Методические основы системного анализа. Информация. Конспект лекций в схемах

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ИНФОРМАЦИЯ

Конспект лекций
в схемах

2.

Содержание занятия
Понятие информации.
Виды информации.
Отображение информации.
Хранение и передача информации.
Количественные меры информации.
5.1 Структурные меры информации.
5.2 Семантические меры информации.
6. Информационные системы.
1.
2.
3.
4.
5.

3.

ЦИРКУЛЯЦИЯ ИНФОРМАЦИИ В ИНФОРМАЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ
Принятие
решений
Объективная
реальность
(Источники
информации)
Отображение
(восприятие)
информации
Обработка
информации
Хранение и
передача
информации
Представление
(воспроизведение)
информации
Рис. Структурная схема циркуляции информации
Использование
информации

4.

СПОСОБНОСТЬ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
НА ОСНОВЕ ФИЛОСОФСКИХ КАТЕГОРИЙ
Материальные
объекты
=
..
Категории
Обобщенные понятия
М
Простые понятия
Процесс триединства: материя (М)-информация(I)-мера(MR)
I
Процессы
управления
Объективная реальность
(Источники информации)
абстрагирование
Философские категории
MR
отображение
?

5.

ФИЛОСОФСКАЯ КАТЕГОРИЯ - МАТЕРИЯ
Объективная
наиболее
обобщенная
(философская)
категория
Материя - то, что пере-образ-уется, переходит из
одного состояния в другое и обладает упорядоченностью,
изменяющейся
в
процессе
воздействия
одних
материальных объектов (процессов) на другие.
формы
вещество
твердое
жидкое
газообразное
элементарные
частицы и кванты
разного рода излучений
физический вакуум
в возбужденном
состоянии
плазма, т.е. высоко
ионизированный газ, в котором
молекулы химических соединений
теряют устойчивость и
разрушаются, а атомы химических
элементов теряют электроны
статистические и
динамические поля в
физическом природном
вакууме
физический вакуум
в невозбужденном
состоянии
устойчивые
равновесные
процессы
материя1
материя2
энергия
материя1
переходные
процессы
энергия
энергия

6.

ФИЛОСОФСКАЯ КАТЕГОРИЯ - ИНФОРМАЦИЯ
Информация (образ) - есть нечто, объективно
существующее, но не материальное, что передается в
процессе этого взаимодействия, изменяющего состояние
материи - отображения - от одного материального
носителя к другому и не утрачивает своего объективного
качества при смене материального носителя.
Образ не материален, но материальным
является
носитель образа
фото
скульптура
живопись
Механические
носители
Цифровой код
на компьютере
Магнитные
носители
Объективная
наиболее
обобщенная
(философская)
категория
образ1
образ2
материя1
материя2
образ3
материя3

7.

ФИЛОСОФСКАЯ КАТЕГОРИЯ - МЕРА
Объективная
наиболее обобщенная
(философская)
категория
количественная + порядковая
порядок не материален,
но неотъемлемо связан с
материей
ть х
ос ски
нн че х) )
л ё ти н ы о в
де ас ст есс
ре тох тно оц
оп я с оя пр
ед дл ер ий (
в
(
н
пр
ле
яв
внутренние
количественные
и порядковые
соотношения
в организации
каждого
из различных
определённых
видов материи
оп
ре
д
де
яв ете
л
л е рм
н и и д л ё нн
й ни я
ос
(п р о
ть
ро в
а
це н
сс н ы
ов х
)
Мера - это нечто, определяющее возможные состояния
всех вещей, в том числе и всего живого.
закономерность (повторяемость) исторических
явлений, обратно пропорциональная их
духовности, т.е. осмысленности самими людьми делателями истории - своего прошлого и своих
намерений на будущее
по математикостатистическим
Ag-O-N=C фульминат серебра Один состав, различный
порядок и различные
Ag-N=C=O изоцианат серебра
химические свойства.
О2 кислород Количественный состав
различный и различные
О3 азон
химические свойства.
СО2 двуокись углерода
СО окись углерода
отличия
"хаос1"
характеристикам
частные меры
"хаос2"

8.

ПЕРЕХОД ОБЪЕКТИВНОЙ ИНФОРМАЦИИ В СУБЪЕКТИВНУЮ
М1
I1
МR1
Личность 1
М2
Всё вообще
(тварный мир)
ча
ст
н
ая
ме
р
а
1
I2
а
тн
с
ча
частна
я
I - информация
MR - мера
(объективно)
(объективно)
- идеализм
я
р
ме
а
МR2
2
Личность 2
М3
мера
3
Личность 3
- нумерологическая
философия
I3
МR3
субъективный
(частный) образ2
(объективно)
субъективный
(частный) образ3
М - материя
субъективный
(частный) образ1
- материализм

9.

10.

11.

12.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТИВНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
В ПРОЦЕССЕ ТРИЕДИНСТВА:МАТЕРИЯ-ИНФОРМАЦИЯ-МЕРА
материальный
запас фигур
физическое тело
(материя)
антропология:
рост, вес, цвет волос,
разрез глаз и т.д.
генокод
(информация)
(мера)
ая
н
тело
ст
ча ера 1
(материя)
м
частная
мера 2
час
тн
мер ая
а
3
дух
(информация)
дух
(информация)
тело
(материя)
судьба
(мера)
душа
(мера)
соотношение
фигур на доске,
время на
обдумывание
ходов
этюд
(комбинация)
автомобиль
в сборе
тактикотехнические и
эгонометрические
характеристики
соотношение
узлов и
механизмов
номенклатура
товара
Информационные
(качественные)
характеристики
мерные
величины
я
на
ст
ча ера 4
м
Студент - индивид
(материя)
покупатель
знания
(информация)
Оценки в зачетной
книжке или
приложении к диплому
(мера)
бумага, металл,
компьютерные
носители
обобщенная
информация
продавец
цифры (код)

13.

СУБЪЕКТИВНОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ (ВОСПРИЯТИЕ)
ОБЪЕКТИВНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Материальные
объекты
Первичная
информация
Процессы
управления
Объективная реальность
(Источники информации)
Восприятие информации состоит
в том, что при отражении в отражающем объекте формируется и
регистрируется
след
источника
информации,
представляющий
собой его образ, по которому можно
провести опознание и оценку
источника.
механорецепторы (слуховые, вестибулярные,
тактильные рецепторы, барорецепторы сердечнососудистой системы);
терморецепторы (кожи и внутренних органов);
хеморецепторы ( рецепторы вкуса, обоняния,
сосудистые и тканевые рецепторы;
фоторецепторы - воспринимают электромагнитные
волны видимого спектра.

14.

СВЕТОНОСНЫЙ ЭФИР ИЛИ СРЕДА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

15.

16.

17.

18.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЕЛНИЯ
Информация
первичная (объективная)
Информация
вторичная (субъективные образы)
есть нечто, объективно существующее, но не материальное, что передается в процессе этого
взаимодействия, изменяющего состояние материи - отображения - от одного материального
носителя к другому и не утрачивает своего объективного качества при смене материального
носителя.
это отраженные в форме, пригодной для сохранения, передачи, преобразования,
воспроизведения и использования, свойства объекта.
Источник информации
Объект, от которого поступает информация. Может быть первичным носителем свойств или
материальным носителем, на котором хранится и передается вторичный образ.
Информационные процессы
процессы получения, хранения, передачи, преобразования и воспроизведения информации,
взятые в отдельности или в совокупности.

19.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ
По областям
знаний
Техническая
По физической природе
восприятия информации
Экономическая
Военная
Зрительная Слуховая Вкусовая
...
Вкусовая
...
По форме
представления
По динамизму
информации
Параметрическая
Топологическая
Абстрактная
Связанная
Свободная
числовые величины,
характеризуюющие
результаты
количественных
исследований явлений
и объектов (результаты
измерений и т. д.).
информация в виде
всевозможных
точечных, линейных,
плоских и
пространственных
фигур и изображений
(карты, чертежи, снимки
и т. д.).
обобщенные образы и
понятия,
представляемые
обычно в виде
символов (букв, знаков
и т. д.) и
математических
соотношений.
информация,
записанная
(зафиксированная,
зарегистрированная) на
каком-либо носителе.
информация,
циркулирующая внутри
системы или между
системами в форме
различного рода
сигналов.

20.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ ПО СТРУКТУРЕ
{x},{t},{n}
xt
xn
tn
x
t
n

21.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ ПО СТРУКТУРЕ
Натуральная информация отражает реальное существование объектов. Она имеет аналоговую
форму, засорена шумами, не оптимальна по диапазонам и началам отсчетов значений параметров. Все
эти особенности обусловлены физическими свойствами отражаемого объекта или явления.
Натуральную информацию можно представить как совокупность величин {x}, моментов времени {t} и
точек пространства {n}.
Нормализованная информация отличается от натуральной тем, что в ней каждое множество
{x},{t},{n} уже приведено к одному масштабу, диапазону, началу отсчета и другим общим
унифицированным характеристикам.
Нормализованную информацию можно трактовать как результат воздействия на натуральную
информацию операторов: масштабного M, диапазонного D и локализованного L.
Комплексированная информация образуется в результате приведения всей информации к полному
комплексу, т. е. к трехмерной системе y, t, h,
где y - обобщенная координата значений параметров или унифицированная шкала каких-либо
оценок;
t - обобщенная координата времени;
h - обобщенная координата пространства источников информации.
Комплексированная информация представляет собой связанное и координированное множество {y,
t, h}.
Декомпонированная информация – изменены связи между элементами информации.

22.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ ПО СТРУКТУРЕ
Генерализованная информация – исключены второстепенные ее части, данные обобщены и
укрупнены. Генерализация может охватывать как номенклатуру параметров, так и моменты времени,
диапазоны измерения и степень подробности отображения параметров.
Дискретная (квантованная) информация совпадает с исходной непрерывной информацией по
физической размерности, отличаясь от нее лишь прерывным характером. Дискретизация может быть
осуществлена по осям y, t, h параметрического комплекса.
Безразмерная информация имеет безразмерную числовую форму. Число, отображающее
безразмерную информацию, соответствует количеству информационных элементов (квантов) и равно
отношению любой координаты к ее интервалу дискретности:
Кодированная информация имеет форму совокупности знаков, принадлежащих алфавиту, который
лежит в основе выбранной системы кодирования.

23.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МЕРЫ ИНФОРМАЦИИ
Структурные меры
информации
Геометрическая мера
Определяет количество информации
как значение длины, площади или
объема
геометрической
модели
сообщения, отнесенное к количеству
содержащихся
в
нем
квантов.
Определяют потенциальное, т. е.
максимально возможное, количество
информации в заданных структурных
габаритах. Это количество называют
информационной емкостью.
Комбинаторные
меры
Количество комбинаций, которое
можно составить из
информационных элементов.
Данной мерой измеряется
потенциальное структурное
разнообразие информационных
комплексов.
Глубина h слова - количество
различных
элементов
(знаков),
Аддитивные
содержащихся в принятом алфавите.
меры
Длина l слова - количество знаков,
необходимых и достаточных для
представления заданного набора
слов элементами данного алфавита.
Глубина
слова
соответствует
Используют тогда, когда
основанию,
а
длина
слова
- разрядтребуется оценить
ности
системы
счисления
или
возможности передачи
различной информации кодирования.
Общее количество слов, которое
при помощи алфавитноцифровых элементов. может быть представлено кодами
длиной l и глубиной h, определяется
выражением: q = Hl
Аддитивная логарифмическая мера
информации:
I = log2hl = llog2h
Единицей измерения информации при применении аддитивной меры служит бит, т. е. количество
информации, содержащееся в слове глубиной h = 2 и длиной l = 1.
Если информация поступает от различных источников, то при оценивании количества
информации аддитивной мерой справедливо

24.

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕРЫ ИНФОРМАЦИИ
- некоторое конечное множество независимых событий;
- вероятность наступления независимых событий;
- условие множества наступления независимых событий;
- степень неопределенности или энтропия;

25.

МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ УПРАВЛЕНИЯ
В информационных процессах принято выделять
следующие
фазы
преобразования
(обращения)
информации: восприятие, передача, сбор и хранение,
обработка, представление, использование.
Восприятие информации состоит в том, что при
отражении в отражающем объекте формируется и
регистрируется
след
источника
информации,
представляющий собой его образ, по которому можно
провести опознание и оценку источника.
Передача информации состоит в переносе ее тем
или иным способом на расстояние.
Сбор и хранение информации заключаются в
накоплении и запоминании информации (переносе
информации во времени).
Обработка
информации
заключается
в
ее
преобразовании к виду, позволяющему представить и
использовать
информацию
для
обеспечения
целенаправленных действий.
Представление
(воспроизведение)
информации
необходимо
в
случае,
когда
информация
предназначена для использования. При этом информация должна представляться в том виде, который
удобен для ее восприятия человеком.
Рис. Структурная схема преобразования информации в информационном процессе