Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Технологии программирования. Информация в материальном мире (Понятие данных)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Окружающий нас мир с самого начала появления человека полон данных, несущих с собой разнообразную информацию. Развитие человека напрямую зависело и зависит от способности обрабатывать, генерировать, передавать и принимать информацию от среды и от окружающих людей, и использовать ее для принятия решений.

Общее понимание слова «информация» представляет собой осознаваемые сведения (данные, в качестве сигналов, текстов, уведомлениях и т. д.) о мире, которые являются объектом для использования, преобразования, передачи, хранения и т.д.

Чем больше развивалась окружающая среда, а также человеческое развитие уровня технологий, тем больше объем информации в материальном мире рос, и, соответственно, понадобилось и усовершенствование способов передачи и хранения информации.

Поскольку именно информационные технологии повлияли на быстрый скачок взаимодействия человека с информацией, в данной работе мы рассмотрим следующие аспекты:

- В первой главе, мы, прежде всего, разберемся в современном восприятии информации, в том, из чего строится информация и что требуется для ее обработки;

- Вторая глава будет посвящена связи между информацией и IT технологиями;

- В третьей главе мы разберем потенциальное будущее информации – наук, наиболее основанных на ней, а также дальнейшего развития информации как объекта восприятия.

Глава 1. Информация. Материальная информация и данные

1.1. Понятия данных

Само слово «данные» происходит от латинского слова «data», что означает информация. Это значит, что общая концепция данного слова означает ту информацию, которая передается непосредственно в установленном виде: словами, кодом, цифрами и пр. Таким образом, все, что окружает человека, а так же может быть представлено или описано является данными или источником данных.

Слово «information» так же происходит из латинского языка, и означает «разъяснение». Этот термин, в отличии от данных, не нес в себе количественной оценки, и, вплоть до сороковых годов двадцатого века, обозначал совокупность знаний, сведений. Длительное время слово не выделялось среди десятка других, однако, с течением развития человечества, «информация» обрела более разграниченные и широкие значения:

Информация – это обозначение содержания, полученного от внешнего мира в процессе приспособления к нему (Н. Винер).
Информация – отрицательная энтропия (негэнтропия) (Л. Бриллюэн).
Информация – вероятность выбора (А. М. Яглом, И. М. Яглом).
Информация – снятая неопределенность (К. Шеннон).
Информация – мера сложности структур, мера упорядоченности материальных систем (А. Моль).
Информация - снятая неразличимость, передача разнообразия (У.Р. Эшби).
Информация – отраженное разнообразие (А. Д. Урсул).
Информация – мера неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и времени (В. М. Глушков).

С появлением более конкретного обозначения информации, возникла необходимость и в обозначении самих процессов, связанных с использованием, передачей, поиском информации - информационные процессы. Информационные процессы, простым языком – это процессы переработки данных в информацию тем или иным образом.

Чтобы более четко понять, каким образом данные переходят в категорию «информации», разберем подробнее основные процессы:

1. Поиск. Поиск информации — это обнаружение, извлечение хранимой информации. Понимание и процесс корректного поиска для получения наиболее полезных данных является сейчас одним из наиболее важных умений.

Методы поиска информации определяются соответственно типам информации:

непосредственное наблюдение;
общение со специалистами по интересующему вас вопросу;
чтение соответствующей литературы;
просмотр видео, телепрограмм;
прослушивание радиопередач, аудиокассет;
работа в библиотеках и архивах;
запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;
другие методы.

Однако, необходимо учитывать, что в зависимости от метода поиска, одна и та же информация может принимать различный вид. В случае информационных технологий, защиту от данного явления обеспечивают стандарты вида и передачи информации.

2. Сбор и хранение. Использование информации требует возможности ее сохранения. Хранение информации — это способ распространения информации в пространстве и времени относительно текущего периода. Способы хранения напрямую зависят от типа: книга - библиотека, картина - музей, фотография - альбом.

В случае ЭВМ, электронный носитель предназначен для компактного хранения информации, предоставляющего оперативный доступ, и такое хранилище прежде всего должно быть снабжено возможностями ввода-вывода, поиска, выдачи. Такие нюансы отличают информационные системы от простых носителей.

3. Передача. Источник и приемник – основа процесса передачи информации, при котором, соответственно обозначениям, источник передает информацию, а приемник получает. Чтобы передача работала корректно, между ними должен существовать канал связи — совокупность устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

Информационные системы в таком случае предоставляют кодирующее устройство — устройство, преобразовывающее сообщение источника таким образом, чтобы оно приняло вид, удобный для передачи и восприятия.

Приемником выступает декодирующее устройство —преобразующий кодированное сообщение в исходный или необходимый для восприятия вид.

4. Защита. Поскольку информация, особенно в ранее время развития человека, обнаружила свойство теряться и искажаться, одним из важных пунктов сохранности стало появление криптологии, науки, разрабатывающей способы защиты информации.

Под защитой понимают, прежде всего, комплекс таких мер (технических, правовых, организационных), которые предотвратят угрозу информационной безопасности, несанкционированный (нелегальный) доступ к ней, ее изменение и разрушение, а также устранение последствий.

5. Использование. Информация, как основополагающее принятия решений, имеет следующие критерии оценки - достоверность, полнота, объективность.

Каждый из процессов тесно связан с другим, и это позволяет представить их в следующем табличном виде:

Рисунок 1. Связь информационных процессов

Ожидаемо, что с развитием человека, способность доступности излагаемой информации, ясности ее передачи, стала одним из главных умений человека. При этом, компьютерная грамотность обозначает такие навыки, как знание и правильное использование пользовательских характеристик основных устройств компьютера; основных видов ПО, умение производить поиск, хранение, обработку информации.

Несмотря на то, что из всех определений «данных» наиболее справедливо то, которое говорит о том, что данные несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире, поскольку они являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий, данные не тождественны информации. Становление данных информацией зависит от того, есть ли возможность их преобразовывать в известные виды. Какими бы ни были данные, они всегда имеют свойства, определяющие методы получения информации. Так же, необходимо учитывать, что информация может быть не статичным объектом, а динамически изменяться, оставаясь корректной и актуальной только в момент взаимодействия данных и методов. Таким образом, информация существует только в момент информационного процесса, в другое время находясь в виде данных, и, одни и те же данные, в зависимости от момента потребления и метода, могут представлять разную информацию.

Беря за основу появление информации в момент взаимодействия данных и методов, важно учитывать момент, что данные, по природе, являются объективным фактором, тогда как методы несут в себе субъективацию. В основе информационных методов заложены алгоритмы (упорядоченные механические последовательности команд), созданные и запущенные человеком (субъектом).

Поскольку, как и сказано выше, данные являются алгоритмически обрабатываемым объектом, они разделяются на разнообразные типы и виды.

Данные могут быть представлены следующими видами:

1) целыми и действительными числами;

2) текстом;

3) мультимедийными (графическими объектами, звуковыми сигналами, цветными изображениями).

В зависимости от вида, данные, соответственно, разделяются на следующие типы:

1) байтовый тип;

2) целочисленные типы простой и двойной точности;

3) типы действительных чисел простой и двойной точности;

4) типы даты и времени;

5) строковый тип;

6) логический тип;

7) тип объектов.

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. На данный момент существует три основных типа структур данных: линейная, табличная и иерархическая. При создании одной из таких структур учитываются две целевые задачи, обеспечивающие грамотную обработку: как разделять элементы данных между собой и как находить среди них нужные.

Один из примеров линейной структуры – список. Списком обозначают простейшую структуру данных, в которой каждый элемент однозначно определяется уникальным номером.

Табличные структуры, в свою очередь, подразделяются на двумерные и многомерные.

1) Двумерные табличные структуры данных (матрицы) - это упорядоченные структуры, в которых позиция элемента определяется номером столбца и номером строки, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

2) Многомерные таблицы - это упорядоченные структуры данных, в которых адрес элемента определяется тремя и более измерениями. Для отыскания нужного элемента в таких таблицах необходимо знать параметры всех измерений (размерностей).

Линейные и табличные структуры – самые простые, и легко упорядочиваются за счет использования в качестве адреса элемента одним и более числом. В данных структурах для упорядочивания используется сортировка, однако, простые структуры, в зависимости от размерности, трудны в обновлении.

Иерархические структуры объединяют, в отличии от предшественниц, нерегулярные данные, которые сложнее рассортировать в виде списка или таблицы. Примером данной структуры является система почтовых адресов. В этой структуре адрес элемента данных представляет собой маршрут, ведущий от вершины структуры к элементу. По форме и сортировке структура является более сложной, чем линейная или табличная, но не создает трудностей с обновлением и развитием путем создания новых уровней.

Как и следует из определения структуры, наибольший недостаток – трудность корректности записи адреса элемента данных и упорядочения. Чтобы упорядочить иерархическую структуру, зачастую используют метод предварительной индексации, при котором каждый элемент имеет свой уникальный индекс, используемый при работе.

Индексация, будь то процесс связанный с веб-поиском или с документами в офлайн режиме, характеризует процесс добавления характеристик и свойств потенциально искомого объекта в базу данных, в дальнейшем использующуюся для поиска информации на сайтах или списках. Относительно упомянутых ранее информационных процессов, индексация является их совокупностью, направленную не только на удобный поиск, но и на корректную сохранность либо уже обработанной информации, либо потенциально интересующих данных.

1.2. Понятие информации

Теперь разберем детальнее понятие и определение информации. В общем понимании информация является обозначением связей объектов, явлений, данных и процессов. Это абстракция, значение которой может меняться в зависимости от области, класса, мировоззрения и развития субъекта. Просто данные не являются информацией, пока не пройдут обработку с помощью информационного процесса.

Те предметы, свойства, материалы, процессы, которые мы рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами. Среди большого количества объектов были выделены несколько основных форм существования информации:

Человек – возможность сохранения и обладания информацией, а также ее передачи является одним из наиболее важных навыков выживания в мире. Как наиболее развитый организм, человек является основным передатчиком информации, а также ее создателем в рамках общества (научные достижения, статьи в газетах, наскальные рисунки, и т.д.);
Документ – будь то графический, текстовый, видео или фото носитель. Документ может являться не только физическим объектом (письменный документ), но и виртуальным (статья в интернете);
Техническое изделие, комплексы или составные части. Особую группу изделий составляют технические средства обработки информации (ТСОИ), которые способны накапливать, хранить, преобразовывать и выдавать информацию в виде сообщений. Информация при этом может отображаться на экране дисплея или отпечатываться в виде документа;
Работа или рабочий процесс – в рамках выстроенного рабочего процесса происходит не только обмен информацией, но и ее создание. Самым простым примером такой формы является школа (ученик, получающий информацию от учителя – учитель, принимающий информацию от ученика и оценивающий ее по определенным критериям);
Объект, представляющий собой объединение сил и средств, обеспечивающих массовое управление;

Выше разобранные основные виды информации могут включать в себя несколько дополнительных, на которых будет строится информационный процесс:

1) Графическая форма – тексты, рисунки, чертежи, фотографии и т.д.

2) Сигналы - звуковые, световые, радио, электрические импульсы и т.д.

3) Жесты, мимика, а также передача информации посредством хромосом;

4) Запахи, вкусовые ощущения;

В зависимости от формы информационного объекта, меняется его процесс передачи. Передача данных прежде всего происходит посредством канала от источника к его приёмнику, в результате чего приёмник декодирует сообщение, и оно обретает понятный для обработки вид. Обработка – это получение информационных объектов из других в процессе выполнения обусловленных алгоритмов.

Обработка – один наиболее главных процессов над информацией, способствующий так же увеличению объема, разнообразия, воспринимаемости информации. В качестве средства обработки животные используют свои органы и системы, а также – в случае человека – используются и созданные устройства, такие как компьютер.

Обработка, или же, информационные процессы, преобразуют данные в различные виды с помощью разнообразных методов и операций, таких как:

Сбор – накопление информации;
Форматизация – приведение данных из одного или нескольких источников к одному виду. Форматизация может способствовать повышению уровню доступности данных;
Фильтрация – отсеивание данных по тем или иным признакам в зависимости от цели обработки;
Сортировка – приведение данных к упорядоченному виду с определенным признаком для повышения удобства и доступности;
Архивация – операция, пересекающаяся с сортировкой; предусматривает организацию наиболее удобного процесса хранения, не снижающего параметр легкодоступности;
Преобразование – изменение данных из одного вида в другой, данная операция включает в себя как изменение самих данных, так и их типа;
Защита – комплекс мер, предотвращающих утерю, копирование, изменение изначального вида данных при отсутствии санкционированного доступа;
Транспортировка – операция приема-передачи;

Как динамический объект, информация учитывается в тот момент, когда объективные данные и субъективные методы взаимодействуют. На ее свойства, в отличии от других не-динамических объектов общества и природы, влияют и свойства данных, и свойства методов. Это объясняет такое явление, как искажение информации, зависимо от того, какой человек ее передает или обрабатывает; с появлением установленных (не без помощи технологий) норм принятия информации, такое стало случаться все реже.

Благодаря такому высокому проценту изменчивости, можно привести очень большое количество свойств информации – каждое научное направление будет рассматривать именно те, в которых наиболее заинтересованно. Однако, мы можем выделить те свойства, которые рассматривает информатика:

Объективность и субъективность. Поскольку методы обработки информации всегда являются субъективными, понимание объективности всегда относительно. Наибольшая объективность достигается наименьшим внесением методов субъективных элементов; например, в сравнении фотоснимка и рисунка одного объекта – фотоснимок будет учитываться наиболее объективным.
Полнота информации характеризует, прежде всего, ее качество и достаточность для принятия решений или создания новых данных. Наибольший объем (полнота) информации дает возможность использовать большее количество методов, из которых можно будет выбрать тот, который внесет минимум погрешностей в ход процесса.
Достоверность информации. При получении информации, разбиваемой на «сигналы», всегда существует вероятность получения посторонних сигналов – «информационного шума». Шум, в зависимости от увеличения его уровня, может как снижать достоверность, так и повышать ее.
Адекватность информации – степень соответствия реальному объективному состоянию. Это свойство наиболее зависимо от остальных: неполные или недостоверные данные, а также неадекватные методы, могут привести к созданию новой, но неадекватной информации, использование которой в работе может привести к печальным результатам.
Доступность информации – возможность получения информации. На степень ее доступности могут влиять как доступность данных, так и доступность адекватных методов для интерпретации. Недоступной информация становится в том случае, если наблюдается отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки. В случае последнего, применение неадекватных методов, является причиной получения неполной, недостоверной и неадекватной информации.
Актуальность – это степень соответствия текущему моменту времени. К актуальности довольно часто привязывают коммерческую ценность. Поскольку информационные процессы занимают некоторое время, то отсеивание устаревшей информации может помогать избегать ошибочных решений, а также, поиск или разработка адекватных методов могут приводить к задержке получения конечной информации.

Из всей выше упомянутой информации, мы можем вывести следующий вид информации:

Информация

Данные

Информа-ционные

методы

Рисунок 2. Связь между данными, методами и информацией.

Как видим, данные зависимы от информационных методов, и без них не могут учитываться в качестве информации. То есть, данные не могут быть напрямую связаны с информацией. Между тем, информационные методы могут помогать образовывать новую информацию из информации или данных, которые были получены прежде. В зависимости от направления, ситуации или формы, данный процесс может быть обусловлен различными критериями оценки информации и данных, что будет влиять на конечный итог.

Наиболее заметен данный процесс в сфере информационных технологий, который мы рассмотрим детальнее в следующей главе.

Глава 2. Информация в сфере IT. Развитие IT технологий как метод увеличения информационной структуры

Ввиду возрастания потребностей человечества, в обработке всё большего объёма данных, средства получения информации совершенствовались от самых ранних механических изобретений до современных компьютеров. Изначальное восприятие информации посредством рисунков (наскальная живопись), словесных данных (истории, сказки) с годами утрачивало свою актуальность не только в следствии увеличения количества данных вокруг человека, но и за счет технологического развития, что привело к появлению большей вариативности носителей информации.

Материальная информация, как воплощение носителя данных, развивалась от примитивных вариантов - глиняные доски - до высокотехнологичных (компьютеры, базы данных). Наличие множества вариантов записи информации, а также ее искажения из-за человеческого или внешнего фактора, постепенно разрабатывались критерии, по которым информация имела ценность или считалась не представляющей интерес. Вместе с тем, поскольку для обработки информации требовались носители более широкого спектра и функционала, возрастал объем задаваемых параметров оценки информации:

объективность — субъективность
достоверность — недостоверность
Полнота – неполнота
Актуальность — неактуальность
Ценность — бесполезность
Понятность — непонятность

Более детально упомянутые параметры мы рассматривали в предыдущей главе. Наиболее ценная, достоверная и полная, как с точки зрения субъективной, так и с точки зрения объективной оценки, информация, охватывала большее количество носителей. Рост ценной информации так же привел к росту технологий, позволяющих “охранять” ее в целях сохранности. Требовались уже не только максимально легкие носители, позволяющие вместить большой массив данных, но и возможность корректного отслеживания безопасности как сохранности информации, так и ее передачи. В процессе развития технологий, информация стала представляться не только в качестве материальных записей, радио-волн, но и в качестве информационной единицы.

Изначально представленная в качестве цифр в математике, в информатике тоже есть кратные единицы измерения информации. Так, величина равная восьми битам, называется байтом.

Бит и байт – это очень мелкие единицы измерения, . На практике, сейчас для измерения информационных объёмов используют более крупные единицы: килобайт, мегабайт, гигабайт и другие.

1 байт = 8 бит

1 Кб (килобайт) = 1024 байта= 2¹⁰байтов

1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб = 2¹⁰Кб

1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб = 2¹⁰ Мб

1 Тб (терабайт) =1024 Гб = 2¹⁰ Гб

Не следует забывать также и о том, что подобный метод учета информации был представлен благодаря техническому скачку – появлению компьютера.

Самый первый программируемый компьютер был представлен миру 14 февраля 1946 года в Соединенных Штатах Америки – ENIAC, скорость машины составляла целых 5 000 операций в секунду, что было не только вероятным толчком в развитии электронно-вычислительных технологий, но и позволяло обрабатывать массивы данных, слишком большие для человека. Данный шаг не только позволил систематизировать информацию в упрощенный (числовой), как упоминалось ранее, вид, но и увеличить скорость ее обработки, на много превышающую скорость обработки человеком. Для переведения информации, так же использовались и продолжают использоваться языки программирования.

Язык программирования – это условный язык, или, другими словами, метод записи, предназначенный для обработки компьютерными устройствами. Как и обычный язык, он определяется набором строгих синтаксических, лексических, семантических правил, по которым определяется не только внешний вид программы, но и варианты ее действия, которые может использовать в работе исполнитель (человек, либо автоматическая программа).

Самый первый язык программирования, FORTRAN, был создан в период с 1954 по 1957 год группой программистов под руководством Джона Бэкуса в корпорации IBM. Первоначально, он предназначался для упрощения научных и технических расчетов. Название Fortran является сокращением от FORmula TRANslator (переводчик формул). Как и все последующие языки программирования, он представлял собой перечень условных команд и значений, внесенных в систему обработки (ЭВМ). Такой способ обработки данных, а также их представления, дал сильный толчок к развитию технологий.

Появление способа записи и обработки информации посредством ЭВМ, привело к тому, что, в качестве первого материального носителя информации нового поколения, который позволял не только записывать, но и переносить данные в формате языка программирования, в 1971 — фирмой IBM была представлена первая дискета диаметром в 8 дюймов (200 мм) с соответствующим дисководом. Объем данных, который она вмещала в себя, на тот момент казался невероятным – 80 килобайт! – и повсеместно использовался как в рабочих процессах, так и в повседневной жизни обычных людей.

Тем не менее, ускоренный рост развития технологий, спустя 29 лет привел к появлению нового материального носителя данных: первые USB - флэш-накопители появились в 2000 году. Их изобрели сотрудники израильской компании M-Systems Амир Баном, Дов Моран и Оран Огдан. В апреле 1999 года в США был зарегистрирован патент на флэшку, а в сентябре 2000 года был представлен и сам накопитель. Флэшка, как материальный носитель, так же как в свое время и дискета, вызвала фурор – и не только за счет повышения возможных вмещаемых данных, но и за счет большего удобства.

Выбирая между тысячами разных носителей мы, естественно, выбираем наиболее емкие по объему памяти, и более удобные в хранении. Давайте рассмотрим подробнее актуальные на нынешний период времени варианты носителей. В зависимости от типа носителя различают следующие виды информации: документальная; акустическая(речевая); телекоммуникационная. Рассмотрим их более детально:

Документальная информация представляется в графическом или буквенно-цифровом виде на бумаге, а также в электронном виде на магнитных и других носителях. В качестве примера такого типа можно представить как бумажный документ, так и документ в формате Word на компьютере;
Речевая информация возникает в ходе ведения разговоров, а также при работе систем звукоусиления и звуковоспроизведения. Носителем речевой информации являются звуковые колебания в диапазоне частот от 200...300 Гц до 4...6 кГц. При кодировании звук подвергается дискретизации и квантованию. При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), т.е. сигнал разбивается по временной составляющей. Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, т.е. разбивает по уровню сигнала. Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования. При оцифровке сигнала уровень квантования называют также глубиной дискретизации или битностью. Глубина дискретизации измеряется в битах и обозначает количество битов, выражающих амплитуду сигнала. Чем больше глубина дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому сигналу.
Телекоммуникационная информация циркулирует в технических средствах обработки и хранения информации, а также в каналах связи при ее передаче. Носителем информации при ее обработке техническими средствами и передаче по проводным каналам связи является электрический ток, а при передаче по радио-и оптическому каналам –электромагнитные волны. Источник информации может вырабатывать непрерывное сообщение (сигнал), в этом случае информация называется непрерывной. Например, сигналы, передаваемые по радио и телевидению, а также используемые в магнитной записи, имеют форму непрерывных, быстро изменяющихся во времени зависимостей. Такие сигналы называются непрерывными, или аналоговыми сигналами. В противоположность этому в телеграфии и вычислительной технике сигналы имеют импульсную форму и называются дискретными сигналами. Сравнивая непрерывную и дискретную формы представления информации, нетрудно заметить, что при использовании непрерывной формы для создания 5вычислительной машины потребуется меньшее число устройств (каждая величина представляется одним, а не несколькими сигналами), но эти устройства будут сложнее (они должны различать значительно большее число состояний сигнала).

Нельзя так же забывать о том, что защита информации и обеспечение ее соответствия приведенным выше свойствам является одной из востребованных задач XXI века. Конечно же, самым простым способом исключения любой возможности утечки электронной информации – отказ от обработки в электронном виде, однако, как показывает история развития человечества, ни один носитель не может обеспечить полноценной защиты. Сейчас защита информации является непрерывным, комплексным процессом, направленным на обеспечение нарушения всевозможных свойств безопасности. Можно выделить три типа этапов:

Создание, формирование и утверждение требований относительно информационной безопасности интересующих объектов, с учетом особенностей их передачи, характеристик, и степени важности (например, данные об именах сотрудников локальной компании являются менее приоритетными перед бухгалтерскими данными или данными по внутренней структуре)
Разработка системы защиты;
Ввод в эксплуатацию и поддержка защиты информации в актуальном режиме с учетом технологических новвоведений.

В защите информации заинтересованы естественным образом и государственные органы. Соответственно Федеральному закону №152-ФЗ защита персональных (любой информации о конкретном человеке) данных осуществляется соответственно требованиям приказа от 18 февраля 2013 г. №21 «Об утверждении Состава и содержания организационных и технических мер по обеспечению безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных» и Постановления Правительства РФ от 01.11.2012 г. №1119 «Об утверждении требований к защите персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных».

Информация, циркулирующая в обществе, требует специальных средств и методов обработки, хранения и использования. Чем дальше развивается общество, и чем больше становится информации вокруг, тем большее количество методов для нее требуется.

В связи с этим, формировались новые научные дисциплины – кибернетика, бионика, робототехника и другие, имеющие своей целью изучение закономерностей информационных процессов. В следующей главе мы рассмотрим два наиболее быстро развивающихся в данный момент направления – кибернетику и нейротехнологии.

Глава 3. Развитие информации посредством развития технологий. Кибернетика, нейротехнологии

Поднимая тему развития информации нельзя не упомянуть изначальную науку, сконцентрировавшую на ней внимание, как на единице изучения. Информатика – это одна из тех наук, охватывающих почти все виды деятельности человека, и затрагивающую практически все социальные уровни управления на основе технологий. Предметом ее изучения являются, конечно же, общие и отдельные закономерности и свойства информационных процессов. При разработке технологий, таких как носители информации, приемы кодирования (языки программирования), каналов связи и пр., почти не имеет значения узконаправленность в дальнейшем вкладываемой в них информации. Информатика стала и будет в дальнейшем непрерывным источником современных технологий, которые, даже имея существенные различия, всегда имеют общие черты.

В информатике можно выделить несколько наиболее распространенных классических направлений:

- Система автоматизированного проектирования (САПР). Это такой программно-аппаратный комплекс, который позволяет человеку создавать максимально эффективные проекты техники (механизмы, аппараты, и т.д.);

- Автоматизированная система управления (АСУ) – наиболее часто встречающийся в обычной жизни комплекс технологических и программных средств, которые позволяют человеку управлять объектами в производстве или общественной сфере. Примером данного комплекса являются как уличное освещение;

- Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) – данный комплекс программных средств обеспечивает автоматическое управление аппаратурой и техникой, например, станком или лифтом;

- Автоматизированная обучающая система (АОС) – соответственно названию, это комплекс платформ, баз данных и пр., обеспечивающие доступ к обучению как со стороны студента, так и контроль со стороны преподавателя;

- Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) – это программно-аппаратный комплекс, благодаря которому человек предоставляет данные приборов компьютеру и получает не только обработанную информацию, но и представление ее в удобном виде.

Поскольку использование информационных технологий имеют обширный спектр – диагностические программы и технологии в медицине, базы данных, системы бухгалтерской деятельности и т.д. – с развитием технологий начали выделяться такие направления, как кибернетика и нейротехнологии. Давайте же рассмотрим их более детально.

3.1. Кибернетика

Изначально термин «кибернетика» был введен Андре-Мари Ампером в 1834 году, и он обозначал науку управление государством, обеспечивающую для граждан наличие всевозможных благ. В дальнейшем, понятие термина претерпевало изменения, и в конечном итоге, Норберт Винер в 1948 году предложил понимать кибернетику в качестве науки о закономерностях информационных процессов управления и передачи данных и информации как в обществе, так и в живых организмах и машинах. Дополнительно, информация в кибернетике стала использоваться прежде всего в качестве ориентирования, управления, позволяя воздействовать на систему сугубо положительным образом и совершенствовать ее.

Как водится, с ростом технологий расширился спектр изучаемых наукой объектов, что привело к объединению в кибернетике изучения связей, коммуникаций, управления в живых и механических ресурсах, включая их самоорганизацию. Данная наука сфокусировала внимание на процессах обработки, реакции и изменениям чего-либо (будь то биологический, механический или цифровой объект) для повышения усваиваемости и улучшения выполнения поставленных задач. Гордон Паск, один из основоположников понимания кибернетики XX века, дополнил определение, включив в процессы обработки объекта любую информацию из любых источников.

В качестве устоявшейся науки, получив мощный толчок к развитию посредством роста информационной и технической грамотности человека, кибернетика включила в себя несколько различных основных кластеров:

- Теоретическая наука – разработка и изучение таких научных систем управления, которые могут обосновываться на математических разделах. В данном случае изучаются такие отрасли, как теория автоматов, преобразование информации, алгоритмы, и т.д.

- Техническая наука – соответственно названию, кластер подразумевает изучение особенностей сохранения, переработки, перемещения, создания технических систем (преимущественно автоматических, таких как роботы, ЭВМ и т.д.)

- Биологическая кибернетика – смежный между техническими и гуманитарными науками кластер, изучающий особенности управления и развития биологических систем. Может быть разбит на несколько разделов:

- Медицинский, включающий в себя любые взаимодействия с болезнями, такими как лечение, диагностирование, а так же моделирование.

- Физиологический, подразумевающий, прежде всего, изучение и моделирование организмов и выделенных частей живых объектов в различных состояниях.

- Нейрокибернетика, в которой, беря за основу данные из предыдущих разделов, происходит моделирование процессов управления нервных систем как на биологическом уровне, так и на механическом.

- Психологический, изучающий, диагностирующий, и моделирующий психологический анализ человека на основе поведенческих данных.

- Бионика, относящаяся как к биологическим наукам, так и к техническим. Определяется как последовательное моделирование биологических процессов, целью которой является создание и улучшение усовершенствованных технических устройств.

- Социальная наука – поскольку в данной науке невозможен полный охват всех нюансов управления обществом за счет возможности появления неформальных и субъективных нюансов, социальная наука несет в себе прежде всего конкретные аспекты особенностей управления.

- Экономическая наука – кластер предоставляет такие информационные данные, как особенности управления моделями и отдельными элементами моделей народных хозяйств, предприятий, общин, которые позволяют автоматизировать или упростить системы управления.

Исходя из перечисленных выше особенностей кибернетики, мы видим, что она затрагивает огромный объем основных сфер человеческой и общественной жизни, от управленческой деятельности (экономической и политической) до программирования генома. Автоматизация в случае кибернетики предполагает под собой введение в работу новейших технологий, таких как роботехнические системы, малогабаритные приводы, миниатюрные датчики, новая элементная база, что обеспечивает науке не только быстрый рост информационной базы, но и ускоренное развитие.

Таким образом, роботехника, как сфера, позволяющая человеку не только изучать информацию, но и создавать на ее основе новую, сегодня перестала быть фантастическим вымыслом. Промышленные роботы стали неотъемлемой частью социума, обеспечивающей грамотные рабочие процессы; высокотехнологические комплексы обеспечивают так же и быт обычных людей для домашнего использования. Разделение роботов по «поколениям» началось с развития ЭВМ, действующих только по конкретной команде и жесткому, заранее обусловленному алгоритму. Второе поколение, имея более гибкий комплекс алгоритмов и учитывающим адаптивность, умеют подбирать оптимальное решение на основе множества информационных данных. Сегодня не только разрабатываются, но и плотно входят в ежедневное использование роботы третьего поколения. Эти машины имеют такие задатки элементов искусственного интеллекта, которые дают им возможность с невероятной скоростью оценивать окружающую обстановку, самообучаться и использовать накопленный опыт при гибком изменении последующих действий с учетом полученных ранее данных.

Будущее кибернетики, как науки, предполагает, что в ближайшем будущем кибернетические систему будут одной из основных составляющих окружающей среды человека, поскольку эта наука, тесно связанная с информатикой и интернетом, прочно закрепилась в самых разных областях, что видно, прежде всего, из составляющих ее кластеров. Уже сейчас можно повсеместно встретить использование виртуальной реальности как в процессе обучения школ и университетов, так и в медицинской сфере, и даже в сфере обслуживания!

3.2. Нейротехнологии

Развивая как медицину, так и технические науки, человек не мог не быть заинтересован в понимании основного объекта организма, взаимодействующему с информацией. Мозг не только способен воспринимать и отдавать информацию во внешний мир, но и за долю секунды проводит обработку такого большого объема данных, которые позволяют принимать мгновенные, иногда жизненно-важные, решения.

Одной из предпосылок развития нейротехнологий стало как раз несоответствие между высоким потенциалом мозга и теми органами, которые отвечают за восприятие информации из внешней среды, из-за которых мозг может использоваться неэффективно: появляются ошибки в общении и передаче информации во вне, связанные с языковым и социально-культурным барьером, физиологическими и психологическими аспектами. Важным барьером так же является неразвитая картина мира, возникающая из-за недостатка опытного знания. Имей человек возможность использовать коммуникации напрямую, без «передатчиков», напрямую в мозг, выросло бы качество принятия решений, подкрепленное только опытом, а не эмоциональным состоянием. Одной из причин спроса повышения эффективности взаимодействия мозга с внешней средой является потребность в предупреждении и устранении последствий заболеваний, таких как депрессия и заболевания ЦНС.

В качестве технологического объекта, мозг потребляет около 20 Вт, тогда как для его моделирования потребуется суперкомпьютер, требующий энергозатрат около 12 ГВт.

Между тем, понимание устройства и принципа работы мозга вызывает затруднение у мировой науки. Являясь одной из главных проблем мировой науки, она получила место одного из лидирующих направлений XXI века наравне с кибернетикой. В нейротехнологиях можно выделить несколько перспективных отраслей:

- Нейромедтехника – развитие нейропротезов органов, начиная от конечностей, и заканчивая искусственными органами чувств. Уже сейчас есть люди, использующие искусственные протезы рук и ног, обеспечивающие им полноценное существование и восприятие информации в мире.

- Нейрообразование – оно же – технологии виртуальной реальности. В этой отрасли подразумевается не только обучение с помощью дополненной реальности, но и устройства для усиления памяти и активизации использования ресурсов мозга.

- Нейроассистенты – развитие и создание глубокого машинного обучения, персональных ассистентов и гибридного машинного интеллекта, способного к самообучению посредством анализа материальной информации окружающей среды.

- Нейронет – возможный дальнейший этап развития Интернета, предполагающий, что взаимодействие с Всемирной паутиной и участниками будет осуществляться на уровне нейрокоммуникаций.

Оба из приведенных выше направления науки показывает, насколько быстро развивается информация в обществе. Если ранее, соответственно различным предположениям развития человека, наибольшим интересом было выживание и защита территории, то сейчас мы стараемся получить наибольший объем информации из всего вокруг. Аналогия между компьютером и мозгом показывает, что в дальнейшем будущем нас ждет возможность все большего информационного развития.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Информация в материальном мире представляет собой невероятное количество объектов, форм, завязанных на не меньшем количестве процессов и оценочных данных. С каждым годом человек получает возможность воспринимать все большие объемы информации, обрабатывать их и использовать для получения решения и дальнейшего развития.

Исходя из ранее приведенных данных и опираясь на совокупность всех упомянутых факторов, мы можем сделать вывод, что информация – одна из самых сложных, но востребованных единиц в окружающем мире. На правильном процессе работы с информацией строится не только будущее, но и грамотное существование в данный момент времени.

Потенциальные сферы развития информации, рассматриваемые в главе 3, дают понять, что в будущем восприятие информации будет изменено тем или иным образом, и существующие сейчас информационные процессы не абсолютно объективны. Уже сейчас с каждым днем мы можем наблюдать скачки технического развития, представляемые разными странами, и, сохраняя нынешний темп, человек может достичь невероятных высот в работе с информацией.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Д.Мошэлла «Путеводитель по цифровому будущему» - Альпина – 2020 г. -310 стр.

М. Ким «Теория и практика массовой информации. Учебник для вузов – Издательство Питер – 2017 г. – 430 стр.

Ф. Воройский «Информатика. Энциклопедический словарь-справочник» - Издательская фирма "Физико-математическая литература" – 2016 год – 769 стр.

Рисунок 1: «MOODLE – виртуальная среда обучения» https://moodle.kstu.ru/