Информация и законы ее передачи

В школьном курсе информатики серьезного разговора о том, что же такое информация, просто не поднимается. Между тем информация, говоря языком науки, - особое неопределяемое понятие, наряду с материей и энергией. У материи, также как и у энергии нет строгого определения. Материя - это объективная реальность, данная нам в ощущениях, - это верно, но такая фраза не есть определение, а лишь пояснение, поскольку надо определять понятие реальности. Аналогично и под энергией понимают некую меру движения, которая сохраняется количественно. Это также не определение энергии, но лишь пояснение, подобное пояснению к неопределяемому понятию "точки" в геометрии то, что не имеет размеров.

Подобно сему и информация есть понятие неопределяемое. Для пояснения можно сказать, что информация есть субъективная реальность, которую может создать или воспринять только чей-то разум (сознание), притом реальность, передаваемая при помощи материальных носителей, способная на них подвергаться перестройке или переработке (для чего и служат компьютеры).

Передача информации (информодинамика) во всех случаях, где приходится иметь дело с информацией, подчиняется определенным законам. Но прежде чем говорить об этих законах, мы должны кратко рассмотреть понятие об уровнях информации.

УРОВНИ ИНФОРМАЦИИ
Чтобы передать информацию, источнику и приемнику нужно предварительно договориться о языке, или системе кода. Мама обучает ребенка правильно произносить звуки и слова. Учитель обучает ученика азбуке, то есть показывает, какими символами он будет обозначать буквы на бумаге, чтобы передавать информацию. Радисту следует предварительно выучить, положим, азбуку Морзе, а шоферу - дорожные знаки, и т. д.

Это низший уровень информации - статистический. На этом уровне источник только передает, а приемник воспринимает кодированный сигнал, то есть сигнал, несущий символы, известные источнику и приемнику.

Чтобы быть правильно понятой, информация требует особых правил группировки кодовых обозначений, то есть требует понятного источнику и приемнику языка. Язык включает словарный запас и грамматику, то есть правила передачи мыслей словами, чтобы группа слов была законченной фразой, а не бессмысленным набором. Два человека могут общаться, если они понимают какой-то один язык. Человек может "общаться" и с машиной, если вложит в нее систему правил алгоритмического языка. Если этой обученной машине программист подает программу с незнакомой или неправильно использованной командой, редактор компьютера выдает сообщение об ошибке.

Язык - уже более высший, так называемый синтаксический уровень информации. Хаотический набор разрешенных букв не передает значащего слова. Хаотический набор слов не позволяет постигнуть связи между ними. Итак, чтобы передать информацию, код известной азбуки должен быть не просто набором известных сигналов, а синтаксически организованной системой, включающей известные слова, соединенные в предложения по заранее принятым грамматическим правилам.

Однако и синтаксически правильно организованное сообщение может не нести никакой полезной информации и быть просто бессмыслицей, хотя все слова в нем будут значащими и грамматически построены безупречно. Пример такого сообщения - компьютерные стихи. В память машины закладывается определенный набор слов, причем они распределяются по частям речи: существительные, прилагательные, глаголы и т.д. со всеми числами, падежами и спряжениями. Задаются и грамматические правила соединения слов, чтобы в предложении было подлежащее, сказуемое в соответствующих формах. Задается и ритм (размер) стиха, то есть определенная последовательность ударных и безударных слогов. Все эти требования вполне возможно завести в программу, особенно если использовать синтаксически простой язык - например, английский. Результат получается примерно следующим - вот две строки, сочиненные компьютером:

"Пока слепо плыл сон по разбитым надеждам, Космос с болью сочился над разбитой любовью".

Единственное достоинство электронного поэта состоит в том, что на сочинение подобной чепухи он тратит сравнительно мало времени.
Мы подходим к еще более высокому уровню информации - ее значению. Это так называемый семантический уровень. Приемнику информации нужен смысл, а не набор слов и символов, хотя бы и синтаксически правильно организованный.

Наконец, высший уровень информации после смыслового - волевой. Источник имел свою цель, передавая осмысленное сообщение. Приемник по идее должен давать свою реакцию на сообщение, обратную связь, по которой и сам источник может оценить, насколько цель сообщения достигнута.

Все сказанное об уровнях информации мы можем отразить в нескольких примерах

Пример 1. Композитор желает создать пьесу или симфонию. Каким-то трудно постижимым образом он слышит основную мелодию внутри себя. Это семантический уровень. Затем наигрывает услышанное на инструменте, разрабатывает иные темы и партитуру. Занятие уже более техническое синтаксический уровень. Наконец, записывает ноты - уровень статистический.

Музыкант берет его ноты и читает их (статистический уровень). Наигрывает на инструменте музыку- синтаксический уровень. Понимает настроение композитора и то, что тот хотел выразить - семантический уровень. Шлет восторженный отзыв автору и собирает друзей на музыкальный вечер - уровень обратной связи.

Пример 2. Программист получает задачу: вычислить на ЭВМ какую-то функцию, положим, синус какого-то угла. Он решает ее математически, разрабатывая или применяя для данного случая численный метод решения. В итоге получается алгоритм - это семантический уровень. Найденный алгоритм он излагает на алгоритмическом языке - составляет программу. Это синтаксический уровень.

Редактор компьютера автоматически проверяет правильность записи программы на алгоритмическом языке. Затем после исправления синтаксических ошибок программа попадает в транслятор, где переводится на язык машинных кодов - в строго двоичные обозначения - чисто кодовый уровень. На этом уровне происходит переработка заложенных чисел по заложенным правилам и алгоритму. Затем транслятор вновь переводит обработанную информацию на алгоритмический язык и выдает необходимую часть этой информации в заданном формате выходных данных на дисплей или на печать. Это снова синтаксический уровень. Работа машины на этом кончается, а программисту еще предстоит обдумать смысл полученного результата и по этому смыслу судить о правильности своего алгоритма.

Если, положим, тот же синус получился больше единицы, очевидно в алгоритме имеется ошибка. Это уже семантический уровень восприятия информации, который завершается волевым решением человека: переделывать программу или удовлетвориться результатом и считать по данной программе для других численных данных.

На приведенной схеме и примерах видна роль технических приспособлений и инструментов в передаче (переработке) информации. Уровень статистический и синтаксический дают некий простор для деятельности технических средств. Машина может подправить в программе только синтаксическую ошибку. Но она ни в коем случае не может найти ошибку в самом алгоритме. Хорошо подобранный или изготовленный инструмент может оформить музыку более красочно, но безвкусную мелодию он исправить неспособен. Для исправления подобных недочетов необходим человеческий разум.

Отметим также, что ни инструмент сам не дает музыки, ни ЭВМ сама не вырабатывает информации. Компьютер выдает ту же самую информацию, которая была в него заложена, просто в другом виде. Он многократно умножает любую ошибку алгоритма и доводит ее до абсурда. Неслучайно у пользователей вычислительных машин распространена грубоватая, но точная поговорка: машина - дура, каким бы быстродействием и памятью она ни обладала.