В настоящее время в информатике сложилась неприятная ситуация, связанная с неоднозначным определением и толкованием основных понятий информатики в различных учебниках, что влечет сложности преподавания и подготовки учащихся по информатике. Например, определение алгоритма и его свойств: в учебнике под редакцией проф. Макаровой мы видим один перечень свойств алгоритма, а в учебнике Семакина другой. Более того, свойство алгоритма – конечность - трактуется в одном и другом случаях как совершенно разное свойство. То же самое можно сказать и об этапах решения задачи с использованием компьютера, определении информации и данных и т. д. Целью моего обзора и размышлений в данном случае являются понятия информации, данных, информационного моделирования.
«Нам не дано предугадать, как наше слово отзовется». Слова русского поэта Ф. И. Тютчева, сказанные так давно, в 1863 году, полностью соответствуют и современному состоянию человеческого общества. Люди не могут жить, не общаясь. Романтическая сказка Киплинга о Маугли, к сожалению, только сказка. Печальные факты современности показывают, что дети, выросшие вместе с животными, в среде животных не способны в полной мере в дальнейшем адаптироваться к жизни в обычном человеческом обществе.
Вывод: интеллект человека, его мышление носит искусственный характер в том смысле, что формируется людьми, а не дается природой с рождением. Знаменитый физик С. П. Капица сказал, что «человек – информационное животное». Как же люди общаются? И почему нам не дано предугадать отклик другого человека на наше слово? Если говорить языком информатики, то общение людей – это информационное взаимодействие.
Информационное взаимодействие - взаимодействие между людьми посредством передачи между ними данных, в результате которого происходят изменения в ощущениях, мнениях, представлениях, знаниях, т. е. информации (в психологических терминах: ментальном опыте). Казалось бы, сложное определение. Что же оно предполагает? Весь окружающий человека мир наполнен различными сигналами. Когда какие-либо из них регистрируются человеком с помощью его органов чувств, они становятся данными. Данные обрабатываются в аппарате мышления человека, интерпретируются и становятся информацией, личной, собственной информацией конкретного человека. Те же данные, полученные другим человеком, могут интерпретироваться, пониматься им по-другому и в результате это будет другая информация.
Информация. Первичное понятие, точного определения которого не существует. В настоящее время есть несколько подходов к определению информации, но я являюсь сторонником следующего:
Информация - это смысл полученного сообщения, результат его интерпретации.
Выделение смысла - задача человека, никакая машина, в том числе и компьютер, не может определять смысл сообщения. Например, на уроке учитель объясняет новый материал, имея в своем аппарате мышления большой объем информации, знаний о предмете. В какой форме в нашем мозгу хранятся знания, мы до сих пор не знаем, но точно не словами. Учитель выделяет сведения, которые хочет передать и с помощью слов родного языка формирует сообщение. Очевидно, что при этом происходит преобразование информации в другую форму – форму речи как если бы шар вы вытягивали в ленточку. Наша речь линейна. Что-то, конечно, при таком преобразовании будет потеряно. С помощью голосового аппарата учитель передает звуковые сигналы – данные, которые воспринимаются учениками. Получая, а затем интерпретируя эти сигналы, то есть, пытаясь понять смысл сообщения, ученики формируют собственную информацию, и совсем не обязательно она совпадет с той, которую хотел передать им учитель. Это зависит от многих причин: от уровня уже имеющихся у учеников знаний, от совпадения словарного запаса учителя и ученика по изучаемому вопросу, даже от желания ученика не просто услышать, но и понять. Таким образом, информация от учителя к ученику поступила через сообщения, переданные в виде данных. Компьютер никогда не работает с информацией, ему нельзя ее ввести и нельзя ее от него получить. Компьютер работает с данными. А человек может получить информацию от компьютера, используя данные, хранимые, обрабатываемые, передаваемые компьютером. Информация – это понимание (смысл, представление, интерпретация), возникающее в аппарате мышления человека, после получения им данных, и зависящее от имеющихся к этому моменту у человека знаний и понятий.
Вот здесь-то и возникает понимание слов Тютчева о невозможности предугадать воздействие ваших слов на человека. Более того, еще в 1833 году он в своем стихотворении Silentium высказал: «Мысль изреченная есть ложь». Конечно, он не имел в виду лживость вашего собеседника. Изрекая, т.е. превращая в сообщение свою мысль, человек невольно обедняет смысл имеющейся у него информации, а принимающий сообщение истолковывает его также по-своему, в результате может сложиться полное непонимание.
Возникают вопросы, на которые пока ответа нет, ученые их только ищут: - как хранятся знания в нашем мозгу? Ведь при получении новой информации не происходит никаких ощутимых для нас изменений мозга – ни механических (не меняется ни объем, ни форма), ни химических (вещество мозга не вступает ни в какие реакции); - как мы вообще думаем? Ели вы решаете какую-то сложную задачу, глубоко задумавшись, а потом вдруг неожиданно вас что-то отвлекает, попробуйте вспомнить, а как вы размышляли? Ведь не словами, это бывает, но редко.
Физик Инфельд однажды сказал, что ученые не мыслят формулами. А как?
Итак, человек человеку передает информацию через сообщения, представленные данными. Обычно это бывает в форме речи (устной или письменной), жестов, мимики, иногда телодвижений, например кивка головой, т. е. с помощью языков. Язык – это знаковая система любой физической природы, выполняющая коммуникативную, познавательную и рабочую функции в процессе человеческой деятельности.
Языки условно можно разделить на четыре группы:
1. национальные (их называют естественными, но, по сути, они искусственные, т. к. созданы людьми);
2. языки искусств (живопись, поэзия, танцы, скульптура и т. п.);
3. формализованные (язык математики, химии, физики и др. наук);
4. формальные (полностью формальные – это алгоритмические языки, языки программирования).
В принципе в каждом из языков присутствует формальность, поскольку они нужны для выражения имеющейся у человека информации в какой-либо определенной форме. Но степень формализации смысла у этих языков разная. Например, есть довольно много вариантов выполнить просьбу вашего брата «дай мне попить»: вы можете дать и воду, и молоко, и сок, и посуда может быть разная. И есть единственный вариант выполнения указания: вычислить 2+2.
Вся история человеческой цивилизации связана с попытками передать информацию, накопленную одним поколением, другому поколению. («Единственным плодом сверхчеловеческих усилий величайших мудрецов мира на протяжении шестидесяти поколений стали слова, слова, и ничего кроме слов.» Т. Маколей).
Для распространения знаний и опыта нужна их формализация, которая в человеческой истории прошла много этапов. Основные из них следующие:
1. Жест, слово (речь) и рисунок (наскальная живопись).
2. Появление письменности.
3. Появление счета.
4. Изобретение книги.
5. Формирование математики как науки о формальных отношениях.
6. Изобретение книгопечатания (1445 год).
7. Развитие естественных наук (XVII – XIX века).
8. Разработка аналитической машины Бэббеджа (1843 год).
9. Разработка алгебры логики (1854 год).
10. Формулировка математических определений алгоритма (1936 год).
11. Разработка первого компьютера (1945 год).
12. Разработка различных алгоритмов для решения различных проблем: от запуска ИСЗ до автоматизации проектирования, управления производством.
13. Формализация общения за счет создания компьютерных сетей (Internet – 1982 год).
14. Широкое внедрение цифровой сотовой радиотелефонной связи (начало XXI века).
Проблемы передачи информации с использованием языков разной степени формализации связаны с необходимостью наиболее точного выражения информации. Все национальные языки содержат в себе возможности неоднозначного понимания передаваемой информации, а уж при переводе с одного языка на другой вариантов множество, причем часто перевод либо искажает смысл источника, либо лишает его некоего аромата, обаяния, индивидуальности. Есть замечание одного русского читателя, решившего прочитать английский перевод романа Шолохова «Поднятая целина». У Шолохова сказано: «…дверь отворилась и вошла баба..». В английском тексте вошла woman. Читатель закрыл книгу, стало неинтересно – не то! Для людей, работающих профессионально в различных предметных областях такое отклонение от сути недопустимо, поэтому и были созданы различные формализованные и формальные языки, предоставляющие более однозначное соответствие смысла и слов. Максимальную формальность мы имеем в языках программирования, где за каждым служебным словом раз и навсегда закреплены единственные действия.
Моделирование
Любую свою деятельность человек осуществляет, используя имеющиеся у него знания, т. е. накопленную в течение жизни личную информацию. Еще до начала выполнения какой-либо работы человек в своем аппарате мышления составляет определенную последовательность своих будущих действий и предполагает их последствия. Это информационная модель. Что же такое модель и моделирование?
В науке модель – это искусственно созданный объект или процесс любой природы, предназначенный для замещения, представления другого объекта или процесса (прототипа) с целью его исследования или ознакомления.
Модель отражает наиболее существенные для изучения свойства прототипа, модель всегда беднее своего прототипа, но не всегда проще. Например, движение брошенного вверх тела не представляет для нас никакой сложности, а математическая модель процесса движения, т. е. описание этого движения набором математических уравнений достаточно сложно . Моделирование – это метод познания окружающего мира посредством создания и исследования моделей.
Классификация моделей достаточно многообразна: по цели моделирования (научное познание, управление), по способу (материальное или мысленное), по зависимости от времени (статические или динамические модели), по назначению (прогностические, игровые) и т. д. Когда мысленную, т. е. информационную модель человек пытается передать из своего аппарата мышления другим людям, он вынужден как-то ее представить, обычно в знаковой форме. Часто именно знаковые модели называют информационными. Но если информация – это смысл, понимание в аппарате мышления человека, то представленная «на обозрение» эта модель должна называться по-другому: описательная (на языке человеческого общения или профессиональных специализированных языках физики, химии и т. п.), математическая (на языке математики) и информатические (использующие язык информатики – язык работы с данными с помощью компьютера).
Если представить себе уровни формализации информационного моделирования, это должно выглядеть так [1]:
Мысленный образ- Речь- Текст- Научный текст- Математическая модель- Информатическая модель- Алгоритм, программа - Компьютерная модель.
Таким образом, последовательно уточняя форму информационной модели, мы приходим к компьютерной модели - на этом уровне происходит конкретное решение задачи с использованием компьютера. В литературе компьютерную модель часто называют информационной. Введение термина «информатический» я считаю более, чем уместным, поскольку с его помощью точно определяется и место собственно информатики при решении различных задач.
Эта работа выполнена под впечатлением книги Александра Яковлевича Фридланда, к великому сожалению безвременно погибшего.
Использованная литература:
1. Информатика. Процессы, системы, ресурсы А. Я. Фридланд Бином. Лаборатория знаний 2003
