Основные подходы к определению понятия «информация».doc

УРОК №1
Тема: Основные подходы к определению понятия «информация». (Понятие
«информация» в науках о неживой и живой природе, обществе и технике).
Цель урока: ввести понятие информации с помощью различных подходов, обобщить
известные свойства информации.
Задачи урока:
 образовательные: углубление, обобщение и систематизация знаний учащихся
по основным понятиям: информация, свойства информации, процесс передачи
информации, канал передачи данных.
 развивающие: развитие умения применять полученные знания при решении
задач различной направленности.
 воспитательные:
Материалы и оборудование к уроку: презентация, карточки для проверки домашнего
задания, опорный конспект.
Тип урока: комбинированный урок объяснения нового материала и решения задач.
Форма проведения урока: рассказ, беседа, практикум по решению задач, сообщения
учащихся из рубрики «Это интересно!».
План урока:
1. Актуализация знаний. Проверка д.з.
2. Новый материал.
3. Решение задач.
Уместно порционная подача материала, которая закрепляется решением задач.
Ход урока:
1. Информация. Различные подходы к определению.
Понятие информации — одно из фундаментальных в современной науке. Наряду с такими
понятиями, как вещество, энергия, пространство и время, оно составляет основу современной
научной картины мира. Однозначно определить, что же такое информация, так же
невозможно, как невозможно это сделать для понятий «время», «энергия» и пр.
"Нет
пожалуй,
в
науке,
практике
современности
понятия
более
распространённого, нежели понятие " информация ". И нет в тоже время другого
понятия, по поводу которого ведется столько споров, дискуссий, имеется столько
различных точек зрения...",- утверждает советский ученый В.Г. Афанасьев.
Термином “информация” с древнейших времен обозначали процесс
разъяснения, изложения, истолкования. Позднее так называли и сами
сведения и их передачу в любом виде. Еще Ожегов в “Словаре русского
языка” термин “информация” объяснил, как сообщение, осведомляющее о
положении дел, состоянии чего-нибудь.
Существование множества определений информации обусловлено сложностью,
специфичностью и многообразием подходов к толкованию сущности этого понятия. В
качестве справки выделим три наиболее распространенные концепции информации,
каждая из которых по-своему объясняет ее сущность.
В науке существует три подхода к феномену информации.
Первая концепция (концепция К.Шеннона), отражая количественно-информационный
подход, определяет информацию как меру неопределенности ( энтропию ) события.
Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем
более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем.Этот
подход, хоть и не учитывает смысловую сторону информации, оказался весьма полезным в
технике связи и вычислительной технике, послужил основой для измерения информации и
оптимального кодирования сообщений. Кроме того, он представляется удобным для
иллюстрации такого важного свойства информации, как новизна, неожиданность сообщений.
При таком понимании информация - это снятая неопределенность, или результат выбора из
набора возможных альтернатив.
Вторая концепция рассматривает информацию как свойство (атрибут) материи. Ее
появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию
содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Наиболее ярко и
образно эта концепция информации выражена академиком В. М. Глушковым. Он писал, что
" информацию несут не только испещренные буквами листы книги или человеческая речь, но
и солнечный свет, складки горного хребта, шум водопада, шелест травы". Иными словами,
информация как свойство материи создает представление о ее природе и структуре,
упорядоченности, разнообразии и т.д. Она не может существовать вне материи, а значит, она
существовала и будет существовать вечно, ее можно накапливать хранить перерабатывать.
Третья концепция основана на логико-семантическом (семантика - изучение текста с
точки зрения смысла) подходе, при котором информация трактуется как знание, причем
не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного
действия, для управления и самоуправления. Иными словами, информация - это
действующая, полезная, " работающая " часть знаний. Представитель этой концепции
В. Г. Афанасьев, развивая логико-семантический подход, дает определение социальной
информации: "Информация, циркулирующая в обществе, используемая в управлении
социальными процессами, является социальной информацией. Она представляет собой
знания, сообщения, сведения о социальной форме движения материи и о всех других формах
в той мере, в какой она используется обществом..."
1. Атрибутисты полагают, что информация как семантическое (смысловое) свойство
материи является неотъемлемым атрибутом всех систем объективной реальности, она
существовала и существует вечно, является организующим началом в живой и
неживой природе.
2. Функционалисты отрицают существование информации в неживой природе. По их
мнению, информация через информационные процессы реализует функцию управления
(самоуправления) в биологических, социальных и социотехнических (человеко-машинных)
системах. Информация — это одна из функций жизни, основное отличие
живого от неживого.
3. Антропоцентристы ограничивают сферу информации главным образом социальными
системами и определяют информацию как содержание (смысл) сигнала, полученного
системой из внешнего мира. Говорить о смысле сигнала, а следовательно, об информации
можно только по отношению к человеку и обществу.
Все точки зрения имеют право на существование и исследуются в соответствующих
областях науки: информация как семантическое свойство материи изучается в философии,
физике; информация как функция управления изучается в кибернетике, физиологии,
биологии; информация как содержание воспринятого сигнала изучается в лингвистике,
социологии, психологии.
Информатика изучает, прежде всего информационные процессы в социотехнических
системах. Эти системы относятся к типу управляемых и самоуправляемых систем и обязательно включают в себя субъекта-человека. Поэтому информатике как науке ближе
второй и третий подходы, то общее, что в них есть. Это не означает, что информатика отрицает наличие информации в неживой природе — просто эти проблемы сейчас ее
интересуют в меньшей степени.
А поскольку информатика включает в себя элементы многих областей научного знания,
таких как теория информации, кибернетика, робототехника, computer science,
программирование и пр., то в каждой из них есть свои особенности в трактовке феномена
информации и определении этого понятия.
Наиболее общим философским определением является следующее: информация — это
отраженное многообразие.
Пример 1. Чтобы лучше понять, о чем идет речь, представьте себе, что вас поместили в темную
комнату, стены, пол и потолок которой сделаны из одинакового материала, в которой не
слышно ни одного звука, температура постоянна. Вокруг вас все неизменно. Человек не может
долго выдержать такое состояние однообразия, неизменности. Установлено, что если коголибо полностью лишить информации об окружающем мире, всякого восприятия, то он очень
скоро почувствует себя крайне неуютно. После нескольких дней лишения всех ощущений он
не сможет выполнять самые простые движения, например, у него может не получиться
даже взять стакан.
Мы привыкли к тому, что мир вокруг нас изменчив, мы и замечаем его именно в процессе
изменения, то есть информация возникает, когда нарушается однообразие и это нарушение
каким-то образом отражается, проявляет себя в сигналах.
В быту под информацией понимают сведения, которые нас интересуют. Но
заинтересовать нас могут только те сведения, которые мы восприняли и осознали. Поэтому
восприятие поступающих извне сигналов и их интерпретация — основа превращения этих
сигналов в информацию для нас.
Пример 2. Все ли сигналы внешнего мира несут информацию для вас? Конечно же, нет.
Два человека вместе идут по улице, но видят они её по-разному. Один замечает (воспринимает и осознает) все проезжающие мимо автомобили, а второй обращает внимание на
собак и котов. Попросите рассказать их, что они видели, и вы услышите описание
совершенно различных «улиц».
В журналистике под информацией понимают не любые сообщения, а только те из них,
которые обладают новизной.
В технике связи под информацией принято понимать любую последовательность
сигналов, которая хранится, передается или обрабатывается с помощью технических
средств, не учитывая смысл этих сигналов.
Под информацией в теории информации понимают не любые сведения, а лишь те,
которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. Информация — это снятая неопределенность (К. Шеннон).
В кибернетике (теории управления) под информацией понимают ту часть знаний,
которая используется для ориентирования, активного действия, управления, то есть в целях
сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Под информацией в семантической теории (смысл сообщения) понимают сведения,
обладающие новизной.
Под информацией в документалистике понимают все то, что так или иначе
зафиксировано в знаковой форме в виде документов.
Что же понимается под информацией в информатике?
Человечество тысячи лет обрабатывало информацию, прежде чем изобрело машину для ее
обработки, которая вам известна как электронно-вычислительная машина (ЭВМ) или
компьютер. Параллельно с этим возникли чисто практические задачи поиска, хранения и
передачи уже имеющихся знаний (информации). С появлением технических средств
хранения и обработки информации появилось новое толкование самого понятия
«информация», разделяющее понятия информации и данных.
Вы знаете, что все физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения и
изменения, которые сопровождаются обменом энергии и переходом ее из одной формы в
другую. Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии
сигналов с физическими объектами в последних возникают определенные изменения
свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно
наблюдать, измерять или фиксировать разными способами, при этом образуются новые
сигналы — данные. Но мало зарегистрировать сигналы и получить данные — надо знать,
что и как с этими данными можно делать. То есть необходимо владеть методами обработки
данных.
Пример 3. Вы хотите узнать, который час. Вы смотрите на часы и видите лишь
положение стрелок относительно делений на циферблате — это данные, которые при
наличии соответствующего метода обработки могут стать информацией для вас. В данном
случае методы обработки данных включают в себя знание цены деления шкалы (5 минут или
1 час), арифметические правила умножения и сложения и пр. Применение этих методов к
данным о положении стрелки позволит вам получить информацию о текущем времени.
Пример 4. Все файлы, хранящиеся в памяти компьютера, записаны в двоичном коде. Но если вы в
текстовом редакторе откроете файл, созданный в графическом редакторе, то в лучшем случае
увидите на экране набор малопонятных символов. Методы обработки двоичных кодов в этих
программных средствах различны. Только применение соответствующих методов обработки
(в нашем случае — выбор нужного редактора) позволит вам увидеть, какой рисунок
содержится в файле.
Итак, в информатике информацию можно рассматривать как продукт
взаимодействия данных и методов их об работки, адекватных решаемой задаче.
Поскольку взглядов на феномен информации, видимо, столько же, сколько людей,
существуют и другие ее определения.
Пример 5. Текст телеграммы, передаваемой по телеграфу, в которой сообщается об известных вам
событиях, с бытовой точки зрения на определение понятия «информация» станет для вас информацией,
когда вы её прочтёте и осознаете. С технической точки зрения, текст телеграммы является информацией в
процессе его ввода, передачи, вывода и хранения на бумажной ленте. С точки зрения новизны, никакой информации для вас в такой телеграмме нет, так же как и с точки зрения информации как снятой
неопределенности.
Пример 6. Идея, пришедшая в голову вашему другу и которой он с вами поделился, с бытовой точки
зрения является для вас информацией, если вы ее поняли. С точки зрения технического
подхода это не информация. С точки зрения новизны — информация. Согласно подходу к
информации как снятой неопределенности, рассказ друга будет для вас информацией, только
если он содержит неизвестные до сих пор вам ответы на некоторые вопросы.
В процессе объяснения нового материала учащиеся заполняют опорный конспект.
Информация — от латинского informatio — сведения, разъяснения, изложение.
№
Сферы жизни, наука
Понятие информации
1
Философия
отраженное
многообразие,
возникающее
результате взаимодействия объектов.
2
Быт
интересующие нас сведения об окружающем мире
и протекающих в нем процессах, воспринимаемые
и интерпретируемые человеком или специальными
устройствами.
антропоцентрический
3
Техника
атрибутический
4
Кибернетика
управления)
сообщения в форме знаков или сигналов,
хранимые, передаваемые и обрабатываемые с
помощью технических средств.
Та часть знаний, которая используется для
ориентирования, активного действия, управления,
то есть в целях сохранения, совершенствования,
развития системы (Н. Винер).
5
Теория информации
Не любые сведения, а лишь те, которые снимают
полностью или уменьшают существующую до их
получения неопределенность.
антропоцентрический
6
Семантическая теория
(смысл сообщения)
Сведения, обладающие новизной.
антропоцентрический
(теория
Подходы
(атрибутический,
функционалистический,
антропоцентрический)
в
атрибутический
функциолистический
7
Документалистика
Понимают все то, что так или иначе
зафиксировано в знаковой форме в виде
документов.
атрибутический
8
Информатика
Продукт взаимодействия данных и методов
их обработки, адекватных решаемой задаче.
антропоцентри
ческий
9
Социальные
науки
(социология,
психология, политология и др.)
сведения, данные, понятия, отраженные в нашем
сознании и изменяющие наши представления о
реальном мире. Эту информацию, передающуюся в
человеческом обществе и участвующую в формировании общественного сознания, называют социальной
информацией.
антропоцентри
ческий
10
С
точки
зрения
индивидуального
человеческого сознания
антропоцентри
ческий
11
Генетика
информация — это то, что поступает в наш мозг из
многих источников и во многих формах и,
взаимодействуя там, образует нашу структуру
знания
генетическая информация как программа
(кода) биосинтеза белков, представленных
цепочками ДНК. Реализуется эта информация в
процессе развития особи.
функциолисти
ческий
Решение задач.
Задание 1 (устно)
Сформулируйте, какие общие свойства и какие отличительные особенности для каждой области науки отмечаются
во всех приведенных определениях понятия «информация». Какое определение понятия «информация» дали бы
вы?
Задание 2 (письменно, см. таблицу ОК)
Определите, какому из основных подходов к феномену информации (атрибутистскому,
функционалистскому, антропоцентристскому) соответствует каждое из приведенных определений понятия
«информация».
Задание 3 (письменно)
Проанализируйте перечисленные ниже объекты и ситуации с точки зрения различных определений
понятия «информация». В тетради заполните таблицу по предлагаемому образцу:
Объект
анализа
Текст телеграммы, содержание
которой вам уже
известно
Основные подходы к определению информации
Восприня- Сведения,
Снятая
Новизна Данные +
тые
хранящиеся неопредеметоды
сведения
в форме
ленность
обработки
сигналов
+
+
-
а) Фотография наскальных рисунков в вашем альбоме.
б) Наскальные рисунки на стенах пещеры.
в) Содержание вашего телефонного разговора с другом.
г) Просмотренная телепередача.
д) Содержание телепередачи, которую вам не удалось посмотреть.
е) Программа, написанная вам и хранящаяся в памяти компьютера.
ж) Письмо, отправленное вам по электронной почте, но еще не полученное вами.
Задание 4 (устно)
1. Являются ли для вас информацией сведения, содержащиеся в библиотеке затонувшей Атлантиды или хотя бы
в библиотеке конгресса США?
2. Получаете ли вы информацию при повторном прочтении книги, учебника?
2. Свойства информации
(желательно повторить с учащимися сведения, известные из базового курса, например виды и свойства информации и
затем расширить знания учащихся).
Информация нам нужна для того, чтобы ориентироваться в окружающей обстановке и принимать
правильные решения. Но любая ли информация помогает нам в этом? Знание свойств информации может
помочь человеку оценить в каждом конкретном случае, насколько решения, принятые на основе
имеющейся информации, могут быть верными.
Свойства информации можно рассматривать и как ее качественные признаки.
1. Информация — это отражение внешнего мира, а он существует независимо от нашего сознания и желания.
Поэтому в качестве важного свойства информации можно выделить ее объективность.
Информация объективна, если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения.
Пример 1. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение «На улице 22°С» —
объективную (если термометр исправен).
Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Но,
отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, становится
субъективной, так как преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения,
суждения, опыта, знания, пристрастий конкретного субъекта.
2. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел.
Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и
субъективной. Только достоверная информация помогает принять нам
правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам:
• преднамеренное искажение (дезинформация);
• искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон»);
• в случае, когда значение реального факта приуменьшается или преувеличивается (слухи, «рыбацкие истории»,
реклама, политические дебаты).
3. Чтобы решить поставленную задачу, лучше иметь полную информацию. Информация полна, если ее
достаточно для понимания и принятия решения.
Пример 2. Мечта историка — иметь полную информацию о минувших эпохах. Но историческая информация
никогда не бывает полной, и полнота информации уменьшается по мере удаленности от нас исторической
эпохи. Даже события, происходившие на наших глазах, не полностью документируются, многое
забывается, а воспоминания подвергаются искажению.
Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению. Не зря русская пословица гласит:
«Недоученный хуже неученого».
Избыток информации может быть так же вреден при принятии решения, как и ее недостаток, поскольку для
анализа и обработки дополнительной информации требуется время. А время для человека — один из самых
дефицитных и дорогостоящих «ресурсов» его жизни, не говоря уже об экстремальных ситуациях, когда от
быстроты принятия решения может зависеть очень многое. Заметим, что самая полная, самая достоверная
информация не может быть новой.
4. Актуальность (своевременность) информации — важность, существенность её для настоящего времени.
Только вовремя полученная информация может принести необходимую пользу. Неактуальной информация
может быть по трем причинам, когда она является:
• устаревшей (прошлогодняя газета);
• преждевременной (прогноз погоды на лето, данный в январе);
• незначимой, ненужной (например, сообщение в российской прессе о том, что в Италии снижены цены на проезд в транспорте на 5%).
5. Информация может быть полезной или бесполезной (ценность информации).
Но, так как четкой границы между этими понятиями нет, то следует говорить о степени полезности
применительно к нуждам конкретных людей. Полезность информации оценивается по тем задачам, которые мы
можем решить с ее помощью. Оценка полезности информации всегда субъективна. То, что полезно для одного
человека, может быть совершенно бесполезно для другого.
Примем во внимание, что небольшой процент «бесполезной» информации в книгах даже полезен для
читателя, так как он позволяет отдохнуть при чтении неинформативных участков текста.
С точки зрения техники свойство полезности рассматривать бессмысленно, так как задачи машине
ставит человек.
6. Поскольку
во
многих
подходах
к
определению
понятия
«информация» подчеркивается, что информация воспринимается, получается кем-то, то важным свойством
информации является ее понятность. Даже самая актуальная и достоверная информация будет для вас
бесполезной, если она выражена на незнакомом языке, то есть вам непонятна.
Любую информацию можно характеризовать с точки зрения ее объективности, достоверности, полноты,
актуальности, полезности и понятности.
Социальная информация обладает еще и дополнительными свойствами.
7. Социальная информация имеет семантический (смысловой) характер.
Как правило, содержание, смысл информации для человека важнее, чем форма её представления.
8. Социальная информация имеет языковую природу (кроме некоторых видов эстетической информации,
например, изобразительного искусства).
Одно и то же содержание может быть выражено на разных естественных (разговорных) либо специальных
языках.
Пример 3. Многие алгоритмы, встречающиеся в профессиональной деятельности экономистов, технологов и т.
п., могут быть представлены в словесной форме, записаны на языке математики — в виде
математических формул, либо на языке блок-схем.
9. С течением времени количество информации растет, информация накапливается, происходит ее
систематизация, оценка и обобщение. Это свойство назвали ростом и кумулированием информации
(кумуляция — от латинского cumulatio — увеличение, скопление).
10. Свойство старения информации заключается в уменьшении ее ценности с течением времени. Старит
информацию не само время, а появление новой информации, которая уточняет, дополняет или отвергает
полностью или частично более раннюю информацию.
Научно-техническая информация стареет быстрее, эстетическая (произведения искусства) — медленнее.
11. Логичность, компактность, удобная форма представления информации облегчает понимание и
усвоение информации.
Пример 4. Грамотное, доказательное выступление, когда оратор логично переходит от одного вопроса (факта,
предположения) к другому, воспринимается лучше, чем сумбурная речь.
Использование схем нередко лучше проясняет принцип работы технического устройства, чем
многостраничные описания.
12. При восприятии и понимании текстов человеком важным свойством информации оказывается ее
определенность (однозначность).
Пример 5. «И вскрикнул внезапно ужаленный князь!» Внезапно вскрикнул или внезапно ужаленный? «Сережа
встретил Свету на поляне с цветами». С цветами был Сережа или с цветами была Света? А, может быть,
цветы росли на поляне?
Многозначность слов, фраз, жестов нередко затрудняют общение, приводят к недоразумениям и конфликтам.
Заметим, что в художественных произведениях многозначность, «игра слов» часто используется как
литературный прием, повышающий интерес читателей, будящий их воображение, позволяющий посмотреть на
описываемую ситуацию с разных точек зрения.
Опорный конспект ученика заполняется по мере объяснения нового материала:
Домашнее задание:
1.Выучить конспект.
2. Угринович Н.Д. Информатика и ИТ. Учебник для 10-11 классов. Стр 72.-74.
3. Уметь отвечать на вопросы:
1. В каких науках используется понятие информация и какой смысл в каждой из них оно имеет?
2. Перечислите свойства информации и приведите примеры. Выделите социально-значимые свойства.
Литература:
1. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов. – М.:БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2003. с72-74.
2. Шауцукова Л.З. Информатика: Учебн. Пособие для 10-11 кл. общеобразоват. Учреждений.–М.:просвещение, 2003.9с.8-9.
3. Бешенков С.А. Информатика. Систематический курс: Учебник для 10 класса. –М. БИНОМ. Лаборатория знаний,
2004. с35-46, 83-89.