1.9.1. Понятие информации. Представление информации
Информация возникает в тех случаях, когда устанавливаются некоторые общие свойства предметов или явлений, появляются новые знания.
Во всех материальных системах получение информации об объектах, процессах связано с взаимодействием с ними, с отражением свойств процессов, объектов в характеристиках и свойствах органов взаимодействия. Это дает основания характеризовать информацию как смысл, содержание отражения.
Первичным источником информации об окружающем нас мире является эксперимент. Эксперимент есть процесс наблюдения и измерения при заранее определенных условиях. Процесс экспериментирования состоит из отдельных испытаний. Испытание есть акт однократного наблюдения и измерения.
Исход эксперимента всегда случаен, так как, если он предопределен, то проводить эксперимент бессмысленно. Результатом проведения серии испытаний, которые составляют эксперимент, является некоторая модель процесса или явления, позволяющая формализовать описание этого процесса или явления или составить прогноз их поведения при различных условиях.
Необходимость создания моделей в процессе научного исследования объясняется тем, что объект, как источник информации, неисчерпаем, но только небольшая часть информации об объекте отвечает потребностям исследователя и определяется принятым в информационной системе языком.
Как уже говорилось, под информацией понимают существенные и представительные характеристики процессов и объектов, выделенную сущность явлений материального мира. Понятие информации предполагает абстрагирование от многих свойств реальных событий и объектов, причем границы абстрагирования условны и определяются спецификой решаемых задач.
Информация есть устраняемая неопределенность. Для ее количественного определения используется информационное содержание или мера неопределенности (энтропия). Формой представления информации является сообщение.
В материально-энергетической форме информация всегда проявляется в виде сигналов (физических моделей).
Методологическая схема образования сигналов представлена на рис.1.5.
Рис. 1.5. Методологическая схема образования сигналов
Носителями сигналов являются физические величины, например, токи, напряжения, световые волны, магнитные состояния. Информация передается посредством информационных параметров физических величин: частоты, амплитуды, фазы, длительности импульсов и т.д. Источники и формы информационных сообщений и соответствующие им сигналы бывают дискретными и непрерывными.
Дискретными называются сообщения, состоящие из отдельных элементов (символов, букв, импульсов), принимающие конечное число значений. Примерами дискретных сообщений могут служить команды в системах управления, телеграфные сообщения, выходная информация ЭВМ в виде кодовых групп или массивов чисел. Дискретные сообщения составляются из конечного числа элементов, следующих друг за другом в определенной последовательности.
Непрерывными называются такие сообщения, которые могут принимать любые значения в определенных пределах. Непрерывные сообщения являются непрерывными функциями времени. Примерами таких сообщений являются телефонные сообщения, телеметрическая информация, информация с датчиков технологических величин (температуры, уровня и т.п.). В реальных условиях путем дискретизации во времени и квантования по уровню можно заменить непрерывное сообщение дискретным.
Непрерывные и импульсные сигналы могут быть детерминированными, то есть иметь функциональную зависимость значений сигнала от времени, или случайными, которые такой зависимости не имеют.
Любой сигнал может быть описан как функция времени S(t) или частоты F(ω). Эти две функции связаны друг с другом функциональным преобразованием. Чем короче сигнал во временной области, то есть чем меньше его длительность, тем шире его частотный спектр. Если детерминированный сигнал имеет вид последовательности импульсов длительности τ ,то эквивалентная полоса занимаемых им частот может быть в первом приближении определена как ∆f=1/ τ.
Для случайного сигнала спектр тем шире, чем быстрее изменяется сигнал во времени.