В живой природе распространены гораздо больше, чем это может показаться на первый взгляд. С ними связано опадение листвы осенью, прорастание цветов весной и другие привычные явления. Способность хранить, передавать и получать информацию — одна из особенностей живой материи. Без нее невозможен нормальный обмен веществ, приспособление к условиям окружающей среды, обучение и так далее. Информационные процессы в неживой природе также существуют, но отличаются несколькими особенностями и в первую очередь выступают в качестве меры упорядоченности системы.

Вездесущая информация

Что такое информация? На сегодняшний день существует несколько вариантов определения этого термина. Каждая наука, имеющая дело с информацией (к таким относятся все разделы знания), использует свое понимание. Общее определение вывести довольно сложно. Интуитивно каждый человек понимает под информацией некие сведения и знания об окружающем мире. В математических науках к ним добавляются данные, полученные путем умозаключений и после решения определенных задач. В физике информация — это мера упорядоченности системы, она противоположна энтропии и свойственна любым материальным объектам. В философии она определяется как нематериальная форма движения.

Свойства

Согласно большинству формулировок, информация снижает неопределенность, предоставляя сведения об окружающем мире и способствуя приведению системы в одно из множества состояний. Это легко понять, проанализировав процесс принятия решения. Человек часто не может сделать выбор между несколькими вариантами поведения, пока не получит дополнительных сведений о ситуации. Для того чтобы информация привела к правильному решению, она должна обладать набором характеристик, это такие как:

• понятность;
• полезность;
• полнота;
• объективность;
• достоверность;
• актуальность.

Понятие информационного процесса

Все многообразные действия, которое можно совершать с информацией, называются информационными процессами. К ним можно отнести получение и поиск, передачу и копирование, упорядочивание и фильтрование, защиту и архивирование.

Информационные процессы в живой природе встречаются буквально на каждом шагу. Любой организм, одноклеточный или многоклеточный, постоянно получает сведения об окружающей среде, которые приводят к разным изменениям в поведении или внутренней среде. Без сбора, обработки и хранения информации трудно представить себе жизнедеятельность какого-либо существа. Самый простой пример — человеческое мышление. По своей сути, оно представляет собой не что иное, как процесс постоянной обработки информации об окружающей среде, состоянии тела, а также сведений, хранящихся в памяти, и так далее.

Информационная система

Все в природе протекают в рамках определенной системы. В нее входит три составляющие:

• передатчик (источник);
• приемник (получатель);
• канал связи.

Передатчиком может быть любой организм или окружающая среда. Например, сужение или расширение зрачка происходит под действием света. Источником информации в таком процессе служит пространство вокруг человека или животного. Получателем в этом случае будет сетчатка глаза.

Называется среда, обеспечивающая доставку информации. В этом качестве может выступать звуковая или зрительная волна, а также колебательные движения среды другой природы.

Основные информационные процессы

Всю совокупность действий, которые можно совершать с информацией, объединяют в несколько категорий:

• передача;
• хранение;
• сбор;
• обработка.

Компьютер — великолепный пример протекания информационных процессов. Он получает данные и, обрабатывая их, выдает нужные сведения или изменяет работу системы, ищет нужные факты согласно заданным критериям, служит то источником, то приемником информации. Прообразом компьютера является человеческий мозг. Он тоже постоянно взаимодействует с информационным потоком, однако процессы, протекающие в его глубинах, многократно превышают по сложности те, что свойственны машине.

Некоторые нюансы передачи информации

Как уже было сказано выше, информационные процессы в живой природе протекают в системе, состоящей из источника, канала и приемника. В процессе передачи данные в виде набора сигналов по каналу попадают к получателю. При этом физический смысл сигналов часто не идентичен смыслу сообщения. Для правильной интерпретации информации используется согласованный свод правил и договоренностей. Они необходимы для одинакового понимания содержания сообщения на всех этапах работы с ним. К числу таких правил можно отнести расшифровку и других аналогичных систем, правила прочтения дорожных знаков, алфавиты и так далее.

На примере любого языка легко заметить, что смысл информации завит не только от характеристик сигналов, но и от их расположения. При этом смысл одного и того же переданного сообщения каждый раз может несколько видоизменяться в зависимости от особенностей получателя. Если сведения передаются человеку, их интерпретация определяется разными факторами, от его жизненного опыта до физиологического состояния. Кроме того, одно и то же сообщение может быть передано разными способами, с использованием различных алфавитов, языковых систем или каналов связи. Так, акцентировать внимание на чем-то можно при помощи надписи «Внимание!», использования красного цвета или нескольких восклицательных знаков.

Шум

Исследование информационных процессов включает в себя и изучение такого понятия, как шум. Считается, что если сообщение не несет полезных сведений, то оно несет шум. Так может определяться не только абсолютно бесполезная с практической точки зрения информация, но и сообщения, состоящие из сигналов, которые получатель не в состоянии интерпретировать. Шумом можно назвать и данные, потерявшие актуальность. То есть любая информация со временем или в силу разных обстоятельств может превратиться в шум. Не менее вероятным является и обратный процесс. Например, текст на исландском языке будет бесполезен для не знакомого с ним человека и обретает смысл в случае появления переводчика или словаря.

Человек и общество

Информационные процессы в обществе принципиально не отличаются от таковых на других уровнях организации. Хранение, передача и обработка сведений в обществе осуществляется посредством специальных социальных институтов и механизмов. Одна из функций общества — трансляция знаний. Обеспечивается она передачей информации от поколения к поколению. В некотором смысле этот процесс аналогичен копированию наследственного материала.

Информационные процессы в обществе обеспечивают его сплоченность. Отсутствие передачи накопленных знаний, в том числе о нормах и законах, приводит к разделению единого формирования на индивидов, действующих только исходя из биологически заложенных предпосылок.

Хранение и обработка

В обществе, как и в отдельном организме, трудно представить передачу информации без ее хранения. Базы данных, библиотеки, архивы и музеи содержат огромное количество сведений. Часто, прежде чем передать их ученикам, преподаватели занимаются обработкой информации. Они классифицируют, фильтруют данные, выбирают отдельные факты согласно программе обучения и так далее.

История знает несколько кардинальных изменений, связанных с обработкой информации и приведших ко все большему накоплению знаний. К таким можно отнести изобретение письменности, книгопечатания, компьютера, открытие электричества. Изобретение ЭВМ стало логичным следствием накопления знаний. Компьютер способен вмещать и обрабатывать огромные массивы информации, сохранять их и передавать без потерь.

Явления живой природы: примеры информационных процессов

Информацию, поступающую из окружающей среды, способны воспринимать не только люди. Животные и растения, отдельные клетки и микроорганизмы улавливают сигналы и реагируют на них тем или иным способом. Опадение листвы осенью и рост побегов весной, принятие определенной позы собакой при приближении соперника, выделение нужных веществ в цитоплазму амебы... Все эти явления живой природы — примеры изменений в системе после поступления информации.

В случае растений источником сведений становится окружающая среда. Передача информации осуществляется также между клетками тканей. Для животного мира характерен обмен сведениями и от особи к особи.

Один из ключевых моментов в живой природе — передача наследственной информации. В этом процессе можно вычленить источник (ДНК и РНК), алфавит с набором правил его прочтения (генетический код: аденин, тимин, гуанин, цитозин), этап обработки информации (транскрипция ДНК) и так далее.

Кибернетика

Тема «Информационные процессы» - одна из ведущих в кибернетике. Это наука об управлении и связи в обществе, живой природе и технике. Основоположником кибернетики считается Норберт Винер. Исследование информационных процессов в этой науке необходимо для понимания особенностей управления той или иной системой. В кибернетике выделяют управляющий и управляемый объект. Они сообщаются посредством прямой и обратной связи. От управляющего объекта (например, человека) поступают сигналы (информация) к управляемому (компьютер), в результате чего последний производит какие-то действия. Затем по каналу обратной связи к управляющему поступает информация о произошедших изменениях.

Кибернетические процессы связаны с жизнедеятельностью любого живого организма. Принципы управления лежат и в основе общественных, а также компьютерных систем. Собственно концепция кибернетики родилась в процессе поиска общего подхода к анализу деятельности живых организмов и различных автоматов и осознания схожести поведения социума и природных сообществ.

Таким образом, информационные процессы в живой природе — одна из характеристик организмов любого уровня сложности. Они дополняются принципами прямой и обратной связи и способствуют поддержанию постоянства внутренней среды и своевременную реакцию на изменения в окружающем мире. Информационные процессы в неживой природе (за исключением автоматов, созданных человеком) протекают одноступенчато. Важное, не отмеченное выше их отличие, — сведения, переданные из источника, из него исчезают. В живой природе и автоматах такого явления не наблюдается. В подавляющем большинстве случаев переданная информация по-прежнему сохраняется в источнике.

Понятие информационного процесса используется различными науками. Его можно назвать междисциплинарным. Теория информации на сегодняшний день применима для объяснения самых разных процессов.

Информация – важнейшая сущность окружающего мира.

Весь окружающий нас мир состоит из трёх сущностей – вещества, энергии, информации. Вещество – это весь материальный мир: вода и воздух, горы и травы, хлеб и металл. Наконец, мы сами, наше тело, мускулы и нервы, кровь и кожа – это тоже вещество, атомы и молекулы.

Энергия приводит наш мир в движение. Энергия химических реакций даёт силу мускулам, энергия солнечных лучей поднимает хлеб, электрическая энергия движет поезда и зажигает лампочки в наших домах.

Всё, что не вещество и не энергия – это информация, – третья важнейшая сущность нашего мира. Информация – это не только сведения из книг, газет или теле- и радиопередач, но и данные, которые хранятся в рельефе ключа, в структуре сложной биологической молекулы, в радиосигналах, передаваемых на космический корабль. Информация, заключённая в рельефе ключа, позволяет открыть с его помощью определённый («свой») замок; информация, передаваемая в радиосигналах с Земли, включает двигатель на космическом корабле и переводит корабль на другую орбиту. Информация, хранящаяся в структуре биологической молекулы, позволяет живой клетке производить определенные белки для новых тканей или для уничтожения попавших в организм микробов.

Получение и преобразование информации является условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования.

Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств: зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса. Чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения (хранит информацию), принимает решения (обрабатывает информацию). В процессе общения с другими людьми человек передает и принимает информацию. Человек живёт в мире информации.

Процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации, называются информационными процессами.

Более подробно об информационных процессах в природе, обществе и технике поговорим на следующем уроке, а сейчас пора сказать несколько слов о самом слове «информация», что оно означает и какими свойствами обладает информация.

Объекты живой природы, в отличие от неживой, обладают свойством обмена информацией и реагирования на неё. Так, например, горы подвержены эрозии из-за неблагоприятных влияний ветра, солнца, дождя но они не могут принять эту информацию к сведению и использовать её для выживания, в отличие, например, от зайцев, которые меняют свою окраску на белую, получив информацию из окружающего мира о наступлении зимы. Пчела летит на запах цветка, являющийся для неё информацией, летучие мыши ориентируются в пространстве, получая информацию с помощью ультразвуковой локации. Собака обладает прекрасными способностями к обучению. Она получает и обрабатывает следующую информацию: если она совершает действия, которые от неё требует хозяин, он поощряет её. Чтобы достичь желаемого, собака должна отбирать внешнюю информацию, необходимую для дальнейших действий. Она, например, начинает связывать понятие «свой» с членами семьи хозяина и понятие «чужой» со всеми остальными людьми.

Использование понятия информации оказало существенное влияние на развитие современной биологии, особенно таких её разделов, как нейрофизиология и генетика. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т.е. созданию точных копий организмов из одной клетки.

Информация является мерой увеличения сложности живых организмов. Примерно 3,5 млрд лет назад на Земле возникла жизнь. С тех пор идет саморазвитие, эволюция живой природы, т.е. повышение сложности и разнообразия живых организмов. Живые системы (одноклеточные, растения и животные) являются открытыми системами, так как потребляют из окружающей среды вещество и энергию и выбрасывают в нее продукты жизнедеятельности также в виде вещества и энергии.

Живые системы в процессе развития способны повышать сложность своей структуры, т.е. увеличивать информацию, понимаемую как меру упорядоченности элементов системы. Так, растения в процессе фотосинтеза потребляют энергию солнечного излучения и строят сложные органические молекулы из «простых» неорганических молекул.

Животные подхватывают эстафету увеличения сложности живых систем, поедают растения и используют растительные органические молекулы в качестве строительного материала при создании еще более сложных молекул.

Биологи образно говорят, что «живое питается информацией», создавая, накапливая и активно используя информацию.

Информационные сигналы. В биологии, которая изучает живую природу, понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования организмом информации об окружающей среде в форме информационных сигналов. Информационные сигналы могут иметь различную физическую или химическую природу: звук, свет, запах и другие.

Простейшие (например, амеба) могут получать информацию лишь о химическом составе и температуре окружающей среды. Причем информация может быть получена только о ближайших областях окружающей среды путем непосредственного контакта простейшего со средой.

Примерно 40 тыс. лет назад в процессе эволюции живой природы появился Человек разумный (перевод с латинского - Homo Sapiens). Человек может использовать шесть различных способов восприятия информации с помощью различных органов чувств:

• ? зрение, с помощью глаз информация воспринимается в форме зрительных образов;
• ? слух, использующий ухо для восприятия звуков (речи, музыки, шума и т.д.);
• ? обоняние, с помощью специальных рецепторов носа воспринимаются запахи;
• ? вкус, рецепторы языка позволяют различить сладкую, соленую, кислую и горькую пищу;
• ? осязание, рецепторы кожи (особенно кончиков пальцев) позволяют получить информацию о температуре объектов и типе их поверхности (гладкая, шершавая и т.д.);
• ? ориентация в пространстве, гравитационные рецепторы позволяют получить информацию о положении тела в пространстве.

Наибольшее количество информации (около 90%) человек получает с помощью зрения, около 9% - с помощью слуха и только 1% с помощью других органов чувств (обоняния, осязания, вкуса и ориентации в пространстве).

Чувствительные нервные окончания органов чувств (рецепторы) воспринимают воздействие (например, на глазном дне колбочки и палочки реагируют на воздействие световых лучей) и передают его нейронам (нервным клеткам), цепи которых составляют нервную систему.

Нейрон может находиться в двух состояниях: невозбужденном или возбужденном. Возбужденный нейрон генерирует электрический импульс, который передается по нервной системе. В нервной системе происходит кодирование и передача информации с помощью двух состояний нейрона: нет импульса, есть импульс.

В этом случае сами состояния нейрона можно рассматривать как знаки некоторого алфавита нервной системы, с помощью которого происходит передача информации.

Полученную информацию в форме зрительных, слуховых и других образов человек хранит в памяти, обрабатывает с помощью мышления и использует для управления своим поведением и достижения поставленных целей. Например, при переходе дороги человек видит сигналы светофора и движущиеся автомобили, анализирует полученную информацию и выбирает безопасный вариант перехода.

Генетическая информация. Понятие «информация» в биологии используется также в связи с исследованиями механизмов наследственности. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т.е. созданию точных копий организмов из одной клетки.

Рис. 1.7.

Генетическая информация во многом определяет строение и развитие живых организмов и передается по наследству. При этом дети не являются точными копиями своих родителей, так как каждый организм обладает уникальным набором генов, которые определяют различия в строении и функциональных возможностях.

Хранится генетическая информация в клетках организмов в структуре молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Молекула ДНК состоит из двух скрученных друг с другом в спираль цепей, построенных из четырех нуклеотидов: A, G, Т и С, которые образуют генетический алфавит.

Молекула ДНК человека включает в себя около 3 млрд пар нуклеотидов, и поэтому в ней закодирована вся информация об организме человека: его внешность, здоровье или предрасположенность к болезням, способности и т.д.

Генно-модифицированные организмы http://900igr.net/prezentacija/ biologija/biotekhnologija-164878/transgennye-organizmy-9.htm

В живых организмах информация передается и хранится с помощью объектов различной физической природы (состояние нейрона, нуклеотиды в молекуле ДНК), которые могут рассматриваться как знаки биологических алфавитов.

Рис. 1.8.

• 1. Какова физическая природа знака при представлении информации в нервной системе? В генетическом коде?
• 2. Какие способы и органы чувств использует человек при восприятии информации?

Живые организмы способны передавать через поколения информацию о своем строении и жизненных функциях. Механизм передачи и сохранения такой информации кроется в генах. Гены представляют собой участки молекул ДНК. В свою очередь ДНК образуют хромосомы. ДНК в клетках способна удваиваться путем матричного синтеза. Поэтому ДНК является основой сохранения информации в ряду поколений. Кроме того в клетках на ДНК синтезируется РНК. РНК обеспечивает синтез белка. От белкового состава зависит строение и функции организма. Таким образом, опосредовано ДНК является основой для реализации информации .

Иногда в генах происходят мутации, т. е. гены изменяются. Кроме того, изменения в дочерних организмах могут происходить за счет новых комбинаций родительских генов. Отсюда следует, что ДНК является основой для изменения информации .

Итак, в живой природе информация способна к сохранению, реализации и изменению. Однако эта информация имеет ограниченную природу. Она содержит только сведения о строении и функциях организма и направлена на его выживание.

Память животного (особенно человека) также хранит, реализует и изменяет информацию. Однако между памятью и ДНК имеются существенные различия. Память не передается по наследству, она хранит иные сведения, имеет иной механизм хранения, реализации и изменения информации.

Память формируют нервные клетки - нейроны. Точнее контакты между ними - синапсы. Через синапсы проходят импульсы, имеющие биоэлектрическую природу. Количество нейронов в мозге человека огромно, еще больше синапсов. Таким образом образуется нейронная сеть.

Различают кратковременную (оперативную) и долговременную память. Благодаря кратковременной памяти человек быстро механически запоминает текущую обстановку, но также быстро забывает текущие факты, когда в них уже нет необходимости. В долговременную память откладываются различные образы, понятия, факты. Благодаря долговременной памяти человек может распознавать образы (узнавать людей, предметы и т. д.), находить правильные решения, предполагать и делать выводы.

Человеческая память хранит данные об окружающем мире, жизненном опыте, научные знания и многое другое. Благодаря памяти человек является разумным существом, наблюдателем во Вселенной, обладает активностью на основе осознанного выбора, способен к творчеству.

Восприятие информации живыми организмами осуществляется с помощью органов чувств. А реализация информации осуществляется с помощью рефлексов или осознанного действия.

У компьютера также есть память. Также есть оперативная и постоянная память. Однако в отличие от животных принцип работы компьютерной памяти иной. Это связано с другим способом реализации памяти. Компьютерная память реализована на микросхемах, хранится в двоичных кодах.

Операции в памяти компьютера происходят с намного большей скоростью, чем в нервной ткани. Однако это последовательные операции. В то время как в мозге одновременно происходит множество процессов. Благодаря этому человек способен распознавать образы, хранить в памяти обобщенные представления о предметах.

Компьютер осуществляет операции с данными в соответствие с программой. При этом одну программу можно заменить на другую.

Разработки в области искусственного интеллекта в основном изучают проблему распознавания образов, самообучения и самоорганизации. Именно этим в отличии от вычислительных машин обладает человек.

Слово "информация" означает сведение, разъяснение, ознакомление. Понятие «информация» является базовым в курсе информатики.

Информационные процессы

Информация не существует сама по себе, она проявляется в информационных процессах.

Информационные процессы протекают в каких-либо системах (биологических, социальных, технических, социотехнических).

Информационный процесс - совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией

Сбор информации

Состоит из процессов поиска и отбора информации.

Методы происка информации

непосредственное наблюдение;

общение со специалистами по интересующему вас вопросу;

чтение соответствующей литературы;

просмотр видео-, телепрограмм;

прослушивание радиопередач и аудиокассет;

работа в библиотеках, архивах;

запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных; другие методы.

Хранение информации процесс распространения информации во времени.

Хранилище информации зависит от ее носителя

Книга-библиотека

Картина-музей

Фотография-альбом

Виды носителей:

Бумажные

Электронные

Передача - это процесс распространения информации во времени.

Обработка - это процесс изменения формы представления информации или её содержания. закономерный, целенаправленный, планомерный процесс.

Процессы изменения формы информации:

кодирования

декодирования

Процесс изменения содержания информации:

численные расчеты

редактирование

упорядочивание

обобщение

систематизация и т.

Для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, информация должна быть полной и точной. Задача получения полной и точной информации стоит перед наукой. Овладение научными знаниями в процессе обучения позволяют человеку получить полную и точную информацию о природе, обществе и технике.

2Информатика. Определение. Основные направления информатики.

Информа́тика- компьютерная наука о способах получения, накопления, хранения, преобразования, передачи, защиты и использования информации. Она включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях

К основным направлениям информатики относят:

Теоретическую информатику

Кибернетику

Программирование

Искусственный интеллект

Информационные системы

Вычислительную технику

Информатику в природе и обществе

Теоретическая информатика - математическая дисциплина, использующая методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации.

Кибернетика - наука об управлении в живых, неживых и искусственных системах

в области создания и использования автоматических или автоматизированных систем управления разной степени сложности.

Программирование - сфера деятельности, направленная на создание отдельных программ и пакетов прикладных программ,

Искусственный интеллект-раскрытие тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению навыками, знаниями и умениями.

информационные системы- изучения потоков документов, исследования способов представления и хранения информации, создания систем, предназначенных для поиска и выдачи информации по запросам пользователей.

Вычислительная техника развивает и совершенствует архитектуру, принципы функционирования компьютера, его элементной базы (Hardware),а также разрабатывает новые операционные системы и все программное обеспечение (Software)

Современное общество можно назвать информационным. В рамках направления информатики в природе и обществе рассматривают влияние процессов информатизации на человека и на его взаимоотношения с действительностью