Лекція №1. Поняття про інформацію. Суть екологічної інформації

Людство стоїть на рубежі переходу - переходу до інформаційної цивілізації. В даний час чітко видно тенденцію інтелектуалізації суспільства шляхом застосування у всіх сферах людської діяльності комп'ютерних інформаційних технологій. Створюються нові умови в сфері інтелектуальної діяльності людей. Вперше за всю історію інтенсивно автоматизується не фізична праця, а інтелектуальна діяльність, пов'язана в першу чергу з обробкою інформації.

Що таке інформація? В філософському енциклопедичному словнику можна прочитати, що інформація це повідомлення, дані про що-небудь, що передаються людьми, повідомлення, нерозривно пов'язане з управлінням, сигнали семантичних і прагматичних характеристик, передача, відбиток різнорідності в будь-яких об'єктах і процесах (неживої і живої природи).

Відмітимо, що загальноприйняте докібернетичне розуміння інформації як передачі повідомлень існувало більше двох тисячоліть. Виникнення і розвиток кібернетики привело до розуміння того, що інформацію можна розглядати як самостійну загальнонаукову категорію, яка має безпосереднє відношення до процесів управління, розвитку і еволюції. Інформація постає в один ряд з категоріями „речовина" і „енергія". Інформація як засіб упорядкування структур і їх взаємодії є об'єктивною характеристикою на всіх стадіях організації матерії. Як її атрибут інформація приймає участь в процес самоорганізації матерії, сприяючи виникненню живого. Природознавство другої половини XX століття, зокрема і нова наука синергетика, показали існування негетропічних процесів і в неживій природі. Накопиченням структурної інформації в процесі еволюції поступово підвищувало рівень організації об'єктів неживої природи, саме на цій основі стали виникати функціональні системи живої природи. З появою і розвитком життя виникає цілеспрямоване використання інформації в біологічних, технічних і соціальних системах. Життя виникло як скачок в розвитку матерії, що відбувалося на основі взаємодії продуктів довготривалої хімічної еволюції (речовина), потоків енергії і потоків інформації, що і привело до якісно нових процесів взаємодії між ними. Тріада „речовина-енергія-інформація" є основою будови світу.

„Батьку кібернетики" Н. Вінеру належить таке визначення: „Інформація — це позначення змісту, одержаного із зовнішнього світу в процесі нашого пристосування до нього і пристосування до нього наших відчуттів. Процес одержання і використання інформації є процесом нашого пристосування до випадковостей зовнішнього середовища і нашої життєдіяльності в цьому середовищі. В цьому твердженні в основу кута ставиться зміст того, про що ми отримуємо повідомлення і що уже існує в зовнішньому середовищі, зовнішньому світі.

Визначень поняття „інформація" багато, і до цього часу в науці немає жодного загальноприйнятого визначення. В даний час сприймається разом з поняттям „речовина" і „енергія" як важлива характеристика будь-якої людської діяльності. Поняття інформації багатозначне і має безліч визначень, що розкривають ту чи іншу його грань; повідомлення, зміст отримані із зовнішнього середовища в процесі пристосування до нього (Вінер); і комунікації і зв'язку в процесі якої усувається невизначеність (Шеннон); передача різноманітності (Ешбі); ступінь складності структур (Моль); вірогідність вибору (Яглом) і т.п. Але самим широким є визначення інформації як відображення різнорідності. Під інформацією в широкому розумінні розуміється головна частина або сторона такого атрибуту матерії, як відбиття. Особливість таким чином відображеної інформації полягає в тому, що вона може об'єктивуватись, опредмечуватись, передаватись і взагалі приймати участь в інших формах руху, які реалізуються як в природі і суспільстві, так і в створюваній інформаційно-кібернетичній техніці, зокрема в комп'ютері.

Інформація про об'єкт може бути відділена від її першоджерела-відображеного об'єкта; вона може бути перенесена (наприклад комп'ютера), піддана іншим операціям, сукупність яких називають інформаційними процесами.

Інформація має цілий ряд властивостей. Серед них відмітимо: кількість, цінність, зміст, достовірність, повноту, точність, доведеність, новизну, ефективність, оптимальність, оперативність, надійність, вираженість, непідвладність фізичному зносу, можливість використання при виділенні різних завдань, мінімальність затрат при репродукуванні і зростанні соціально-економічної ефективності з ростом частоти використання практична однорідність з точки зору технології доробки, легкість відновлення.

Інформація об’єктивна, якщо вона не залежить від методів її фіксації, чиєїсь думки чи міркування.

Інформація достовірна, якщо вона відображає істинний стан речей. При реєстрації сигналів можуть з’являтись не тільки «корисні» сигнали, але й сторонні сигнали – інформаційний шум. Якщо корисний сигнал зареєстрований більш чітко, ніж сторонні сигнали, достовірність інформації буде більш високою. Чим вище інформаційний шум, тим нижче достовірність інформації.

Повнота характеризує якість інформації і визначає достатність даних для прийняття рішень чи для створення нових даних, на основе існуючих.

Адекватність – це ступінь відповідності інформації об’єктивному стану справ. Неадекватна інформація може утворюватись при створенні нової інформації на основі неповних чи недостовірних даних.

Актуальність – це ступінь відповідності інформації поточному моменту часу. Достовірна і адекватна, проте застаріла інформація – неактуальна.

Актуальність має значимість при роботі з інформацією, яка постійно змінюється, наприклад, курс валют.

Доступність – міра можливості одержати ту чи іншу інформацію. На ступінь доступності інформації впливають одночасно як доступність даних, так і доступність адекватних методів.

Існують різні види інформації. Зокрема, можна виділити інформацію в неживій природі, біологічну інформацію, соціальну інформацію в сукупності утворюючи інформаційну реальність.

Соціальна інформація - інформація про саму соціальну форму руху, так і про інші її форми; перша, проте, одержана суспільством і використовується в різних сферах його діяльності. Це визначення соціальної інформації в широкому розумінні. В вузькому розумінні соціальна інформація - це інформація про суспільство і людину. Інформація, пов'язана з вищим видом відображення - свідомість людини, виступає ідеальним компонентом соціальної інформації. Для соціальної інформації важливою ознакою є її суспільне призначення. У відповідності з цим виділяється масова інформація призначена для всіх членів суспільства, і спеціальна інформація, призначена для спеціалістів у галузі науки, техніки, управління, економіки, виробництва. В масовій інформації розрізняють суспільно-політичну звичайну і естетичну інформацію, в спеціальній - наукову, технічну, виробничу і науково-технічну.

Основні вимоги, що ставляться до соціальної інформації є її доступність, зрозумілість, новизна, достовірність, актуальність, своєчасність, логічність, компактність, зрозуміла форма висвітлення. Соціальна інформація може виконувати різні функції в людському суспільстві, зокрема науково-пізнавальну, виховну, управлінську, ідеологічну, розважальну, комунікаційну і ряд інших.

Відмітимо окремі властивості соціальної інформації. Вона володіє властивістю повторюваності, тобто одні і ті ж поняття, факти, гіпотези, концепції використовуються по-різному і в різних контекстах.

Соціальна інформація носить семантичний (смисловий) характер, що полягає в її понятійній формі, так як саме поняття складають зміст слів природної мови, з допомогою яких відбуваються комунікаційні зв'язки між людьми. Тобто зміст інформації виражається у вигляді знаків.

Соціальна інформація володіє властивістю росту і кумуляції, тобто з часом кількість інформації збільшується, інформація накопичується, систематизується, оцінюється і узагальнюється. Поряд з цим вона старіє, її цінність знижується. Для вимірювання старіння інформації використовується поняття „напівперіод старіння", який показує падіння запиту на дану інформацію вдвічі в порівнянні з моментом її появи. Цей період неоднаковий для різної інформації - найшвидше старіють з розвитком науки і техніки спеціальні типи інформації, менше всього піддається впливу часу цінність естетичної інформації.

Основною властивістю соціальної інформації є її цінність. Вважається, що інформація є цінною, коли сприяє досягненню поставленої людиною цілі. Інформація може мати різну цінність для різних споживачів, що залежить, наприклад, від рівня новизни, зрозумілості подання, складності представлення інформації, є також рівня підготовки споживача до її сприйняття.

В рамках відносин „суб'єкт-об'єкт" передбачається, що існує деяка зовнішня множина цілей до досягнення яких прагне суб'єкт. Для досягнення цих цілей він повинен управляти навколишнім середовищем і в певній мірі своєю власною поведінкою. Для управління йому необхідна інформація. При цьому цінність інформації визначається тим, наскільки дана інформація сприяє досягненню поставленої цілі. Так як суб'єкт намагається керувати навколишнім середовищем і своїм станом, в кінцевому результаті завжди хоче забезпечити свою стійкість в просторі, тобто хоче забезпечити своє виживання і розвиток, то цінність інформації як атрибуту, що забезпечує управління, може бути визначена згідно того, як вона сприяє досягненню нього результату. При цьому суб'єкт на основі прогностичних можливостей і маючи в розпорядженні моделі стану навколишнього середовища, звичайно, ставить перед собою як найближчі, так і віддаленні цілі. Приймаючи їх на певному інтервалі часу як істинні він співставляє інформацію про свою діяльність з інформацією про зміни навколишнього середовища і оцінює свій власний стан.

Цінність даної інформації визначається достовірністю зробленого на її основі прогнозу про наближення суб'єкта до межі стійкості.

Розглянуті загальні положення дозволяють досліджувати конкретну предметну область з загально-методологічних позицій інформаційного підходу.

В екології прийнято говорити про екологічну інформацію в рамках нової науки - екологічної інформатики. Екологічна інформатика має свою специфіку, яка визначається по-перше об'єктом і предметом екології; по-друге цінністю екологічної інформації для підвищення стійкості людини в постійно змінюваних умовах навколишнього середовища.

Екологічна інформація - інформація про стан навколишнього природного середовища - це будь-яка інформація в письмовій, аудіовізуальній, електронній чи іншій матеріальній формі про:

1) стан навколишнього природного середовища чи його об'єктів - землі, вод, надр, атмосферного повітря, рослинного і тваринного світу та рівні їх забруднення;

2) біологічне різноманіття і його компоненти, включаючи генетично видозмінені організми та їх взаємодію із об'єктами навколишнього природного середовища;

3) джерела, фактори, матеріали, речовини, продукцію, енергію, фізичні фактори (шум, вібрацію, електромагнітне випромінювання, радіацію), які впливають або можуть вплинути на стан навколишнього природного середовища та здоров'я людей;

4) загрозу виникнення і причини надзвичайних екологічних ситуацій, результати ліквідації цих явищ, рекомендації щодо заходів, спрямованих на зменшення їх негативного впливу на природні об'єкти та здоров'я людей;

5) екологічні прогнози, плани і програми, заходи, в тому числі адміністративні, державну екологічну політику, законодавство про охорону навколишнього природного середовища;

6) витрати, пов'язані із здійсненням природоохоронних заходів за рахунок фондів охорони навколишнього природного середовища, інших джерел фінансування, економічний аналіз, проведений у процесі прийняття рішень з питань, що стосуються довкілля.

Основними джерелами такої інформації є дані моніторингу довкілля, кадастрів природних ресурсів, реєстри, автоматизовані бази даних, архіви, а також довідки, що видаються уповноваженими на те органами державної влади, органами місцевого самоврядування, громадськими організаціями, окремими посадовими особами.

Ядром екологічної інформації є інформація про живу речовину у всіх формах її прояву і про людину як соціально-біологічний вид.

Велике значення має типізація екологічної інформації, яка в загальному випадку може проводитись, наприклад, на основі визначення класу об'єкта, цілі управління приналежності до відповідного функціонального блоку інформаційної системи, методів збору, передачі, збереження і подачі. При проведенні типізації, як правило, враховується кількісний, семантичний і., прагматичний аспекти інформації. Інформацію, зібрану безпосередньо з допомогою будь-яких вимірювальних засобів і засобів спостережень, можна визначити як первинну екологічну інформацію. її характеристики практично повністю залежать від технічних особливостей вимірювальних засобів, від принципів їх організації у відповідності до цілей інформації. В свою чергу, первинна інформація може бути поділена в залежності від цілей на інформацію наукового, практичного, управлінського і іншого призначення.

Передача первинної інформації в систему обробки інформації може здійснюватися з допомогою самих різних носіїв. В даний час зазвичай використовуються комп'ютерні носії інформації. Поступаючи в систему обробки, первинна інформація тим або іншим способом перетворюється. Самим простим і майже завжди можливим способом її перетворення є класифікація, завдання якої упорядкувати за певними перемінами всієї інформації і стиснення за рахунок, наприклад, зменшення числа перемінних і їх більш грубе квантування, необхідне і достатнє для вирішення конкретних завдань. Найпростішим типом класифікації с усереднення даних за будь-якими параметрами спостережень і оцінка систематичних виборок. Отже, завданням обробки екологічної інформації є визначення в тій чи іншій формі відносин між перемінними показниками. Методи для такого аналізу можуть застосовуватись різні, але ціль у всіх випадках одна - одержання емпіричних залежностей.

В процесі обробки первинної інформації одержується вторинна екологічна інформація, яка використовується для різних цілей (в тому числі і для цілей управління) і має самостійну науково-практичну цінність. В автоматизованих інформаційних системах результати обробки інформації можуть розглядатися як основа для прийняття рішень. В більш складних системах, вторинна інформація надходить в інші блоки обробки і аналізу. Таким типовим варіантом є інтерпретація вторинної інформації будь-яких перемінних з аналогічною або первинною інформацією по інших показниках (наприклад, взаємний аналіз тематичних карт за різними компонентами природи). Може також здійснюватись узагальнення емпіричної вторинної інформації, наприклад в дедуктивну теорію.

Дана операція виконується на основі верифікації існуючих моделей або моделей спеціально розроблених для даного об'єкта. В результаті таких операцій відбувається більше стискання інформації і приведення її зокрема, до форми логічних показників (висловлювань).

Це дає можливість виділяти вторинну інформацію другого порядку. Якісно вона відрізняється від вторинної інформації першого порядку - продукту прямої обробки одержаних масивів даних. В одних випадках вторинна інформація другого порядку пов'язана з більш високим рівнем інтеграції перемінних параметрів, а в інших - з більш глибоким теоретичним узагальненням стосунків.

В процесі послідовної обробки екологічна інформація переходить в блок підготовки її для кінцевого використання. Аналіз первинної інформації дозволяє її максимально стиснути і привести в зручну форму представлення. Для використання результатів необхідно знову перетворити інформацію таким чином, щоб із обмеженого числа елементарних висловлювань можна було б одержати множинність можливих більш складних висловлювань-наслідків. Як правило, одержання такої інформації вже пов'язано з використанням моделі або теорії. Ця інформація може бути визначена як третинна екологічна інформація. Вона може використовуватись як для прийняття управлінських рішень, так і для проведення подальших теоретичних досліджень. Сукупність всіх типів екологічної інформації може бути визначена як екологічне знання.

Первинна екологічна інформація не безліч більш-менш точно зібраних фактів, що відповідає кількісному аспекту інформаційного процесу. Вторинна екологічна інформація наділяється певною семантикою. Третинна екологічна інформація з необхідною і можливою повнотою розкриває структуру мови і правила перетворень елементів екологічних висловлювань (правила висновків послідовностей). Кожен із розглянутих типів екологічної інформації має власну потенційну прагматичну цінність і незалежність зберігання.

При цьому розуміється, що на будь-якому етапі обробки, як первинну, так і вторинну екологічну інформацію можна перетворити різними способами, і не існує гарантій, що прийнятий спосіб є найкращим.

З цих позицій саме первинна екологічна інформація має найвищу практичну цінність, так як тільки при її збереженні можливо подальше удосконалення методів одержання вторинної і третинної екологічної інформації. Слід відмітити, що в даний час, як правило, на всіх етапах одержання і обробки екологічної інформації використовується комп'ютерна техніка і технології. Збір первинної екологічної інформації здійснюється з застосуванням мікропроцесорної техніки, її обробка використовується на ПК і для одержання третинної екологічної інформації застосовуються нові інформаційні технології (HIT) і навіть супер комп'ютери.

Важливою умовою збору первинної екологічної інформації є принцип синхронності спостереження перемінних. Визначення перемінних дає по суті первинний рівень класифікації можливих екологічних баз даних, по об'єктах (функціях): біологічна, екологічна, географічна база даних і т.п. Досить часто формуються бази даних по конкретних предметних областях. Але в них, як правило, не відображені екологічні відносини компонентів. Так в кліматичних базах даних зберігаються відомості про тиск на планеті за різні проміжки часу, про температуру, про опади, хмарність і т.п., як по станціях спостережень, гак і по прийнятій растровій сітці.

Проте в них немає даних про стан живої речовини або даних про газовий склад атмосфери. Звичайно, за певних умов кліматичні бази даних можна об'єднати з іншими базами даних і досліджувати різні відносини і впливи. Таке об'єднання не завжди може бути здійснене чисто механічно: по-перше, потрібно синхронізувати спостереження за різними компонентами; по-друге, в об'єднаній базі даних потрібні далеко не всі перемінні, і їх певним чином необхідно відібрати; по-третє, сама синхронізація все-таки буде абсолютно точна, а прийнята лише з деяким допущенням.

Створення екологічної бази даних є спеціальним завдання, яке повинно вирішуватись з врахуванням саме екологічних вимог. Зокрема, в залежності від того, яку перемінну ми визначаємо як функцію, а які перемінні як аргументи визначається і тип екологічної інформації. Якщо ми визначаємо в якості функції живу речовину, то аргументом, наприклад, буде геофізична і геохімічна інформація про сонячну енергію. Якщо в якості функції розглядається клімат, то відповідно змінюється і об'єм і зміст інформації. Інформаційна система може бути реалізована рівно потужною, наприклад, і по кліматичних і по біологічних і по хімічних перемінних. До того ж ця система може бути реалізована таким чином, щоб вона однаково задовільнила відповідних спеціалістів. Але теорія і практика показує, що такий універсалізм призводить або до значних втрат інформації, так як система не задовільняє багатьох користувачів, так і до неефективного функціонування і до послідуючого поділу на підсистеми, функціонуючі незалежно одна від одної.

Оскільки ядром екологічної інформації є інформація про живу речовину і людину, постільки подальшу її типізацію логічно вести саме за цими перемінними. Ієрархічна структура організації живої речовини (наприклад, на надорганізменному рівні) може виглядати наступним чином:

Популяційний рівень (сукупність подібних організмів на обмеженій території, здатних до тривалого самовідновлення);

Рівень співтовариств (сукупність організмів різних видів, об'єднаних співтовариств взаємним місцем і часом і здатних до тривалого стійкого співіснування і відтворення);

Екосистемний або біогеоценотичний рівень (співтовариство у взаємодії з абіотичними, косними природними тілами, що є його власним (внутрішнім) середовищем).

Для кожного з цих рівнів правомірно розглядати об'єкти різного просторово-часового масштабу. Відповідно, екологічна інформація може збиратися на популяційному рівні, на рівні співтовариств або на рівні екосистеми.

В останні роки на основі комп'ютерних інформаційних технологій відбуваються зміни способів збору і збереження екологічної інформації, методів її обробки і подання, розширюються області використання екологічної інформації.

Автоматизація людської діяльності може розглядатися зараз як технічний і технологічний інструмент переходу від кількісних показників до якісних. Автоматизація великої кількості напрямків людської діяльності наоснові сучасних засобів обчислювальної техніки є каталізатором процесу розвитку індустріального суспільства Така автоматизація закладає матеріальну базу необхідних якісних змін сучасного суспільства на шляху його духу до ноосфери.

Можна відслідкувати еволюцію в розвитку суспільства в міру оволодіння людством речовинно-енергетичними і інформаційними ресурсами. Так на стадії освоєння енергетичних ресурсів (парова машина, двигун внутрішнього згорання, електродвигун і т.п.) виникає індустріальне суспільство з переважаючим розвитком енергетичних систем. Освоєння інформаційних ресурсів зменшує перехід людства до інформаційного суспільства, де головну роль відіграють інформаційні ресурси і системи.

Потужність тієї чи іншої держави в до індустріальний період визначалась, як правило, чисельністю населення і розмірами територій, в індустріальний період вона визначалась видами і кількістю енергії, якими володіла держава; в інформаційний період ця могутність визначається тими знаннями і інформаційними технологіями, якими володіє суспільство, а також мірою їх використання в практичній діяльності. Говорячи про засоби праці, можна відмітити, що на етапі освоєння речовинних ресурсів переважала фізична праця, на етапі освоєння енергетичних ресурсів здійснюються механізація і автоматизація фізичної трудової діяльності, а на стадії освоєння інформаційних ресурсів автоматизується уже інтелектуальна діяльність людей. Слід відмітити, що з точки зору екологічного розвитку в процесі аграрної і індустріальної революції відбувся значний екологічний регрес, в результаті чого для людства виникла загроза глобальної екологічної кризи і навіть екологічної катастрофи.

Дата добавления: 2014-01-07