля-старшего

Информация в форме знаний. С самого начала человеческой истории возникла потребность накопления информации для ее передачи во времени из поколения в поколение и передачи в пространстве на большие расстояния. Процесс накопления информации начался с изобретения в IV тысячелетии до нашей эры письменности и первых носителей информации (шумерских глиняных табличек и древнеегипетских папирусов).

Для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, информация должна быть полной и точной. Полнота и точность - это еще два свойства информации. Задача получения полной и точной информации о природе, обществе и технике стоит перед наукой. Процесс систематического научного познания окружающего мира, в котором информация рассматривается как знания, начался с середины XV века после изобретения книгопечатания.

Для долговременного хранения знаний (передачи из поколения в поколение) и распространения их в обществе (тиражирования) необходимы носители информации. Материальная природа носителей информации может быть разной.

Вплоть до наших дней в качестве основного носителя информации используется бумага. В прошлом веке широкое распространение для хранения графической информации получила фото- и кинопленка. В настоящее время для хранения информации широко применяются также магнитные носители, flash-память и оптические носители (CD и DVD) (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Первая печатная книга и современный оптический диск

Средства массовой информации. Широко известен термин «средства массовой информации» - СМИ (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Такая информация должна быть достоверной, актуальной и полезной. Это свойства информации, важные для СМИ. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может быть причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация не имеет применения в настоящий момент времени, и поэтому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет. Бесполезная информация создает информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации.

Контрольные вопросы

1. Какие способы и органы чувств использует человек при восприятии информации?

2. Каковы должны быть свойства информации, представленной в форме сообщений?

3. Каковы должны быть свойства информации, представленной в форме знаний?

4. Каковы должны быть свойства информации, распространяемой средствами массовой информации?

Информация и информатика

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ

Вся жизнь человека так или иначе связана с накоплением и об­работкой информации, которую он получает из окружающего мира, используя пять органов чувств - зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Как научная категория «информация» составляет предмет изучения для самых различных дисциплин: информатики, кибернетики, философии, физики, биологии, теории связи и т. д. Несмотря на это, строгого научного определения, что же такое информация, до настоящего времени не существует, а вместо него обычно используют понятие об информации. Понятия отличаются от определений тем, что разные дисциплины в разных областях науки и техники вкладывают в него разный смысл, с тем чтобы оно в наибольшей степени соответствовало предмету и задачам конкретной дисциплины. Имеется множество определений понятия информации - от наиболее общего философского (информация есть отражение реального мира) до наиболее частного прикладного (информация есть сведения, являющиеся объектом переработки). Вот некоторые из них:

Сообщение, осведомление о положении дел, сведения о чем-либо, передаваемые модели;

■ уменьшаемая, снимаемая неопределенность в результате по­лучения сообщений;

■ передача, отражение разнообразия в любых процессах и объектах, отраженное разнообразие;

■ товар, являющийся объектом купли-продажи знаний для до­стижения определенных целей;

■ данные как результат организации символов в соответствии с установленными правилами;

■ продукт взаимодействия данных и адекватных им методов;

■ сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и про­цессах независимо от формы их представления.

Наряду с названными существуют сотни других, зачастую про­тиворечащих друг другу или взаимоисключающих определений информации. Многообразие этих определений свидетельствуете широте подхода к понятию информации и отражает становление кон­цепции информации в современной науке.

Первоначально смысл слова «информация» (от лат. informatio - разъяснение, изложение) трактовался как нечто присущее только человеческому сознанию и общению: «знания, сведения, сообщения, известия, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом». Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться. Так, с позиций материалистической теории познания одним из всеобщих свойств материи (наряду с движением, развитием, пространством, временем и др.) было признано отражение, заключающееся в способности адекватно отображать одним реальным объектом другие реальные объекты, а сам факт отражения состояний одного объекта в состояниях другого (или просто одного объекта в другом) и означает присутствие в нем информации об отражаемом объекте. Таким образом, как только состояния одного объекта находятся в соответствии с состояниями другого объекта (например, соответствие между положением стрелки вольтметра и напряжением на его клеммах или соответствие между нашим ощущением и реальностью), это значит, что один объект отражает другой, т. е. содержит информацию о другом.

Высшая, специфическая форма отражения - сознание человека. Кроме этого, существуют и другие формы: психика (присущая не только человеку, но и животным, несущая в себе информацию, способную влиять на их эмоциональные состояния и поведение), раздражимость (охватывающая, помимо прочего, растения и простейшие организмы, реагирующие на слабые механические, химические, тепловые контакты с окружающей средой) и самая элементарная форма - запечатление взаимодействия (присущая и неорганической природе, и элементарным частицам, т. е. всей материи вообще) (рис. 1.1).

Так, кусок каменного угля несет в себе «отражение» событий, произошедших в далекие времена, т. е. обладает свойством информативности. Деловое письмо с предложениями сотрудничества ин­формативно, поскольку отражает серьезные намерения определенного учреждения или ведомства. Команда приступить к конкретным действиям (запуску ракеты, отправке груза, производству вычислений и т. п.) содержит информацию о подготовленности соответствующих служб и своевременности предпринимаемых шагов.

Информация не является ни материей, ни энергией. В отличие от них она может возникать и исчезать. В указанных примерах информация в куске каменного угля или делового письма может исчезнуть, если исчезнет ее носитель, например сгорит.

Особенность информации заключается в том, что проявляется она только при взаимодействии объектов, причем обмен информацией может совершаться не вообще между любыми объектами, а только между теми из них, которые представляют собой организованную структуру (систему). Элементами этой системы могут быть не только люди: обмен информацией может происходить в животном и растительном мире, между живой и неживой природой, людьми и устройствами. Так, информация, заключенная в куске каменного угля, проявится лишь при взаимодействии с человеком, а растение, получая информацию о свете, днем раскрывает свои ле­пестки, а ночью закрывает их.

Понятие «информация» обычно предполагает наличие двух объектов - «источника» информации и «приемника» (потребителя, адресата) информации (рис. 1.2).

Информация передается от источника к приемнику в матери­ально-энергетической форме в виде сигналов (например, электрических, световых, звуковых и т. д.), распространяющихся в определенной среде.

Сигнал (от лат. signum - знак) - физический процесс (явление), несущий сообщение (информацию) о событии или состоянии объекта наблюдения.

Информация может поступать непрерывно или дискретно, т. е. в виде последовательности отдельных сигналов. Соответственно различают непрерывную и дискретную информацию.

Информация - специфический атрибут реального мира, представляющий собой его объективное отражение в виде совокупности сигналов и проявляющийся при взаимодействии с «приемником» информации, позволяющим выделять, регистрировать эти сигналы из окружающего мира и по тому или иному критерию их идентифицировать.

Из этого определения следует, что:

■ информация объективна, так как это свойство материи - от­ражение;

■ информация проявляется в виде сигналов и лишь при взаи­модействии объектов;

■ одна и та же информация различными получателями может быть интерпретирована по-разному, в зависимости от «настройки» «приемника».

Человек воспринимает сигналы посредством органов чувств, которые «идентифицируются» мозгом. Поэтому, например, при наблюдении одного и того же объекта человек с лучшим зрением может получить больше информации об объекте, чем тот, у кого зрение хуже. В то же время при одинаковой остроте зрения в случае, например, прочтения текста на иностранном языке человек, не владеющий этим языком, вообще не получит никакой информации, так как его мозг не сможет ее идентифицировать. Приемники информации в технике воспринимают сигналы с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. При этом приемник, обладающий большей чувствительностью при регистрации сигна­лов и более совершенными алгоритмами их обработки, позволяет получить большие объемы информации.

Информация имеет определенные функции в обществе, основные из которых:

познавательная, цель которой - получение новой информации. Функция реализуется в основном через такие этапы обращения информации, как:

Ее синтез (производство),

Представление,

Хранение (передача во времени),

Восприятие(потребление);

■ коммуникативная - функция общения людей, реализуемая
через такие этапы обращения информации, как:

Передача (в пространстве),

Распределение;

■ управленческая, цель которой - формирование целесообразного поведения управляемой системы, получающей информацию. Эта функция информации неразрывно связана с познавательной и коммуникативной и реализуется через все основные этапы обращения, включая обработку.

Без информации не может существовать жизнь в любой форме и не могут функционировать созданные человеком любые информационные системы. Без нее биологические и технические системы представляют груду химических элементов. Общение, коммуникации, обмен информацией присущи всем живым существам, нов особой степени - человеку. Будучи аккумулированной и обработанной с определенных позиций, информация дает новые сведения, приводит к новому знанию. Получение информации из окружающего мира, ее анализ и генерирование составляют одну из основных функций человека, отличающую его от остального живого мира.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И СИСТЕМЫ

В общем случае роль информации может ограничиваться эмо­циональным воздействием на человека, однако наиболее часто она используется для выработки управляющих воздействий в автоматических (чисто технических) и автоматизированных (человеко-машинных) системах . В подобных системах можно выделить отдельные этапы (фазы) обращения информации, каждый из которых характеризуется определенными действиями.

Последовательность действий, выполняемых с информацией, называют информационным процессом.

Системы, реализующие информационные процессы, называют информационными системами.

Основные этапы (фазы) обращения информации в системах:

■ сбор (восприятие) информации;

■ подготовка (преобразование) информации;

■ передача информации;

■ обработка (преобразование) информации;

■ хранение информации;

■ отображение (воспроизведение) информации.

Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это будут этапы обращения и преобразования сигналов (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Этапы обращения информации в автоматизированных системах

На этапе восприятия информации осуществляется целенаправ­ленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте (процессе), в результате чего формируется образ объекта, проводятся его опознание и оценка. Главная задача на этом этапе - отделить полезную информацию от мешающей (шумов), что в ряде случаев связано со значительными трудностями. Простейшим видом восприятия является различение двух противоположных состояний: наличия («да») и отсутствия («нет»), более сложным - измерение.

На этапе подготовки информации осуществляется ее первичное преобразование. На этом этапе проводятся такие операции, как нормализация, аналого-цифровое преобразование, шифрование. Иногда этап подготовки рассматривается как вспомогательный на этапе восприятия. В результате восприятия и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи, хранения или обработки.

На этапе передачи информация пересылается из одного места в другое (от отправителя получателю-адресату). Передача осуществляется по каналам различной физической природы, самыми распространенными из которых являются электрические, электромагнитные и оптические. Извлечение сигнала на выходе канала, подверженного действию шумов, носит характер вторичного восприятия.

На этапах обработки информации выявляются ее общие и су­щественные взаимозависимости, представляющие интерес для системы. Преобразование информации на этапе обработки (как и на других этапах) осуществляется либо средствами информационной техники, либо человеком.

В общем случае под обработкой информации понимается любое ее преобразование, проводимое по законам логики, математики, а также неформальным правилам, основанным на «здравом смысле», интуиции, обобщенном опыте, сложившихся взглядах и нормах поведения. Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая ответы на поставленные вопросы (например, решение некоторой задачи). Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами. Кардинальные сдвиги в этой области произошли благодаря созданию ЭВМ - универсального преобразователя информации, в связи с чем появились понятия данных и обработки данных.

Данные - факты, сведения, представленные в формализованном виде (закодированные), занесенные нате или иные носители и допускающие обработку с помощью специальных технических средств (в первую очередь, ЭВМ).

Обработка данных предполагает проведение различных операций над ними, в первую очередь арифметических и логических, для получения новых данных, которые объективно необходимы (например, при подготовке ответственных решений).

На этапе хранения информацию записывают в запоминающее устройство для последующего использования. Для хранения информации используются в основном полупроводниковые, магнитные и оптические носители. Решение задач извлечения хранимой информации (поиска информации) связано с разработкой классификаци­онных признаков и схем размещения хранимой информации, систе­матизацией, правилами доступа к ней, порядком ее пополнения и обновления, т. е. всем тем, что определяет возможность целенаправленного поиска и оперативного извлечения хранимой информации.

Этап отображения информации должен предшествовать этапам, связанным с участием человека. Цель этого этапа - предоставить человеку нужную ему информацию с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств.

Информационные системы можно классифицировать по различным признакам. Так, по сфере применения информационные системы подразделяются на административные, производственные, учебные, медицинские, военные и др., по территориальному признаку - информационные системы района, города, области и т. п. С точки зрения возможности организации конкретных информационных процессов различают информационно-справочные, информационно-поисковые системы, системы обработки и передачи данных, системы связи.

Большинство автоматизированных информационных систем являются локальными системами и функционируют на уровне предприятий и учреждений. В настоящее время происходит интенсивный процесс интеграции таких систем в корпоративные системы и далее - в региональные и глобальные системы.

Системы более высокого уровня становятся территориально рас­средоточенными, иерархичными как по функциональному принципу, так и по их технической реализации. Обеспечение взаимодействия тер­риториально рассредоточенных систем требует протяженных высокоскоростных и надежных каналов связи, а увеличение объема обрабатываемой информации - ЭВМ высокой производительности. Это приводит к необходимости коллективного использования дорогостоящих средств автоматизации (ЭВМ и линий связи) и обрабатываемой информации (баз данных). Техническое развитие как самих электронных вычислительных машин, так и средств связи позволило решить эту проблему путем перехода к созданию распределенных информационно-вычислительных сетей коллективного пользования.

Централизация различных видов информации в одной сети дает возможность использовать ее для решения широкого спектра задач, связанных с административным управлением, планированием, научными исследованиями, конструкторскими разработками, технологией производства, снабжением, учетом и отчетностью.

Если поставляемая информация извлекается из какого-либо объекта (процесса), а выходная применяется для целенаправленного изменения состояния того же объекта (процесса), причем абонентом, использующим информацию для выбора основных управляющих воздействий (принятия решения), является человек, то такую автоматизированную информационную систему называют автоматизированной системой управления (АСУ).

Управление и информация служат основными понятиями кибернетики - науки об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Управление - функция организованных систем различной природы (технических, биологических или социальных), направленная на реализацию их целевых установок и поддержание внутренне присущей им структуры.

Понятие «кибернетика» как научный термин введено в первой половине XIX в. французским физиком Андре Мари Ампером, который назвал кибернетикой (от греч. kybernetike - искусство уп­равления) науку, занимающуюся изучением искусства управления людьми, обществом. В Древней Греции этого титула удостаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами. Впоследствии слово «кибернетикос» было заимствовано римлянами - так в латинском языке появилось слово «губернатор» (управляющий про­винцией).

Основоположником кибернетики считается выдающийся аме­риканский математик Норберт Винер (1894-1964), а датой ее рождения - 1948 г., когда Н. Винер опубликовал книгу «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине».

Кибернетика - наука, изучающая с единых позиций связь и управление (самоуправление) в организованных системах лю­бой физической природы.

Сущность кибернетики в самом общем виде может быть выражена основными ее законами, структура и содержание которых приведены на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Состав и содержание общих законов управления

Как следует из рис. 1.4, кибернетическая система (система управления) может рассматриваться как совокупность двух систем - управляющего объекта и объекта управления. При этом управляющая система воздействует на объект управления, подавая на него управляющие сигналы (управляющие воздействия). Для выработки управляющих решений, обеспечивающих достижение цели управления, управляющая система осуществляет сбор информации о текущем состоянии объекта управления (по каналу обратной связи), ее хранение (накопление), а также оценку текущего состояния управляемого объекта с желаемым (соответствующим цели).

Автоматизированные системы управления нашли широкое применение во всех сферах современного общества, в первую очередь как системы управления технологическими процессами и коллективами людей. АСУ технологическими процессами служат для автоматизации различных функций на производстве. Они широко используются при организации поточных линий, изготовлении микросхем, для поддержания технологического цикла в машиностроении и т. п. Информационные системы организационного управления предназначены для автоматизации функций управленческого пер­сонала, например информационные системы управления банками, гостиницами, торговыми фирмами и т. п.

ЛЕКЦИЯ 2

Тема: Информационные процессы.

Вопросы:

2.1. Сбор и регистрация данных

2.2. Передача информации

2.3. Ввод информации в компьютер

2. 5. Обработка информации

2.4. Накопление и хранение информации.

1. Понятие информационного процесса.

Информационный процесс — это комплекс взаимоувязанных процедур преобразования информации от момента возникновения до предоставления результатной информации пользователю. Информационный процесс реализуется путем выполнения регламентированной совокупности этапов (операций), направленных на преобразование исходной информации в результатную.

2. Основные операции обработки данных.

2.1. Сбор и регистрация данных

Обрабатываемая в АИС информация может быть получена тремя путями:

• непосредственно от низовых подразделений субъекта в процессе производственно-хозяйственной деятельности;
• из других управленческих подразделений;
• из внешних по отношению к предприятию источников.

Если в последних двух случаях информация поступает уже зарегистрированной на машинном или бумажном носителе, то в первом случае ее приходится собирать и регистрировать. Сбор и регистрация такой информации реализуется первичным (оперативным) учетом. Сущность данной процедуры заключается в определении и регистрации на носителях количественных и качественных характеристик определенного объекта наблюдения. Это трудоемкая процедура, но от полноты, достоверности и своевременности данных, полученных на этом этапе, зависит качество результатной информации, предназначенной для принятия решений.

Сбор информации связан с измерением, подсчетом, взвешиванием материальных объектов, замером временных характеристик и т. д. Эта процедура может быть выполнена вручную или с применением технических средств. Средства сбора могут быть неавтоматическими (мерная тара, весы, счетчики ручного действия, рулетки, метры и др.) и автоматическими (автоматические весы, часы, измерительные приборы, датчики, счетчики и другие средства). Известно большое разнообразие модификаций данных средств. Некоторые из них совмещают процесс сбора и регистрации данных на материальных носителях.

Сбор информации сопровождается ее регистрацией .

Регистрация — это фиксация собранной информации на бумажном документе или машинном носителе. Пока наиболее распространенным носителем информации остается бумажный документ. Зачастую запись в первичные документы осуществляется, вручную, а процедуры регистрации информации достаточно трудоемки. Поэтому стремятся автоматизировать процесс заполнения первичных документов, используя компьютеры в низовых подразделениях предприятия (на складах, в цехах и т. д.). При наличии компьютерной сети такие документы по каналам связи могут передаваться в информационную базу АИС для дальнейшей обработки.

Также используются специализированные автоматизированные системы, совмещающие процедуры сбора, регистрации и передачи информации по каналам связи, ее ввод непосредственно в компьютер для накопления данных и их последующей обработки или для формирования документов. Такая схема реализует безбумажную технологию обработки информации. При этом повышается достоверность информации и снижается трудоемкость работ.

Распространение получают системы, работающие со штриховыми кодами, которые позволяют не только считать заранее нанесенные на товар штрих - коды, но и, предварительно обработав данные мобильными терминалами, передать их в ПК.

2.2. Передача информации

Может быть выполнена различными способами, например традиционными средствами связи : курьером, пересылкой по почте, доставкой транспортными средствами. Используются при передаче и современные дистанционные средства связи : электронная почта, факс, физические каналы связи (телефонные, оптические, радиоканалы, в том числе спутниковые). Последние способы передачи информации, естественно, предполагают наличие компьютерной сети или устройств, обеспечивающих выход в сеть. Дистанционная передача информации с помощью современных коммуникационных систем постоянно развивается и совершенствуется. Этот способ передачи информации имеет особое значение в территориально распределенных АИС, используемых в фирмах с удаленными филиалами, корпорациях и т. и. Заметим, что процедуры передачи информации применяются не только для первичной, но и для результатной информации.

2.3. Ввод информации в компьютер

Во многом зависит от способов реализации предыдущих процедур. Информация, зафиксированная в документах, обычно вводится с клавиатуры. В системах с массовым вводом однотипной информации получают распространение сканирующие устройства. Информация, переданная по каналам связи, фиксируется в
устройствах памяти компьютера. В процессе ввода выполняется
контроль и предварительная обработка документа, в результате, которой формируются определенные записи. Они вводятся и хранятся в информационной базе.

2.4. Накопление и хранение информации.

Введенные в компьютер данные не сразу используются для обработки, сначала они накапливаются и хранятся в информационной базе. В ней хранятся не только первичные данные, но и условно-постоянная, справочная и другая информация, многократно используемая при решении разных задач. Хранение и накопление первичной информации связано с потребностью получения данных за определенный интервал времени, их многократного использования при обобщении в разных разрезах. Более того, компьютерная система обычно хранит все введенные данные с начала ее эксплуатации, что позволяет обращаться к ним в любое время и формировать результатную информацию за предшествующие периоды.

2. 5. Обработка информации

Обработка информации выполняется согласно разработанному алгоритму — набору четко сформулированных правил, определяющих процесс преобразования исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов. Это позволяет автоматически решать любую конкретную задачу из класса однотипных задач.

Обработка информации предполагает выполнение логических и арифметических операций над исходными данными в целях получения результатной информации. Логическая обработка включает операции сортировки (подбор, упорядочение, объединение), выборки данных из информационной базы и т. п. Арифметические операции: алгебраическое сложение, деление, умножение и т. д.

В процессе обработки информации формируются результатные показатели, которые отражаются в текущих отчетах и регламентированной отчетности. Отчеты формируются, как правило, по запросам специалистов и отображаются на экране дисплея или печатаются. При печати отчет может быть одновременно тиражирован, если его требуется предоставить нескольким пользователям. Процедура тиражирования обеспечивается и иными способами (ксерокопированием).

Процесс обработки информации сопровождается контролем выполняемых операций и корректировкой данных. Корректировка данных в АИС осуществляется как в процессе выполнения операций ввода, так и после их завершения в течение всего отчетного периода. Зачастую необходимо уточнение данных предшествующих периодов.

Принятие решений на основе анализа результатной информации в АИС остается за специалистом (например, экономистом).

3. Структура информационного процесса.

Если рассмотреть структуру общих информационных процессов, то можно выделить следующие компоненты:

1. Регистрация данных — это фиксация собранной информации на бумажном документе или машинном носителе. В процессе регистрации, реализуемом объектом – регистратором, можно выделить три основных процесса:
   • прием (восприятия) сигнала от информационного объекта, заключающегося в изменении состояния объекта-регистратора и сохранении этого изменения до окончания воздействия сигнала;
   • запись данных (фиксации принятого сигнала) объектом - регистратором, заключающегося в сохранении измененного состояния по окончании воздействия сигнала в течение некоторого времени;
   • хранение объектом-регистратором полученных данных в течение длительного времени вне зависимости от приема и записи им других сигналов.
2. Распространение данных – это процесс передачи данных во времени и пространстве, обеспечивающий сохранение их содержания, смысла. При распространении информации в пространстве реализуются два основных информационных процесса:
   • Выдача – процесс передачи источником (передатчиком) информации по каналу связи.
   • Прием – процесс получения информации получателем (приемником) из канала связи.
3. Использование данных – процесс реализации информации посредством технических и программных средств информационных технологий. В общем процессе использования информации информационным субъектом можно выделить три основных процесса:
   • сбор информации - поиск, отбор информации и хранение отобранной информации;
   • обработка данных с целью получения субъектом необходимой информации, не содержащейся явно в собранной входной информации;
   • представление информации в виде, удобном для ее восприятия, интерпретации и удовлетворения информационных потребностей информационного субъекта.

Что такое система

Системология — наука о системах. Наш мир наполнен многообразием различных объектов. Нередко мы употребляем понятия «простой объект», «сложный объект». Сложный объект состоит из множества простых. И чем больше в нем «деталей», тем предмет сложнее. Например, кирпич — простой объект, а здание, построенное из кирпичей, — сложный объект. Или еще: болт, колесо, руль и другие дета­ли автомобиля — простые объекты, а сам автомобиль, собранный из этих деталей, — сложное устройство. Система — это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое. Всякая систе­ма имеет определенное назначение (функцию, цель).

Рассмотрим кучу кирпичей и дом, построен­ный из этих кирпичей. Как бы много ни было кирпичей в куче, ее нельзя назвать системой, потому что в ней нет единства, нет целесооб­разности. А жилой дом имеет вполне конкрет­ное назначение — в нем можно жить. В кладке дома кирпичи определенным образом взаимосвязаны, в соответствии с конструкцией. Конечно, в конструкции дома кроме кирпичей имеется много других деталей (доски, балки, окна и пр.), все они нужным образом соединены и образуют единое целое — дом.

Вот другой пример: множество деталей и собранный из них . Велосипед — это система. Его назначение — быть транс­портным средством для человека.

Первое главное свойство системы — целесообразность. Это назначе­ние системы, главная функция, которую она выполняет.

Структура системы

Всякая система определяется не только составом своих частей, но так­же порядком и способом объединения этих частей в единое целое. Все час­ти (элементы) системы находятся в определенных отношениях или связях друг с другом. Здесь мы выходим на следующее важнейшее понятие системологии — понятие структуры.

Структура — это порядок связей между элементами системы. Структура — это внутренняя организация системы. Из тех же самых кирпичей и других деталей кроме жилого дома можно построить гараж, забор, башню. Все эти сооружения строятся из одних и тех же элементов, но имеют разную конструкцию в соответствии с назначением сооружения. Применяя язык системологии, можно сказать, что они различаются структурой.

Кто из вас не увлекался детскими конструкторами: строительными, электрическими, радиотехническими и другими? Все детские конструк­торы устроены по одному принципу: имеется множество типовых дета­лей, из которых можно собирать различные изделия. Эти изделия отлича­ются порядком соединения деталей, т. е. структурой.

Из всего сказанного можно сделать вывод: всякая система обладает определенным элементным составом и структурой. Свойства системы за­висят и от того, и от другого. Даже при одинаковом составе системы с раз­ной структурой обладают разными свойствами, могут иметь разное назна­чение.

Второе главное свойство системы — целостность. Нарушение элемент­ного состава или структуры ведет к частичной или полной утрате целесо­образности системы. С зависимостью свойств различных систем от их структуры вам прихо­дилось и еще предстоит встретиться в разных школьных дисциплинах. Например, известно, что графит и алмаз состоят из молекул одного и того же химического вещества — углерода. Но в алмазе молекулы углерода об­разуют кристаллическую структуру, а у графита структура совсем дру­гая — слоистая. В результате алмаз — самое твердое в природе вещество, а графит мягкий, из него делают грифели для карандашей.

Пример из физики: все радиосистемы состоят из одинаковых деталей (резисторов, конденсаторов, транзисторов, трансформаторов и пр.), но различные по назначению радиотехнические устройства имеют разную структуру.

Рассмотрим пример общественной системы. Общественными система­ми называют различные объединения (коллективы) людей: семью, производственный коллектив, коллектив школы, бригаду, воинскую часть и др. Связи в таких системах — это отношения между людьми, на­пример отношения подчиненности. Множество таких связей образуют структуру общественной системы.

Вот простой пример. Имеются две строительные бригады, состоящие каждая из семи человек. В первой бригаде один бригадир, два его замести­теля и по два рабочих в подчинении у каждого заместителя. Во второй бри­гаде — один бригадир и шестеро рабочих, которые подчиняются непосред­ственно бригадиру.

На рисунках схематически представлены структуры подчиненности в двух данных бригадах:

Таким образом, две эти бригады — пример двух производственных (со­циальных) систем с одинаковым составом (по 7 человек), но с разной структурой подчиненности.

Различие в структуре неизбежно отразится на эффективности работы бригад, на их производительности. При небольшом числе людей эффектив­нее оказывается вторая структура. Но если в бригаде 20 или 30 человек, то тогда одному бригадиру трудно управлять работой такого коллектива. В этом случае разумно ввести должности заместителей, т. е. использовать первую структуру подчиненности.

Сущность системного эффекта: всякой системе свойственны новые качества, не присущие ее составным частям.

Это же свойство выражается фразой: целое больше суммы своих час­тей. Например, отдельные детали велосипеда: рама, руль, колеса, педали, сиденье не обладают способностью к езде. Но вот эти детали соединили определенным образом, создав систему под названием «велосипед», кото­рая приобрела новое качество — способность к езде, т. е. возможность слу­жить транспортным средством. То же самое можно показать на примере самолета: ни одна часть самолета в отдельности не обладает способностью летать; но собранный из них самолет (система) — летающее устройство. Еще пример: социальная система — строительная бригада. Один рабочий, владеющий одной специальностью (каменщик, сварщик, плотник, кра­новщик и пр.), не может построить многоэтажный дом, но вся бригада вместе справляется с этой работой.

О системах и подсистемах

В качестве еще одного примера системы рассмотрим объект, с которым вы часто имеете дело на уроках информатики — персональный компьютер (ПК). На рис. 2.1 приведена схема состава и структуры ПК.

Самое поверхностное описание ПК такое: это система, элементами ко­торой являются системный блок, клавиатура, монитор, принтер, мышь. Можно ли назвать их простыми элементами? Конечно, нет. Каждая из этих частей — это тоже система, состоящая из множества взаимосвязан­ных элементов. Например, из базового курса информатики вам известно, что в состав системного блока входят: центральный процессор, оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, CD-ROM, контроллеры внешних устройств и пр. В свою очередь, каждое из этих устройств — сложная система. Например, центральный процессор состоит из арифметико-логического устройства, устройства управления, регистров. Так можно продолжать и дальше, все более углубляясь в под­робности устройства компьютера.

Систему, входящую в состав какой-то другой, более крупной систе­мы, называют подсистемой.

Из данного определения следует, что системный блок является подсис­темой персонального компьютера, а процессор - подсистемой системного блока.

А можно ли сказать, что какая-то простейшая деталь компьютера, на­пример гайка, системой не является? Все зависит от точки зрения. В устройстве компьютера гайка — простая деталь, поскольку на более мелкие части она не разбирается. Но с точки зрения строения вещества, из которого сделана гайка, это не так. Металл состоит из молекул, обра­зующих кристаллическую структуру, молекулы — из атомов, атомы — из ядра и электронов. Чем глубже наука проникает в вещество, тем боль­ше убеждается, что нет абсолютно простых объектов. Даже частицы ато­ма, которые называют элементарными, например электроны, тоже оказа­лись непростыми.

Любой реальный объект бесконечно сложен. Описание его состава и структуры всегда носит модельный характер, т. е. является приближен­ным. Степень подробности такого описания зависит от его назначения. Одна и та же часть системы в одних случаях может рассматриваться как ее простой элемент, в других случаях — как подсистема, имеющая свой со­став и структуру.

О системах в науке и системном подходе

Основной смысл исследовательской работы ученого чаще всего заклю­чается в поиске системы в предмете его исследования.

Задача всякой науки — найти системные закономерности в тех объ­ектах и процессах, которые она изучает.

Давайте вспомним, где в школьных предметах вам встречалось поня­тие системы. В XVI веке Николай Коперник описал устройство Солнечной системы: Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца; связаны они в единое целое силами притяжения.

Систематизация знаний очень важна для биологии. В XVIII веке швед­ский ученый Карл Линней написал книгу под названием «Системы при­роды». Он сделал первую удачную попытку классифицировать все извест­ные виды животных и растений, а самое главное, показал взаимосвязь, т. е. зависимость одних видов от других. Вся живая природа предстала как единая большая система. Но она, в свою очередь, со­стоит из системы растений, системы животных, т. е. под­систем. А среди животных есть птицы, звери, насекомые и т. д. Всё это тоже системы.

Русский ученый Владимир Иванович Вернадский в 20-х годах XX века создал учение о . Под он по­нимал систему, включающую в себя весь растительный и животный мир Земли, человечество, а также их среду обитания: атмосферу, поверхность Зем­ли, мировой океан, разрабатываемые человеком недра (все это названо актив­ной оболочкой Земли). Все подсистемы биосферы связа­ны между собой и зависят друг от друга. Вернадскому же принадлежит идея о зависимости состояния биосферы от космических процессов, иначе говоря, биосфера являет­ся подсистемой более крупных, космических систем.

Если человек хочет быть хорошим специалистом в своем деле, он обя­зательно должен обладать системным мышлением, к любой работе про­являть системный подход.

Сущность системного подхода: необходимо учитывать все сущест­венные системные связи того объекта, с которым работаешь.

Очень «чувствительным» для всех нас примером необходимости сис­темного подхода является работа врача. Взявшись лечить какую-то бо­лезнь, какой-то орган, врач не должен забывать о взаимосвязи этого орга­на со всем организмом человека, чтобы не получилось, как в поговорке, «одно лечим, другое калечим». Человеческий организм — очень сложная система, поэтому от врача требуются большие знания и осторожность.

Еще один пример — экология. Слово «экология» происходит от гречес­ких слов «экое» — «дом» и «логос» — «учение». Эта наука учит людей отно­ситься к окружающей их природе как к собственному дому. Самой важной задачей экологии сегодня стала защита природы от разрушительных по­следствий человеческой деятельности (использования природных ресур­сов, выбросов промышленных отходов и пр.). Со временем люди все больше вмешиваются в природные процессы. Некоторые вмешательства неопас­ны, но есть такие, которые могут привести к катастрофе. Экология поль­зуется понятием «экологическая система». Это человек с «плодами» его деятельности (города, транспорт, заводы и пр.) и естественная природа. В идеале в этой системе должно существовать динамическое равновесие, т. е. те разрушения, которые человек неизбежно производит в природе, должны успевать компенсироваться естественными природными процесса­ми или самим человеком. Например, люди, машины, заводы сжигают кис­лород, а растения его выделяют. Для равновесия надо, чтобы выделялось кислорода не меньше, чем его сжигается. И если равновесие будет наруше­но, то в конце концов наступит катастрофа в масштабах Земли.

В XX веке экологическая катастрофа произошла с Аральским морем в Средней Азии. Люди бездумно забирали для орошения полей воду из пи­тающих его рек Амударья и Сырдарья. Количество испаряющейся воды превысило приток, и море стало пересыхать. Сейчас оно практически по­гибло и жизнь на его бывших берегах ни для людей, ни для животных и растений стала невозможной. Вот вам пример отсутствия системного под­хода. Деятельность таких «преобразователей природы» очень опасна. В последнее время появилось понятие «экологическая грамотность*. Вме­шиваясь в природу, нельзя быть узким специалистом: только нефтяни­ком, только химиком и пр.

Занимаясь изучением или преобразованием природы, надо видеть в ней систему и прилагать усилия для того, чтобы не нарушать ее рав­новесия.

Информационные процессы в естественных и искусственных системах

Из базового курса вам известно:

Существуют три основных типа информационных процессов: хране­ние информации, передача информации, . Человек хранит информацию в собственной памяти и на внешних но­сителях: бумаге, компьютерных дисках и пр. Процесс передачи информации протекает от источника к приемнику по информационным каналам. Процесс связан с получением новой информа­ции, изменением формы или структуры имеющейся информации, по­иском данных в информационном массиве.

Естественные и искусственные системы

Вернемся к вопросу о связях, существующих между элементами систем. Когда это дом или машина, всё понятно. Кирпичи связаны цементным рас­твором, детали машины — болтами, сваркой, заклепками. А чем связаны системы животных, растений, или, допустим, система образования? Чтобы разобраться в этом, разделим всевозможные системы на два вида.

Существуют естественные системы, или природные, т. е. созданные природой, и искусственные системы — созданные человеком. Естественные системы: космические систе­мы — галактики, системы звезд и планет, такие, как наша Солнечная система; системы животных и растений; молекулярные и атомные системы.

Искусственные системы создают люди. Если хорошо подумать, то можно вспомнить множество таких систем, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, — это система городского транспорта, система телефонной связи, система тор­говли, система образования, система здравоохранения, система водоснаб­жения, система обороны страны, государственная энергетическая система и т. д. Само человеческое общество — это тоже система взаимосвязанных личностей, которые образуют разнообразные подсистемы: семьи, трудовые коллективы, партии, нации, расы и пр.

Материальные связи в естественных и искусственных системах

Обсудим характер связей в естественных системах. Во-первых, это физические силы, которые, например, удерживают планеты около Солнца на своих орбитах, молекулы углерода в кристалле алмаза; это энергетичес­кие процессы, например фотосинтез, превращающий солнечную энергию в энергию жизни растений. Благодаря генетическим связям сохраняются и продолжаются виды животных и растений. Эти связи заключаются в опре­деленной структуре молекул ДНК, входящих в состав клеток организма. Можно говорить о климатических связях — они объединяют систему жи­вотного и растительного мира в определенной части планеты. Все перечис­ленные виды связей можно назвать материальными.

Теперь об искусственных системах. Есть множество материальных систем, созданных человеком: вся техника (автомобили, самолеты, стан­ки, компьютеры и т. д.), строительные соору­жения (дома, мосты, города, плотины, каналы); искусственные материалы (сплавы, пластмассы). Связи в таких системах, как и в естественных, имеют материальный харак­тер. Раньше мы уже говорили о строитель­ных сооружениях, о машинах. Представим еще, например, энергосистему: станции, трансформаторы, линии электропередач, электроприборы; все это присоединено одно к другому и согласованно работает.

Информационные связи в естественных и искусственных системах

Однако в живой природе существуют системные связи, которые никак нельзя отнести к материальным. Вот, например, стая журавлей, летящая клином на юг. Что удерживает их в таком строю? Журавли видят , ведущего стаю, и следуют за ним в определенном порядке. Кроме того, жу­равли подают друг другу сигналы голосом. Это пример связи, которую можно назвать информационной. Подобные примеры можно привести из жизни животных, рыб и даже насекомых.

В системах живой природы существуют связи как материальные, так и информационные.

Выше говорилось о материальных искусственных системах. Другой вид искусственных систем — это общественные (социальные) системы, т. е. различные объединения людей. Конечно, между ними тоже есть опреде­ленные материальные связи (например, общее помещение, экономическая зависимость, родственно-генетические связи), однако для общественных систем очень важны информационные связи. Ни один коллектив, от семьи до государства, не может существовать без информационного обмена.

Еще существуют связи между людьми, основанные на определенных договоренностях, например конституции государства, законодательстве, уставе организации. Кроме того, есть связи, определяемые человеческой этикой — правилами поведения, не записанными в законах: националь­ные традиции, семейные традиции, правила приличия и т. д. Люди знают эти законы и правила и подчиняются им, А поскольку любые знания — это информация, то такие связи тоже можно назвать информационными.

Для функционирования общественных систем важнейшее значение имеют информационные связи.

Информационные процессы в системах

В чем же состоят информационные связи? Казалось бы, ответ очевиден: в обмене информацией, в передаче информации от одного элемента систе­мы к другому. Но можно ли утверждать, что два других вида информаци­онных процессов — хранение и обработка информации — необязательны для таких систем?

Передача информации невозможна без ее хранения: откуда-то информа­ция должна браться при отправлении и куда-то помещаться при получении. Возьмем для примера наиболее близкую для вас социальную систему — сис­тему образования. Основной вид связи между двумя типами ее элементов — учителями и учениками — заключается в процессе передачи знаний от учи­телей к ученикам. Но информация, которую учителя передают ученикам, хранится в учебниках, в , в памяти учителя. Ученики же сохраняют полученные знания в своей памяти и в тетрадях.

В процессе обучения постоянно происходит обработка информации как учителем, так и учениками. При объяснении учебного материала учитель преобразует его, представляя ученикам в разных формах: в текстовой, графической, табличной, на моделях. Ученики, в свою очередь, отвечают на вопросы, решают задачи, а это есть обработка информации.

Рассмотрим другие элементы системы образования: министерство и учебные заведения. Это элементы подсистемы управления образованием. В ней также происходит передача информации (передаются распоряже­ния, планы, отчеты, нормативные документы), хранение информации (хранится документация, различные статистические данные), обработка информации (составление той же документации, статистической информа­ции и пр.). Наконец, рассмотрим технические информационные системы. К ним относятся системы телеграфной и телефонной связи, радио и телевиде­ния, компьютеры и компьютерные сети, сотовые системы связи. Это искусственные системы, созданные людьми для осуществления информа­ционных процессов: хранения, обработки и передачи информации.

В базовом курсе информатики рассказывалось о том, что компьютер це­ленаправленно создавался изобретателями как универсальный автомат для хранения, обработки и передачи информации. Поэтому все три вида информационных процессов в нем реализованы по определению. Ну а, на­пример, мобильный телефон? Основное его назначение состоит в приеме и передаче информации. Где же здесь хранение и обработка? На рис. 2.2 схематически показан процесс осуществления передачи и приема SMS-co - общения посредством .

Из этой схемы видно, что в процессе работы системы про­исходит хранение, передача и обработка информации. Аналогично можно описать работу других вышеназванных технических систем, в которых имеют место все три вида информационных процессов.

Системы управления

Из базового курса информатики вам известно, что изучением процессов управления занимается наука ки­бернетика. Начало кибернетике положил американский ученый Норберт Винер своей книгой «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», вышедшей в 1948 году.

Под управлением понимается планомерное воздействие на некото­рый объект с целью достижения определенного результата. С точки зрения кибернетики, процесс управления рассматривается как функционирование системы управления. Эта система состоит из двух подсистем: объекта управления и управляющей системы. Кибернетичес­кая модель управления приведена на рис. 2.3.

Управляющей системой может быть человек (шофер, дирижер оркест­ра, учитель, директор), коллектив (правительство, парламент), а может быть и техническое устройство (автоматический регулятор, компьютер). Объектом управления может быть техническое устройство (автомобиль), один человек (ученик, солдат) или коллектив (оркестр, работники пред­приятия).

Взаимодействие, существующее между двумя этими подсистемами в процессе управления, кибернетика рассматривает как информационную связь. По линии прямой связи передаются команды управления от управ­ляющей системы к объекту управления. По линии обратной связи — ин­формация о состоянии объекта управления, о его реакции на управляю­щее воздействие, а также о состоянии окружающей среды, которая тоже может влиять на процесс управления. Схема на рис. 2.3 оказывается уни­версальной для всех типов систем, как искусственных, так и естествен­ных, где происходит управление.

Все компоненты системы управления имеются в организмах животно­го и человека. Мозг — управляющая система, органы движения — объек­ты управления, нервная система — каналы информационной связи.

В системах управления осуществляется передача информации, а также ее хранение и обработка. Хранить и обрабатывать информацию приходит­ся как управляющей системе, так и объектам управления (ученик, сол­дат, трудовой коллектив тоже хранят и обрабатывают информацию, по­ступающую к ним в процессе управления).

Процесс управления происходит по программе, заложенной в память управляющей системы. Если управляющая система способна к собствен­ному программированию, то ее можно назвать самоуправляемой систе­мой. Элементы самоуправления присущи представителям животного мира. В наибольшей степени способностью к самоуправлению обладает человек.

Вопросы и задания

Что такое система? Что такое структура? Приведите примеры систем, имеющих одинаковый состав (одинаковые эле­менты), но разную структуру. В чем суть системного эффекта? Приведите пример. Что такое подсистема? В чем состоит цель всякой науки с системной точки зрения? Что такое системный подход? Приведите примеры ситуаций, когда отсутст­вие системного подхода ведет к катастрофическим последствиям. Выделите подсистемы в следующих объектах, рассматриваемых в качестве систем: автомобиль; компьютер; школа; армия; государство. Удаление каких элементов из вышеназванных систем приведет к потере сис­темного эффекта, т. е. к невозможности выполнения их основного назначе­ния? Какие системы называются естественными, искусственными сис­темами? Приведите примеры. Приведите примеры материальных и информационных связей в естествен­ных системах. Приведите примеры материальных и информационных связей в обществен­ных системах. Что такое система управления? Из каких компонентов она состоит? Что такое самоуправляемая система? Приведите примеры. Может ли существовать система управления без линии обратной связи? К ка­ким последствиям это может привести? (Рассмотрите на примере управления автомобилем.)