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?

Информационные процессы 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 примеры информационных процессов 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.

Каналом связи 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 азбуки Морзе 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 информационным революциям 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.

И вы-числительной техники сейчас во многом определя-ют научно-технический потенциал страны, уровень развития ее народного хозяйства, образ жизни и де-ятельности человека.

Для целенаправленного использования инфор-мации ее необходимо собирать, преобразовывать, передавать, накапливать и систематизировать. Все эти процессы, связанные с определенными опера-циями над информацией, будем называть инфор-мационными процессами .

Получение и преобразование информации явля-ется необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточ-ные организмы постоянно воспринимают и исполь-зуют информацию, например о температуре и хи-мическом составе среды для выбора наиболее благо-приятных условий существования. Живые сущест-ва способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов чувств , но и обмениваться ею между собой.

Человек также воспринимает информацию с по-мощью органов чувств, а для обмена информацией между людьми используются языки. За время раз-вития человеческого общества таких языков воз-никло очень много. Прежде всего, это родные языки (русский, татарский, английский и др.), на кото-рых говорят многочисленные народы мира. Роль языка для человечества исключительно велика. Без него, без обмена информацией между людьми было бы невозможным возникновение и развитие общества.

Информационные процессы характерны не толь-ко для живой природы, человека, общества. Чело-вечеством созданы технические устройства — авто-маты, работа которых также связана с процессами получения, передачи и хранения информации. На-пример, автоматическое устройство, называемое термостатом, воспринимает информацию о темпе-ратуре помещения и в зависимости от заданного че-ловеком температурного режима включает или от-ключает отопительные приборы.

Деятельность человека, связанную с процессами получения, преобразования, накопления и переда-чи информации, называют информационной деяте-льностью .

Тысячелетиями предметами труда людей были материальные объекты. Все орудия труда от камен-ного топора до первой паровой машины, электромо-тора или токарного станка были связаны с обработ-кой вещества, использованием и преобразованием энергии. Вместе с тем человечеству пришлось решать задачи управления, задачи накопления, обра-ботки и передачи информации, опыта, знания, воз-никают группы людей, чья профессия связана исключительно с информационной деятельностью. В древности это были, например, военачальники, жрецы, летописцы, затем — ученые и т. д.

Однако число людей, которые могли воспользо-ваться информацией из письменных источников, было ничтожно мало. Во-первых, грамотность была привилегией крайне ограниченного круга лиц и, во-вторых, древние рукописи создавались в единич-ных (иногда единственных) экземплярах.

Новой эрой в развитии обмена информацией ста-ло изобретение книгопечатания. Благодаря печат-ному станку, созданному И. Гутенбергом в 1440 го-ду, знания, информация стали широко тиражируе-мыми, доступными многим людям. Это послужило мощным стимулом для увеличения грамотности на-селения, развития образования, науки, производст-ва.

По мере развития общества постоянно расши-рялся круг людей, чья профессиональная деятель-ность была связана с обработкой и накоплением ин-формации. Постоянно рос и объем человеческих знаний, опыта, а вместе с ним количество книг, ру-кописей и других письменных документов. Появи-лась необходимость создания специальных храни-лищ этих документов — библиотек, архивов. Ин-формацию, содержащуюся в книгах и других доку-ментах, необходимо было не просто хранить, а упорядочивать, систематизировать. Так возникли библиотечные классификаторы, предметные и ал-фавитные каталоги и другие средства систематиза-ции книг и документов, появились профессии биб-лиотекаря, архивариуса.

В результате научно-технического прогресса че-ловечество создавало все новые средства и способы сбора, хранения, передачи информации. Но важ-нейшее в информационных процессах — обработка, целенаправленное преобразование информации осуществлялось до недавнего времени исключительно человеком.

Вместе с тем постоянное совершенствование тех-ники, производства привело к резкому возраста-нию объема информации, с которой приходится оперировать человеку в процессе его профессиона-льной деятельности.

Развитие науки, образования обусловило быст-рый рост объема информации, знаний человека. Ес-ли в начале прошлого века общая сумма человече-ских знаний удваивалась приблизительно каждые пятьдесят лет, то в последующие годы — каждые пять лет.

Выходом из создавшейся ситуации стало созда-ние компьютеров, которые во много раз ускорили и автоматизировали процесс обработки информации.

Первая электронная вычислительная машина «ЭНИАК» была разработана в США в 1946 году. В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 го-ду под руководством академика

В настоящее время компьютеры используются для обработки не только числовой, но и других ви-дов информации. Благодаря этому информатика и вычислительная техника прочно вошли в жизнь со-временного человека, широко применяются в про-изводстве, проектно-конструкторских работах, биз-несе и многих других отраслях.

Компьютеры в производстве используются на всех этапах: от конструирования отдельных дета-лей изделия, его дизайна до сборки и продажи. Сис-тема автоматизированного производства (САПР) по-зволяет создавать чертежи, сразу получая общий вид объекта, управлять станками по изготовлению деталей. Гибкая производственная система (ГПС) позволяет быстро реагировать на изменение рыноч-ной ситуации, оперативно расширять или сворачи-вать производство изделия или заменять его дру-гим. Легкость перевода конвейера на выпуск новой продукции дает возможность производить мно-жество различных моделей изделия. Компьютеры позволяют быстро обрабатывать информацию от

различных датчиков, в том числе от автоматизиро-ванной охраны, от датчиков температуры для регу-лирования расходов энергии на отопление, от бан-коматов, регистрирующих расход денег клиентами, от сложной системы томографа, позволяющей «уви-деть» внутреннее строение органов человека и пра-вильно поставить диагноз.

Компьютер находится на рабочем столе специ-алиста любой профессии. Он позволяет связаться по специальной компьютерной почте с любой точ-кой земного шара, подсоединиться к фондам круп-ных библиотек, не выходя из дома, использовать мощные информационные системы — энциклопе-дии, изучать новые науки и приобретать различные навыки с помощью обучающих программ и трена-жеров. Модельеру он помогает разрабатывать вы-кройки, издателю компоновать текст и иллюстра-ции, художнику — создавать новые картины, а композитору — музыку. Дорогостоящий экспери-мент может быть полностью просчитан и имитиро-ван на компьютере.

Разработка способов и методов представления информации, технологии решения задач с исполь-зованием компьютеров, стала важным аспектом де-ятельности людей многих профессий.

Есть ли информация в неживой природе, если не брать во внимание разнообразную технику, созданную человеком? Ответ на этот вопрос зависит от определения самого понятия. Значение термина «информация» на протяжении истории человечества неоднократно дополнялось. На определение оказывало влияние на развитие научной мысли, прогресс технологий и накопленный веками опыт. Информация в неживой природе возможна, если рассматривать это явление с точки зрения общей терминологии.

Один из вариантов определения понятия

Информация в узком смысле — это сообщение, переданное в виде того или иного сигнала от человека к человеку, от человека к автомату или от автомата к автомату, а также в растительном и животном мире от особи к особи. При таком подходе ее существование возможно только в живой природе или в социотехнических системах. К ним в том числе можно отнести такие примеры информации в неживой природе в археологии, как наскальные рисунки, глиняные таблички и так далее. Носитель сведений в этом случае — предмет, явно не относящийся к живой материи или к технике, однако без помощи того же человека данные не были бы зафиксированы и сохранены.

Субъективный подход

Существует еще один способ субъективна по природе и возникает лишь в сознании человека, когда он наделяет окружающие его предметы, события и так далее неким смыслом. Эта идея имеет интересные логические следствия. Получается, если нет людей — нет и сведений, нигде, в том числе отсутствует и информация в неживой природе. Информатика в таком варианте определения становится наукой о субъективном, но не реальном мире. Впрочем, не будем глубоко зарываться в эту тему.

Общее определение

В философии информация определяется как нематериальная форма движения. Она присуща любому объекту, поскольку он обладает неким смыслом. Недалеко от этого определения уходит и физическое понимание термина.

Одно из основных понятий в научной картине мира — энергия. Ею обмениваются все материальные объекты, причем постоянно. Изменение первоначального состояния у одного из них вызывает изменения в другом. В физике подобный процесс рассматривается как передача сигнала. Сигнал, по сути, тоже сообщение, переданное одним предметом и полученное другим. Это и есть информация. Согласно подобному определению, ответ на заданный в начале статьи вопрос однозначно положительный. Информация в неживой природе — это разнообразные сигналы, передающиеся от одних объектов к другим.

Второй закон термодинамики

Более короткое и точное определение: информация — это мера упорядоченности системы. Тут стоит вспомнить один из Согласно второму началу термодинамики, замкнутые системы (это такие, которые не взаимодействуют никак с окружающей средой) всегда переходят из упорядоченного состояния в хаотичное.

Для примера проведем мысленный эксперимент: поместим в одной половине замкнутого сосуда газ. Через некоторое время он заполнит весь предоставленный объем, то есть перестанет быть упорядоченным в той мере, в какой был. При этом информация в системе уменьшится, поскольку она является мерой упорядоченности.

Информация и энтропия

Стоит отметить, что в современном понимании Вселенная не является замкнутой системой. Для нее характерны процессы усложнения структуры, сопровождающиеся повышением упорядоченности, а значит, и количества информации. Согласно теории Большого взрыва, так было с момента образования Вселенной. Первыми появились элементарные частицы, затем молекулы и более крупные соединения. Позже начали формироваться звезды. Все эти процессы характеризуются упорядочиванием структурных элементов.

С этими нюансами тесно связано прогнозирование будущего Вселенной. Согласно второму закону термодинамики, ее ожидает тепловая смерть в результате возрастания энтропии, величины, противоположной информации. Ее можно определить как меру неупорядоченности системы. гласит, что в замкнутых системах энтропия всегда растет. Однако современные знания не могут дать точного ответа на вопрос, насколько он применим ко всей Вселенной.

Особенности информационных процессов в неживой природе в замкнутой системе

Все примеры информации в неживой природе объединены общими особенностями. Это одноступенчатость процессов, отсутствие цели, потеря количества в источнике при возрастании в приемнике. Рассмотрим названные свойства подробнее.

Информация в неживой природе представляет собой меру свободой энергии. Другими словами, она характеризует способность системы совершить работу. При отсутствии внешнего воздействия каждый раз при совершении химической, электромагнитной, механической или другой работы происходит необратимая потеря свободной энергии, а вместе с ней и информации.

Особенности информационных процессов в неживой природе в открытой системе

При внешнем воздействии некая система может получить информацию или ее часть, потерянную другой системой. При этом в первой появится количество свободной энергии, достаточное, чтобы совершить работу. Хороший пример — намагничивание так называемых ферромагнетиков (веществ, способных при определенных условиях быть намагниченными при отсутствии внешнего магнитного поля). Они приобретают подобное свойства в результате удара молнии или же в присутствии других магнитов. Намагничивание при этом становится физическим выражением приобретения системой некоторого количества информации. Работу в данном примере будет осуществлять магнитное поле. в этом случае одноступенчатые и не имеют цели. Последнее свойство больше других отличает их от аналогичных явлений в живой природе. Отдельные фрагменты, например, процесса намагничивания не преследуют никаких глобальных целей. В случае живой материи такая цель есть — это синтез биохимического продукта, передача наследственного материала и так далее.

Закон невозрастания информации

Еще одна особенность в неживой природе заключается в том, что возрастание информации в приемнике всегда сопряжено с потерей ее в источнике. То есть в системе без внешнего воздействия количество информации никогда не увеличивается. Это положение является следствием закона неубывания энтропии.

Нужно отметить, что некоторые ученые рассматривают информацию и энтропию как тождественные понятия с обратным знаком. Первая представляет собой меру упорядоченности системы, а вторая — хаотичности. С такой точки зрения, информация становится отрицательной энтропией. Однако подобного мнения придерживаются далеко не все исследователи проблемы. Кроме того, следует отличать энтропию термодинамическую и информационную. Они являются частью разных научных знаний (физики и теории информации соответственно).

Информация в микромире

Изучает тему «Информация в неживой природе» 8 класс школы. Ученики к этому моменту еще мало знакомы с квантовой теорией в физике. Однако уже знают, что материальные объекты можно разделить на макро- и микромир. Последний представляет собой такой уровень материи, где существуют электроны, протоны, нейтроны и другие частицы. Здесь законы классической физики чаще всего неприменимы. Между тем информация существует и в микромире.

Не будем углубляться в квантовую теорию, но отметить несколько моментов все же стоит. В микромире как таковой энтропии не существует. Однако и на этом уровне при взаимодействии частиц происходят потери свободной энергии, той самой, которая необходима для совершения работы любой системой и мерой которой является информация. Если уменьшается свободная энергия, уменьшается и информация. То есть в микромире закон невозрастания информации также соблюдается.

Живая и неживая природа

Любые примеры информации в по информатике изучаемые в восьмом классе и не имеющее отношение к технике, объединены отсутствием цели, для достижения которой информация хранится, перерабатывается и передается. Для живой материи все иначе. В случае живых организмов существует основная цель и промежуточные. В итоге весь процесс получения, обработки, передачи и хранения информации необходим для передачи наследственного материала потомкам. Промежуточными целями является его сохранение при помощи самых разных биохимических и поведенческих реакций, к которым можно отнести, например, поддержание гомеостаза и ориентационное поведение.

Примеры информации в неживой природе говорят об отсутствии подобных свойств. Гомеостаз, кстати, минимизирует последствия закона невозрастания информации, который приводит к разрушению объекта. Наличие или отсутствие описанных целей — одно из главных отличий живой и неживой природы.

Итак, можно найти массу примеров на тему «информация в неживой природе»: картинки на стенах древних пещер, работа компьютера, рост кристаллов горного хрусталя и так далее. Однако, если не брать во внимание сведения, созданные человеком (различные изображения и тому подобное) и технику, объекты неживой природы сильно отличаются по свойствам информационных процессов, протекающих в них. Перечислим их еще раз: одноступенчатость, необратимость, отсутствие цели, неизбежная потеря информации в источнике при передаче ее приемнику. Информация в неживой природе определяется как мера упорядоченности системы. В замкнутой системе при отсутствии внешнего воздействия того или иного рода соблюдается закон невозрастания информации.

Получение и преобразование информации является необходимым 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. Живые существа способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов чувств, но и обмениваться ею между собой. Человек также воспринимает информацию с помощью органов чувств, а для обмена информацией между людьми используются языки. За время развития человеческого общества таких языков возникло очень много. Прежде всего, это родные языки (русский, татарский, английский и др.), на которых говорят многочисленные народы мира. Роль языка для человечества исключительно велика. Без него, без обмена информацией между людьми было бы невозможным возникновение и развитие общества. Информационные процессы характерны не только для живой природы, человека, общества. Человечеством созданы технические устройства - автоматы, работа которых также связана с процессами получения, передачи и хранения информации. Например, автоматическое устройство, называемое термостатом, воспринимает информацию о температуре помещения и в зависимости от заданного человеком температурного режима включает или отключает отопительные приборы.

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами.

Существует три типа информационных процессов:

• * хранение,
• * передача
• * и обработка информации.

С помощью органов чувств люди воспринимают информацию, осмысливают ее и на основании своего опыта, имеющихся знаний, интуиции принимают определенные решения. Эти решения воплощают в реальные действия, которые преобразовывают окружающий мир.

Информация в обществе. Человек -- существо социальное, для общения с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией. В обыденной жизни понятие «информация» применяется как синоним слов: сведения, сообщение, осведомленность о положении дел

Информационные процессы протекают не только в человеческом обществе. Почему осенью опадают листья, и вся растительность засыпает на время холодов, а с приходом весны вновь появляются листья, трава? Это все результат информационных процессов. Клетка любого растения воспринимает изменения внешней среды и реагирует на них.

Генетическая информация во многом определяет строение и развитие живых организмов и передается по наследству. Хранится генетическая информация в структуре молекул ДНК. Молекулы ДНК состоят из четырех различных составляющих (нуклеотидов), которые образуют генетический алфавит. информационный процесс кибернетика

В кибернетике (науке об управлении) понятие «информация» используется для описания процессов управления в сложных динамических системах (живых организмах или технических устройствах).

Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства связано с процессами управления, благодаря которым поддерживаются в необходимых пределах значения его параметров. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации. В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов -- управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи.

По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи -- информация о состоянии управляемого объекта. Рассмотрим в качестве примера регулирование температуры в помещении с использованием кондиционера. Управляющим объектом является человек, а управляемым -- кондиционер. В помещении может быть размещен термометр, который сообщает человеку о температуре в помещении (канал обратной связи). При повышении или понижении температуры в помещении за определенные пределы человек включает кондиционер (работает канал прямой связи). Таким образом, температура в помещении поддерживается в определенном температурном интервале. Аналогично можно проанализировать работу человека (управляющий объект) за компьютером (управляемым объектом). Человек с помощью органов чувств (зрения и слуха) получает информацию о состоянии компьютера по каналу обратной связи с помощью устройств вывода информации (монитор, акустические колонки). Эта информация анализируется человеком, который принимает решения о тех или иных управляющих действиях, которые по каналу прямой связи с помощью устройств ввода информации (клавиатуры или мыши) передаются компьютеру.

Определений информационных процессов (ИП) не многим меньше, чем определений информации. Уже само обилие таких определений служит убедительным свидетельством их недостатков, показывая их частный характер, ориентацию каждого из них на узкий круг задач.

Процессом, в самом общем случае, называют ход, протекание какого-либо явления, последовательную смену его состояний. Искусственно воссоздаваемые процессы имеют утилитарное предназначение, потому понимаются как совокупность последовательных целенаправленных действий (в соответствии, например, с ДCТУ 2938-94. Системы обработки информации. Основные понятия. Термины и определения). Искусственная реализация процесса предполагает построение технологии, где последовательности операций процесса ставится в соответствие последовательность взаимоувязанных средств реализации этих операций (операция здесь понимается как отдельное элементарное (нерасчленимое) действие, отдельная законченная часть процесса).

В силу ряда причин в данной статье рассматриваются не информационные технологии, а именно ИП. Во-первых, при разработке новой информационной технологии сначала нужно точно определить, какой именно ИП эта технология будет реализовывать. Во-вторых, поскольку технологиями считаются только искусственные реализации процессов, то далеко не все процессы реализованы в виде технологий. И, главное, в-третьих, различные технологии могут реализовывать один и тот же процесс при помощи различных средств. А поскольку множество средств реализации каждой операции процесса всегда открыто (без ограничений в принципе), то построить полную классификацию технологий, реализующих даже один процесс, невозможно. Более того, подобные классификации всегда непродуктивны, не способны дать ничего существенно нового, так как содержат комбинации только известных средств реализации операций.

В то же время множество процессов, состоящих из счетного множества операций тоже счетно, т.е. при условии определения множества всех возможных операций построение полной классификации процессов является вполне разрешимой задачей.

Для получения полной и продуктивной классификации, содержащей не только хорошо известные, но и все возможные (мыслимые) ИП, необходимо опираться на инвариантные свойства (атрибуты) любых ИП. Исходными предпосылками для нахождения таких атрибутов. ИП служат, во-первых, неотрывность информации от субъектно-объектных отношений, и, во-вторых, то, что наиболее полный набор ИП реализован в самом субъекте (все искусственно созданные ИП только воспроизводят, дублируют некоторые ИП, выполняемые субъектом, именно субъект задает программы функционирования и управления искусственных систем). Поэтому для нахождения атрибутов, определяющих ИП, необходимо исследовать субъект и, в частности, его информационную деятельность.