Лекция №2 Осмысление феномена информации в информатике
| Вид материала | Лекция |
- Учебно-методический комплекс курса по выбору "задачи егэ по информатике" (физико-математический, 704.64kb.
- Примерные экзаменационные билеты по Информатике и икт, 57.84kb.
- Билеты по информатике, 53.93kb.
- Экзаменационные билеты по информатике. 9 класс. Билет, 66.89kb.
- Билеты по информатике для проведения итоговой аттестации за курс общего среднего образования, 63.01kb.
- Экзаменационные билеты по информатике и икт для 9-х классов, 42.61kb.
- Обучение информатике во II-IV классах рекомендуется проводить учителям начальной школы, 112.11kb.
- Билеты по информатике для итоговой аттестации за курс основной средней школы в 2010/2011, 49.5kb.
- Календарно-тематический план по информатике 9 класс 2010-2011 учебный год, 465.74kb.
- Экзаменационные билеты по информатике 9 класс билеты составлены по вестник образования, 340.3kb.
Лекция №2
Осмысление феномена информации в информатике
Как известно, человечество входит в новый виток развития цивилизации, характеризующийся освоением не только вещества и энергии, но и информации. Термин «информация» из журналистского превратился в один из наиболее часто употребляемых в настоящее время терминов в науке, технике и быту. Это обусловлено, в частности, тем, что понятия «информация» и «знания» очень близки, а знания, осведомленность играют сегодня очень важную роль в жизни как отдельного человека, так и общества в целом. Слова французского дипломата Э. Талейрана «Кто владеет информацией — владеет миром» наполняются сейчас не только политическим смыслом, но в большей мере экономическим, социальным.
Появление и совершенствование вычислительной техники обусловлено потребностями общества в быстрой и, что не менее важно, безошибочной обработке информации, что позволяет своевременно адаптироваться к меняющимся условиям окружающей действительности, принимать более обоснованные решения, составлять более точные прогнозы последствий принимаемых решений.
Описание флэш-фильма №1
Время: не более 1 мин.
Аудио ряд (мужской спокойный голос): «Информатика это область человеческой деятельности, связанная с изучением информационных процессов и их автоматизацией. То есть информатика изучает вопросы, связанные со сбором информации, ее хранением, поиском, передачей, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах деятельности, а также изучает структуру и свойства информации.
Неослабевающее внимание к информатике на протяжении нескольких последних десятилетий связано с бурным ростом объема информации, который часто именуют «информационным взрывом». Общая сумма информации ранее изменялась очень медленно. Затем процесс получения новой информации приобрел заметное ускорение. Так, общая сумма информации к 1800 г. удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. – каждые 10 лет, а к 1970 г. – каждые пять лет. С 1990 г. общая сумма информации удваивается ежегодно».
Видео ряд: а) к первому абзацу – фото или видео о процессах сбора информации, ее хранении, поиска, передачи, преобразования, распространения и использования в различных сферах деятельности;
б) ко второму абзацу – динамически меняющаяся гистограмма в соответствии с аудиорядом. Конец фильма.
Быстрое увеличение объема циркулирующей в обществе информации ставит современного человека перед проблемой умения работать с ней: находить, отбирать нужное, хранить, упаковывать и быстро извлекать из хранилища, обрабатывать и преобразовывать. Причем информация сегодня все чаще представляется не только в текстовом, наиболее привычном виде, но и как видео и аудиоматериалы, схемы и анимационная графика и т. п. Умение работать с информацией становится одним из основных для человека, и этому умению, как и любому другому, следует учиться.
Умение работать с информацией предполагает знание основных закономерностей протекания информационных процессов, которое, в свою очередь, основывается на философском осмыслении феномена информации.
Чтобы найти истоки информатики, надо понять, какие изменения произошли в представлении человека о мире, в научном мировоззрении, что заставило взяться за создание новой научной дисциплины. Информатику традиционно связывают с развитием компьютерной техники. Но компьютер послужил лишь катализатором тенденций, которые возникли в науке задолго до его появления.
В основе современной естественнонаучной картины мира лежит понятие материи. Для человека материя является объектом изучения и преобразования.
Как известно, современная наука возникла около 400 лет назад. Это совпало с периодом возникновения капитализма. Тогда нарождающемуся производству, с одной стороны, были нужны знания о свойствах материи, с другой стороны, потребовалось внедрить в общество убеждение, что материю можно преобразовывать беспрепятственно и без последствий. Начиная с XVI века преобразовательская, прагматическая сторона исследования материи становится основной движущей силой научных исследований. Философ XVII века Томас Гоббс говорил: «Знание есть только путь к силе. Теоремы (которые в геометрии являются путем исследования) служат только решению проблем. И всякое умозрение, в конечном счете, имеет целью какое-либо действие или практический успех». «Природа — не храм, а мастерская, и человек в ней работник», — устами тургеневского Базарова говорил человек XIX века.
Материя проявляется в двух формах:
- в форме вещества;
- в форме поля.
Человек научился преобразовывать в своих интересах и вещество, и поле. Но чтобы успешно осуществлять преобразования, нужны определенные усилия — умственные и физические. Размышляя об этом, человек пришел к понятию энергии, как неотъемлемого свойства материи. Важность этого понятия для развития производства была такова, что установление законов изменения энергии, поиск ее источников на какое-то время стали одними из главных задач науки.
XX век с полным правом можно назвать веком научных революций. Теория относительности, квантовая теория, психоанализ, кибернетика и, наконец, информатика в корне поменяли научное представление о мире. Постепенно стало ясно, что преобразовательская деятельность, даже при достаточном количестве энергии, имеет свои ограничения. После взрыва атомной бомбы человечество особенно серьезно задумалось о том, что его действия могут иметь непредсказуемые последствия.
Постепенно пришло научное осознание факта (который на уровне религиозных воззрений был известен в глубокой древности), что каждый предмет, явление, событие имеет какой-то вполне определенный смысл в общей картине мироздания. Человек в своей преобразовательской деятельности может учитывать или не учитывать этот смысл, однако в последнем случае есть опасность нарушить какие-то до конца не осознанные законы. А нарушение объективных законов всегда ведет к непредсказуемым, часто катастрофическим последствиям. Поэтому одной из главных задач современной науки стало выяснение смысловых или, иначе говоря, семантических свойств материи. Причем, большинство ученых склоняются к мысли, что в наибольшей степени семантическое свойство материи нашло свое отражение в научном языке в понятии «информация».
Иными словами, информация как философская категория отражает семантические свойства материи.
Это, в частности, означает, что:
- будучи свойством материи, информация присуща каждому материальному объекту;
- будучи семантическим свойством материи, она отражает смысловую сторону материального объекта;
- поскольку всеобщей формой существования материи является ее движение, изменение, то информация — это свойство материи, задающее (определяющее, отражающее) направление этого движения, его цель.
Понятие смысла для человека чаще всего ассоциируется с восприятием сигналов, знаков, текстов, но его можно распространить и на объекты и явления живой и неживой природы.
Пример. Пчеловодам давно известно такое явление, как танец пчел. Но когда его изучением занялись ученые, они увидели его осмысленность, и смысл этот — в передаче информации. Особые сигнальные движения (танцы) оповещают пчел роя о направлении и расстоянии до источника медосбора.
Пример. Как известно из атомов углерода состоят 3 вещества:
- алмаз — самое твердое вещество в природе;
- графит — слоистое кристаллическое вещество, наиболее устойчивая форма углерода;
- карбин — черный порошок.
Разница их свойств обуславливается в наибольшей степени расположением атомов углерода, иначе говоря, структурой вещества: объемная тетраэдрическая у алмаза, плоская тригональная у графита, линейная у карбина. Смысл в данном случае можно понимать как упорядоченность атомов кристаллической решетки, которая обуславливает физические и химические свойства вещества.
Последний пример говорит, в частности, о том, что в ряде случаев понятие смысла можно свести к понятию упорядоченности. Таким образом, роль «смысла» может играть структура, способ взаимосвязи. Можно предположить, что информация, заключенная во взаимном расположении атомов, определяет свойства вещества. Основанием для этого может служить аналогия с разумной деятельностью человека. Действительно, если археологи обнаружат в пустыне упорядоченно расположенные предметы (как, например, в долине Наска в Северной Америке), то скорее всего они подумают, что это сделано разумными существами и с большой долей вероятности окажутся правы. В природе, разумеется, все сложнее, но часто встречающаяся удивительная упорядоченность постоянно напоминает о скрытом в ней смысле (информации).
Описание флэш-фильма №2
Аудио ряд (спокойный мужской голос, пение птиц и звуки в лесу в качестве белого шума на протяжении всего ролика). Как вы знаете, лес представляет собой экологическую систему. Жизнь каждого элемента в нем, так или иначе, связана с другими элементами этой системы, а, следовательно, имеет свой вполне определенный смысл. Это означает, в частности, что любой элемент экосистемы невозможно произвольным образом преобразовать, не затронув при этом жизнь других элементов.
Видео ряд. Камера осматривает крупным планом лес, затем подробно от земли (муравейник, трава, молодая поросль) до верхушки (гнезда) одно из деревьев. Далее схематично показывается рубка этого дерева и его последствия – муравейник, трава вытоптаны, гнездо разрушено. Как следствие – «прожорливые» гусеницы поедают листву других деревьев.
Описание флэш-фильма №3
Аудио ряд (спокойный женский голос). Любой материальный объект обладает определенным смыслом. Следовательно, информация есть свойство любого материального объекта.
Смысл можно искать только в социотехнических системах и [второй абзац видео ряда] в объектах живой природы. А это означает, что понятие «информация» следует относить только к ним.
Человек в процессе своей деятельности приписывает объектам некоторый смысл [включаем «белый шум» - стилизованную музыку под какой-либо музыкальный фрагмент из серии мультфильмов о Простоквашино]. Так, например, всем мультипликационным героям приписываются человеческие черты характера, которые в реальной жизни могут и не иметь к ним никакого отношения. В этом случае информация субъективна и существует только в человеческом сознании.
Видео ряд. Съемка магазина, торгующего бытовой техникой.
Перевод камеры с торговых рядов бытовой техники на витрину из стекла, за которой собака ждет хозяина у входа в магазин, кошка проходит мимо, летают птицы.
Собака, кошка и птицы из живой природы «превращаются» в стилизованных мультипликационных героев: пса Шарика, кота Матроскина и галчонка (из серии мультфильмов о Простоквашино). Конец фильма.
В науке ярким проявлением поисков «осмысленности» материи явился системный подход, ставший ведущим методом современного научного познания. В самой общей формулировке он означает, что каждый объект принадлежит некоторой системе объектов, обладает в рамках этой системы определенным смыслом (несет некоторую информацию) и должен рассматриваться в контексте этой системы. Из этого следует, в частности, что объект невозможно произвольным образом преобразовывать, не затронув при этом других объектов.
В лингвистике, как дисциплине, оперирующей с языками, понятие смысла приобретает наиболее осязаемые черты. Основным объектом лингвистики является, как известно, упорядоченная последовательность знаков, записанная на некотором языке, то есть текст. Текст может быть осмысленным и бессмысленным с точки зрения воспринимающего его субъекта.
Пример. Предположим, два человека прочитали один и тот же незнакомый им текст. Один из них после прочтения утверждает, что получил много информации, другой — что вообще не получил информации. Что они вкладывают в понятие «информация»? По-видимому, смысл, заключенный в тексте. Первый читатель сумел «извлечь» этот смысл, «осмыслил» текст. Для второго же, напротив, текст был «бессмысленным». Причем бессмысленным он мог оказаться с точки зрения понятности, стиля изложения, структуры или практической ценности.
Пример. Фразу, произнесенную на незнакомом языке, вам трудно осмыслить, поэтому она несёт для вас мало информации. Отчасти это связано с тем, что вы не можете структурировать эту фразу (выделить в ней отдельные слова, распознать их и установить связи между ними). То есть выявление структуры является необходимым (но далеко не достаточным) условием выявления смысла.
Пример. По-видимому, физика была первой дисциплиной, которая сформулировала фундаментальный принцип неопределенности, который очерчивает границы познания материи. В формулировке его первооткрывателя В. Гейзенберга он гласит, что в микромире нельзя одновременно с одинаковой точностью определить координаты и импульс частицы. Примечательно то, что этот принцип оказался применимым к самым различным областям. Например, в теории лингвистического перевода принцип неопределенности утверждает, что невозможно одновременно достичь текстуальной и смысловой точности переводимого текста.
Заметим, что в отношении текста понятия «смысл» и «упорядоченность» не совпадают. Текст может быть хорошо структурирован, но быть бессмысленным. С другой стороны, осмысленный текст не обязательно является упорядоченным.
Любой текст имеет три составляющие:
- собственно смысловую (семантическую);
- выразительную (синтаксическую) — в какой форме представлен текст;
- оценочную (прагматическую), которая отражает отношение к тексту воспринимающего его субъекта.
Таким образом, информация, заложенная в тексте, может быть оценена с точки зрения семантики (смысла, содержания) и синтаксиса (формы). Традиционно эти две составляющие рассматривались как неразрывно связанные между собой. Их разделение знаменует собой поворотный момент в развитии науки и общественных коммуникаций.
Описание флэш-фильма №4
Аудио ряд (женский спокойный голос). Информация присуща каждому материальному объекту. Будь то человек, автомобиль, дерево, небо или звезды. Она отражает смысл, закладываемый в объект в какой-либо ситуации. Так, например, о девушке можно говорить, что она является гражданкой Росси, водителем автомобиля, дочерью, сестрой.
И поскольку всеобщей формой существования материи является ее движение, изменение, то информация задает (определяет, отражает) направление этого движения, его цель. Человек выделяет в информации, по крайней мере, три компонента:
- смысловой или, иначе говоря, семантический, например, куда едет;
- выразительный или, иначе говоря, синтаксический, например, в какой форме представлен текст;
- оценочный или, иначе говоря, прагматический, например, который отражает отношение к тексту воспринимающего его человека.
Видео ряд. На экране появляется девушка, достающая из кармана куртки, пиджака или сумочки паспорт, страховой полис, водительские права (показывается крупным планом). Затем фокус переводится на автомобиль, на капоте которого лежат книга об устройстве автомобиля, ПТС. Далее фокус переводится на дерево, на уровне глаз из-за которого «выплывает» его описание из книги. Фокус переводится на дневное небо, которое становится ночным, и на нем загораются звезды, которые в свою очередь превращаются в созвездия со схематичным изображением.
Возвращаемся к образу девушки, которая едет в ранее представленном автомобиле по ночной освещенной трассе в направлении, показанном на указателе с фиксацией камеры на названии и расстоянии до города.
На последней фразе фокус переводится с указателя на лицо девушки, которое выражает удовлетворение, радость.
Описание флэш-фильма №5
Аудио ряд. Наука информатика имеет всеобъемлющий характер. Термин информация используется во всех областях человеческого знания. В каждой науке рассматривается какой-либо аспект жизнедеятельности. Поэтому и говорят, что такие науки, как математика, физика, химия, история и так далее – аспектные науки. Они отражают лишь какое-либо свойство материи или описывают общество в каком-либо ракурсе.
Ни одна из вышеперечисленных наук не дает полного, систематического описания всего и всех. Но все науки дают какую-либо информацию о человеке, об окружающем его мире в прошлом, настоящем или будущем времени.
Таким образом, человечество, изучая различные проявления окружающего мира, да и самого себя получает объективную картину, не зависящую в конечном итоге от представлений отдельно взятого человека. Но каждый человек, используя накопленную информацию за всю человеческую историю, может получить в результате своей деятельности новую информацию, дополняя, таким образом, всеобщее количество информации. И, в частности, в различных научных областях знания.
Видео ряд. Семя под именем «информация» попадает в землю, пускает корешки под названием «Математика», «Физика», «Химия», «История» и т. д. (перечень всех школьных дисциплин). Начинает «пробиваться» стебель, по которому циркулирует информация, получаемая от корешков. Стебель пускает веточки, листочки, а затем набухают почки, распускаются цветочки, появляется плод, который, созревая, падает на землю вместе с листочками. Упавшие листочки и плоды «питают» корни дерева «информатика» и все повторяется на более высоком уровне дерева. Конец фильма.
Человек всегда стремится осмыслить (наделить смыслом) все, что его окружает, себя, свое место в этом мире, сам мир. Он ищет смысл даже в бессмысленных, на первый взгляд, вещах.
Пример. Известный лингвист Н. Хомский привёл пример бессмысленного, с его точки зрения, предложения:
Бесцветные зеленые идеи яростно спят. Позднее другой известный лингвист Р. Якобсон доказал, что этой фразе можно придать вполне определенный смысл:
- бесцветные идеи — осмысленное словосочетание (неинтересность идей);
- бесцветные идеи могут быть еще и «зелеными», то есть незрелыми;
- они могут «спать», то есть «бездействовать», «не работать»;
- «яростно» в данном контексте означает, что идеи «бездействуют» окончательно и агрессивно.
Таким образом, и в этой, бессмысленной на первый взгляд, фразе заключена определенная информация, важно иметь ключ (способ, метод) к ее извлечению.
В современной науке «на равных» существуют две точки зрения:
1. Все объекты в окружающем нас мире обладают некоторым смыслом (несут некоторую информацию), а человек, изучая их, пытается проникнуть в этот смысл, раскрыть его (получить информацию). Иными словами, информация объективно присуща материи и не зависит от человека.
2. Человек в процессе познания и практической деятельности приписывает объектам некоторый смысл, то есть объявляет их «имеющими» некоторую информацию. В этом случае, информация субъективна и существует только в человеческом сознании.
В настоящее время обе эти точки зрения имеют как сторонников, так и противников. Однако противоположность взглядов на происхождение информации не влияет на единство подходов к изучению свойств информации, их проявлений в информационных процессах и возможность автоматизации этих процессов с помощью средств вычислительной техники.
Что учащемуся необходимо знать
Информатика — фундаментальная дисциплина, которая изучает информационные процессы, происходящие в системах различной природы, а также возможность их автоматизации.
Появление и совершенствование вычислительной техники обусловлено потребностями общества в быстрой и, что не менее важно, безошибочной обработке информации, что позволяет своевременно адаптироваться к меняющимся условиям окружающей действительности, принимать более обоснованные решения, составлять более точные прогнозы последствий принимаемых решений.
Быстрое увеличение объема циркулирующей в обществе информации ставит современного человека перед проблемой умения работать с ней.
Умение работать с информацией предполагает знание основных закономерностей протекания информационных процессов, которое, в свою очередь, основывается на философском осмыслении феномена информации.
Истоком интереса к феномену информации послужил кризис европейской науки, которая первоначально исходила из положения, что материя есть пассивное, инертное начало, которое можно беспрепятственно изучать и преобразовывать.
В соответствии с современным научным мировоззрением материя обладает энергетическими и семантическими (смысловыми) свойствами.
В философском плане семантическое свойство материи отождествляется с информацией.
Ведущим методом современного научного познания является системный подход, означающий, что каждый объект принадлежит некоторой системе объектов, обладает в рамках этой системы определенным смыслом (несет некоторую информацию) и должен рассматриваться в контексте этой системы. Это означает, в частности, что объект невозможно произвольным образом преобразовывать, не затронув при этом других объектов.
В настоящее время существуют следующие точки зрения:
1. Любой объект материального мира обладает определенным смыслом, следовательно, информация есть свойство любого материального объекта.
- Смысл можно искать только в объектах живой природы и социотехнических системах, следовательно, понятие «информация» следует относить только к ним.
- Человек в процессе познания и практической деятельности приписывает объектам некоторый смысл. В этом случае, информация субъективна и существует только в человеческом сознании.
Человек всегда стремится осмыслить (наделить смыслом) все, что его окружает, себя, свое место в этом мире, сам мир.
Человек выделяет в информации, по крайней мере, три компонента:
- смысловой (семантический);
- выразительный (синтаксический);
- оценочный (прагматический).
Интересный факт
Связь упорядоченности и смысла очень глубока. Еще в далекие времена человек нашел очень точный критерий, позволяющий увидеть в объекте смысл. Этим критерием была красота.
На эту связь указывают, в частности, все мировые религии. Например, в Исламе центральными именами божественной природы были Величие (Джалил) и Красота (Джа-мал). Сам Аллах Величав и Красив. Поэтому дом Аллаха, мечеть, должна быть красивой и величавой. При этом красота есть внутреннее качество Аллаха, а величавость — внешнее. В соответствии с этим строились и украшались мечети: узорчатое убранство внутри и величавая простота снаружи.
По традиции, идущей от Древней Греции, красота выражалась в упорядоченности, симметрии. Не случайно греческое слово «космос» означало «убранство, порядок» (отсюда — «косметика»). Таким образом, для европейца смысл во многом становится синонимом порядка.
В России эта мысль прижилась меньше, и связь смысла и красоты, в целом, оказалась более близка, чем связь смысла и порядка. По-видимому, именно здесь следует искать истоки слов Ф. М. Достоевского «красота спасет Мир».
Подобная «смысловая» красота характерна для науки. Например, математики часто употребляют фразы «красивая теория», «изящное доказательство». Здесь красота в большей степени выступает именно как свидетельство глубокого смысла, заложенного в теорию или доказательство.
Такого рода красота трудно поддается строгому анализу, однако отдельные люди пытались это сделать, например, Ф. Хатчесон (1694-1747) — шотландский философ эпохи Просвещения. В его труде «Исследование о происхождении наших идей красоты и добродетели в двух трактатах» он формулирует три принципа красоты математики:
- красота есть единство в многообразии (любая математическая теорема содержит в себе бесчисленное множество истин, справедливых для каждого конкретного объекта, удовлетворяющего условию теоремы);
- красота заключается во всеобщности научных истин (например, существование 500 различных способов (геометрических, алгебраических, механических и др.) доказательств теоремы Пифагора свидетельствует об огромном числе реализаций этой теоремы и ее следствий);
- научная красота — это обретение неочевидной истины (в аксиомах мало красоты, их справедливость очевидна; только открытие фактов, не лежащих на поверхности, требующее серьезных усилий, доставляет истинное наслаждение).
Расширение кругозора
Понятие смысла является ключевым для формирования современных представлений об информации. Само понятие смысла очень сложное и тонкое.
Во-первых, отметим, что смысл является понятием, исторически обусловленным. Например, смысл слова «истина» различен для различных эпох и культур (на это обратил внимание русский философ П. А. Флоренский).
По-гречески «истина» читалась как «алетейя», то есть то, что не уходит в Лету, то, что не поддается забвению.
В русском языке «истина» созвучна слову «есть», «существовать». Иначе говоря, истина есть нечто существующее.
Наконец, по-латыни «истина» — это «веритас», юридический термин, означающий, что «истина устанавливается в процессе судоговорения».
Можно пойти дальше и утверждать, что объективного смысла ни одна вещь не имеет, поскольку каждый человек понимает смысл одного и того же объекта по-разному. Значительное подкрепление этой мысли можно найти в буддизме. Суть его взгляда на проблему смысла хорошо иллюстрирует следующая притча Будды о слепцах, изучающих слона.
Мудрецов, затеявших между собой спор о тайнах мироздания, Будда сравнил со слепцами, которым дали ощупать слона. Один схватился за бивень и кричит, что слон твердый и гладкий, другой ухватился за хвост и потому убежден, что слон похож на змею, третьему попалось ухо, и он сравнил слона с куском лопуха. Вывод: «Вот на кого похожи все те, кто ищет смысл вещей. У них разные точки зрения, но они слепы и не могут видеть. В своем невежестве они склонны к ссорам, спорам, дракам, каждый со своей точкой зрения на действительность».
Такая позиция таит в себе большие опасности. Окружающий нас мир состоит из объектов, наделенных вполне определенным смыслом, от которого невозможно отмахнуться. Больной человек идет к врачу и хочет получить излечение от вполне конкретной болезни. Но для этого врач должен за внешними симптомами догадаться о ее сути. Аналогичные примеры можно привести из любой области жизни.
Удивительным чутьем высшего смысла вещей обладает русская литература. Например, М. А. Булгаков устами Воланда высказал заветную мысль: «Мы говорим на разных языках, но смысл слов от этого не меняется». И дальше знаменитое: «Рукописи не горят!».
Часто можно услышать, что цель жизни человека — получить как можно больше знаний, приобщиться к культуре разных народов, то есть, в конечном счете, освоить как можно больше информации. Обращение к сути объектов, в частности, в период обучения, не прихоть, не дань традиции, а безальтернативный способ удержать цивилизацию от разрушения. И чем скорее это будет осознано, тем с меньшими потерями будет достигнуто.
Более подробно об информации Вы можете узнать из учебника:
Бешенков С. А. Информатика. Систематический курс: Учебник для 10-го класса / С. А. Бешенков, Е. А. Ракитина. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 432 с.: ил.