Информатиканың философиялық негіздері
Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:
1 – лекция. Тақырыбы: Информатиканың философиялық негіздері
Жоспары:
1. Материяның жалпыға бірдей семантикалық қасиеті ретіндегі ақпарат ұғымы.
2. Табиғат пен қоғамның ақпараттық заңдарының бірлігі.
3. Ақпараттық дүниетаным.
Лекция мақсаты:
Жалпы ақпарат ұғымын беру. Материяның жалпыға бірдей семантикалық
қасиеті ретіндегі ақпарат ұғымы. Табиғат пен қоғамның ақпараттық заңдарының
бірлігі мен ақпараттық дүниетаным түсініктерін қалыптастыру.
Лекция мәтіні:
1.1. Материяның жалпыға бірдей семантикалық қасиеті ретіндегі ақпарат
ұғымы
Материя – өздеріне ғана тән кез келген қасиеттері, байланыстары,
қатынастары мен қозғалыс түрлері бар дүниедегі барлық нысандар мен
жүйелердің ақырсыз жиыны. Материалдық дүниенің жүйелі ұйымдастырылуы
материяның бар болуының негізін қалайды. Жүйе дегеніміз, мақсат немесе
қызмет тұтастығымен біріктірілген элементтер жиыны. Жүйеден тыс материя
жоқ.
“Материя” ұғымы “жүйе” ұғымымен мағыналас. Осы тұрғыдан, материалдық
құрылымды 1.1. суретіндегідей, құрамды элементтері ретінде зат, энергия,
білім, ақпарат көрсетілген түрде беруге болады. Жүйелік тұрғысынан бұл
элементтер тең дәрежеде. Мұнда бірінші, екінші деген жоқ. Зат пен энергия
білім мен ақпараттың сәйкес тұғырлары ретінде көрінеді. Білім деп заттық
тұрпатта айқындалған жүйелі тәжірибені айтады. Зат – білім тұғыры немесе
“өлі” ақпарат. Ол білімді сақтаушы, сонымен қатар оны уақыт бойынша
таратушы генетикалық құрал қызметтерін атқарады. Энергия ақпарат тұғыры
ретінде зәру білімді көрсетеді. Ақпараттық өзара әрекет тұйық (жабық)
жүйелердің қасиеті болып табылады. Тұйықтықтың өзі жүйедегі субъект-объект
өзара әрекеттестігі мақсатымен анықталады. Жүйеде білімнің болуы
(зәрулендірілмеген ақпарат) оның ашықтығын (тұйық еместігін) куәландырады.
Ақпарат – материяның өзара әрекеттестікте көрініс беретін сол
материяның жалпы ортақ қасиеті. Ол жүйе құрайтын кибернетикалық құрал болып
табылады және сырттан енгізілмеген. Табиғи жүйелерде ақпарат үрдіс ретінде
көрінеді, ол жасалмайды, тек таратылады және қабылданады. Ал білім
жасалады, оның бір бөлігі мақсатты әрекеттер кезінде ақпарат түрінде
зәрулендіріледі. Жүйедегі ақпарат мөлшері оның ұйымдастырылғандық өлшемі
болады.
Бірі – объект, екіншісі – субъект болатын, жүйеге мақсат тұтастығының
белгісі бойынша байланысқан, өзара әрекеттес және алма-кезек қызмет бойынша
түйіндес элементтер жұбы – ең қарапайым негізгі жүйе болып табылады.
Осындай ең қарапайым жүйелерден мейлінше күрделі құрылымды жүйелер
түзіледі.
Жүйедегі элементтер әрекеттестігінің семантикасы күрделілік деңгейі әр
түрлі материалдық жүйелердің өз реттелу, сақталу және өз дамуының ішкі
қажеттілігімен анықталады.
Өркениет тарихында нысанға байланысты жүйелік тұрғысынан үш кезеңді
бөліп қарауға болады: XVІ ғасырға дейін – материалық жүйелер, XVІ-XX
ғасырлар – энергетикалық жүйелер, XX ғасырдан бастап – ақпараттық жүйелер.
Біздің уақыт ақпараттық қатынастың электрондық құралдарының кеңінен
қолданылуымен сипатталады. Олар ЭЕМ, есіту- және көру құралдарынан,
байланыс құралдарынан тұрады. Бұл құралдар адамның мақсатқа жетуге
бағытталған ойлы іс- әрекетін автоматтандыруға, ықтимал әлемдер жасауына
көмектеседі. Дегенмен, осындай жағдайдың өзінде адам өздері жасаған
нысандар мен жүйелер әлеміне субъект болып қала береді. Адам-машина
жүйелерінде айналыстағы ақпараттың семантикалық маңызы адам арқылы
көрінеді. Машиналарда,- олар қаншалықты жетілдірілген түрде жасалса да және
қандай да болмасын семантикалық модельдерді іске асыра алса да, - жоспар-
мазмұн жоқ. Адам жасаған жасанды жүйелердің табиғи жүйелерден айырмашылығы
да осында. Жасанды ақпараттық жүйелерге ақпарат сырттан адам арқылы
енгізілген. Машиналарда интеллект жоқ. Машиналық-технологиялық ақпарат
тұлғалық, синтаксистік сипатқа ие, ал хабарлардың мазмұны адамнан.
Бірге атқаратын жұмысты реттей жүріп адамдар өзара қатысады.
Кибернетикалық ақпараттың мәні – оның қатынастық қызметінде. Ол ақпарат
көзі (бейнеленетін нысан) мен қабылдаушының (басқарушы субъектінің)
үздіксіз жүйелі бірлігін бейнелейді және ол бірлік дегеніміз жүйе реакциясы
арқылы ортаның шынайы әсерінің алдын алуды ескереді. Ал, бұл тек мақсат
болғанда ғана, яғни жүйе қажетін қанағаттандыратын болжамды нәтиже болғанда
ғана мүмкін. Мақсат – объективті шындықтың қалаулы күйін алдын ала
бейнелеу.
Алдын ала бейнелеу келешек іс-әрекет пен оның бағдарламасын, яғни
қажетті келешек моделді құру үшін бұрынғы әсерлердің салдарын пайдалану
негізінде іске асады. Басқаша айтқанда, ақпарат – жүйелі категория. Ақпарат
және есеп туралы, ақпарат көзі болып табылатын нысан белгілі және
анықталған мақсаттарға жету үшін осы нысан туралы ақпаратқа қызығушы
субъект бар болғанда ғана, сөз қозғауға болады. Мұндай “ақпарат” түсінігі
жағдайында ақпарат ұғымынан жүйедегі пайдаланылмайтын білім бөлігі алып
тасталынады. Сонда да болса, кез келген жүйенің өмір сүру мен дамуын
қамтамасыз ету үшін бұрынғы жүйелі тәжірибені сақтау маңызды. Міне,
“білім” де соған қызмет етеді. Білім – гносеологиялық категория ғана
емес, тәжірибені арғы атасынан ұрпағына беруді де бейнелейтін генетикалық
та категория. Ақпарат білімнің белсенді түрде пайдаланылатын бөлігін
құрайды. Әлбетте, ағымдық үрдісте жүйелі қолданылатын білім мен сақтаулы
білімнің, екеуінің де “білім” екендігіне қарамастан, теңбе - тең еместігі
анық. Қатынастық үрдісте ақпарат субъект білімінің деңгейін өзгертеді де,
осыған сай білімнің жүйе үшін сигналдық сипаты анықталады. Жүйенің алдыңғы
және кейінгі күйлері арасындағы айырмашылықты сипаттайтын салыстырмалы
шамаларға жүйені тітіркендіреді. Сигналдылық жүйе күйлерінің саралану
қабілеттіліктеріне негізделген. Бұл ақпарат мазмұнындағы сапалы
айырмашылықтарға қарамастан, материяның барлық түрлері жүйелерінің
сигналдық ұйымдастырылуы үшін орынды.
1.2 Табиғат пен қоғамның ақпараттық заңдарының бірлігі.
Материяның әр түрінде әрекеттестік арнайы сипатта болады, сондықтан да
семантикалық мағына әртүрлі көрініс береді.
Мысалы, өлі табиғаттың екі элементінің әрекеттестігі өзара қозғалыс
жолымен материяның сақталу заңының айқындалуы арқылы анықталады. Мұнда,
жүйедегі қозғалыс параметрлерін шама бойынша реттейтін әрекеттестік күш
ақпараттық іліктестік ретінде көрінеді.
Қозғалыстағы нысанның орны, қозғалыс мақсаты туралы ақпаратсыз және
нысанға қозғалысты реттейтін әсерсіз қозғалыс мүмкін емес. Ақпарат кейбір
физикалық үрдіс арқылы беріледі, мысалы, сәулеленудің кейбір түрі арқылы.
Кез келген әрекеттестікте байланыста энергия мен статикалық тепе-теңдікте
болатын жүйе бар және ол ақпаратқа да, энергияға да қатысты тепе-теңдікте
болуы тиіс.
Мұндайға эволюцияланатын, шендестіріле құрылған, энергетикалық
сипаттағы мақсаттық белгілері бойынша өзін-өзі ұйымдастыратын биологиялық
жүйе мысал бола алады. Мұндай жүйедегі барлық үрдістердің ақпараттық
құраушылары бар; бұл жағдайда шендестірілген оңтайластырылған тиімді
контурдағы кейбір нақты үрдіс жайғасқан орын біршама дәрежеде оның
ерекшелігін, маңызды сипаттамаларын және бүкіл жүйенің бүтіндей жұмысының
біріккен мақсаттарына жетудегі рөлін анықтайды мұндай нақты үрдісті жүйе
элементі ретінде қарастыруға мән бермеу – ол туралы ақпараттың айқындауыш
құраушысын жоғалтуға әкеліп соғады.
Өсімдіктер әлемінде өсімдіктердің өмір сүруі зат алмасуына әсер ететін
навигациялық, жылу, жарық және басқа да өрістерден аса тәуелді. Онда өмір
сүру жолындағы күрес өлі табиғаттағыға қарағанда әлдеқайда белсенді түрде
өтеді. Субъект-объект әрекеттестігі өзінен өзі дамудың ішкі
қажеттіліктерінен туындайды, бірақ олар клетка деңгейінде көрініс береді.
Өсімдік кеңістікте орын ауыстырмайды. Эвкалипт, секвойя оған айқын мысал
бола алады.
Жануарлар әлемінде қимылсыздықты жеңу – нерв жүйесінің пайда болуына
алып келеді. Жеке адам қозғалысы – тіршілік. Субъект-объект қатынастары
организм деңгейіне шығарылады. Оған организмге оттегінің келуін қозғалысы
арқылы қамтамасыз ететін акуланы мысалға келтіруге болады.
Адамның пайда болуы жүйелі субъект-объект қатынасының одан әрі
дамуына жол ашты. Әлеуметтік құрылымды материяның әрекеттестік семантикасы
тіршілік дамуының ең жоғарғы түрімен, ойлайтын және саналы түрде дүниені
түрлендіруші жеке адамдар мен әртүрлі деңгейдегі қауымдастықтар
жиынтығымен, белсенді мақсатты үрдістермен анықталады.
Айтылғаннан көрініп тұрғандай, “ақпарат” – басқарудың классикалық
теориясының негіздерінен туындайтын кибернетикалық категория. Оның мәні –
материалдық дүниенің барлық жүйелері элементтерінің мақсатты
әрекеттестігінің нақты және қалаулы жағдайын бейнелейтін қатынастық
қызметінде. Адамның саналы қызметінде орталық нерв жүйесі сезім мүшелерінен
тітіркеніп, оны бұлшық еттерге тарататын дербес, тәуелсіз орган ғана емес.
Орталық нерв жүйесіне тән қызмет түрлері нерв жүйесінен шығып, бұлшық ет
және сезім органдары арқылы нерв жүйесіне тағы да қайта келетін тұйық
үрдістер ретінде ғана түсіндіріледі.
Ақпарат материямен және энергиямен қатар аса маңызды элемент. Онсыз
материалдық әлемнің өзінің бар болуы, материяның қозғалысы мүмкін емес
техникалық жүйеде, тірі организмде немесе адам қоғамында бірде- бір басқару
үрдісі де мүмкін емес.
Ақпарат материяның семантикалық мәні ретінде жүйелі ұғым және нысан
туралы, мақсат пен нысанға қажетті күшпен әсер ету туралы мағлұматтар мен
ақпаратта өрнектеледі. Материяның кез келген түрінің кез келген екілік
жүйесінің элементтері ақпараттың көздері және қабылдауыштары бола алады.
Кез келген объект және оған сәйкес келетін субъект жүйе құрайды.
Жердегі тіршіліктің дамуы табиғи түрде эвкалипт, секвойя, акула немесе адам
сияқты жетілген кибернетикалық жүйелер қатарын қалыптастырды.
Адамның қатынастық ақпарат жүйесі интеллектуалдық және дене қызметімен
тығыз сабақтастықта. Дыбыссөз қабылдау, көзбен қабылдау мәтін, бейне ,
дене түйсігі арқылы қабылдау, дәмдік қабылдау, иіс сезіну сенсорлық
жүйелері дамуда. Қабылданған сигналдарды тану және оларды түсіндіру
мүмкіндіктері кеңейе түсуде. Білім қорын жинау, логикалық қорыту, болжау,
шешім қабылдау, іс-әрекеттерді жүзеге асыру өсіп келеді. Адамдар арасындағы
кооперативтік қатынастар қалыптасып, даму үстінде. Қоғам құрылып, түсіндіру
мен оқу процедуралары пайда болуда.
Әлеуметтік жүйелердің өз реттелуі мен басқарылу деңгейі оның дамуының
әр кезеңінде қоғамның қатынас жүйелерінің даму деңгейінен барынша тәуелді,
ал қазіргі уақытта адам өмірінде шешуші рөл атқарады.
Халықтың өсуі, өндірістік заттар мен өндіріс көлемінің өсуі, еңбектің
бөліну деңгейі соншалық, өндіруші мен тұтынушы арасындағы байланыстарды
олардың күрделілігі салдарынан ақпараттық қатынас жүйесінің қазіргі
деңгейімен қамтамасыз ету мүмкін емес.
Біріншіден, ол адам қажетін жан жақты қамтымайды және, екіншіден, ол
адам қоғамы өміріне табиғи сіңісіп жатқан жоқ. Байқалған шектеулілікті жеңу
үшін адамның өзі сияқты кибернетикалық және қатынастық жүйе құру қажет.
Ақпараттың семантикалық жүйелерді зерттеу нәтижелері табиғат жасаған
органикалық әлем мен адам жасаған және жасап жатқан техникалық әлем
арасында үлкен ұқсастық бар екендігіне сендіреді. Ол ұқсастық сырттай ғана
емес, оның сыры тереңде жатыр. Табиғаттың іргелі заңдылықтары биологиялық
организмдерге де, техникалық жүйелерге де әсер етеді және олар тірі
организмдерге тән ортада жұмыс атқаруға тиіс. Мақсат ортақтығы, өлі мен
тірінің арасындағы түбегейлі айырмашылыққа қарамастан құрылысы мен
қызметіндегі ұқсастықтарға саяды.
Табиғи және жасанды жүйелерден тұратын объективті шындық адам санасында
субъективтік бейне түрінде бейнеленеді. Нысаны адам, адамдар ұжымы, қоғам
болып келген материалдық жүйелерге тән әлеуметтік ақпарат пайда болды.
1.3. Ақпараттық дүниетаным
Ақпарат (лат. Іnformatіo – түсіндіру, мазмұндама, хабардарлық) – кейбір
мәліметтерді, қайсыбір деректер, мағлұматтар және т.б. жиынын белгілейтін
ғылыми ұғымдардың ең жалпыланған түрі. Жүйелік - кибернетикалық тәсіл
шеңберінде ақпарат кез келген кибернетикалық жүйенің үш бірдей іргелі
саласы тұрғысынан қарастырылады: ақпараттық тұрғысы жүйеде сырт дүние мен
жүйенің ішкі ортасын бейнелеу үрдістерінің белгілі жиынтығын сәйкес
сигналдарды жинау, көбейту және қайта өңдеу арқылы іске асырумен
байланысты; басқару тұрғысы жүйенің қызметтік үрдістерін, оның алынған
ақпарат әсерінен қозғалысы бағыттарын және мақсаттарына жету дәрежесін
есепке алады; ұйымдастыру тұрғысы басқару жүйесінің өзінің құрылысы мен
жүйедегі кемелдік дәрежесін сипаттайды. Ақпарат ұғымының өзі әдетте, кем
дегенде, үш бірдей нысанға – ақпарат көзі, ақпаратты түтынушы және таратушы
ортаға – арқа сүйейді. Ақпарат таза күйінде таратыла, қабылдана немесе
сақтала алмайды. Оның тұғыры – мәлімет болып табылады. Мәлімет – ақпарат
көзі арқылы және әлдебір реттелген жиын құратын шартты етіс таңбалар
(әріппе) тізбегі арқылы өрнектелген оқиғаның дөптелген баламасы.
Ақпараттың байланыс арналары хабарды тарату құралдары болып табылады.
Байланыс арнасы бойынша хабар осы арнаға ғана бейімделген сигнал түрінде
таратылады. Сигнал – байланыс арнасына тарайтын және қайсыбір оқиға туралы,
бақылау немесе тексеру нысандарының жәй - күйі туралы, басқару, көрсету
әмірлерін және т.б. таситын таңба, физикалық үрдіс немесе құбылыс. Мысалы,
электр сигналдары электрон және электр тізбектерінде, акустикалық сигналдар
газ, сұйық немесе қатты дене және т.б. ортада тарайды. Орта (арна)
тарататын, тұтынушы қабылдайтын ақпарат таситын сигнал соңғысы үшін осы
ақпараттың (хабардың) түскендігінің өзінен басқа белгілі мағынасы бар.
Бұған ақпарат көзі мен оны тұтынушы арасындағы жасалған арнайы келісім
арқылы қол жеткізіледі. Осыған сәйкес сигнал аударылады, яғни, қабылданған
сигналдан тұтынушыға түсінікті мағына алынады. Сонымен, егер тұтынушыға
белгілі ережелер арқылы сигнал мәні ашылмайтын болса, онда қабылданған
сигналдың жәй ғана тіркелуі әлі де болса ақпараттың ақпарат көзінен
алынғандығын білдірмейді. Бұл жағдайда сигнал өзі олар туралы ақпарат
таситын оқиға немесе құбылыспен тікелей физикалық байланыста болмауы мүмкін
екендігін баса айту керек. Осы мағынада ақпарат бейнелеу арқылы бір
нысаннан екіншісіне беріліп, оның құрылымында бейнеленіп, күй-жәйдің
көпбейнелілігін тудырушы нысандар мен құбылыстар қасиеті ретінде көрінеді.
Адам мыйы сезім мүшелері арқылы мол ақпарат алады. Ақпарат ойлаудың негізгі
материалы болып табылады да, кезкелген ақыл-ой қызметінің негізін қалайды.
Ақпарат теориясының негізі әртүрлі мазмұнды және әртүрлі мәселеге қатысты
әртүрлі хабар ортақ тілге аударылуы мүмкіндігінің, ал ол хабар таситын
ақпараттың сандық түрде өлшенуі мүмкімдігінің презумпциясы болып табылады.
Осындай сандық өлшемнің көмегімен берілген хабарды оның түріне қарамай-ақ
бағалай беруге болады. Бұл жағдай ақпараттың жалпы ғылыми теориясын жасауға
объективті негіз қалайды. Мысалы, энергия ұғымын енгізу табиғат
құбылыстарын бір көзқараспен қарауға мүмкіндік туғызған болса, сол сияқты
ақпарат ұғымын, ақпарат санын бірегей өлшеуді енгізу әртүрлі үрдістерді
зерттеуге бір ғана ортақ көзқараспен келуге мүмкіндік береді. Таралған
ақпарат саны және одан қала берді, ақпараттың қабылдаушыға әсер ету
нәтижесі оны таратуға кеткен энергия мөлшерімен анықталмайды. Сондықтан да
ақпараттың ең бір маңызды ерекшелігі оның бейэнергиялық сипаты болып
табылады. Ақпаратты пайдаланудың мәнісі, көп зат массасын және энергияның
көп мөлшерін тарату мен түрлендіру үрдістерін іске қосу ақпарат таситын
аздаған масса мен энергия көмегімен бағытталып, тексеріліп тұру
мүмкіндігінде. Мысалы, атомдандырылған роботтехникалық кешендерде қазіргі
машиналардың аса күрделі бөлшектері мен тораптары дайындалып, оларды жинау
станоктар мен роботтардың атқарушы мүшелеріне технологиялық тізбекке
ендірілген микропроцессорлардан берілетін энергетикалық мағынада мейлінше
аз қуатты басқару сигналдарының әсерімен іске асырылады. Тірі табиғаттағы,
машиналардағы және адам қоғамындағы ақпараттық үрдістер энергия мен
материяның нақты түрлері арқылы жүзеге асырылатын болса, ақпараттық
кибернетикалық тәсіл өзінің олардан дерексіздендірілуімен қызықты.
Философияда үш он жылдықтан да әрі ақпараттың түрлі тәсілі, бір-біріне
қарсы екі тұжырымы – атрибуттық және қызметтік – қатар өмір сүріп келеді.
Атрибуттық тұжырым ақпаратты барлық заттық нысандардың қасиеті, яғни,
материя атрибуты деп түсіндіреді. Қызметтік тұжырым керісінше, акпаратты
өзұйымдастырғыш жүйелер қызыметімен ғана байланыстырады. Бұл тұжырымдардың
әрқайсысы ақпараттың белгілі бір жағын бейнелейді. Сондықтан да, оларды
атрибуттық тұжырым ақпараттың материалдық нысан атрибуты ретіндегі оны
пайдалану үрдістерінен тәуелсіздігіне баса көңіл бөлетіндей, яғни
ақпараттың статикалық қасиетін ашатындай етіп, бірлікте қарастыруға болады.
Ақпаратты байланыстырып тұрған кибернетикалық жүйені қызметімен
байланыстыратын тұжырым ақпараттық үрдістер динамикасы арқылы анықтайтын
ақпараттың динамикалық қасиетін білдіреді. Нысандар сондықтан өз ішіндегі
үрдістерді тудыра алады. Бұл нысандарда белгілі шарттарда бейнелеудің
“таратушы” бөлігіне айналатын ақпарат бар. Субъект нысаннан ақпарат алып,
оны таным немесе басқару ауқымына қосады. Бұл жағдайда ақпарат мазмұны,
мәні анықталады, құндылыққа ие болып, оның сематикалық, прагматикалық
қасиеттері ашылады. Осы сарында ақпараттың салыстырмалы және абсолютті
сипаты туралы айтуға болады. Ақпараттың салыстырмалы сипаты, бір нысан
басқа бір белгілі нақты жағдайларда осы ақпаратты қабылдап (тудырып), өз
пайдасына жарататын қатаң анықталған және онымен өзара әсерлес нысан үшін
ғана ақпарат көзі болатындығымен өрнектеледі. Ал ақпараттың абсолютті
сипаты акпарат сияқты қасиеті жоқ заттық материалдық құрылымдардың
(нысандардың) болмайтындығымен ерекшеленеді . Бұл ашық (өзара әсерлес)
нысандарға (жүйелерге) да және тұйық (оқшауланған) нысандарға да қатысты.
Дегенмен, соңғысына қатысты қиялдаудың белгілі бір дәрежесінде олардың
ақпаратты иемденудегі жеткілікті мүмкіндіктері туралы айтуға болады.
Материя мен энергия сияқты іргелі категориялармен бір қатарға тұрып,
ақпарат орасан кең ұғымға айналды және одан әрі кеңи де тереңдей түсуде.
Зерттеу салаларына байланысты ақпараттың анықтамасы көп: сырт дүниеге
төселу үрдісі барысында одан алынған мазмұн белгісі (Н.Винер); энтропияны
жоққа шығару (Бриллюэн); барысында анықталмағандық жойылатын қатынас,
байланыс (К.Шеннон); әртүлілікті тарату (Эшби); құрылым күрделілігінің
өлшемі (Моль);таңдау ықтималдығы (Яглом). Бұл анықтамалардың әрқайсысы
материя мен энергия үлестірілімінің кеңістік пен уақытта біртекті
еместігінің және дүниедегі өтіп жатқан үрдістердегі барлық өзгерістер
өлшемі ретіндегі көпжақты ақпарат ұғымының бір қырын ғана ашады. Ақпаратты
ғылыми зерттеу және оқып үйрету нысаны ретінде қарастырғанда оны
техникалық, семантикалық және прагматикалық тұрғыдан бөліп қараған жөн.
Техникалық тұрғыдан дәлдік, сенімділік, хабар тарау жылдамдығы, сигналдарды
тарату арналарын құрудың әдістері, техникалық құралдары мен оларды бөгеттен
қорғау мәселелері және т.б. зерттеледі. Сематикалық тұрғыдан зерттеу
дөптелген сигналдар арқылы хабар мәнін дәл беру мәселесін шешуге
бағытталған. Ақпараттың прагматикалық тұрғысы тұтынушының келесі іс-
қимылдарына әсері тұрғысында алынған хабардың тұтынушыға қаншалықты құнды
екендігінде. Ақпаратты дербес қарастыру идеясы кибернетикамен бірге пайда
болған және орнықтылық, тірі қалушылық сияқты жүйелеу саласын қамтамасыз
ететін басқару мен таным үрдістеріне ақпараттың тікелей қатыстылығы
кибернетикада дәлелденген. Кибернетикалық жүйеде көрсетілген екі үрдіс
тығыз байланысты болып келеді. Шынында да, өзінің өмір сүру ортасында
тиімді іс-кимыл қалыптастыру үшін жүйе сырт және өзіндік ішкі ақпаратты
жинап, өңдеу жолымен сол ортаны зерттей, оқып-үйрене , тани отырып,
үздіксіз өзгеріп отырған жағдайға төселуі кажет; нәтижесінде жүйеде сырт
дүниенің динамикалық ақпараттық моделі калыптасады. Сондықтан да тірі
организмде, техникалық жүйеде немесе адамзат қоғамында іске асырылатын
басқару ненемесе танудың кез келген үрдісінің қажетті шарты ақпаратты
жинау, оны тарату, көбейту, қайта өңдеу және басқару жүйесі мақсаттарына
жету үшін басқару әсерлерін өндіру үрдістерінде пайдалану болып табылады.
Кибернетика жүйе мен ортаның және жүйелердің өзара әсерлерін тек қана
ақпараттық деп қарастырады, ал басқа ғылымдар осындай әсерлерді өзге
тұрғыдан карастырулары мүмкін. Сондықтан да басқару кибернетикалық
жүйелерде ақпарат арқылы өте қисынды анықталады: басқару дегеніміз ақпарат
алу, беру нәтижесінде жүйенің өзі немесе өзге жүйе арқылы жасалатын жүйені
өзінің бір мүмкін күйіне ауыстыру немесе соған ауыстыру. Кибернетика
тұрғысынан басқарудың негізгі мәселесі – жүйеде бар және түсіп жатқан
ақпаратты сақтау және көбейту. Бұл дегеніңіз, жүйе ұйымшылдығын сақтау
немесе оны көтерумен пара – пар. Басқару және тану үрдістерінің екі
бірлігі туралы айта отырып, кибернетикалық жүйелерде ақпараттың екі түрін
ажыратады:
1) Құрылымдық (немесе байланысты) ақпарат. Барлық табиғи және жасанды
түрде пайда болған тірі және өлі табиғат нысандарына қатысты. Таңдау,
тіркеу және жүйенің сыртқы ортамен өзара әсерінің оң тәжірибесінің
белгілі құрылымдық өзгерістер түрінде жүйеде бекіту нәтижесі;
2) Жедел (немесе жұмысшы) ақпарат. Материалдық әлем нысандары арасында
айналып жүреді және тірі табиғатта, техникалық жүйелерде және адамзат
қоғамындағы басқару үрдістерінде пайдаланылады
Басқару мен тану үрдістерінің арасында терең ұқсастық барын баса айту
керек. Бұл екі үрдістің де негізінде белсенді бейнелеу мен дүркіндік
жатыр. Бұлардың құрылымында екі контурдан саналатын кері байланыс бар.
Бірінші контурда ортаның (басқару жүйесінің) әсерінен жуйе параметрлерінің
берілгендерінен ауытқуы нәтижесінде немесе таным субъектісі (таным жүйесі)
сигналдарының әсерінен зерттеу нысаны қасиеттерінің көріну нәтижесі ретінде
пайда болған жедел ақпарат айнаыстайды. Екінші контурда бірінші контурдың
ақпарат ағындарын семантикалық сүзгілеу нәтижесінде мақсаттық функция
тұрғысынан пайдалы ақпаратты таңдау және жинақтау, оны құрылымдық түрге
айналдыру, сонымен қатар құрылымдық деңгейде жүйенің өз даму үрдісін
қалыптастыру іске асырылады.
Басқару жүйесінде оқыту, бейімдеу, болжау (бейнелеудің алдын алу)
сияқты жүйенің өміршеңдігін сөзсіз арттыратын оның жаңа қасиеттері пайда
болады. Таным жүйесінде зерттеу нысанының заңдылықтары анықталып, болжамдар
тұжырымдалады, теоремалар дәлелденіп, теориялар жасалады. Ақпарат
философиялық категория ретінде болмыстың жалпы түрлерін, олардың байланысы
мен өзара шарттылығын ғана белгілеп қоймай, табиғатта, қоғамда және танымда
төменнен жоғарыға даму факторы болып табылады. Осыған байланысты
кибернетикалық мақсат бағытты жүйелердің үш түрлі физикалық мәніне сәйкес
ақпараттың үш түрі ажыратылады: тірі организмдер ішіндегі және олардың
арасындағы биологиялық ақпарат; машинаралық машина ішіндегі және машиналық
ақпарат және адамдар қауымдастығындағы әлеуметтік ақпарат.
Мазмұны мен көрсетілу түріндегі сапалы айырмашылықтарға қарамастан
ақпараттық үрдістердің айтылған түрлері құрылымдық қатынаста изоморфты
болады. Ол жад қызметін, кері байланысты нақты физикалық, биологиялық,
әлеуметтік және басқа табиғаты әр түрлі үрдістер мен құбылыстарды
имитациялауды жүзеге асыратын жасанды ақпараттық жүйелер жасаудың нысанды
алғышарты болып табылады. Қозғалыстың жаңа түрлері мен ақпараттық
құрылымдардың пайда болуы мен дамуындағы ақпараттың белсенділік ролі,
құрылымдық және жедел ақпараттың бірлігі мен өзара байланысы материя
дамуындағы екі бірдей сындарлы секірістерде (өлі табиғаттан өмірге және
жоғары жануарлардан адамға және адамдық қоғамға) ерекше анық көрініс берді.
Соңғы жедел ақпарат қарқынының күрт өсуіне және еңбек ету барысында
адамдардың өзара қатысуына септігін тигізді. Көптеген жаңа өзара байланыс
пен өзара әрекеттің пайда болуы адамзат қоғамының жаңа метақұрылымының
пайда болуына әкеп соқты. Қоғамда әрқилы ақпарат түрлерінің көбеюіне сай,
оны тұтыну қарқыны қоғам өмірінің барлық салаларында болып көрмеген
шапшаңдықпен өсе түсті. Бұл қоғамда жедел ақпараттың саралануына, оның
әлеуметтік, ғылыми-ақпараттық, технологиялық, статистикалық сияқты
түрлерінің пайда болуына әкелді. Бұлар адамдардың көптеген жаңа жасанды
құрылымдарды - еңбек құралдарын, машиналарды, тұрмыс бұйымдарын, ғылыми
жетістіктерді, өнер туындыларын және т.б., - жасауға, яғни ноосфера
қалыптастыруға бағытталған мақсатты іс-әрекеттерінде пайдаланылды. Осыған
байланысты бірінші орынға ақпараттың мазмұндық қырлары, оның адамдардың
қызметіне қатысты татымдылығы көтеріледі.
Алғашқы тұрпатты-математикалық ақпарат ұғымының мақшалы, бағалы жағы
шынтуайтында “білім” және “ақпарат” ұғымдарын бірегей іргелі “ақпарат қоры”
ұғымына біріктірді. Ақпарат қоғамның аса маңызды стратегиялық қорына айнала
бастады. Ақпарат қорын пайдаланудың кеңеюімен қоғамның өзінің дамуындағы
бүтіндей жаңа фазасы – “ақпараттық қоғамға” өтуі байланыстырылады. Онда
әлеуметтік – ақпараттық технологиялар түріндегі жеке адамдар мен бүтіндей
әлеуметтік топтардың әлеуметтік белсенділігінің бүтіндей жаңа түрлерінің
пайда болуы мүмкін. Ақпараттық технологиялар, бір жағынан, барынша өсіп
бара жатқан мағлұматтар мен, екінші жағынан, олардың әлеуметтік қолданыс
ауқымы мен мүмкіндіктері арасындағы қайшылықтарды шешу құралы ретінде пайда
болады. Осыдан барып ақпараттық технологиялардың екі жақтылық мәні шығады:
біріншіден, ол білімді қоғамның ақпарат қорына айналдыратын құрал, ал
екіншіден – адамдардың мемлекеттік басқару мен қоғамның өзін-өзі басқару
жүйелерінде тікелей қолдануына болатын әлеуметтік технологияларды іске
асыру және оларды әлеуметтік-ақпараттық технологияларға айналдыру құралы.
Ақпараттық технологиялар мен қорлар және олардың кәзіргі кезеңде
қоғамды зерделендірудегі маңызын зерттеп дамытумен біршама жас ғылым
информатика (ақпаратаным) айналысады. Ақпараттық үрдістерді қарқындату,
ақпаратты барынша тереңдетіп қайта өңдеу және басқаруда ақпарат қорларын
жан-жақты пайдалану жеке адамның, қоғамдық жүйелердің орынықтылығын, сыртқы
жағдайлардың өзгеруіне бейімділігін, жаны беріктігін және сенімділігін
арттыратындығы туралы белгілі ғылыми қағиданы дүниежүзілік практика
растайды. Ақпараттық үрдістерді қарқындатудың тікелей салдары адам әлеуетін
дамытуды үдету, адамдардың білімділік және ақпараттанғандық деңгейін көтеру
және сол арқылы барынша өсіп келе жатқан әлеуметтік, саяси және
экономикалық белсенді бұқара тобын қалыптастыру болып табылады. Сонымен,
қоғамда барынша кең көлемде қалыптасып келе жатқан ақпараттық қорлар мен
әлеуметтік - ақпараттық технологиялардың көмегімен қоғамдық тіршілік
әрекеттің барлық салаларын басқару жүйелерінде оларды тұтынудың үдемелі
шапшаңдығы ақпараттық қоғамның басты белгілері және оның дамуын
оңтайластырудың шешуші факторлары болып табылады.
Бақылау сұрақтары:
1. Материалдық әлемді жүйелі ұйымдастыру мәні неде?
2. Материалдық құрылымда ақпарат қандай қызмет атқарады?
3. Адам құрған жасанды жүйеден табиғи жүйенің негізгі айырмашылығы неде?
4. “Білім” гносеологиялық категориясына анықтама беріңдер.
5. Тірі және өлі табиғаттың материалдық жүйелеріндегі арнайы өзара
әрекеттестіктерге мысал келтіріңдер.
6. Табиғат құрған органикалық әлеммен адам құрған техникалық әлемнің
құрылымындағы және қызметіндегі ұқсастықтар қалай көрінеді?
7. Ақпараттың жалпы ғылыми теориясын құру негізіне қандай маңызды қағидалар
алынған?
8. “Ақпарат” атрибуттік тұжырымдамасының негізгі қырларын
баяндаңыз.“Ақпарат” қызметтік тұжырымдамасының мағынасы неде?
9. “Ақпараттың” техникалық, семантикалық және прагматикалық қырларын
түсіндіріңдер.
10. Ақпараттық қоғам деген не? Ол немен сипатталады?
2 – лекция. Тақырыбы: Ақпаратты өлшеу
Жоспары:
1. Құрылымдық өлшем
2. Статистикалық өлшем
3. Семантикалық өлшем
Лекция мақсаты:
Ақпаратты өлшеу және өлшем түрлері жайлы түсінік беру.
Лекция мәтіні:
Ақпарат теориясының пайда болуын әдетте, негізінен, американдық ғалым
К.Шеннонның “Байланыстың математикалық теориясы” (1948) атты іргелі
еңбегінің жарыққа шығуымен байланыстырады. Дегенмен, ақпараттар теориясына
оның жігін бұзбай, басқа да ғалымдардың еңбектерінде алынған нәтижелер
енді. Мысалы, ең алғаш ақпараттың сандық өлшемін ұсынған (1928)
Р.Хартлидің, үзіліссіз функцияның жекелеген санақ нүктелеріндегі мәндерінің
жиынтығымен берілу мүмкіндігі жайындағы аса маңызды теореманы тұжырымдаған
(1933) және бөгеуілді ортада сигналдарды қабылдаудың тиімді әдістерін
тапқан (1946) академик В.А.Котельниковтың, ақпарат теориясының
математикалық негізі болып табылатын тербелістердің статистикалық
теориясына үлкен үлес қосқан (1941) академик А.Н.Колмогоровтың нәтижелері
кірді.
Келесі жылдарда ақпарат теориясы шетел ғалымдарының (В.Макмилланның,
А.Файнстейннің, Д.Габордың, Р.М.Фаноның, Ф.М.Вудвордтың, С.Гольдманның,
Л.Бриллюэннің, және т.б.), сол сияқты кеңес ғалымдарының
(А.Н.Колмогоровтың, А.Я.Чинчиннің, В.И.Сифоровтың, Р.Л.Добрушиннің,
М.С.Пинскердің, А.Н.Железновтың, Л.М.Финктің және т.б.) еңбектерінде әрі
қарай дами түсті.
Байланыс жүйесі қызметінің тиімділігін арттыруға қатысты іргелі
теориялық мәселелердің бірсыпырасын шешу нәтижелері ақпарат теориясының,
тар шеңберлі классикалық қойылымына, жатқызылады. Бұл, бірінші кезекте:
– Өздері тасымалдайтын “ақпарат мөлшерін” бағалау мәселелерін қамтитын
хабарларды тарату құралы ретіндегі сигналдарды талдау;
– бөгеуіл болған жағдайда да, болмаған жағдайда да байланыс каналы
бойынша хабарды таратудың шектік мүмкін жылдамдығын қамтамасыз ететін
хабар көздерінің және байланыс каналдарының ақпараттық сипаттамаларын
талдау және хабарларды кодтаудың, декодтаудың принципті мүмкіндігін
негіздеу.
Басқа тұрғыдан қарағанда, байланыс жүйесін тұтасымен тиімділеу
принциптерін жетілдіруді ақпарат теориясының ауқымды мәселесі деп есептеуге
болады. Бұл жағдайда оған байланыс жүйелерінің барлық жергілікті
мәселелерін, мысалы тиімді қабылдау мәселесін және де басқа мәселелерді
жатқызады.
Үшінші шекті тұрғыға сәйкес ақпарат теориясы құзырына тұжырымдамасына
ақпарат ұғымы енетін барлық мәселелер мен есептерді жатқызады. Ақпаратты
алуға, таратуға, сақтауға, өңдеуге және қолдануға байланысты үрдістерді
оқып-үйрену ақпарат теориясының меншігінде саналады. Бұл тұрғыда ол
көптеген ғылымдардың (атап айтқанда, кибернетика, биология, психология,
лингвистика, педагогика) мәселелерін барлық үш (синтаксистік, семантикалық
және прагматикалық) деңгейде қозғайды.
Ақпарат теориясы идеясын ғылымның әртүрлі саласында кеңінен пайдалану
әрекеттерінің жасалынуы оның өзі негізі математикалық теория екендігіне
байланысты. Оның негізгі ұғымдары (энтропия, ақпарат мөлшері, істеп шығару
қабілеті) әр түрлі физикалық мазмұн берілуі мүмкін оқиғалар ықтималдығы
арқылы ғана анықталады. Ақпарат теориясының негізгі идеяларын пайдалану
тұрғысынан ғылымның басқа салаларындағы зерттеу тәсілі теориялық-ақпараттық
тәсіл деп аталады. Көптеген жағдайларда осы тәсілді пайдалану жаңа
теориялық нәтижелер мен құнды практикалық ұсыныстар алуға мүмкіндік берді.
Дегенмен, мұндай тәсілдің нақтылы шындыққа онша сай келе бермейтін үрдістер
моделін құруға әкелетін кезі сирек емес. Сондықтан, хабарларды таратудың
және сақтаудың таза техникалық мәселелер төңірегінен тыс, кез келген
зерттеулерде ақпарат теориясын үлкен сақтықпен пайдаланған жөн. Әсіресе бұл
адамның ой әрекетін модельдеуге, оның ақпаратты қабылдау және өңдеу
үрдістеріне қатысты.
Ақпараттың қолданбалы теориясы автоматтандырылған басқару жүйесі
саласында мамандандырылатын информатик-мамандарды дайындауда іргелі
курстардың бірі болып табылады. Мұндай жүйелердің қызметі ақпаратты
алумен, таратумен, сақтаумен және өңдеумен елеулі түрде байланысты. Себебі,
бұл кезеңдер іске асырылмайынша дұрыс шешім қабылдау, демек, жүйе
қызметінің соңғы мақсаты болып табылатын қажетті басқару ықпалын жүзеге
асыру мүмкін емес.
Ақпарат ұғымын түсіндірудегі бар айырмашылық, ақпарат әрқашан
материалдық-энергетикалық тұлғада, сигнал түрінде айқындалатыны даусыз.
Техникалық құралдардың көмегімен оны өңдеуді жүзеге асыру мүмкін болатын
тұлғаланған түрде берілген ақпаратты мәліметтер деп атайды.
2.1. Ақпаратты өлшеу
Ақпаратты тарату және түрлендіру теориясындағы маңызды мәселе -
ақпараттың өлшемін, мөлшерін, сапасын анықтау.
Информатиканың негізгі мәселелерін қарастыру үшін ақпарат ұғымының өзі
емес? Ақпарат саны ұғымы маңыздырақ. Оған анықтама беру үшін алдымен бір
қарағанда бір-бірінен тым алыс жатқан ақпарат пен анықталмағандық ұғымдары
арасындағы тығыз байланыс сырын ашу қажет. Бұл байланыстың мәні мынада:
Әлдебір ақпараттың пайда болуы әрқашан мәселе туралы біздің
біліміміздегі анықталмағандықтың азайғандығын білдіреді. Қарапайым мысал
қарастырайық. 4 подъезді бар 5 қабат 100 пәтерлі үйде бізді қызықтыратын
бір адам тұратын болсын. Егер бізге басқа ешнәрсе белгісіз болса, онда біз
сол адам көп пәтердің біреуінде тұрып жатыр деп тек ықтималды түрде айта
аламыз. Мұндай жағдайдың анықталмағандығын 100 деп аламыз.
Егер енді біз өзімізді қызықтыратын адам бірінші подъезде тұратындығы
туралы ақпарат алатын болсақ, онда осымен біздің біліміміздің
анықталмағандығы 4 есе азаятын болады – енді ол 25 пәтердің бірінде ғана
тұруы мүмкін. Анықталмағандық азайды, себебі 25 тең ақпарат алынды.
Егер бізге подъезд нөмірінің орнына қабат нөмірі белгілі болса, онда
20 пәтердің ішінен таңдау мүмкін болатын да анықталмағандық 20-ға тең болар
еді. Ал, подъезд нөмірін де, қабат нөмірін де білетін босақ, онда біз
таңдауды 5 пәтердің біріне әкелер едік те анықталмағандық 5-ке тең болар
еді.
Ақырында, егер пәтер нөмірін білер болсақ, онда кезкелген
анықталмағандықтан арылып, танысымыздың тұратын жері туралы мәлімет
бойынша көп мүмкіндіктен біреуін таңдап жатпай-ақ нысанаға тура тартуға
болар еді.
Келтірілген мысал ақпарат пен анықталмағандық және таңдау мүмкіндігі
араларында тығыз байланыс бар екендігін көрсетеді. Кезкелген
анықталмағандық таңдау мүмкіндігін жоққа шығармайды, ал кезкелген ақпарат
бұл мүмкіндікті азайтады. Толық ақпарат жағдайында таңдауға орын жоқ.
Ішінара ақпарат таңдау нұсқалары санын азайту арқылы анықталмағандықты
қысқартады. Басқаша айтқанда, ақпарат неғұрлым көп болса, соғұрлым
анықталмағандық азаяды. Сонымен қатар жоғарыдағы анықталмаған ақпарат пен
анықталмағандықтың өзара қалай байланысқандығын түсіну қиын. Жоғарыдағы
мысалға қабат нөмірі туралы ақпарат пен подъезд нөмірі туралы ақпарат өзара
тең бе? Тең емес екендігі сезіледі, әрине, қабат нөмірі туралы ақпаратқа
қарағанда молырақ, бірақ оны қалай негіздеуге болады? Мәселенің
күрделілігін көрсету үшін (оны шешуге кіріспес бұрын) тағы бір мысал
қарастырайық.
Терезе сыртында ілулі тұрған термометрге қарап ауа температурасының –
100С екендігін анықтадық. Біз ақпарат алдық, бірақ оның саны қанша? Бұл
жерде ауаның температурасы ешқашан +350С жоғары көтерілмейтіндігі және
-400С төмен түспейтіндігі белгілі болсын. Біз алған ақпарат мөлшері(саны)
өзгерер ме еді, егер өлшеу жұмыстары температура қысқы күні -600С
төмендейтін жерлерде жүргізілетін болса? Алғашқыда өзгермейтіндей көрінеді,
себебі біз бір ғана нәрсені білдік (Е=-100С). Енді біз ауаның температурасы
барлық уақытта да -100С болатын жерге тап болдық делік. Ондай жағдайда
жалпы термометрге қарау керек болар ма еді? Ешқандай да пайдалы ақпарат
енді алмас едік, себебі термометрдің көрсетімі алдын-ала белгілі.
Жоғарыда келтірілген мысалдар, ақпарат мөлшері(саны) ұғымын талдауды
өздерінен бастауға тым күрделі. Сондықтан да жеңілдеу мысал қарастырайық.
Қосылуы немесе сөндірілуі мүмкін электр лампасы болсын делік. Лампаның
қай күйде екендігі бізге белгісіз және біз оны білгіміз келетін болсын. Бұл
мақсатта мына екі сұрақтың бірін қоюға болады: Лампа қосылған ба?ң немесе
Лампа сөндірілген бе?ң, дегенмен бір сұрақ берсе де (кезкелген)
жеткілікті, себебі оған берілген жауап екіншісіне де жауап береді. Нақтылық
үшін бірінші сұрақты алайық.
Соныме, мына сұрақ қойылады: “Лампа қосылған ба?”. Оған мына екі
жауаптың бірі берілуі мүмкін: “Иә” немесе “Жоқ”. Жауап алынғаннан кейін
анықталмағандық жойылды, қажетті ақпарат алынды. Жоғарыда келтірілген сұрақ
“иә-жоқ” типті сұрақтардың үлкен тобына жатқызылады. Мұндай типті сұрақтың
кезкелгеніне мына екі жауаптың бірі берілуі мүмкін: не “иә”, не “жоқ”.
Сұраққа “иә-жоқ” типті жауап беру арқылы алынған ақпарат мөлшері(саны)
бит (ағылшын. bіt – қысқарған bіnary dіgіt – екілік бір) деп аталады.
Бит – ақпарат санының ең кіші бірлігі. 1 биттен кем ақпарат алу мүмкін
емес. 1 бит ақпарат алғанда анықталмағандық 2 есе азаяды.
Электр лампасы битке жақсы мысал бола алады: сөндіргіш (қосылған-
сөнген), магнитті жүрекше (магниттелген-магниттелмеген), жартылай өткізгіш
диод (ток жібереді-ток жібермейді) және т.б.
Лампаның сөндірілген күйін Ш цифрымен, қосылған күйін 1 цифрымен
белгілейік. Екі лампадан тұратын, бірінен-бірі тәуелсіз сөндіріліп немесе
қосылатын жүйені қарастырайық. Бұл жүйе үшін мынандай жағдайлардың болуы
мүмкін:
Жүйенің жағдайынан толық ақпарат алу үшін А лампасы мен В лампасы
бойынша сәйкес “иә-жоқ” типті 2 сұрақ қою қажет.
Сонымен, бұл жүйедегі ақпарат саны-2 бит, ал мүмкін болатын
жағдайлардың саны-4.
Енді 3 лампадан тұратын жүйені қарастырайық:
Енді 3 бит ақпарат алу үшін 3 сұрақ қою қажет. Бұл жүйенің жай-күйінің
саны 8 тең. Осыған ұқсас, 4 лампадан тұратын жүйе үшін 4 бит және 16 күй-
жай, 5 лампалы жүйе үшін – 5 бит және 32 күй-жай, 6 лампалық жүйе үшін – 6
бит және 64 күй-жай, 7 үшін – 7 бит және 128 күй-жай және, соңында, 8 үшін
8 бит және 256 күй-жай алатын боламыз. Ақпарат саны (мөлшері) мен күй-жай
саны арасындағы байланыс Хартли кейіптемесі(формуласы) арқылы беріледі:
, мұндағы -битпен берілген ақпарат саны, - мүмкін болатын
күй-жай саны.
Енді тараудың басындағы мысалдарда келтірілген сұрақтарға жауап беруге
болады. Егер бір үйде 100 пәтер болса, онда таңдау 100 күй-жайдан мүмкін
болады да таңдауға қажетті ақпарат болады. Подъезд нөмірін білгеннен
соң біз күй-жай санын 25 дейін азайтамыз да болады. Осылайша, егер
біз қабат нөмірін білетін болсақ, бізге ақпарат жетіспейтін болады.
Ең соңында, егер бізге пәтердің нөмірі белгілі болса, онда күй-жай
саны 1 тең болады да болады. Бұл жағдайда бізге ешқандайда ақпарат
қажет болмайды.
Ауа температурасына қатысты мысал да бұдан аса күрделі емес. Егер
межеленген жерде температураның ауытқу аралығы 750С (+350С – -400С) болса,
онда бүгінгі температураны біліп, біз бит ақпарат аламыз. Егер осы
аралық 950С (+35 – -600С) болса, онда біз ақпаратты да көбірек аламыз -
. Ақырында, егер терезе сыртында әрқашан -100С болса, онда
болады да біз ешқандай да ақпарат ала алмаймыз және ол зөінен-өзі түсінікті
де.
(Шын мәнісінде барлық мүмкін температура ауытқу аралығын емес,
температураның сол ай төңірегіндегі ауытқу аралығын алу керек еді: июльде
температураның нөлден төмен болмайтындығы анық. Сондықтан да ақпарат саны
азаяды және оған қоса санақ жүргізетін айдан тәуелді болады).
8 бит ақпараттан тұратын топ байт аталады. Егер бит ең кіші ақпараттық
бірлік болса, онда байт негізгі бір. Ақпараттың туынды бірлері болады:
килобайт(Кбайт), мегабайт(Мбайт) және гигабайт(Гбайт).
1 Кбайт = 1024 байт = 210 байт
1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 байт
1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 байт
Ақпараттық өлшемдер әдетте, үш тұрғыда қарастырылады: құрылымдық,
статистикалық және семантикалық.
Құрылымдық тұрғыда ақпарат массивтерінің құрылымы және оларды жәй ғана
ақпараттық элементтерді қарапайым есептеу немесе комбинаторлық әдістер
арқылы өлшеу қарастырылады. Құрылымдық тәсіл ақпараттық жүйелердің
мүмкіндіктерін оларды қолдану шарттарынан тәуелсіз бағалау үшін
қолданылады.
Статистикалық тәсілде энтропия ұғымы пайда болу ықтималдығын және
қандай да бір хабардың ақпаратталғандығын ескеретін анықталмағандық өлшемі
ретінде пайдаланылады. Статистикалық тәсіл ақпараттық жүйені қолданудың
нақты шарттарын ескереді.
Семантикалық тәсіл ақпараттық хабардың пайдалылығын немесе құндылығын
айқындауға мүмкіндік береді.
2.1.1. Құрылымдық өлшем
Ақпарат әрқашанда хабар түрінде беріледі. Хабардың элементар бірлігі –
таңба. Топтарға жиналған таңбалар – сөздер. Сөздер немесе жеке таңбалар
түрінде түзілген хабар әрдайым оның материалдық-энергетикалық
(электрлік, жарықтық, дыбыстық сигналдар және т.т.) түрде беріледі.
Құрылымдық өлшемді пайдаланған кезде хабардың тек дискретті құрылымы
ғана, ондағы ақпараттық элементтер саны, олардың арасындағы байланыстар
ескеріледі. Құрылымдық тәсілде ақпарат өлшемдері геометриялық,
комбинаторлық және қосылымды болып ажыратылады.
Геометриялық өлшем дискреттік бірлікпен ақпараттық хабардың
геометриялық моделінің параметрін (ұзындығын, ауданын, көлемін және т.т.)
өлшеуді қарастырады. Мысалы, ұзындығы бірге тең сызық (2.1, а - 0 немесе 1
мәнін қабылдайтын бірразрядты сөз), квадрат (2.1, ә - екіразрядты сөз)
немесе куб (2.1, б - үшразрядты сөз) ақпараттың геометриялық моделі бола
алады. Берілген құрылымдардағы мүмкін болатын ақпараттың ең үлкен мөлшері
барлық өлшемдері (координаталары) бойынша дискретті мәндердің қосындысы
ретінде модельдің (жүйенің) ақпараттық сыйымдылығын анықтайды.
Комбинаторлық өлшемде ақпарат мөлшері элементтер (таңбалар)
комбинациясының саны ретінде анықталады. Ақпараттың мүмкін мөлшері
элементтерді теру, ауыстыру және орналастырудың мүмкін санымен бірдей
болады. 1-ден ғана тұратын сөздердегі таңбаларды тіркестіру сөздің мәнін
өзгертеді. 100110 және 001101, 011101 және 111010 - сөздерінің қос жұбын
қарастырайық. Олардың шеткі разрядтары ауыстырылған (сандағы таңба
разрядының орындары өзгерген – солдан оңға көшірілген).
Қосылымдық өлшемге (Хартли өлшемі), сәйкес ақпарат саны екілік
бірлікпен – битпен-өлшенеді. Ол барынша кең таралған. Санның q тереңдігі
мен п ұзындығы ұғымдары енгізіледі.
Санның q тереңдігі – ақпаратты өрнектеу үшін қабылданған таңбалар
(элементтер) саны. Уақыттың әрбір мезетінде тек қандай да бір жалғыз таңба
іске асырылады.
Санның п ұзындығы – берілген шама сандарын өрнектеу үшін қажетті және
жеткілікті позициялар саны.
Санның берілген тереңдігінде және ұзындығындағы сандар мөлшерін
арқылы өрнектеуге болады. Ақпараттық сыйымдылықты бағалау үшін N шамасы
қолайсыз. Ақпарат мөлшерін есептеуге мүмкіндік беретін логарифмдік өлшемді
– битті- енгізейік:
(2.1)
Демек, 1 бит ақпарат-болатын немесе болмайтын бір элементерлық оқиғаға
сәйкес келеді. Мұндай ақпарат мөлшерінің өлшемі амалдарды сандарға
қолданғандай, өлшемдерге де қолдануға мүмкіндік беретінімен ыңғайлы. Бұл
жерде ақпарат мөлшері 0 немесе 1 екілік таңбалар санына пара пар. Бірнеше
ақпарат көзі бар болған жағдайда ақпараттың жалпы мөлшері
, (2.2)
мұндағы - k көзіндегі ақпарат мөлшері.
Ақпараттың логарифмдік өлшемі ақпарат мөлшерін өлшеуге мүмкіндік береді
және практикада қолданылады.
2.1.2. Статистикалық өлшем
Ақпараттың статистикалық теориясында оқиғаның өзі емес, ол жайындағы
ақпарат қарастырылатын ақпарат мөлшерінің жалпы өлшемі енгізіледі. Бұл
мәселе К.Шеннонның “Ақпараттар теориясы бойынша таңдамалы еңбектер”
жұмысында тереңінен қарастырылған. Егер пайда болу ықтималдығы бірге жақын
жиі кездесетін оқиға жайында хабар пайда болса, онда қабылдаушы үшін мұндай
хабарда ақпарат аз. Пайда болу ықтималдығы нөлге жақын оқиғалар жайындағы
хабарларда да ақпарат аз.
Оқиғаны мүмкін болатын қандай да бір тәжірибенің нәтижесі деп қарауға
болады, және осы тәжірибенің барлық нәтижелері ансамбль (жарасымдылық)
немесе оқиғалардың толық тобын құрайды. К.Шеннон тәжірибе кезінде пайда
болатын, жағдайы анықталмағандық ұғымын енгізіп, оны энтропия деп атады.
Ансамбль энтропиясы бұл оның анықталмағандығының, демек тәжірибенің әрбір
мүмкін нәтижесі ықтималдары жиынының орташа функциясы сияқты сандық
өрнектелетін ақпараттылығының сандық өлшемі.
Тәжірибенің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Жоспары:
1. Материяның жалпыға бірдей семантикалық қасиеті ретіндегі ақпарат ұғымы.
2. Табиғат пен қоғамның ақпараттық заңдарының бірлігі.
3. Ақпараттық дүниетаным.
Лекция мақсаты:
Жалпы ақпарат ұғымын беру. Материяның жалпыға бірдей семантикалық
қасиеті ретіндегі ақпарат ұғымы. Табиғат пен қоғамның ақпараттық заңдарының
бірлігі мен ақпараттық дүниетаным түсініктерін қалыптастыру.
Лекция мәтіні:
1.1. Материяның жалпыға бірдей семантикалық қасиеті ретіндегі ақпарат
ұғымы
Материя – өздеріне ғана тән кез келген қасиеттері, байланыстары,
қатынастары мен қозғалыс түрлері бар дүниедегі барлық нысандар мен
жүйелердің ақырсыз жиыны. Материалдық дүниенің жүйелі ұйымдастырылуы
материяның бар болуының негізін қалайды. Жүйе дегеніміз, мақсат немесе
қызмет тұтастығымен біріктірілген элементтер жиыны. Жүйеден тыс материя
жоқ.
“Материя” ұғымы “жүйе” ұғымымен мағыналас. Осы тұрғыдан, материалдық
құрылымды 1.1. суретіндегідей, құрамды элементтері ретінде зат, энергия,
білім, ақпарат көрсетілген түрде беруге болады. Жүйелік тұрғысынан бұл
элементтер тең дәрежеде. Мұнда бірінші, екінші деген жоқ. Зат пен энергия
білім мен ақпараттың сәйкес тұғырлары ретінде көрінеді. Білім деп заттық
тұрпатта айқындалған жүйелі тәжірибені айтады. Зат – білім тұғыры немесе
“өлі” ақпарат. Ол білімді сақтаушы, сонымен қатар оны уақыт бойынша
таратушы генетикалық құрал қызметтерін атқарады. Энергия ақпарат тұғыры
ретінде зәру білімді көрсетеді. Ақпараттық өзара әрекет тұйық (жабық)
жүйелердің қасиеті болып табылады. Тұйықтықтың өзі жүйедегі субъект-объект
өзара әрекеттестігі мақсатымен анықталады. Жүйеде білімнің болуы
(зәрулендірілмеген ақпарат) оның ашықтығын (тұйық еместігін) куәландырады.
Ақпарат – материяның өзара әрекеттестікте көрініс беретін сол
материяның жалпы ортақ қасиеті. Ол жүйе құрайтын кибернетикалық құрал болып
табылады және сырттан енгізілмеген. Табиғи жүйелерде ақпарат үрдіс ретінде
көрінеді, ол жасалмайды, тек таратылады және қабылданады. Ал білім
жасалады, оның бір бөлігі мақсатты әрекеттер кезінде ақпарат түрінде
зәрулендіріледі. Жүйедегі ақпарат мөлшері оның ұйымдастырылғандық өлшемі
болады.
Бірі – объект, екіншісі – субъект болатын, жүйеге мақсат тұтастығының
белгісі бойынша байланысқан, өзара әрекеттес және алма-кезек қызмет бойынша
түйіндес элементтер жұбы – ең қарапайым негізгі жүйе болып табылады.
Осындай ең қарапайым жүйелерден мейлінше күрделі құрылымды жүйелер
түзіледі.
Жүйедегі элементтер әрекеттестігінің семантикасы күрделілік деңгейі әр
түрлі материалдық жүйелердің өз реттелу, сақталу және өз дамуының ішкі
қажеттілігімен анықталады.
Өркениет тарихында нысанға байланысты жүйелік тұрғысынан үш кезеңді
бөліп қарауға болады: XVІ ғасырға дейін – материалық жүйелер, XVІ-XX
ғасырлар – энергетикалық жүйелер, XX ғасырдан бастап – ақпараттық жүйелер.
Біздің уақыт ақпараттық қатынастың электрондық құралдарының кеңінен
қолданылуымен сипатталады. Олар ЭЕМ, есіту- және көру құралдарынан,
байланыс құралдарынан тұрады. Бұл құралдар адамның мақсатқа жетуге
бағытталған ойлы іс- әрекетін автоматтандыруға, ықтимал әлемдер жасауына
көмектеседі. Дегенмен, осындай жағдайдың өзінде адам өздері жасаған
нысандар мен жүйелер әлеміне субъект болып қала береді. Адам-машина
жүйелерінде айналыстағы ақпараттың семантикалық маңызы адам арқылы
көрінеді. Машиналарда,- олар қаншалықты жетілдірілген түрде жасалса да және
қандай да болмасын семантикалық модельдерді іске асыра алса да, - жоспар-
мазмұн жоқ. Адам жасаған жасанды жүйелердің табиғи жүйелерден айырмашылығы
да осында. Жасанды ақпараттық жүйелерге ақпарат сырттан адам арқылы
енгізілген. Машиналарда интеллект жоқ. Машиналық-технологиялық ақпарат
тұлғалық, синтаксистік сипатқа ие, ал хабарлардың мазмұны адамнан.
Бірге атқаратын жұмысты реттей жүріп адамдар өзара қатысады.
Кибернетикалық ақпараттың мәні – оның қатынастық қызметінде. Ол ақпарат
көзі (бейнеленетін нысан) мен қабылдаушының (басқарушы субъектінің)
үздіксіз жүйелі бірлігін бейнелейді және ол бірлік дегеніміз жүйе реакциясы
арқылы ортаның шынайы әсерінің алдын алуды ескереді. Ал, бұл тек мақсат
болғанда ғана, яғни жүйе қажетін қанағаттандыратын болжамды нәтиже болғанда
ғана мүмкін. Мақсат – объективті шындықтың қалаулы күйін алдын ала
бейнелеу.
Алдын ала бейнелеу келешек іс-әрекет пен оның бағдарламасын, яғни
қажетті келешек моделді құру үшін бұрынғы әсерлердің салдарын пайдалану
негізінде іске асады. Басқаша айтқанда, ақпарат – жүйелі категория. Ақпарат
және есеп туралы, ақпарат көзі болып табылатын нысан белгілі және
анықталған мақсаттарға жету үшін осы нысан туралы ақпаратқа қызығушы
субъект бар болғанда ғана, сөз қозғауға болады. Мұндай “ақпарат” түсінігі
жағдайында ақпарат ұғымынан жүйедегі пайдаланылмайтын білім бөлігі алып
тасталынады. Сонда да болса, кез келген жүйенің өмір сүру мен дамуын
қамтамасыз ету үшін бұрынғы жүйелі тәжірибені сақтау маңызды. Міне,
“білім” де соған қызмет етеді. Білім – гносеологиялық категория ғана
емес, тәжірибені арғы атасынан ұрпағына беруді де бейнелейтін генетикалық
та категория. Ақпарат білімнің белсенді түрде пайдаланылатын бөлігін
құрайды. Әлбетте, ағымдық үрдісте жүйелі қолданылатын білім мен сақтаулы
білімнің, екеуінің де “білім” екендігіне қарамастан, теңбе - тең еместігі
анық. Қатынастық үрдісте ақпарат субъект білімінің деңгейін өзгертеді де,
осыған сай білімнің жүйе үшін сигналдық сипаты анықталады. Жүйенің алдыңғы
және кейінгі күйлері арасындағы айырмашылықты сипаттайтын салыстырмалы
шамаларға жүйені тітіркендіреді. Сигналдылық жүйе күйлерінің саралану
қабілеттіліктеріне негізделген. Бұл ақпарат мазмұнындағы сапалы
айырмашылықтарға қарамастан, материяның барлық түрлері жүйелерінің
сигналдық ұйымдастырылуы үшін орынды.
1.2 Табиғат пен қоғамның ақпараттық заңдарының бірлігі.
Материяның әр түрінде әрекеттестік арнайы сипатта болады, сондықтан да
семантикалық мағына әртүрлі көрініс береді.
Мысалы, өлі табиғаттың екі элементінің әрекеттестігі өзара қозғалыс
жолымен материяның сақталу заңының айқындалуы арқылы анықталады. Мұнда,
жүйедегі қозғалыс параметрлерін шама бойынша реттейтін әрекеттестік күш
ақпараттық іліктестік ретінде көрінеді.
Қозғалыстағы нысанның орны, қозғалыс мақсаты туралы ақпаратсыз және
нысанға қозғалысты реттейтін әсерсіз қозғалыс мүмкін емес. Ақпарат кейбір
физикалық үрдіс арқылы беріледі, мысалы, сәулеленудің кейбір түрі арқылы.
Кез келген әрекеттестікте байланыста энергия мен статикалық тепе-теңдікте
болатын жүйе бар және ол ақпаратқа да, энергияға да қатысты тепе-теңдікте
болуы тиіс.
Мұндайға эволюцияланатын, шендестіріле құрылған, энергетикалық
сипаттағы мақсаттық белгілері бойынша өзін-өзі ұйымдастыратын биологиялық
жүйе мысал бола алады. Мұндай жүйедегі барлық үрдістердің ақпараттық
құраушылары бар; бұл жағдайда шендестірілген оңтайластырылған тиімді
контурдағы кейбір нақты үрдіс жайғасқан орын біршама дәрежеде оның
ерекшелігін, маңызды сипаттамаларын және бүкіл жүйенің бүтіндей жұмысының
біріккен мақсаттарына жетудегі рөлін анықтайды мұндай нақты үрдісті жүйе
элементі ретінде қарастыруға мән бермеу – ол туралы ақпараттың айқындауыш
құраушысын жоғалтуға әкеліп соғады.
Өсімдіктер әлемінде өсімдіктердің өмір сүруі зат алмасуына әсер ететін
навигациялық, жылу, жарық және басқа да өрістерден аса тәуелді. Онда өмір
сүру жолындағы күрес өлі табиғаттағыға қарағанда әлдеқайда белсенді түрде
өтеді. Субъект-объект әрекеттестігі өзінен өзі дамудың ішкі
қажеттіліктерінен туындайды, бірақ олар клетка деңгейінде көрініс береді.
Өсімдік кеңістікте орын ауыстырмайды. Эвкалипт, секвойя оған айқын мысал
бола алады.
Жануарлар әлемінде қимылсыздықты жеңу – нерв жүйесінің пайда болуына
алып келеді. Жеке адам қозғалысы – тіршілік. Субъект-объект қатынастары
организм деңгейіне шығарылады. Оған организмге оттегінің келуін қозғалысы
арқылы қамтамасыз ететін акуланы мысалға келтіруге болады.
Адамның пайда болуы жүйелі субъект-объект қатынасының одан әрі
дамуына жол ашты. Әлеуметтік құрылымды материяның әрекеттестік семантикасы
тіршілік дамуының ең жоғарғы түрімен, ойлайтын және саналы түрде дүниені
түрлендіруші жеке адамдар мен әртүрлі деңгейдегі қауымдастықтар
жиынтығымен, белсенді мақсатты үрдістермен анықталады.
Айтылғаннан көрініп тұрғандай, “ақпарат” – басқарудың классикалық
теориясының негіздерінен туындайтын кибернетикалық категория. Оның мәні –
материалдық дүниенің барлық жүйелері элементтерінің мақсатты
әрекеттестігінің нақты және қалаулы жағдайын бейнелейтін қатынастық
қызметінде. Адамның саналы қызметінде орталық нерв жүйесі сезім мүшелерінен
тітіркеніп, оны бұлшық еттерге тарататын дербес, тәуелсіз орган ғана емес.
Орталық нерв жүйесіне тән қызмет түрлері нерв жүйесінен шығып, бұлшық ет
және сезім органдары арқылы нерв жүйесіне тағы да қайта келетін тұйық
үрдістер ретінде ғана түсіндіріледі.
Ақпарат материямен және энергиямен қатар аса маңызды элемент. Онсыз
материалдық әлемнің өзінің бар болуы, материяның қозғалысы мүмкін емес
техникалық жүйеде, тірі организмде немесе адам қоғамында бірде- бір басқару
үрдісі де мүмкін емес.
Ақпарат материяның семантикалық мәні ретінде жүйелі ұғым және нысан
туралы, мақсат пен нысанға қажетті күшпен әсер ету туралы мағлұматтар мен
ақпаратта өрнектеледі. Материяның кез келген түрінің кез келген екілік
жүйесінің элементтері ақпараттың көздері және қабылдауыштары бола алады.
Кез келген объект және оған сәйкес келетін субъект жүйе құрайды.
Жердегі тіршіліктің дамуы табиғи түрде эвкалипт, секвойя, акула немесе адам
сияқты жетілген кибернетикалық жүйелер қатарын қалыптастырды.
Адамның қатынастық ақпарат жүйесі интеллектуалдық және дене қызметімен
тығыз сабақтастықта. Дыбыссөз қабылдау, көзбен қабылдау мәтін, бейне ,
дене түйсігі арқылы қабылдау, дәмдік қабылдау, иіс сезіну сенсорлық
жүйелері дамуда. Қабылданған сигналдарды тану және оларды түсіндіру
мүмкіндіктері кеңейе түсуде. Білім қорын жинау, логикалық қорыту, болжау,
шешім қабылдау, іс-әрекеттерді жүзеге асыру өсіп келеді. Адамдар арасындағы
кооперативтік қатынастар қалыптасып, даму үстінде. Қоғам құрылып, түсіндіру
мен оқу процедуралары пайда болуда.
Әлеуметтік жүйелердің өз реттелуі мен басқарылу деңгейі оның дамуының
әр кезеңінде қоғамның қатынас жүйелерінің даму деңгейінен барынша тәуелді,
ал қазіргі уақытта адам өмірінде шешуші рөл атқарады.
Халықтың өсуі, өндірістік заттар мен өндіріс көлемінің өсуі, еңбектің
бөліну деңгейі соншалық, өндіруші мен тұтынушы арасындағы байланыстарды
олардың күрделілігі салдарынан ақпараттық қатынас жүйесінің қазіргі
деңгейімен қамтамасыз ету мүмкін емес.
Біріншіден, ол адам қажетін жан жақты қамтымайды және, екіншіден, ол
адам қоғамы өміріне табиғи сіңісіп жатқан жоқ. Байқалған шектеулілікті жеңу
үшін адамның өзі сияқты кибернетикалық және қатынастық жүйе құру қажет.
Ақпараттың семантикалық жүйелерді зерттеу нәтижелері табиғат жасаған
органикалық әлем мен адам жасаған және жасап жатқан техникалық әлем
арасында үлкен ұқсастық бар екендігіне сендіреді. Ол ұқсастық сырттай ғана
емес, оның сыры тереңде жатыр. Табиғаттың іргелі заңдылықтары биологиялық
организмдерге де, техникалық жүйелерге де әсер етеді және олар тірі
организмдерге тән ортада жұмыс атқаруға тиіс. Мақсат ортақтығы, өлі мен
тірінің арасындағы түбегейлі айырмашылыққа қарамастан құрылысы мен
қызметіндегі ұқсастықтарға саяды.
Табиғи және жасанды жүйелерден тұратын объективті шындық адам санасында
субъективтік бейне түрінде бейнеленеді. Нысаны адам, адамдар ұжымы, қоғам
болып келген материалдық жүйелерге тән әлеуметтік ақпарат пайда болды.
1.3. Ақпараттық дүниетаным
Ақпарат (лат. Іnformatіo – түсіндіру, мазмұндама, хабардарлық) – кейбір
мәліметтерді, қайсыбір деректер, мағлұматтар және т.б. жиынын белгілейтін
ғылыми ұғымдардың ең жалпыланған түрі. Жүйелік - кибернетикалық тәсіл
шеңберінде ақпарат кез келген кибернетикалық жүйенің үш бірдей іргелі
саласы тұрғысынан қарастырылады: ақпараттық тұрғысы жүйеде сырт дүние мен
жүйенің ішкі ортасын бейнелеу үрдістерінің белгілі жиынтығын сәйкес
сигналдарды жинау, көбейту және қайта өңдеу арқылы іске асырумен
байланысты; басқару тұрғысы жүйенің қызметтік үрдістерін, оның алынған
ақпарат әсерінен қозғалысы бағыттарын және мақсаттарына жету дәрежесін
есепке алады; ұйымдастыру тұрғысы басқару жүйесінің өзінің құрылысы мен
жүйедегі кемелдік дәрежесін сипаттайды. Ақпарат ұғымының өзі әдетте, кем
дегенде, үш бірдей нысанға – ақпарат көзі, ақпаратты түтынушы және таратушы
ортаға – арқа сүйейді. Ақпарат таза күйінде таратыла, қабылдана немесе
сақтала алмайды. Оның тұғыры – мәлімет болып табылады. Мәлімет – ақпарат
көзі арқылы және әлдебір реттелген жиын құратын шартты етіс таңбалар
(әріппе) тізбегі арқылы өрнектелген оқиғаның дөптелген баламасы.
Ақпараттың байланыс арналары хабарды тарату құралдары болып табылады.
Байланыс арнасы бойынша хабар осы арнаға ғана бейімделген сигнал түрінде
таратылады. Сигнал – байланыс арнасына тарайтын және қайсыбір оқиға туралы,
бақылау немесе тексеру нысандарының жәй - күйі туралы, басқару, көрсету
әмірлерін және т.б. таситын таңба, физикалық үрдіс немесе құбылыс. Мысалы,
электр сигналдары электрон және электр тізбектерінде, акустикалық сигналдар
газ, сұйық немесе қатты дене және т.б. ортада тарайды. Орта (арна)
тарататын, тұтынушы қабылдайтын ақпарат таситын сигнал соңғысы үшін осы
ақпараттың (хабардың) түскендігінің өзінен басқа белгілі мағынасы бар.
Бұған ақпарат көзі мен оны тұтынушы арасындағы жасалған арнайы келісім
арқылы қол жеткізіледі. Осыған сәйкес сигнал аударылады, яғни, қабылданған
сигналдан тұтынушыға түсінікті мағына алынады. Сонымен, егер тұтынушыға
белгілі ережелер арқылы сигнал мәні ашылмайтын болса, онда қабылданған
сигналдың жәй ғана тіркелуі әлі де болса ақпараттың ақпарат көзінен
алынғандығын білдірмейді. Бұл жағдайда сигнал өзі олар туралы ақпарат
таситын оқиға немесе құбылыспен тікелей физикалық байланыста болмауы мүмкін
екендігін баса айту керек. Осы мағынада ақпарат бейнелеу арқылы бір
нысаннан екіншісіне беріліп, оның құрылымында бейнеленіп, күй-жәйдің
көпбейнелілігін тудырушы нысандар мен құбылыстар қасиеті ретінде көрінеді.
Адам мыйы сезім мүшелері арқылы мол ақпарат алады. Ақпарат ойлаудың негізгі
материалы болып табылады да, кезкелген ақыл-ой қызметінің негізін қалайды.
Ақпарат теориясының негізі әртүрлі мазмұнды және әртүрлі мәселеге қатысты
әртүрлі хабар ортақ тілге аударылуы мүмкіндігінің, ал ол хабар таситын
ақпараттың сандық түрде өлшенуі мүмкімдігінің презумпциясы болып табылады.
Осындай сандық өлшемнің көмегімен берілген хабарды оның түріне қарамай-ақ
бағалай беруге болады. Бұл жағдай ақпараттың жалпы ғылыми теориясын жасауға
объективті негіз қалайды. Мысалы, энергия ұғымын енгізу табиғат
құбылыстарын бір көзқараспен қарауға мүмкіндік туғызған болса, сол сияқты
ақпарат ұғымын, ақпарат санын бірегей өлшеуді енгізу әртүрлі үрдістерді
зерттеуге бір ғана ортақ көзқараспен келуге мүмкіндік береді. Таралған
ақпарат саны және одан қала берді, ақпараттың қабылдаушыға әсер ету
нәтижесі оны таратуға кеткен энергия мөлшерімен анықталмайды. Сондықтан да
ақпараттың ең бір маңызды ерекшелігі оның бейэнергиялық сипаты болып
табылады. Ақпаратты пайдаланудың мәнісі, көп зат массасын және энергияның
көп мөлшерін тарату мен түрлендіру үрдістерін іске қосу ақпарат таситын
аздаған масса мен энергия көмегімен бағытталып, тексеріліп тұру
мүмкіндігінде. Мысалы, атомдандырылған роботтехникалық кешендерде қазіргі
машиналардың аса күрделі бөлшектері мен тораптары дайындалып, оларды жинау
станоктар мен роботтардың атқарушы мүшелеріне технологиялық тізбекке
ендірілген микропроцессорлардан берілетін энергетикалық мағынада мейлінше
аз қуатты басқару сигналдарының әсерімен іске асырылады. Тірі табиғаттағы,
машиналардағы және адам қоғамындағы ақпараттық үрдістер энергия мен
материяның нақты түрлері арқылы жүзеге асырылатын болса, ақпараттық
кибернетикалық тәсіл өзінің олардан дерексіздендірілуімен қызықты.
Философияда үш он жылдықтан да әрі ақпараттың түрлі тәсілі, бір-біріне
қарсы екі тұжырымы – атрибуттық және қызметтік – қатар өмір сүріп келеді.
Атрибуттық тұжырым ақпаратты барлық заттық нысандардың қасиеті, яғни,
материя атрибуты деп түсіндіреді. Қызметтік тұжырым керісінше, акпаратты
өзұйымдастырғыш жүйелер қызыметімен ғана байланыстырады. Бұл тұжырымдардың
әрқайсысы ақпараттың белгілі бір жағын бейнелейді. Сондықтан да, оларды
атрибуттық тұжырым ақпараттың материалдық нысан атрибуты ретіндегі оны
пайдалану үрдістерінен тәуелсіздігіне баса көңіл бөлетіндей, яғни
ақпараттың статикалық қасиетін ашатындай етіп, бірлікте қарастыруға болады.
Ақпаратты байланыстырып тұрған кибернетикалық жүйені қызметімен
байланыстыратын тұжырым ақпараттық үрдістер динамикасы арқылы анықтайтын
ақпараттың динамикалық қасиетін білдіреді. Нысандар сондықтан өз ішіндегі
үрдістерді тудыра алады. Бұл нысандарда белгілі шарттарда бейнелеудің
“таратушы” бөлігіне айналатын ақпарат бар. Субъект нысаннан ақпарат алып,
оны таным немесе басқару ауқымына қосады. Бұл жағдайда ақпарат мазмұны,
мәні анықталады, құндылыққа ие болып, оның сематикалық, прагматикалық
қасиеттері ашылады. Осы сарында ақпараттың салыстырмалы және абсолютті
сипаты туралы айтуға болады. Ақпараттың салыстырмалы сипаты, бір нысан
басқа бір белгілі нақты жағдайларда осы ақпаратты қабылдап (тудырып), өз
пайдасына жарататын қатаң анықталған және онымен өзара әсерлес нысан үшін
ғана ақпарат көзі болатындығымен өрнектеледі. Ал ақпараттың абсолютті
сипаты акпарат сияқты қасиеті жоқ заттық материалдық құрылымдардың
(нысандардың) болмайтындығымен ерекшеленеді . Бұл ашық (өзара әсерлес)
нысандарға (жүйелерге) да және тұйық (оқшауланған) нысандарға да қатысты.
Дегенмен, соңғысына қатысты қиялдаудың белгілі бір дәрежесінде олардың
ақпаратты иемденудегі жеткілікті мүмкіндіктері туралы айтуға болады.
Материя мен энергия сияқты іргелі категориялармен бір қатарға тұрып,
ақпарат орасан кең ұғымға айналды және одан әрі кеңи де тереңдей түсуде.
Зерттеу салаларына байланысты ақпараттың анықтамасы көп: сырт дүниеге
төселу үрдісі барысында одан алынған мазмұн белгісі (Н.Винер); энтропияны
жоққа шығару (Бриллюэн); барысында анықталмағандық жойылатын қатынас,
байланыс (К.Шеннон); әртүлілікті тарату (Эшби); құрылым күрделілігінің
өлшемі (Моль);таңдау ықтималдығы (Яглом). Бұл анықтамалардың әрқайсысы
материя мен энергия үлестірілімінің кеңістік пен уақытта біртекті
еместігінің және дүниедегі өтіп жатқан үрдістердегі барлық өзгерістер
өлшемі ретіндегі көпжақты ақпарат ұғымының бір қырын ғана ашады. Ақпаратты
ғылыми зерттеу және оқып үйрету нысаны ретінде қарастырғанда оны
техникалық, семантикалық және прагматикалық тұрғыдан бөліп қараған жөн.
Техникалық тұрғыдан дәлдік, сенімділік, хабар тарау жылдамдығы, сигналдарды
тарату арналарын құрудың әдістері, техникалық құралдары мен оларды бөгеттен
қорғау мәселелері және т.б. зерттеледі. Сематикалық тұрғыдан зерттеу
дөптелген сигналдар арқылы хабар мәнін дәл беру мәселесін шешуге
бағытталған. Ақпараттың прагматикалық тұрғысы тұтынушының келесі іс-
қимылдарына әсері тұрғысында алынған хабардың тұтынушыға қаншалықты құнды
екендігінде. Ақпаратты дербес қарастыру идеясы кибернетикамен бірге пайда
болған және орнықтылық, тірі қалушылық сияқты жүйелеу саласын қамтамасыз
ететін басқару мен таным үрдістеріне ақпараттың тікелей қатыстылығы
кибернетикада дәлелденген. Кибернетикалық жүйеде көрсетілген екі үрдіс
тығыз байланысты болып келеді. Шынында да, өзінің өмір сүру ортасында
тиімді іс-кимыл қалыптастыру үшін жүйе сырт және өзіндік ішкі ақпаратты
жинап, өңдеу жолымен сол ортаны зерттей, оқып-үйрене , тани отырып,
үздіксіз өзгеріп отырған жағдайға төселуі кажет; нәтижесінде жүйеде сырт
дүниенің динамикалық ақпараттық моделі калыптасады. Сондықтан да тірі
организмде, техникалық жүйеде немесе адамзат қоғамында іске асырылатын
басқару ненемесе танудың кез келген үрдісінің қажетті шарты ақпаратты
жинау, оны тарату, көбейту, қайта өңдеу және басқару жүйесі мақсаттарына
жету үшін басқару әсерлерін өндіру үрдістерінде пайдалану болып табылады.
Кибернетика жүйе мен ортаның және жүйелердің өзара әсерлерін тек қана
ақпараттық деп қарастырады, ал басқа ғылымдар осындай әсерлерді өзге
тұрғыдан карастырулары мүмкін. Сондықтан да басқару кибернетикалық
жүйелерде ақпарат арқылы өте қисынды анықталады: басқару дегеніміз ақпарат
алу, беру нәтижесінде жүйенің өзі немесе өзге жүйе арқылы жасалатын жүйені
өзінің бір мүмкін күйіне ауыстыру немесе соған ауыстыру. Кибернетика
тұрғысынан басқарудың негізгі мәселесі – жүйеде бар және түсіп жатқан
ақпаратты сақтау және көбейту. Бұл дегеніңіз, жүйе ұйымшылдығын сақтау
немесе оны көтерумен пара – пар. Басқару және тану үрдістерінің екі
бірлігі туралы айта отырып, кибернетикалық жүйелерде ақпараттың екі түрін
ажыратады:
1) Құрылымдық (немесе байланысты) ақпарат. Барлық табиғи және жасанды
түрде пайда болған тірі және өлі табиғат нысандарына қатысты. Таңдау,
тіркеу және жүйенің сыртқы ортамен өзара әсерінің оң тәжірибесінің
белгілі құрылымдық өзгерістер түрінде жүйеде бекіту нәтижесі;
2) Жедел (немесе жұмысшы) ақпарат. Материалдық әлем нысандары арасында
айналып жүреді және тірі табиғатта, техникалық жүйелерде және адамзат
қоғамындағы басқару үрдістерінде пайдаланылады
Басқару мен тану үрдістерінің арасында терең ұқсастық барын баса айту
керек. Бұл екі үрдістің де негізінде белсенді бейнелеу мен дүркіндік
жатыр. Бұлардың құрылымында екі контурдан саналатын кері байланыс бар.
Бірінші контурда ортаның (басқару жүйесінің) әсерінен жуйе параметрлерінің
берілгендерінен ауытқуы нәтижесінде немесе таным субъектісі (таным жүйесі)
сигналдарының әсерінен зерттеу нысаны қасиеттерінің көріну нәтижесі ретінде
пайда болған жедел ақпарат айнаыстайды. Екінші контурда бірінші контурдың
ақпарат ағындарын семантикалық сүзгілеу нәтижесінде мақсаттық функция
тұрғысынан пайдалы ақпаратты таңдау және жинақтау, оны құрылымдық түрге
айналдыру, сонымен қатар құрылымдық деңгейде жүйенің өз даму үрдісін
қалыптастыру іске асырылады.
Басқару жүйесінде оқыту, бейімдеу, болжау (бейнелеудің алдын алу)
сияқты жүйенің өміршеңдігін сөзсіз арттыратын оның жаңа қасиеттері пайда
болады. Таным жүйесінде зерттеу нысанының заңдылықтары анықталып, болжамдар
тұжырымдалады, теоремалар дәлелденіп, теориялар жасалады. Ақпарат
философиялық категория ретінде болмыстың жалпы түрлерін, олардың байланысы
мен өзара шарттылығын ғана белгілеп қоймай, табиғатта, қоғамда және танымда
төменнен жоғарыға даму факторы болып табылады. Осыған байланысты
кибернетикалық мақсат бағытты жүйелердің үш түрлі физикалық мәніне сәйкес
ақпараттың үш түрі ажыратылады: тірі организмдер ішіндегі және олардың
арасындағы биологиялық ақпарат; машинаралық машина ішіндегі және машиналық
ақпарат және адамдар қауымдастығындағы әлеуметтік ақпарат.
Мазмұны мен көрсетілу түріндегі сапалы айырмашылықтарға қарамастан
ақпараттық үрдістердің айтылған түрлері құрылымдық қатынаста изоморфты
болады. Ол жад қызметін, кері байланысты нақты физикалық, биологиялық,
әлеуметтік және басқа табиғаты әр түрлі үрдістер мен құбылыстарды
имитациялауды жүзеге асыратын жасанды ақпараттық жүйелер жасаудың нысанды
алғышарты болып табылады. Қозғалыстың жаңа түрлері мен ақпараттық
құрылымдардың пайда болуы мен дамуындағы ақпараттың белсенділік ролі,
құрылымдық және жедел ақпараттың бірлігі мен өзара байланысы материя
дамуындағы екі бірдей сындарлы секірістерде (өлі табиғаттан өмірге және
жоғары жануарлардан адамға және адамдық қоғамға) ерекше анық көрініс берді.
Соңғы жедел ақпарат қарқынының күрт өсуіне және еңбек ету барысында
адамдардың өзара қатысуына септігін тигізді. Көптеген жаңа өзара байланыс
пен өзара әрекеттің пайда болуы адамзат қоғамының жаңа метақұрылымының
пайда болуына әкеп соқты. Қоғамда әрқилы ақпарат түрлерінің көбеюіне сай,
оны тұтыну қарқыны қоғам өмірінің барлық салаларында болып көрмеген
шапшаңдықпен өсе түсті. Бұл қоғамда жедел ақпараттың саралануына, оның
әлеуметтік, ғылыми-ақпараттық, технологиялық, статистикалық сияқты
түрлерінің пайда болуына әкелді. Бұлар адамдардың көптеген жаңа жасанды
құрылымдарды - еңбек құралдарын, машиналарды, тұрмыс бұйымдарын, ғылыми
жетістіктерді, өнер туындыларын және т.б., - жасауға, яғни ноосфера
қалыптастыруға бағытталған мақсатты іс-әрекеттерінде пайдаланылды. Осыған
байланысты бірінші орынға ақпараттың мазмұндық қырлары, оның адамдардың
қызметіне қатысты татымдылығы көтеріледі.
Алғашқы тұрпатты-математикалық ақпарат ұғымының мақшалы, бағалы жағы
шынтуайтында “білім” және “ақпарат” ұғымдарын бірегей іргелі “ақпарат қоры”
ұғымына біріктірді. Ақпарат қоғамның аса маңызды стратегиялық қорына айнала
бастады. Ақпарат қорын пайдаланудың кеңеюімен қоғамның өзінің дамуындағы
бүтіндей жаңа фазасы – “ақпараттық қоғамға” өтуі байланыстырылады. Онда
әлеуметтік – ақпараттық технологиялар түріндегі жеке адамдар мен бүтіндей
әлеуметтік топтардың әлеуметтік белсенділігінің бүтіндей жаңа түрлерінің
пайда болуы мүмкін. Ақпараттық технологиялар, бір жағынан, барынша өсіп
бара жатқан мағлұматтар мен, екінші жағынан, олардың әлеуметтік қолданыс
ауқымы мен мүмкіндіктері арасындағы қайшылықтарды шешу құралы ретінде пайда
болады. Осыдан барып ақпараттық технологиялардың екі жақтылық мәні шығады:
біріншіден, ол білімді қоғамның ақпарат қорына айналдыратын құрал, ал
екіншіден – адамдардың мемлекеттік басқару мен қоғамның өзін-өзі басқару
жүйелерінде тікелей қолдануына болатын әлеуметтік технологияларды іске
асыру және оларды әлеуметтік-ақпараттық технологияларға айналдыру құралы.
Ақпараттық технологиялар мен қорлар және олардың кәзіргі кезеңде
қоғамды зерделендірудегі маңызын зерттеп дамытумен біршама жас ғылым
информатика (ақпаратаным) айналысады. Ақпараттық үрдістерді қарқындату,
ақпаратты барынша тереңдетіп қайта өңдеу және басқаруда ақпарат қорларын
жан-жақты пайдалану жеке адамның, қоғамдық жүйелердің орынықтылығын, сыртқы
жағдайлардың өзгеруіне бейімділігін, жаны беріктігін және сенімділігін
арттыратындығы туралы белгілі ғылыми қағиданы дүниежүзілік практика
растайды. Ақпараттық үрдістерді қарқындатудың тікелей салдары адам әлеуетін
дамытуды үдету, адамдардың білімділік және ақпараттанғандық деңгейін көтеру
және сол арқылы барынша өсіп келе жатқан әлеуметтік, саяси және
экономикалық белсенді бұқара тобын қалыптастыру болып табылады. Сонымен,
қоғамда барынша кең көлемде қалыптасып келе жатқан ақпараттық қорлар мен
әлеуметтік - ақпараттық технологиялардың көмегімен қоғамдық тіршілік
әрекеттің барлық салаларын басқару жүйелерінде оларды тұтынудың үдемелі
шапшаңдығы ақпараттық қоғамның басты белгілері және оның дамуын
оңтайластырудың шешуші факторлары болып табылады.
Бақылау сұрақтары:
1. Материалдық әлемді жүйелі ұйымдастыру мәні неде?
2. Материалдық құрылымда ақпарат қандай қызмет атқарады?
3. Адам құрған жасанды жүйеден табиғи жүйенің негізгі айырмашылығы неде?
4. “Білім” гносеологиялық категориясына анықтама беріңдер.
5. Тірі және өлі табиғаттың материалдық жүйелеріндегі арнайы өзара
әрекеттестіктерге мысал келтіріңдер.
6. Табиғат құрған органикалық әлеммен адам құрған техникалық әлемнің
құрылымындағы және қызметіндегі ұқсастықтар қалай көрінеді?
7. Ақпараттың жалпы ғылыми теориясын құру негізіне қандай маңызды қағидалар
алынған?
8. “Ақпарат” атрибуттік тұжырымдамасының негізгі қырларын
баяндаңыз.“Ақпарат” қызметтік тұжырымдамасының мағынасы неде?
9. “Ақпараттың” техникалық, семантикалық және прагматикалық қырларын
түсіндіріңдер.
10. Ақпараттық қоғам деген не? Ол немен сипатталады?
2 – лекция. Тақырыбы: Ақпаратты өлшеу
Жоспары:
1. Құрылымдық өлшем
2. Статистикалық өлшем
3. Семантикалық өлшем
Лекция мақсаты:
Ақпаратты өлшеу және өлшем түрлері жайлы түсінік беру.
Лекция мәтіні:
Ақпарат теориясының пайда болуын әдетте, негізінен, американдық ғалым
К.Шеннонның “Байланыстың математикалық теориясы” (1948) атты іргелі
еңбегінің жарыққа шығуымен байланыстырады. Дегенмен, ақпараттар теориясына
оның жігін бұзбай, басқа да ғалымдардың еңбектерінде алынған нәтижелер
енді. Мысалы, ең алғаш ақпараттың сандық өлшемін ұсынған (1928)
Р.Хартлидің, үзіліссіз функцияның жекелеген санақ нүктелеріндегі мәндерінің
жиынтығымен берілу мүмкіндігі жайындағы аса маңызды теореманы тұжырымдаған
(1933) және бөгеуілді ортада сигналдарды қабылдаудың тиімді әдістерін
тапқан (1946) академик В.А.Котельниковтың, ақпарат теориясының
математикалық негізі болып табылатын тербелістердің статистикалық
теориясына үлкен үлес қосқан (1941) академик А.Н.Колмогоровтың нәтижелері
кірді.
Келесі жылдарда ақпарат теориясы шетел ғалымдарының (В.Макмилланның,
А.Файнстейннің, Д.Габордың, Р.М.Фаноның, Ф.М.Вудвордтың, С.Гольдманның,
Л.Бриллюэннің, және т.б.), сол сияқты кеңес ғалымдарының
(А.Н.Колмогоровтың, А.Я.Чинчиннің, В.И.Сифоровтың, Р.Л.Добрушиннің,
М.С.Пинскердің, А.Н.Железновтың, Л.М.Финктің және т.б.) еңбектерінде әрі
қарай дами түсті.
Байланыс жүйесі қызметінің тиімділігін арттыруға қатысты іргелі
теориялық мәселелердің бірсыпырасын шешу нәтижелері ақпарат теориясының,
тар шеңберлі классикалық қойылымына, жатқызылады. Бұл, бірінші кезекте:
– Өздері тасымалдайтын “ақпарат мөлшерін” бағалау мәселелерін қамтитын
хабарларды тарату құралы ретіндегі сигналдарды талдау;
– бөгеуіл болған жағдайда да, болмаған жағдайда да байланыс каналы
бойынша хабарды таратудың шектік мүмкін жылдамдығын қамтамасыз ететін
хабар көздерінің және байланыс каналдарының ақпараттық сипаттамаларын
талдау және хабарларды кодтаудың, декодтаудың принципті мүмкіндігін
негіздеу.
Басқа тұрғыдан қарағанда, байланыс жүйесін тұтасымен тиімділеу
принциптерін жетілдіруді ақпарат теориясының ауқымды мәселесі деп есептеуге
болады. Бұл жағдайда оған байланыс жүйелерінің барлық жергілікті
мәселелерін, мысалы тиімді қабылдау мәселесін және де басқа мәселелерді
жатқызады.
Үшінші шекті тұрғыға сәйкес ақпарат теориясы құзырына тұжырымдамасына
ақпарат ұғымы енетін барлық мәселелер мен есептерді жатқызады. Ақпаратты
алуға, таратуға, сақтауға, өңдеуге және қолдануға байланысты үрдістерді
оқып-үйрену ақпарат теориясының меншігінде саналады. Бұл тұрғыда ол
көптеген ғылымдардың (атап айтқанда, кибернетика, биология, психология,
лингвистика, педагогика) мәселелерін барлық үш (синтаксистік, семантикалық
және прагматикалық) деңгейде қозғайды.
Ақпарат теориясы идеясын ғылымның әртүрлі саласында кеңінен пайдалану
әрекеттерінің жасалынуы оның өзі негізі математикалық теория екендігіне
байланысты. Оның негізгі ұғымдары (энтропия, ақпарат мөлшері, істеп шығару
қабілеті) әр түрлі физикалық мазмұн берілуі мүмкін оқиғалар ықтималдығы
арқылы ғана анықталады. Ақпарат теориясының негізгі идеяларын пайдалану
тұрғысынан ғылымның басқа салаларындағы зерттеу тәсілі теориялық-ақпараттық
тәсіл деп аталады. Көптеген жағдайларда осы тәсілді пайдалану жаңа
теориялық нәтижелер мен құнды практикалық ұсыныстар алуға мүмкіндік берді.
Дегенмен, мұндай тәсілдің нақтылы шындыққа онша сай келе бермейтін үрдістер
моделін құруға әкелетін кезі сирек емес. Сондықтан, хабарларды таратудың
және сақтаудың таза техникалық мәселелер төңірегінен тыс, кез келген
зерттеулерде ақпарат теориясын үлкен сақтықпен пайдаланған жөн. Әсіресе бұл
адамның ой әрекетін модельдеуге, оның ақпаратты қабылдау және өңдеу
үрдістеріне қатысты.
Ақпараттың қолданбалы теориясы автоматтандырылған басқару жүйесі
саласында мамандандырылатын информатик-мамандарды дайындауда іргелі
курстардың бірі болып табылады. Мұндай жүйелердің қызметі ақпаратты
алумен, таратумен, сақтаумен және өңдеумен елеулі түрде байланысты. Себебі,
бұл кезеңдер іске асырылмайынша дұрыс шешім қабылдау, демек, жүйе
қызметінің соңғы мақсаты болып табылатын қажетті басқару ықпалын жүзеге
асыру мүмкін емес.
Ақпарат ұғымын түсіндірудегі бар айырмашылық, ақпарат әрқашан
материалдық-энергетикалық тұлғада, сигнал түрінде айқындалатыны даусыз.
Техникалық құралдардың көмегімен оны өңдеуді жүзеге асыру мүмкін болатын
тұлғаланған түрде берілген ақпаратты мәліметтер деп атайды.
2.1. Ақпаратты өлшеу
Ақпаратты тарату және түрлендіру теориясындағы маңызды мәселе -
ақпараттың өлшемін, мөлшерін, сапасын анықтау.
Информатиканың негізгі мәселелерін қарастыру үшін ақпарат ұғымының өзі
емес? Ақпарат саны ұғымы маңыздырақ. Оған анықтама беру үшін алдымен бір
қарағанда бір-бірінен тым алыс жатқан ақпарат пен анықталмағандық ұғымдары
арасындағы тығыз байланыс сырын ашу қажет. Бұл байланыстың мәні мынада:
Әлдебір ақпараттың пайда болуы әрқашан мәселе туралы біздің
біліміміздегі анықталмағандықтың азайғандығын білдіреді. Қарапайым мысал
қарастырайық. 4 подъезді бар 5 қабат 100 пәтерлі үйде бізді қызықтыратын
бір адам тұратын болсын. Егер бізге басқа ешнәрсе белгісіз болса, онда біз
сол адам көп пәтердің біреуінде тұрып жатыр деп тек ықтималды түрде айта
аламыз. Мұндай жағдайдың анықталмағандығын 100 деп аламыз.
Егер енді біз өзімізді қызықтыратын адам бірінші подъезде тұратындығы
туралы ақпарат алатын болсақ, онда осымен біздің біліміміздің
анықталмағандығы 4 есе азаятын болады – енді ол 25 пәтердің бірінде ғана
тұруы мүмкін. Анықталмағандық азайды, себебі 25 тең ақпарат алынды.
Егер бізге подъезд нөмірінің орнына қабат нөмірі белгілі болса, онда
20 пәтердің ішінен таңдау мүмкін болатын да анықталмағандық 20-ға тең болар
еді. Ал, подъезд нөмірін де, қабат нөмірін де білетін босақ, онда біз
таңдауды 5 пәтердің біріне әкелер едік те анықталмағандық 5-ке тең болар
еді.
Ақырында, егер пәтер нөмірін білер болсақ, онда кезкелген
анықталмағандықтан арылып, танысымыздың тұратын жері туралы мәлімет
бойынша көп мүмкіндіктен біреуін таңдап жатпай-ақ нысанаға тура тартуға
болар еді.
Келтірілген мысал ақпарат пен анықталмағандық және таңдау мүмкіндігі
араларында тығыз байланыс бар екендігін көрсетеді. Кезкелген
анықталмағандық таңдау мүмкіндігін жоққа шығармайды, ал кезкелген ақпарат
бұл мүмкіндікті азайтады. Толық ақпарат жағдайында таңдауға орын жоқ.
Ішінара ақпарат таңдау нұсқалары санын азайту арқылы анықталмағандықты
қысқартады. Басқаша айтқанда, ақпарат неғұрлым көп болса, соғұрлым
анықталмағандық азаяды. Сонымен қатар жоғарыдағы анықталмаған ақпарат пен
анықталмағандықтың өзара қалай байланысқандығын түсіну қиын. Жоғарыдағы
мысалға қабат нөмірі туралы ақпарат пен подъезд нөмірі туралы ақпарат өзара
тең бе? Тең емес екендігі сезіледі, әрине, қабат нөмірі туралы ақпаратқа
қарағанда молырақ, бірақ оны қалай негіздеуге болады? Мәселенің
күрделілігін көрсету үшін (оны шешуге кіріспес бұрын) тағы бір мысал
қарастырайық.
Терезе сыртында ілулі тұрған термометрге қарап ауа температурасының –
100С екендігін анықтадық. Біз ақпарат алдық, бірақ оның саны қанша? Бұл
жерде ауаның температурасы ешқашан +350С жоғары көтерілмейтіндігі және
-400С төмен түспейтіндігі белгілі болсын. Біз алған ақпарат мөлшері(саны)
өзгерер ме еді, егер өлшеу жұмыстары температура қысқы күні -600С
төмендейтін жерлерде жүргізілетін болса? Алғашқыда өзгермейтіндей көрінеді,
себебі біз бір ғана нәрсені білдік (Е=-100С). Енді біз ауаның температурасы
барлық уақытта да -100С болатын жерге тап болдық делік. Ондай жағдайда
жалпы термометрге қарау керек болар ма еді? Ешқандай да пайдалы ақпарат
енді алмас едік, себебі термометрдің көрсетімі алдын-ала белгілі.
Жоғарыда келтірілген мысалдар, ақпарат мөлшері(саны) ұғымын талдауды
өздерінен бастауға тым күрделі. Сондықтан да жеңілдеу мысал қарастырайық.
Қосылуы немесе сөндірілуі мүмкін электр лампасы болсын делік. Лампаның
қай күйде екендігі бізге белгісіз және біз оны білгіміз келетін болсын. Бұл
мақсатта мына екі сұрақтың бірін қоюға болады: Лампа қосылған ба?ң немесе
Лампа сөндірілген бе?ң, дегенмен бір сұрақ берсе де (кезкелген)
жеткілікті, себебі оған берілген жауап екіншісіне де жауап береді. Нақтылық
үшін бірінші сұрақты алайық.
Соныме, мына сұрақ қойылады: “Лампа қосылған ба?”. Оған мына екі
жауаптың бірі берілуі мүмкін: “Иә” немесе “Жоқ”. Жауап алынғаннан кейін
анықталмағандық жойылды, қажетті ақпарат алынды. Жоғарыда келтірілген сұрақ
“иә-жоқ” типті сұрақтардың үлкен тобына жатқызылады. Мұндай типті сұрақтың
кезкелгеніне мына екі жауаптың бірі берілуі мүмкін: не “иә”, не “жоқ”.
Сұраққа “иә-жоқ” типті жауап беру арқылы алынған ақпарат мөлшері(саны)
бит (ағылшын. bіt – қысқарған bіnary dіgіt – екілік бір) деп аталады.
Бит – ақпарат санының ең кіші бірлігі. 1 биттен кем ақпарат алу мүмкін
емес. 1 бит ақпарат алғанда анықталмағандық 2 есе азаяды.
Электр лампасы битке жақсы мысал бола алады: сөндіргіш (қосылған-
сөнген), магнитті жүрекше (магниттелген-магниттелмеген), жартылай өткізгіш
диод (ток жібереді-ток жібермейді) және т.б.
Лампаның сөндірілген күйін Ш цифрымен, қосылған күйін 1 цифрымен
белгілейік. Екі лампадан тұратын, бірінен-бірі тәуелсіз сөндіріліп немесе
қосылатын жүйені қарастырайық. Бұл жүйе үшін мынандай жағдайлардың болуы
мүмкін:
Жүйенің жағдайынан толық ақпарат алу үшін А лампасы мен В лампасы
бойынша сәйкес “иә-жоқ” типті 2 сұрақ қою қажет.
Сонымен, бұл жүйедегі ақпарат саны-2 бит, ал мүмкін болатын
жағдайлардың саны-4.
Енді 3 лампадан тұратын жүйені қарастырайық:
Енді 3 бит ақпарат алу үшін 3 сұрақ қою қажет. Бұл жүйенің жай-күйінің
саны 8 тең. Осыған ұқсас, 4 лампадан тұратын жүйе үшін 4 бит және 16 күй-
жай, 5 лампалы жүйе үшін – 5 бит және 32 күй-жай, 6 лампалық жүйе үшін – 6
бит және 64 күй-жай, 7 үшін – 7 бит және 128 күй-жай және, соңында, 8 үшін
8 бит және 256 күй-жай алатын боламыз. Ақпарат саны (мөлшері) мен күй-жай
саны арасындағы байланыс Хартли кейіптемесі(формуласы) арқылы беріледі:
, мұндағы -битпен берілген ақпарат саны, - мүмкін болатын
күй-жай саны.
Енді тараудың басындағы мысалдарда келтірілген сұрақтарға жауап беруге
болады. Егер бір үйде 100 пәтер болса, онда таңдау 100 күй-жайдан мүмкін
болады да таңдауға қажетті ақпарат болады. Подъезд нөмірін білгеннен
соң біз күй-жай санын 25 дейін азайтамыз да болады. Осылайша, егер
біз қабат нөмірін білетін болсақ, бізге ақпарат жетіспейтін болады.
Ең соңында, егер бізге пәтердің нөмірі белгілі болса, онда күй-жай
саны 1 тең болады да болады. Бұл жағдайда бізге ешқандайда ақпарат
қажет болмайды.
Ауа температурасына қатысты мысал да бұдан аса күрделі емес. Егер
межеленген жерде температураның ауытқу аралығы 750С (+350С – -400С) болса,
онда бүгінгі температураны біліп, біз бит ақпарат аламыз. Егер осы
аралық 950С (+35 – -600С) болса, онда біз ақпаратты да көбірек аламыз -
. Ақырында, егер терезе сыртында әрқашан -100С болса, онда
болады да біз ешқандай да ақпарат ала алмаймыз және ол зөінен-өзі түсінікті
де.
(Шын мәнісінде барлық мүмкін температура ауытқу аралығын емес,
температураның сол ай төңірегіндегі ауытқу аралығын алу керек еді: июльде
температураның нөлден төмен болмайтындығы анық. Сондықтан да ақпарат саны
азаяды және оған қоса санақ жүргізетін айдан тәуелді болады).
8 бит ақпараттан тұратын топ байт аталады. Егер бит ең кіші ақпараттық
бірлік болса, онда байт негізгі бір. Ақпараттың туынды бірлері болады:
килобайт(Кбайт), мегабайт(Мбайт) және гигабайт(Гбайт).
1 Кбайт = 1024 байт = 210 байт
1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 байт
1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 байт
Ақпараттық өлшемдер әдетте, үш тұрғыда қарастырылады: құрылымдық,
статистикалық және семантикалық.
Құрылымдық тұрғыда ақпарат массивтерінің құрылымы және оларды жәй ғана
ақпараттық элементтерді қарапайым есептеу немесе комбинаторлық әдістер
арқылы өлшеу қарастырылады. Құрылымдық тәсіл ақпараттық жүйелердің
мүмкіндіктерін оларды қолдану шарттарынан тәуелсіз бағалау үшін
қолданылады.
Статистикалық тәсілде энтропия ұғымы пайда болу ықтималдығын және
қандай да бір хабардың ақпаратталғандығын ескеретін анықталмағандық өлшемі
ретінде пайдаланылады. Статистикалық тәсіл ақпараттық жүйені қолданудың
нақты шарттарын ескереді.
Семантикалық тәсіл ақпараттық хабардың пайдалылығын немесе құндылығын
айқындауға мүмкіндік береді.
2.1.1. Құрылымдық өлшем
Ақпарат әрқашанда хабар түрінде беріледі. Хабардың элементар бірлігі –
таңба. Топтарға жиналған таңбалар – сөздер. Сөздер немесе жеке таңбалар
түрінде түзілген хабар әрдайым оның материалдық-энергетикалық
(электрлік, жарықтық, дыбыстық сигналдар және т.т.) түрде беріледі.
Құрылымдық өлшемді пайдаланған кезде хабардың тек дискретті құрылымы
ғана, ондағы ақпараттық элементтер саны, олардың арасындағы байланыстар
ескеріледі. Құрылымдық тәсілде ақпарат өлшемдері геометриялық,
комбинаторлық және қосылымды болып ажыратылады.
Геометриялық өлшем дискреттік бірлікпен ақпараттық хабардың
геометриялық моделінің параметрін (ұзындығын, ауданын, көлемін және т.т.)
өлшеуді қарастырады. Мысалы, ұзындығы бірге тең сызық (2.1, а - 0 немесе 1
мәнін қабылдайтын бірразрядты сөз), квадрат (2.1, ә - екіразрядты сөз)
немесе куб (2.1, б - үшразрядты сөз) ақпараттың геометриялық моделі бола
алады. Берілген құрылымдардағы мүмкін болатын ақпараттың ең үлкен мөлшері
барлық өлшемдері (координаталары) бойынша дискретті мәндердің қосындысы
ретінде модельдің (жүйенің) ақпараттық сыйымдылығын анықтайды.
Комбинаторлық өлшемде ақпарат мөлшері элементтер (таңбалар)
комбинациясының саны ретінде анықталады. Ақпараттың мүмкін мөлшері
элементтерді теру, ауыстыру және орналастырудың мүмкін санымен бірдей
болады. 1-ден ғана тұратын сөздердегі таңбаларды тіркестіру сөздің мәнін
өзгертеді. 100110 және 001101, 011101 және 111010 - сөздерінің қос жұбын
қарастырайық. Олардың шеткі разрядтары ауыстырылған (сандағы таңба
разрядының орындары өзгерген – солдан оңға көшірілген).
Қосылымдық өлшемге (Хартли өлшемі), сәйкес ақпарат саны екілік
бірлікпен – битпен-өлшенеді. Ол барынша кең таралған. Санның q тереңдігі
мен п ұзындығы ұғымдары енгізіледі.
Санның q тереңдігі – ақпаратты өрнектеу үшін қабылданған таңбалар
(элементтер) саны. Уақыттың әрбір мезетінде тек қандай да бір жалғыз таңба
іске асырылады.
Санның п ұзындығы – берілген шама сандарын өрнектеу үшін қажетті және
жеткілікті позициялар саны.
Санның берілген тереңдігінде және ұзындығындағы сандар мөлшерін
арқылы өрнектеуге болады. Ақпараттық сыйымдылықты бағалау үшін N шамасы
қолайсыз. Ақпарат мөлшерін есептеуге мүмкіндік беретін логарифмдік өлшемді
– битті- енгізейік:
(2.1)
Демек, 1 бит ақпарат-болатын немесе болмайтын бір элементерлық оқиғаға
сәйкес келеді. Мұндай ақпарат мөлшерінің өлшемі амалдарды сандарға
қолданғандай, өлшемдерге де қолдануға мүмкіндік беретінімен ыңғайлы. Бұл
жерде ақпарат мөлшері 0 немесе 1 екілік таңбалар санына пара пар. Бірнеше
ақпарат көзі бар болған жағдайда ақпараттың жалпы мөлшері
, (2.2)
мұндағы - k көзіндегі ақпарат мөлшері.
Ақпараттың логарифмдік өлшемі ақпарат мөлшерін өлшеуге мүмкіндік береді
және практикада қолданылады.
2.1.2. Статистикалық өлшем
Ақпараттың статистикалық теориясында оқиғаның өзі емес, ол жайындағы
ақпарат қарастырылатын ақпарат мөлшерінің жалпы өлшемі енгізіледі. Бұл
мәселе К.Шеннонның “Ақпараттар теориясы бойынша таңдамалы еңбектер”
жұмысында тереңінен қарастырылған. Егер пайда болу ықтималдығы бірге жақын
жиі кездесетін оқиға жайында хабар пайда болса, онда қабылдаушы үшін мұндай
хабарда ақпарат аз. Пайда болу ықтималдығы нөлге жақын оқиғалар жайындағы
хабарларда да ақпарат аз.
Оқиғаны мүмкін болатын қандай да бір тәжірибенің нәтижесі деп қарауға
болады, және осы тәжірибенің барлық нәтижелері ансамбль (жарасымдылық)
немесе оқиғалардың толық тобын құрайды. К.Шеннон тәжірибе кезінде пайда
болатын, жағдайы анықталмағандық ұғымын енгізіп, оны энтропия деп атады.
Ансамбль энтропиясы бұл оның анықталмағандығының, демек тәжірибенің әрбір
мүмкін нәтижесі ықтималдары жиынының орташа функциясы сияқты сандық
өрнектелетін ақпараттылығының сандық өлшемі.
Тәжірибенің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz