Этим термином пользовались очень давно для определения чисто практических понятий. С развитием кибернетики и теории информации понятие "информация" по-прежнему понималось только в рамках нашего восприятия мира. Но дальнейшие исследования показали, что понятие "информация" значительно более ёмкое и, что очень важно, существует вне нашего восприятия. Другими словами, весь окружающий нас мир, как доступный, так и недоступный нам, всюду имеет информационную структуру. Человек не создаёт эту структуру, а только учится её прочитывать.

Что такое информация

Ю. А. Фомин

(Глава 2 из книги "Реальность невероятного" М.: Интербук, ТПО Старт, 1990).

      При изложении материала первой главы мы широко использовали понятие "информация". Но что такое информация, каково значение и область использования этого слова?
      Этим термином пользовались очень давно для определения чисто практических понятий, таких, как некоторая совокупность знаний, сведений о конкретном предмете, явлении, событии. Такая информация носит вполне конкретный характер и во многих случаях не несёт в себе количественной оценки.
      Положение стало меняться с появлением кибернетики и теории информации. В 1948 году американский учёный Клод Шеннон предложил способ измерения количества информации, содержащейся в одном случайном объекте (событий, величин, функций и т.д.) относительно другого случайного объекта. Этот способ позволяет выражать количество информации числом. С этого момента понятие "информация" начинает расширять сферу своего применения.
      Техническая революция, связанная с появлением и развитием кибернетики, не столько определяется использованием электронно-вычислительных машин, сколько появившейся необходимостью в математическом описании и количественной оценке различных физических, технологических, биологических и прочих процессов и явлений.
      На первых же этапах развития кибернетики и теории информации понятие "информация" было значительно расширено и конкретизировано, но всё же оно понималось только в рамках нашего восприятия окружающего нас мира, трансформированного через возможности ЭВМ, т. е. информация воспринималась как средство нашего восприятия мира. Норберт Винер по этому поводу писал: "Информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств".
      Но дальнейшие исследования показали, что понятие "информация" значительно более ёмкое и, что очень важно, существует вне нашего восприятия. Другими словами, весь окружающий нас мир, как доступный, так и недоступный нам, всюду имеет информационную структуру. Человек не создаёт эту структуру, а только учится её прочитывать. В этой связи Философский энциклопедический словарь издания 1983 года [1] указывает: "Развитие понятия информация в современной науке привело к появлению её мировоззренческой и особенно философской интерпретации".
      Такая постановка вопроса в корне изменяет взгляды на понятие "информация". До сих пор нет единого, общепризнанного определения этого понятия, и по его формированию сейчас идут споры учёных. Нам кажется, что наиболее правильное определение по этому поводу было дано Г.Г.Воробъевым [2]: "Информация – это философская категория, рассматриваемая наряду с такими, как пространство, время, материя. В самом общем виде информацию можно представить как сообщение, т.е. форму связи между источником, передающим сообщение, и приёмником, её принимающим".
      В 1948 году Н.Винер предложил "информационное видение" кибернетики как науки об управлении и связи в живых организмах, обществе и машинах. Видимо, сейчас наступило время значительно расширить понятие "информация" и рассматривать её как неотъемлемое свойство материи или как форму её существования. Такое определение объединит понятия материи и информации и исключит возможность их противопоставления.
      Информация может иметь дискретную или аналоговую форму. При передаче или запоминании сигнала в дискретной форме передаваемый сигнал дожен быть предварительно разбит на равные простейшие части, например, единицы измерения (грамм, миллиметр и т. д.), и сигнал передаётся или запоминается в виде количества этих элементарных сигналов. Процесс разбивки сигнала на элементарные сигналы называется квантованием, а сам элементарный сигнал – шагом квантования. Чем меньше шаг кванотования, тем с большей точностью можно передать сигнал. Но передача дискретного сигнала всегда сопровождается ошибкой, которая называется шумом квантования и обычно не превышает половины шага квантования.
      При передаче сигнала в аналоговой форме квантование не производится , а сигнал передаётся в виде, например, величины тока или напряжения и т.д. Для оценки аналогового сигнала и выражения его в числовом значении его обязательно приходится квантовать.
      Примерами дискретных приборов могут служить электронные часы с цифровым циферблатом, а аналоговых – часы со стрелкой. В последнем случае квантование проводится мысленно их владельцем.
      Все современные электронно-вычислительные машины, начиная от карманного калькулятора до самых крупных ЭВМ, работают только на дискретной информации. Природа тоже, как правило, хранит и передаёт дискретную информацию. Информационную емкость клетки мы оцениваем по числу нуклеотидов, т.е. простейших носителей информации (шаг квантования).
      Большинство специалистов считает, что в природе не существует аналоговых величин, всё в мире квантуется, и вопрос только в том, на каком уровне осуществляется квантование и каков его шаг. Исходя из этого, предполагается, что все биологические процессы тоже дискретны. Это значительно упрощает исследование информационной возможности биологических систем, начиная от простейших элементов клеток до сложных организмов в целом.
      Несмотря на это, некоторые процессы, например, мышления и высшей нервной деятельности рассматриваются отдельными исследователями как аналоговые, но из этого вовсе не следует, что они не квантуются, просто уровень их квантования настолько низкий, что при ряде практических исследований он не может быть зафиксирован. Однако в таких случаях обычно не удаётся провести количественную оценку информационных показателей протекающих процессов, что затрудняет проведение необходимых сопоставлений и получения необходимых данных для выполнения обобщений и выводов.
      Количество информации определяет подобие исследуемых объектов. Напомним о поразительном подобии одноклеточных близнецов. Для обеспечения такого сходства необходима передача очень большого объёма информации, ведь чем больше этот объём, тем больше будет подобие. Это иллюстрируется рис.1. В рамке помещено контурное изображение круга. Чтобы его передать, а затем воспроизвести, предварительно рамка должна быть проквантована по горизонтали и вертикали, т.е. должна быть на рисунок наложена сетка, состоящая из квадратов, равных шагу квантования.
      На рис. 1 показаны три варианта такой сетки с шагом квантования 4 мм, 2 мм и 1 мм, и рамка соответственно разбита на 144, 576 и 2304 клеток, и каждая клетка может рассматриваться как бит информации. Из рисунка следует, что чем меньше шаг квантования, тем больше квадратов можно разместить на той же площади и тем точнее копируется рисунок.

      В нашем случае изображение чёрно-белое, однотонное, поэтому каждая клетка эквивалентна одному биту информации, если же изображение дополнить оттенками и цветом, то объём информации значительно увеличится. Для сопоставления укажем, что информационная возможность современного телевизора без звукового сопровождения составляет около 10 миллиардов бит в секунду или 10¹⁰, вне зависимости от размеров экрана. Правда, мы воспринимаем не всю эту информацию, а только её небольшую часть (5 – 10%).
      При оценке различных биологических процессов необходимо задаться некоторым исходным шагом квантования, т.е. тем пределом, который определяет качественное состояние материи. В качестве такого шага, элементарной единицы для биологических систем можно принять атом, т.е. такую элементарную частицу, которая остаётся неизменной как в живой, так и в неживой материи. Атомы углерода одинаковы как в человеческом организме, так и в куске графита. То же самое можно сказать о всех элементах таблицы Менделеева, которые формируют живую и неживую материю.
      Именно это обстоятельство определяет круговорот вещества в природе и переход одних и тех же элементов из живых организмов в неживые и наоборот.
      В переводе на русский язык "атом" значит – "неделимый", когда это понятие вводилось в обиход, предполагалось, что атом является мельчайшей частицей строения материи и не может быть разбит на составные элементы. Сейчас мы знаем, что такое мнение ошибочно, атом имеет очень сложную структуру и состоит из множества ещё более мелких элементарных частиц. Таких элементарных частиц уже известны сотни, а, следовательно, они также, как и атомы, имеют сложную структуру и содержат в себе какие-то неизвестные нам "сверхэлементарные" частицы.
      Ведь если бы они были действительно элементарными и неделимыми, то они были бы совершенно одинаковыми и не отличались бы друг от друга. Где же всё-таки предел делимости? Это остаётся непознанной тайной материи. Возможно, что такого предела вообще не существует.


Литература.
1. Философский энциклопедический словарь. М., 1983.
2. Воробъев Г. Г. Информационная культура управленческого труда. М., Экономика, 1971.

© "От молекул до планет", 2006 (2002)...

Главная  •  О сайте  •  Гипотезы