Лекция 1

Вид материала

Лекция

Содержание Знать - Уметь – Обладать навыками 1 Неопределенность понятия информации 3 Элементы теории больших систем 8 Классификация и Виды информации 14 Перечень новых понятий и категорий Основные понятия информатики Сазанов В.М. Предварительные обсуждения Неопределенность понятия информации Место науки в системе знаний Картина \ модель познанного мира Воняет – Химия, не работает - - Физика. Далее Колин К.К. И немного философии… Некоторые ключевые понятия информатики Элементы теории больших систем Кибернетика и Синергетика Задача учета семантического содержания сообщения развивалась в работах Бар-Хиллела, Карнапа, Колмогорова. Найдыш. В.М. Концепции современного естествознания Закономерности синергетики Понятие системы Важное для технических систем понятие - Модель ... Полное содержание

Подобный материал:

• «Социальная стратификация и социальная мобильность», 46.19kb.
• Первая лекция. Введение 6 Вторая лекция, 30.95kb.
• Лекция Сионизм в оценке Торы Лекция Государство Израиль испытание на прочность, 2876.59kb.
• Текст лекций н. О. Воскресенская Оглавление Лекция 1: Введение в дисциплину. Предмет, 1185.25kb.
• Собрание 8-511 13. 20 Лекция 2ч режимы работы эл оборудования Пушков ап 8-511 (ррэо), 73.36kb.
• Концепция тренажера уровня установки. Требования к тренажеру (лекция 3, стр. 2-5), 34.9kb.
• Лекция по физической культуре (15. 02.; 22. 02; 01. 03), Лекция по современным технологиям, 31.38kb.
• Тема Лекция, 34.13kb.
• Лекция посвящена определению термина «транскриптом», 219.05kb.
• А. И. Мицкевич Догматика Оглавление Введение Лекция, 2083.65kb.

	ВИРТУАЛЬНАЯ ШКОЛА КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Лекция 1.	Основные понятия информатики Предмет и задачи информатики. Место в системе знаний. Понятие информация и ее измерение.

Содержание лекции

Знать - Уметь – Обладать навыками
 Знать: Определение информатики Понятия, составляющие предмет информатики  Уметь: Ориентироваться в понятиях составляющих информатику	Изучив данный материал, Вы будете:  Обладать навыками: Определения процессов подпадающих под изучение предмета информатики

Перечень новых понятий и категорий

Понятия		Категории
Система Модель Кибернетика Синергетика Информация	Обмен Канал связи	Материя – Энергия – Информация Несимментрия – неравномерность

Основные понятия информатики

Сазанов В.М.

Предварительные обсуждения

<Далее по Древаль А.В. Интеллект XXX >

История вопроса

Термин «информация» в середине ХХ века ввел К. Шеннон применительно к теории передачи сообщений в телеграфии.

В настоящее время наполнение этого термина получило более глубокий природно-философский смысл. Такая трансформация – в восприятии человеком – понятия «информация» явилась следствием необходимости переосмысления технологий трансляции и/или ретрансляции, восприятия и преобразования того, что имеет общее название – информация. Между тем само понятие «информация» во многом остается интуитивным и интерпретируется в различных сферах жизнедеятельности человека неоднозначно. Вероятно, пришло время рассмотреть понятие «информация» в целом – как концептуально-глобальное явление. Для этого необходимо выявить его наиболее общие свойства и закономерности, которые бы позволили объективно исследовать типы и формы проявления этого феномена.

Здесь принципиально важно и обязательно необходимо выделить следующее. При рассмотрении понятия «информация» мы постоянно имеем в виду иерархическую структуру уровней организации вещества Вселенной: от элементарных частиц до метагалактик. И, соответственно, предлагаемая ниже методика может быть применена на любом из уровней организации вещества Вселенной. То есть: то, что на одном из уровней рассматривается как элемент системы соответствующего уровня, на более низком уровне рассматривается как самостоятельная система, и наоборот.


Итак, представление информации. Очевидно, что, чтобы вывести наиболее общее определение понятия «информация», необходимо выделить такое (ие) его свойство (а), которое (ые):

– во-первых, было (и) бы присущим (и) любому его проявлению;

– во-вторых, позволяло (и) бы отличать его от проявлений других явлений.

То есть выделить необходимый и достаточный признаки, которые бы позволили относить то или иное явление к исключительному проявлению понятия «информация».

С целью выявления необходимого и достаточного признаков рассмотрим динамическую систему, состоящую из соответствующей триады – трех элементов-подсистем: Объект – Среда – Взаимодействие, где:

1. Объект – устойчивое во времени и ограниченное в пространстве образование, как единое целое – элемент системы. Повторимся – элемент системы для более высокого уровня организации и, соответственно, система – для более низкого уровня организации;

2. Среда – произвольное множество Объектов, которые могут влиять на исследуемый объект и/или испытывать его влияние на определенном уровне организации;

3. Взаимодействие – континуально-непрерывный процесс трансформации параметров Объекта и Среды. Формально продолжительность процесса трансформации определяется отрезком времени от момента начала до момента завершения взаимодействия. Однако особенно подчеркнем, что даже после окончания процесса взаимодействия, факт взаимодействия может сказываться еще в течение какого-то времени и/или проявиться через некоторое время, которое в масштабе Вселенной может составлять от долей секунды до сотен и тысяч лет. При этом, очевидно, протяженность временного фактора является краткосрочной для элементов-подсистем живой материи и может быть весьма продолжительной для неживой материи. Очевидно и то, что процессы трансформации материи, которые были начаты тысячи и/или миллионы лет тому назад по разному проявляются-влияют на живую материю – в зависимости от времени (фазы) появления того или иного живого организма в той или иной фазе трансформации неживой материи.

Предложенная система-триада является замкнутой в том смысле, что Среда включает в себя все потенциальные Объекты, которые могут с исследуемым Объектом совершать определенное Взаимодействие.

В природе существует единственный вид взаимодействия – обмен информацией. Очевидно, информация как ресурс может быть либо материальной, либо нематериальной. Соответственно, взаимодействие как таковое может иметь три вида:

– материальный;

– нематериальный;

• материальный-нематериальный, когда одна часть одномоментного взаимодействия является материальной, а другая – нематериальной.
  

Фундаментальность информационного взаимодействия заключается в том, что все прочие взаимодействия происходят только через его посредство. Эти виды взаимодействия подчиняются закону сохранения. Сколько информации один объект передал другому, столько тот и получил, и наоборот. Потери, происходящие при передаче, не рассматриваются, ибо потери информации в замкнутой среде не возможны. То же, что принято считать-называть потерями, является отдельными актами взаимодействия с другими объектами той же среды. Среда замкнута именно в том смысле, что все взаимодействия происходят только внутри нее.

Назовем взаимодействие объектов симметричным, если массив, переданный одним объектом, полностью получен другим. Трансформация объектов в результате взаимодействия не влияет на баланс системы, так как сохраняется сумма констант соотношения изменений.

Примем за аксиому, что в результате взаимодействия, между объектами может происходить взаимодействие иного рода, при котором некоторый массив, переданный одним объектом другому, не совпадает с массивом, полученным другим объектом – такое взаимодействие является несимметричным. В предельном случае несимметричного взаимодействия один из объектов массив приобретает, а передававший объект его не теряет.

Таким образом:

любое взаимодействие между объектами, в процессе которого один приобретает некоторую субстанцию, а другой эту субстанцию не теряет, называется информационным взаимодействием, а передаваемая субстанция – называется информацией.

Следовательно, фундаментальной формой отражения является информационное взаимодействие.

Из этого определения следует два наиболее общих свойства информации:

– информация не может существовать вне взаимодействия объектов;

• информация в рамках замкнутой среды-системы не теряется ни одним из объектов информационного взаимодействия.
  

Неопределенность понятия информации

Человечеством накоплен достаточно большой объем знаний об окружающем мире, но, по разным причинам, не все эти знания доступны отдельному человеку или группам людей. В связи с этим, человека, который получил какие-то знания или из книг или другим путем называют информированным о чем-то в противоположность неинформированным людям. Хотя, с другой стороны, на сегодня, кажется, вполне приемлемо и все знания называть информацией о природе. И более того, создается даже впечатление, что вся Вселенная это огромный «сосуд», из которого человечество черпает информацию. Неверное, с моей точки зрения, мнение, что мы подробно и обсудим в этой книге.

Итак, из сказанного следует, что понятие информация так широко используется, что, кажется, оно уже не требует каких-либо специальных разъяснений. А это, к сожалению, не так, поскольку пока не предложено такого универсального определения информации, которое бы устраивало одновременно математиков, биологов, психологов, философов и всех тех, кто изучает те или иные стороны информации. В связи с этим, понятие информации определяется в каждой области и для каждой оригинальной задачи (к которой относится и тема данной книги) специальным образом. C одной стороны, оно должно быть адекватным поставленной задаче, а с другой, абсолютно понятным и не перегруженным ненужными для выбранной области знаний качествами.

Приведем перечень определений информации, представленный в работе Кузнецова Н.А., Полонникова Р.И. и Юсупова Р.М. (Состояние, перспективы и проблемы развития информатики.-"Проблемы информатизации. Теоретический и научно-практический журнал". РАН, Министерство науки и технологий РФ. Вып. 1, 2000 г. с. 5-12):

       любые сведения о каких-либо ранее неизвестных событиях;

       содержательное описание объекта или явления;

       результат выбора;

       содержание сигнала; сообщения;

       меру разнообразия;

       отраженное разнообразие;

       сущность, сохраняющуюся при вычислимом изоморфизме;

       уменьшаемую неопределенность;

       меру сложности структур, меру организации;

       результат отражения реальности в сознании человека, представленный на его внутреннем языке;

       семантику или прагматику синтаксиса языка представления данных;

       продукт научного познания, средство изучения реальной действительности;

       основное содержание отображения;

       бесконечный законопроцесс триединства энергии, движения и массы с различными плотностями кодовых структур бесконечно-беспредельной Вселенной;

       непременную субстанцию живой материи, психики, сознания;

       вечную категорию, содержащуюся во всех без исключения элементах и системах материального мира, проникающую во все "поры" жизни людей и общества;

       свойства материи, ее атрибут; некую реалию, существующую наряду с материальными вещами или в самих вещах;

       язык мира как живого целого.

Для описания процессов познания, в наилучшей степени подходят выделенные курсивом определения информации, но, к сожалению, не в полной мере. В связи с этим, сформулируем собственное, более подходящее для нашей задачи, определение информации.

Место науки в системе знаний

Информатика – Сomputer Science \ Отличие трактовок термина у нас и на Западе.

Определение. Информатика – наука о свойствах, законах, процессах, методах и средствах формирования, образования и распространения информации в природе и обществе, в том числе при помощи технических систем.

КАРТИНА \ МОДЕЛЬ ПОЗНАННОГО МИРА

НЕИЗВЕ-ДАННОЕ

НАУКИ Как то, что связано с приобретением новых знаний об окружающем мире Фундаментальные \ Прикладные ТЕХНОЛОГИИ То, что связано с реализацией знаний в процессе создания и использования материальных и духовных ценностей

Математика как способ описания

Воняет – Химия, не работает - - Физика. Ничего не понятно – математика. <В.Ф.Турчин, кажется>

Науки о неживом

Науки о живом

Социум

Химия Физика Геология

Биология Медицина Физилогия

Политология Социология Педагогика

Предметом исследований информатики являются свойства, закономерности, процессы, методы и средства формализации информации (данных и знаний), ее представления, количественной оценки, хранения, преобразования и распространения в природе и обществе, а также законы создания и использования для этих целей соответствующих систем.

ИНФОРМАТИКА

Теоретическая информатика

Техническая информатика

Биологическая Информатика

Социальная информатика

< Далее Колин К.К., Темников Ф.Е.>


Эволюция представлений о предмете информатики в России и других странах

Наука об информации (Ф.Е.Темников) развивалась как дисциплина, имеющая ряд направлений:

• общая наука об информационных категориях, процессах и системах
  
• теория информации и связи
  
• философские проблемы информации
  
• научно-техническая информация и документалистика
  
• теория измерений и измерительно-информационная техника
  
• вычислительная техника и программирование
  
• теория массовой информации и пропаганды в обществе
  
• информационная теория управления
  
• наука об искуственном интеллекте
  

Информатика как техническая наука


Информатика как естественная наука


Первоначально термин относился к созданию вычислительных машин и математического обеспечения


Сейчас трактуется как более широкая область обработки информации


Ершов А.П. в статье Информатика: предмет и понятие специально отметил, что термин Информатика – название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации.


Окончательно:

Информатика - Фундаментальная естественная наука и комплексная область практической деятельности

В решениях II Международного конгресса ЮНЕСКО 1996 года «Образование и информатика» записано о переходе в перспективной системе образования на новые принципы изучения информатики как фундаментальной естественной науки и общеобразовательной дисциплины.

========================================

И немного философии…

Вернадский В.И. был одним из первых, кто обратил внимание на то, что человеческое общество становится глобальным биосферным явлением, определяюшим будущее планеты.

Действия отдельных элитарных групп в лидирующих государствах могут оказать катастрофическое воздействие на биосферу Земли.


Понятие «социальный процесс» из составляющих этнических процессов, собственно социальных (развитие политической структуры и экономики), социально-психические процессы и процессы, связанные с функционированием целовеческих ценностей.

Идея А.Азимова «психоистория» и психоисторическое движение, психоисторическая энергия H (t) как некоторая вещественная функция времени, допускающая разложение в ряд Фурье

H (t) = Sum H _n (t)

n

Гармоники биологической волны с периодом в миллионы лет, этносфера – в 1000 лет, социосферой с порядками 100 лет, гармоники социально психических явлений имеют период от 5 до 20 лет.

Вспомните библейского Моисея, который водил свой Народ по пустыне 40 лет – Стирал память поколений!


А человеческие ценности могут меняться в месяцы, см. революции и переворот 91 года.


-----------------------------------------------------------

Образование – целенаправленный процесс воопитания и обучения в интересах человека, общества, государства, сопровождающийся констататцией достижения гражданином установленых государством образовательных уровней.

Некоторые ключевые понятия информатики

Критическое отношение может быть описано как сознательная попытка заставить наши теории и гипотезы страдать вместо нас в борьбе за выживание наиболее приспособленных. Оно дает нам возможность пережить гибель неадекватной гипотезы, в то время как более догматичное отношение уничтожало бы её, уничтожая нас. <Сэр К. Поппер>

Элементы теории больших систем

Если мы сказали, что в нашей фундаментальной естественной науке информатике есть понятие информация, то мы должны научиться определять ее, классифицировать и измерять.


В системе методов кибернетики или теории больших систем, в рамкам модели мира, а на меньшее не замахиваемся, состоящей из физико-биологической, социальной и технической подсистем, с возрастанием уровня эмпирически установлено наличие следующих закономерностей.

1. Разнообразие.

2. Обилие или распространенность

3. Сложность

4. Устойчивость

5. Эмергентность – степень несводимости свойств системы к свойствам отдельных элементов

6. Неидентичность

Для сложных систем определяющим стало не вещественно-энергетическое, а структурно-поведенческие качества.

Последние стали основным объектом исследования системологии, соединившей в себе методологии структурализма и бихевиоризма.

Общая теория систем Л. фон Берталанфи

Умозрительность вместо экспериментальности

Эмергентность, отрицающая возможность как изучения целого расчленением на части (принцип редукционизма)

Целесообразность вместо естественности

Объяснение и предсказание

В системологии, в отличие от физикализма, теория является единственной носительницей и предсказательного и объяснительного элементов.

Системы

Модели

Законы

1 принцип системологии – Формулирование законов

2 принцип – Рекуррентного объяснения

3 принцип – Минимаксного построения моделей


Принцип «Бритва Оккама» – не следует делать посредством большего то, чего можно достичь посредством меньшего.

Кибернетика и Синергетика

Кибернетика – «кибер» - над, «наутис» - моряк - то есть «старший моряк»

< Кузин Л.Т. Введение в кибернетику >

Древнегреческий философ Платон использовал термин кибернетика в смысле искусства управления обществом. В 18 веке французский ученый Ампер, составляя классификацию наук, также назвал «кибернетику» наукой об управлении обществом.

Винер, которого иногда называют отцом «кибернетики», в своей книге «Кибернетика или управление и связь в животном и машине» употребил этот термин в 1948 году в более широком смысле, понимая под кибернетикой науку об управлении в живой и неживой природе, которая основывается на математике и вычислительных машинах.

Особенностью кибернетики как науки является информационный подход к процессам управления. Можно сказать, кибернетика - переработка информации с целью управления.

При становлении кибернетики для определения понятия «информация» интенсивно использовался вероятностный подход Шеннона, заимствованный из теории связи.


Задача учета семантического содержания сообщения развивалась в работах Бар-Хиллела, Карнапа, Колмогорова.

Важной особенностью кибернетики является сведение процессов управления какими либо процессоми или явлениеми к информационным моделям-образам, причем одной из задач кибернетики как науки является разработка моделей, общих для объектов различной природы.

< Найдыш. В.М. Концепции современного естествознания >

Синергетика, в отличие от кибернетики, где акцент делается на процессах управления и обмена информацией, ориентирована на исследование принципов построения организации, ее возникновения, развития и самоустранения.

Термин «синергетика» происходит от греческого synergetikos – совместное, согласованное, кооперативное действие. Понятие синергетика как научное направление возникло в 70 годах 20-го века в большой степени под влиянием трудов Г. Хакена, понимавшего под синергетикой объединение самых различных процессов самоорганизации в микроскопических системах благодаря взаимодействию большого числа элементарных подсистем.

Основные свойства самоорганизующихся систем: - открытость, нелинейность, диссипативность.

Открытые системы – это такие системы, которые поддерживаются в определенном состоянии за счет непрерывного притока извне веществ, энергии, информации.

Нелинейность. На нелинейные системы не распространяется принцип суперпозиции: возможны ситуации, когда совместные действия причин А и В вызывают эффекты, которые не имеют ничего общего с результатами воздействия А и В по отдельности.

Диссипативность. Открытые неравновесные системы, активно взаимодействующие с внешней средой, могут приобретать особое динамическое состояние – диссипативность, которое можно определить как качественно своеобразное макроскопическое проявление процессов, протекающих на микроуровне.

Закономерности синергетики. Главная идея синергетики – идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате самоорганизации.

Понятие системы

Системный подход, системное движение, анализ систем, теория сложных систем, системология -
вот часть терминов и понятий 70-80 годов прошлого века.

Познание путем моделирования - часть так называемого системного подхода, другими словами - разумный подход к исследованию систем в отличие от ...

Первоначально Человек воспринимает зрительную, звуковую и тактильную информацию. Далее в действие вступает образное мышление – человек создает образ объекта, процесса или явления, с которыми ему приходится иметь дело. Что отличает человека от животного - наличие абстрактного мышления. В естественно-научных областях деятельности - образ абстракции - модель.


Любая теория имеет дело с ограничениями и упрощениями реального мира, как говорят, моделью части мира. Удобная трактовка понятия система предложена Сафоновым В.А. [____].

Система - совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и средой.


Под системой по Сафонову понимается совокупность моделей структуры, функционирования, цели и ресурсов:

М _сист = < М _стр + М _функ + М _рес + М _цели >

где: М _сист - модель системы в целом

М _стр - модель структуры,

М _функ - модель поведения, функционирования,

М _рес - модель ресурсов,

М _цели - модель цели существования системы.

При анализе системы любого вида - технической, общественной, политической - целесообразна иерархия уровней рассмотрения.


Иерархия – уровни рассмотрения сложных систем.

Или известный жизненный принцип «Разделяй и властвуй!»

Важное для технических систем понятие - Модель

Модель от лат modulus – мера, образец – упрощенное представление явлений или объектов действительности, относящихся к природе и обществу в виде схем, ихображений,описаний, математических формул, какого-либо реального предмета (явления или процесса) изучаемое как их аналог.

Модель выполняет следующие функции:

- познавательную - дает возможность заглянуть в суть изучаемых явлений, лучше понять их;

- прогнозирования - позволяет предсказать будущее, ожидающее реальный объект, модель которого исследуется;

- принятия решения;

- совершенствования измерений.


Ниже приведена полезныя с точки зрения Автора модель сочетания классического и дистанционного обучения.

Пример 1. Анализ сочетания классического и дистанционного обучения

В данном случае демонстрируются возможности моделей массового обслуживания для анализа сочетания классического классно-урочного обучения и альтернативного обучения – например дистанционного. Модель позволяет определять средние характеристики.

Содержательное описание и формализация

Под системой массового обслуживания {Артамонов} понимают время-логическую систему, представляющую собой единство трех категорий:

-         входящих потоков заявок или требований на обслуживание;

-         параметров обслуживающих приборов;

-         дисциплин обслуживания.

В простейшем случае система массового обслуживания может состоять из одного обслуживающего прибора, на вход которого поступает единственный поток заявок. Один учитель – один ученик.

Вернемся для примера в обычную общеобразовательную школу с классической классно-урочной формой проведения занятий. Обычный школьный нормированный класс из 25 учеников, пусть для примера изучающих основы информатики по базовой 68 часовой программе, то есть 34 спаренных урока по 45 школьных минут. Среднее время обслуживания учителем одного ученика – около 4 минут.

Но это в среднем. При широком диапазоне времени обслуживания – большой дисперсии – каждый преподаватель знает о сложностях работы с группой, представленной слишком разнородными учениками. 

Система трактуется в теории массового обслуживания как многоканальная система
(см. Введение в моделирование систем \ ссылка скрыта – ссылка скрыта )

Дисциплина обслуживания

Учителя, обслуживающего запросы Учеников, можно рассматривать как одноприборную систему массового обслуживания с групповым входом.

Для групповых систем 3 схемы обслуживания: 

- циклический опрос;

- система с чередующимися приоритетами;

- обслуживание по расписанию.

Малое время обслуживания, особенно при разной подготовленности учеников (большой дисперсии времени обслуживания), заставляет учителя прибегать к методам бюрократического обучения – см. Дружинин-Конторов {__} – модель Учителя-Бюрократа.

Граф состояний-переходов и конечные вероятности

Рассмотрим «прогрессивную» школу, делящую поток обучения на 2 направления и предлагающую кроме классно-урочной формы обучения альтернативные формы и методы на основе информационных технологий, дистанционного метода и проектного подхода к обучению.

Практически это означает, что появился дополнительный ресурс обучения, который при правильной организации может обслужить некоторые заявки на обучение - снять нагрузку с Учителя. 

Однако, понятно, требует предварительных затрат на подготовку дистанционных курсов, тестов, смены образовательной парадигмы и т.д. Административного и производственного ресурса.

С другой стороны - ресурс дистанционного обучения - "мягкий", программный, который может использоваться всеми Учителями и Учениками в удобное время.

Граф состояний и переходов "прогрессивной школы" как системы массового обслуживания представлен на рис. __. Состояние z 0  соответствует начальному состоянию системы, из которого возможен переход к классической схеме - z 1 или к альтернативному варианту обучения - z 2. Проведя случайное время t₁ и t₂ соответственно, из состояний z 1  и z 2 система попадает в состояние z 3.  Находится там среднее время  t ₃,  которое соответствует проверке результатов обучения. В данном варианте рассмотрения считаем, что проверка осуществляется с 100% достоверностью и заявка возвращается на дообучение при неудовлетворительных результатах. 


Известными считаются средние величины времен пребывания в состояниях z1 - z3,   то есть T ₁,  T ₂  и  T ₃ соответственно, которые представляют из себя средние времена обучения одного ученика при классно-урочной форме, альтернативной форме и затраты на тестирование-экзамен - T₃ соответственно.

Граф переходов	Состояния системы  и их описание		Матрица переходов
z 1 z 0 z 3 z 2	Сост-ние	Описание		z 0	z 1	z 2	z 3
	z 0	Начальное (необученное) состояние	z 0		l01	l02
	z 1	Классическое классно-урочное обучение	z 1				l13
	z 2	Альтернативное (дистанционное) обучение	z 2				l23
	z 3	Проверка результатов обучения и возврат на дообучение при необходимости	z 3	l30

 

Предельные вероятности состояний находятся решением уравнений Колмогорова с учетом нулевой скорости изменения вероятности состояний и условия нормировки p₀ + p₁ + p₂ + p₃ = 1.

Учтем также, что в стационарном состоянии скорости изменения равны 0.

dp0/dt = p3 l30 - p1 l10 - p2 l20 = 0 dp1/dt = p0 l01 - p1 l13 = 0 dp2/dt = p0 l02 - p2 l23 = 0 dp3/dt = p1 l13 + p2 l23 - p3 l30 = 0

p0 = 1/(1 + l01/l13 +l02/l23 + (l01 + l02)/l30) p1 = p0 l01 / l13 p2 = p0 l02 / l23 p3 = p0 (l01 + l02 ) / l30

l13 = 1 / T1 l23 = 1 / T2 l30 = 1 / T3 l01+l02=1/(T1 +T2)

 

При наличии общего решения попробуем свести формулы к известным величинам.

Введем дополнительную переменную a = l₀₁ / l₀₂ , дающую нам соотношение l₀₂ = a l₀₁.  По смыслу данный коэффициент  - процент Учеников, которых можно направить в альтернативный канал обучения. 

Тогда l₀₁ = 1/(1 + a) (T₁ +T₂), а l₀₂ = a /(T₁ +T₂)(1 + a)

Проведя подстановки значений интенсивностей переходов в формулу для определения p₀, окончательно получаем: 

p₀ = [1+ T₁ (1 + a) / (T₁ +T₂) + a T₂ /(1 + a) (T₁ +T₂) + t₃ / (T₁ +T₂)]^–1

Соотношение вероятностей пребывания в состоянии альтернативного обучения к классическому:

p₁ / p₂ = l₀₁ l₂₃ / l₀₂ l₁₃ = l₀₁ / l₀₂ (T₁ / T₂) = a (T₁ / T₂) , где a = l₀₁ / l₀₂.

Соотношение вероятностей пребывания в состоянии тестирования к исходному необученному: 

Пример 2. Логико-лингвистическая модель управления роботом 3 поколения

< Изложение по Д.А. Поспелов >

В отличие от роботов предшествующих поколений, интегральные роботы не имеют в памяти жестких программ по достижению целей, вложенных в них Главным конструктором. Вместо априорно заданных программ они обладают способностью каждый раз строить программу достижения цели, используя для этого знания о среде и своих возможностях, хранящиеся в модели мира, а также наблюдения за текущей сутуацией, на основании которых Робот планирует свои действия.

Планирование представляет собой иерархический процесс, общая структура которого показана ниже - на рис. ____.

Стратегическое планирование Тактическое планирование Оперативное планирование Реализация плана	На рисунке показаны четыре уровня иерархии. На уровне стратегического планирования Робот в своей библиотеке сценариев находит совокупнрость сценариев, соответсвующих поставленой цели, выбирает один из них и передает его на следующий уровень. Сценарий преставляет из себя причинно-следсвтенную связь, в которой последовательность вершин между двумя фиксированными вершинами может трактоваться как последовательность подцелей. На уровне тактического планирования происходит поиск всех возможных последовательностей, ведущих от начальной вершины сценария к той, которая отождествлена с исходной (конечной) целью. Из этих последовательностей выбирается одная, в некотором смысле лучшая. Выбор диктуется ограничениями внешней среды. Найденная последовательность передается на уровень оперативного планирования, задачей которого является поиск совокупности действий Робота, выполнение которых обеспечивает достижение поставленной цели.

Эссе – 1. Соревнования Роботов–автомобилей на 500 миль в Калифорнии.
См. PC WeeK – 2006

Собственно понятие «Информация»

Классификация и Виды информации

Принципы Классификации

Изменчивость по времени – статическая и динамическая информация

По областиям знаний (биолигическая, техническая, экономическая, социальная и др.)

По физической природе восприятия – зрительная, слуховая, вкусовая

По структурно-метрическим свойствам
Вид информации		Формы представления информации			Прим.
		Топологическая	Абстрактная	Лингвистическая
Событие		Точка	Суждение	Знак
Величина		Линия	Понятие	Буква
Функция		Поверхность	Образ	Слово
Комплекс		Объем	Система	Предложение
Поле		Пространство	Универсум	Фонд

Структурная, статистическая и семантическая меры

<Изложение по Ф.Е. Темников>

Информационные меры соответствуют 3 основным направлениям в теории информации

Структурная		Статистическая		Семантическая
Рассматривает дискретное строение массивов информации и их измерение простым подсчетом		Оперирует понятием энтропии как меры неопределенности, учитывающей вероятность появления		Учитывает целесообразность, ценность, полезность или существенность информации

Аддитивная мера Хартли

Сообщение трактуется состощим из символов или элементов: буквенного алфавита, цифр, слов или фраз.

Обозначим общее число символов в алфавите – m и если длина сообщения - n, то общее число возможных сообщений N

N = m ⁿ

Такое выражение неудобно брать в качестве меры информации, так как при наличии 2 источников информации N ₁ и N ₂ общее число возможных сообщений перемножается

N = N ₁ * N ₂

Тогда как количество информации – скорее складывается.

Поэтому за количество информации берут логарифм числа возможных сообщений


I = log n = n log m


Такую меру называют еще комбинаторной. При выводе предполагалось, что появление символов в сообщении разновероятно и они статистически независимы.

В реальной жизни – «Сказал А – Говори …»

Данное положение было учтено Клодом Шенном при анализе телеграфных сообщений.

Статистическое измерение информации в канале связи по Шеннону

< Излагается по Кузину >

При приеме по телеграфу после первых слов можно с достаточной точностью предсказать следующие слова, то есть имеет место взаимосвязь элементов в сообщении. Связь понимается в вероятностном смысле, т.е. существует условная вероятность появления (при данном алфавите) символа А вслед символу В:

P {A|B}

Так, в русском тексте после гласной буквы не может последовать мягкий знак или подряд четыре гласные буквы (долько три – «Длинношеее.»).

Также в качестве примера взаимных связей можно привести прямой порядок слов в предложении, согласно которому после подлежащего должно следовать сказуемое.

Еше один фактор неравномерности телеграфного сообщения – разная вероятность появления символов в осмысленном тексте сообшения.


В итоге при неравновероятности элементов сообщения, опуская промежуточные выкладки, просто привожу формулу

m

I = log N = - n Sum p _I log p _i

I =1


Данная формула написана на могильном камне Клода Шеннона - см. Виртуальный компьютерный музей – ссылка скрыта


Недостаток подхода. По Шеннону количество информации передаваемого сообщения не зависит от смыслового содержания сообщения. В трактовке Шеннона, в телеграмме, содержащей одинаковое количество слов, например; «Над Испанией безоблачное небо»^1[1] и «Хня Ииииии ббббббббб нннн», то есть бессмысленной и содержащей смысл, одно и тоже количество информации.

Использованная литература

1. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники: Учеб.пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергия, 1979. –512 с., ил.
   
2. Турчин В.Ф. Феномен науки. - ссылка скрыта
   
3. Кузин Л.Т. Основы кибернетики. Учеб. Пособие для втузов. - М.Энергия, 1973 504 с.
   
4. Винер Н. Кибернетика. Или управление и связь в животном и машине. 2-е изд. М.: Сов.радио. 1968. 326 с.
   
5. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. – М.: Энергоиздат, 1981. – 232 с.
   
6. Гуц А.К., В.В. Коробицын, А.А. Лаптев, Л.А. Паутова, Ю.В. Фролова. Математические модели социальных систем: Учебное пособие. - Омск: Омск. гос. ун-т, 2000. - 256 c. Часть 1 - ссылка скрыта, Часть 2 - ссылка скрыта
   
7. Гуц А.К., В.В. Коробицын, А.А. Лаптев, Л.А. Паутова, Ю.В. Фролова. Социальные системы. Формализация и компьютерное моделирование: Учебное пособие. - Омск: Омск. гос. ун-т, 2000. - 160 c. ссылка скрыта
   
8. Колин К.К. Становление информатики как фундаментальной науки и комплексной научной дисциплины. Материалы сообщества СТОИК – 2006. М.: Лаборатория СВМ \ NTL-library - ссылка скрыта
   
9. Древаль А.В. Интеллект XXX - ссылка скрыта
   
10. Флейшман Б.С. основы системологии. – М.: Радио и связь, 1982. – 368 с.
    
11. Громов Г.Р. Очерки информационной технологии. М.: ИнфоАрт, 1993. –336 с.
    
12. Шафрин Ю. Основы компьютерной технологии. Учебн. пособие. М.: АБФ, 1997. - 656 с.
    
13. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие.
    – М.: Лаборатория базовых знаний, 2000. – 440 с.: ил.
    
14. Каймин В.А. Информатика: Учебное пособие. М.: Изд-во РИОР, 2005. – 81 с.
    
15. Сазанов В.М. Анализ сочетания классического и дистанционного обучения.
    - М.: Лаборатороя СВМ – 2005. -
    
    

-----------------------------------------------------

Дополнительная

1. Информатика. / Алехина Г.В., Годин И.М., Пронкин П.Г., Козлов М.В. и др. – М.:ММИЭИФП, 2006
   
2. Microsoft Office 2003 в теории и на практике/ Бондаренко С., Бондаренко - М.: 2004
   
3. Телекоммуникации и сети / В. А. Галкин, Ю. А. Григорьев – М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005
   
4. Информатика / К. В. Балдин, В. Б. Уткин – М.: Проект, 2005
   

============================================

Источники в Интернете

1. Электронная библиотека Лаборатории СВМ – www.ntl-cbm.narod.ru\E-LIBRARY\katalog.htm
   
2. ссылка скрыта
   
3. ссылка скрыта
   
4. 
   

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Для приятной беседы с Преподавателем за рамками учебного процесса

1. Винер Н. Кибернетика. Или управление и связь в животном и машине. 2-е изд. М.: Сов.радио. 1968. 326 с.
   
2. Журавлев А.П., Павлюк Н.А. Язык и компьютер. М.: Просвещение – 1989. – 189 с.
   
3.