Понятие информация является одним из фундаментальных в современной науке вообще и базовым для информатики. Информацию вместе с веществом и энергией относят к важнейшей сущности мира. Однако формально определить понятие «информация» чрезвычайно сложно. Аналогичные «неопределяемые» понятия «точка», «прямая» есть в математике. Можно сделать утверждения, связанные с этими понятиями, но они сами не могут быть определены через другие, более элементарные понятия.
-В простейшем бытовом понимании с термином «информация» обычно ассоциируются некоторые сведения, данные, знания и т.п. Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представления передаваемой информации (телепередача, музыкальное произведение, сигнал светофора, текст и т.п.). При этом предполагается, что имеются «источник» и «получатель» информации. Сообщение от источника к получателю передается посредством какой-либо среды, являющейся в таком случае «каналом связи». Таким образом, процесс передачи информации можно представить в виде схемы :
Человеку свойственно субъективное восприятие информации через некоторый набор ее свойств: важность, достоверность, своевременность, доступность и т.д.
В этом смысле одно и то же сообщение, передаваемое от источника к получателю, может передавать информацию в разной степени.
Например, одно и то же сообщение о результате футбольного матча несет много информации для болельщика, и не несет никакой информации для равнодушного к футболу человека.
Использование терминов «больше информации», «меньше информации» подразумевает некоторую возможность ее измерения (или хотя бы количественного соотнесения). Но при субъективном восприятии измерение информации возможно лишь в сравнительном виде «больше - меньше». Но и эти оценки зависят от характера информации, ее источников и получателей, т.е. являются в свою очередь субъективными.
Таким образом, требуется ввести объективные характеристики информации, из которой важнейшими являются качество и количество.
Качественный подход к информации применяется в основном при работе с информацией социального (в широком смысле) происхождения. Тут на первый план выступают такие ее свойства, как истинность (достоверность), своевременность, ценность, полнота и т.д.
Количественный подход подразумевает измерение информации с физической или кибернетической точки зрения, и при этом следует заведомо отрешиться от восприятия качественных сторон информации.
При этом важно разделить информацию на виды – непрерывную и дискретную, и определить для каждого из этих видов способы измерения информации, а также, по возможности, процедуры дискретизации (превращения непрерывной информации в дискретную) и сглаживания (превращения дискретной информации в непрерывную) информации.
Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция – носитель информации.
Сообщение, передаваемое с помощью носителя, называется сигналом (в общем случае это изменяющийся во времени физический процесс). Сигнал может содержать различные характеристики (например, при передаче электрических сигналов параметрами могут быть напряжение и сила тока). Та из характеристик, которая используется для представления сообщений, называется параметром сигнала.
В случае, когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений, и при этом они все могут быть пронумерованы, сигнал (и сообщение, передаваемое им) называется дискретным.
Если же параметр сигнала – непрерывная функция времени, соответствующий сигнал (и информация) называется непрерывной.
- Пример дискретного сообщения – процесс чтения книги, информация в которой представлена последовательностью отдельных значков.
- Пример непрерывного сообщения – человеческая речь, передаваемая модулированной звуковой волной. Параметром сигнала в этом случае служит давление, создаваемое этой волной в приемнике информации – человеческом ухе.
Непрерывное сообщение может быть представлено непрерывной функцией, и его можно преобразовать в дискретное. Такая процедура называется дискретизацией.
Для этого из бесконечного множества значений выбирается их определенное число, которое приближенно может характеризовать остальные значения. Один из способов дискретизации состоит в следующем. Область определения разбивается на некоторые отрезки, и на каждом из них значение функции принимается постоянным и равным, например, среднему ее значению на отрезке .
Обратный процесс (т.е. превращение дискретного сигнала в непрерывный) называется сглаживанием. Этот процесс хорошо изучен в математике, где он носит название аппроксимация.
Точность дискретизации можно неограниченно увеличить (это доказывается средствами мат. анализа), например, путем уменьшения длин отрезков разбиения.
Ось значений функции можно разбить на отрезки с заданным шагом и отобразить каждый из выделенных отрезков из области определения функции в соответствующий отрезок из множества значений (рис. 3). В итоге получим конечное или счетное множество чисел, определяемых, например, по середине или одной из границ таких отрезков.
Таким образом, любое непрерывное сообщение может быть представлено как дискретное с любой степенью точности, что принципиально важно с точки зрения информатики (особенно вычислительной техники). Компьютер – цифровая машина (внутреннее представление информации в нем дискретно), и дискретизация входной информации позволяет сделать ее пригодной для компьютерной обработки. Существуют, однако, и аналоговые ЭВМ, работающие с непрерывной информацией. Они используются для решения задач в специфических узконаправленных областях, и в них внутреннее представление информации непрерывно. В этом случае наоборот – внешнюю дискретную информацию сглаживают.