Информации человеком

© предварительная обработка для приведения входных данных к стандартному для данной системы виду;

© выделение в поступающей информации смысловых и практически значимых фрагментов;

© распознавание объектов и ситуаций;

© коррекция внутренней модели мира.

Восприятие информации живыми существами обеспечивается анализаторами (сенсорными системами). Анализаторы в биологии – это сложные системы нервных клеток (нейронов), осуществляющие восприятие и анализ информации об окружающей организм среде (или внутри самого организма) и формирующие специфические для данного анализатора ощущения. Анализатор получает название по тому виду сенсорной информации, для восприятия которого он специально приспособлен. Раздражители, несущие нам информацию, бывают зрительные, слуховые, осязательные, вкусовые и обонятельные, а также сила земного тяготения. Каждый анализатор состоит из воспринимающего отдела – рецептора, проводниковой части и высших нервных центров в коре головного мозга.

Следовательно, познание и восприятие человеком окружающего мира начинается с восприятия его органами чувств: зрением, слухом, обонянием, вкусом, осязанием. Именно они доносят до сознания информацию о самых разнообразных свойствах предметов, явлений и процессов, окружающих человека. После того, как физические раздражители: световые или звуковые волны, запахи, жар или холод и т.д. преобразуются рецептором в нервные импульсы, они существуют в виде кода нервных импульсов в специфических сенсорных каналах нервной системы. В последствии мозг реконструирует образ события, складывая вместе всю информацию, получаемую в данный момент от каждого из активированных рецепторов. Эта совокупность информации и интерпретируется мозгом для создания той конструкции, которая называется "восприятием" события.

Мозг человека способен из всего обилия поступающей информации отобрать ту, которая существенна в данный момент, в данной ситуации. Эта информация превращается в признаки, позволяющие мозгу в дальнейшем распознавать объекты, процессы, явления, с которыми человеку приходится иметь дело. Поэтому свойство мозга отражать и познавать внешний мир предстает как звено в развитии процессов, связанных с передачей и обработкой информации. С этой точки зрения мозг человека представляет собой исключительно сложную кибернетическую систему, хранящую и обрабатывающую поступающую из внешнего мира самую разнообразную информацию.

Однако формирование знаний человека происходит не только на основе получаемой им информации от органов чувств. Овладение ядерной энергией, выход в открытый космос, синтез все новых и новых материалов, бурное развитие микроэлектроники и на ее основе компьютеров – все это лежит за пределами чувственного познания человека. Это продукт коллективной интеллектуальной деятельности. Поэтому наличие предшествующей информации для более полного и достоверного восприятия последующей информации в познании имеет решающее значение.

“ Если я видел дальше других, то это потому, что стоял на плечах гигантов”, – говорил И.Ньютон, имея в виду использование им ранее накопленных знаний.

Возможность передачи знаний от одного человека другому – вот в чем заключается прогресс человечества в целом и каждого его представителя.

Понятие о знаках. С появлением жизни на нашей планете появилось общение. Первобытные люди быстро пришли к осознанию необходимости накопления и фиксирования приобретенных еще незначительных знаний, чтобы воспользоваться ими в дальнейшем. Люди начинают делать рисунки на скалах, песке, дереве и т. д., то есть отражать и фиксировать полученную информацию при помощи знаков. Таким образом, не осознавая важность события, человечество шагнуло в мир информации.

Возможность передачи знаний одного человека другому появилась, видимо, именно тогда, когда первобытный человек научился каким-то образом обозначать предметы и их признаки, давать им имена и фиксировать свои сообщения, то есть научился различать отдельные предметные области. Ведь и сейчас предмет, его признаки или явления “присутствуют” в человеческом мышлении только тогда, когда они как-то обозначены, – человек видит предмет, знает его имя, слышит о нем что-то и т.д.

Процесс передачи информации можно представить следующим рисунком:

Для того чтобы передаваемое сообщение было понятным, необходимо, чтобы:

1) предметная область А содержалась в предметной области В;

2) кодирование и декодирование информации были взаимообратными операциями.

Это настолько важно в информатике, что запишем два вывода:

· Количество информации, получаемой из сообщения, зависит от имеющихся предварительных знаний (семантический аспект) предметной области.

· Чтобы понять сообщение, необходимо знать алфавит кода (язык), в котором это сообщение передано (синтаксический аспект).

Разберем следующие примеры. Пусть нарушен первый вывод: "Дефицит какарбоксилазы повышает уровень пировиноградной кислоты в крови, что в результате приводит к ацидозу". А теперь скажите, если наступит ацидоз – это хорошо или плохо? А пировиноградная кислота содержится в винограде? Не приводит ли поедание винограда к ацидозу? Вы ответите на эти вопросы, если владеете предметной областью, иначе …Увы!

Пусть нарушен второй вывод. Вы получили телеграмму на китайском языке. Если Вы его не знаете, то сообщение для вас будет всего лишь последовательностью символов, не несущих никакой информации.

Понятие знака занимает важное место в информатике, логике, лингвистике, психологии, философии и других разделах современной науки и человеческого знания. Важнейшее качество знака – его ассоциативность. Чем оно однозначнее, тем проще его восприятие. Возьмем, к примеру, буквы. Каждая из них воспринимается однозначно, чего нельзя сказать о жестах. Для понимания природы знака первостепенное значение имеет выделение особых социальных (знаковых) ситуаций, в которых происходит использование знака. Новые знаки появляются тогда, когда назревает социальная необходимость в них. Одну из таких ситуаций мы назвали – это попытки первобытного человека осознать и как-то обозначить явления, процессы, предметы и их признаки в окружающем его мире. Другой пример. С появлением автомототранспорта и стремительным ростом его числа, увеличением интенсивности движения на дорогах появилась необходимость в регулировании движения с целью его безопасности, которая вызвала к жизни знаки дорожного движения. Аналогичные ситуации возникали при развитии химии, математики, физики и т.д., когда человеку необходимо было как-то зафиксировать математические действия или химические реакции – появлялись системы специальных знаков. Для записи музыки и шахматных партий возникли нотная грамота и специальные знаки шахмат.

Знак – минимальная, неделимая единица информации, выражающая определенное суждение о предмете, явлении или смысл чего-то.

Использование знаков неразрывно связано с передачей информации.

Важнейшее свойство знака – обозначать что-либо. В силу этого невозможно понимание знака без его значения: предметного (обоз­начаемый им предмет), смыслового (образ обозначенного им предмета) и экспрессивного (выражение с его помощью чувств). В понятие знака входят не только фонемы и графемы, то есть звуки, буквы, знаки препинания, цифры, знаки операций и т.д. Это понятие значительно шире: кивок (“да”) или покачивание (“нет”) головой – тоже знаки. На определенном уровне слова тоже могут быть знаками, например, в стенографии, и даже целые предложения могут представлять собой знаки, например, при переводе с одного языка на другой.

Человек вскоре осознал, что окружающий мир безбрежен и необходимых знаков может быть бесчисленное множество и разнообразие. Все их просто человек не в состоянии запомнить и воспринять. Поэтому человек начал из них комбинировать новые конструкции – слова. Появилась идея выделить некоторое ограниченное число простых знаков, из которых путем соединения их при соблюдении определенных правил, получать произвольные слова, последовательности слов и т.д. Таким образом, возник алфавит. Возникновение слов породило предложения, то есть высказывания мыслей. Это позволило большим массам людей общаться друг с другом, делиться знаниями. Набор знаков, в котором определен их линейный порядок, есть алфавит. Кроме известных нам алфавитов языков народов мира, алфавитом являются, например, 12 знаков Зодиака, знаки семафорной (флажковой) сигнализации на флоте, 10 арабских цифр для записи любых чисел (числовых слов), нотная грамота, знаки математических действий, двоичный алфавит для представления любой информации в информационной технике и, в частности в компьютерах и т.д.

Возникновение алфавита очень заметная веха в развитии информационных процессов. К сожалению, возникновение его породило немало проблем. Дело в том, что когда люди создавали алфавит, каждая община, регион или страна вкладывали в его создание различные соображения. В итоге появилась огромная масса алфавитов по всей планете, что затруднило быстрое распространение знаний, информации, затормозило прогресс развития человечества. Некоторые алфавиты и по сей день чрезмерно затруднены для восприятия даже теми, кто изучает их с детства. Например, китайский алфавит, насчитывающий более 10000 знаков. Причем эти знаки обозначают не одну букву, как принято в большинстве алфавитов, а целые высказывания.

В контексте рассмотрения алфавита, с точки зрения обработки информации, важно отметить физическое представление любой информации в компьютере. В компьютерах на физическом уровне используется двоичный алфавит: цифры 1 и 0. Эти цифры представляются в виде двух различных уровней напряжения или тока (потенциальный способ), либо в виде импульсов (импульсный способ), рис. 1. Высокий уровень или наличие импульса обычно принимают за цифру 1, а противоположное положение – за цифру 0. Цифры 1 и 0 могут отличаться также потенциалами или импульсами противоположного знака. В схемах компьютера переменные и соответствующие им сигналы изменя- Рис. 1

ются не непрерывно, а в дискретные моменты времени t = 1,2,…, i. Временной интервал между двумя соседними моментами дискретного времени называется тактом или периодом представления информации. Отметка моментов дискретного времени осуществляется тактовым генератором компьютера, вырабатывающим синхронизирующие импульсы (СИ).

Для представления и передачи двоичных машинных слов, код которых содержит несколько двоичных разрядов, применяют последовательный или параллельный способы. При последовательном способе каждый временной такт используется для отображения одного разряда слова, все разряды которого передаются последовательно и фиксируются одним и тем же элементом. Номер разряда определяется номером такта, который отсчитывается от нулевого положения, совпадающего с началом слова. Таким образом, двоичный код слова представляется в виде некоторой временной последовательности потенциальных или импульсных сигналов, соответствующих значениям цифр в разрядах слов. При параллельном способе все разряды двоичного кода слова передаются в одном такте, фиксируются отдельными элементами для каждого разряда и передаются по отдельным линиям связи, каждая из которых предназначена для представления и передачи только одного разряда слова. При этом код слова развертывается не во времени, а в пространстве, так как все разряды слова передаются одновременно.

Для достижения высокого быстродействия основные устройства современных компьютеров строятся параллельными. Хотя они требуют больше аппаратуры, так как при параллельном коде надо иметь столько шин, а также запоминающих и преобразующих элементов, сколько разрядов в слове, однако это не представляет трудности, так как современная микроэлектроника позволяет иметь несколько сложных функциональных схем на одном полупроводниковом кристалле в одном корпусе микросхемы.

На логическом уровне информация может представляться в других алфавитах. Следовательно, существует необходимость находить между разными алфавитами взаимное соответствие.

Использование алфавита для создания слов со временем стало подчиняться определенным правилам. Ими же было описано построение наборов слов – предложений. Возникла необходимость в дальнейшей систематизации этих структур. Это положило начало возникновению языка.

Для создания и использования информационных систем на практике всегда оказывается необходима фиксация не только смысла выражения (семантический уровень формализации языка), но и правил построения слов, выражений из заданного алфавита, то есть жесткое задание грамматики языка (синтаксический уровень формализации). Язык, который получается в этом случае, называют формальным. Формальными языками являются все языки общения с компьютером – языки программирования высокого уровня.

Рассуждая о понятии языка с точки зрения использования его в информационных системах, надо помнить и о существовании языка, на котором происходит обмен информацией между компонентами машины на физическом уровне.

Язык, правила интерпретации которого реализованы в компьютере аппаратно, называется машинным языком, или системой команд машины. Система команд зависит от конкретного аппаратного исполнения логики устройства.