3. Элементарная схема передачи информации

Шеннон разработал простейшую схему передачи информации от некого источника к приемнику (элементарная математическая модель коммуникации). Схема включает следующие основные элементы:

Источник, который производит сообщения (числовые массивы, текстовые, графические, аудио-, видеофайлы и др.);

Кодирующее устройство, которое преобразует сообщение в сигналы определенного вида (электрические, световые, звуковые и т.д.);

Сигнал – это знак, физический процесс или явление, распространяющееся в канале связи и несущее сообщение о каком-либо событии, состоянии объекта наблюдения или контроля, команде управления и т.п.;

Канал связи – это система технических средств и/или среда распространения сигналов от источника информации к приемнику. Так, электромагнитные волны могут распространяться в космическом (безвоздушном) и воздушном пространстве или в грунте, звуковые сигналы – в среде газа, жидкости или твердого тела, электрические сигналы передаются по кабелям, проводам с металлическим проводником, свет (электромагнитная волна) может передаваться через оптоволоконный кабель и т.п. Цифровая связь осуществляется посредством использования кабельных (в том числе волоконно-оптических), спутниковых, радиорелейных и других каналов связи;

Декодирующее устройство, которое преобразует сигналы в сообщение, которое и получает Приемник информации;

Шумы – любые помехи при передаче сигналов.

Элементарная схема передачи Клода Шеннона: Источник информации(создает сообщение)-кодирующее устройство(преобразует сообщение в сигнал)-канал связи(передается сигнал и в нем появляются шум)-декодирующее устройство(принятый сигнал преобразует в сообщение)-приемник информации.

Согласно этой схеме, информация передается от источника к приёмнику в виде сигналов, распространяемых в определенной среде (канал связи). Несущий информацию сигнал, передаваемый средой (каналом) и получаемый приемником, имеет для последнего определенный смысл, отличный от самого факта поступления сообщения. Это достигается за счет специальных соглашений, заключаемых между источником и потребителем информации, в соответствии с которыми сигнал интерпретируется.

Элементарная схема Шеннона лежит в основе любых процессов, связанных с обменом информацией, от межклеточных систем связи в живых организмах до общения людей с помощью современных смартфонов.

4. Информация в теории Норберта Винера (кибернетике)

При разработке элементарной схемы передачи информации Шеннон обратил внимание на три важнейших аспекта, связанных с передачей информации: технический (передача информации без помех), содержательный (как будет воспринят смысл переданной информации) и прагматический (в каких целях и с какой эффективностью полученная информация будет использована). В теории информации изучению подлежал, в основном, первый, технический аспект. Содержательные и ценностные свойства информации стали рассматриваться в прикладных концепциях, которые были реализованы в рамках кибернетики.

Кибернетика – наука об общих закономерностях процессов управления, передачи и обработки информации в машинах, живых организмах и обществе. Кибернетика изучает процессы управления с информационной стороны, независимо от энергетических или конструкционных характеристик реальных систем. Примеры кибернетических систем – автоматические регуляторы в технике, компьютеры, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов, способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею.

Согласно Винеру, информация является самостоятельным феноменом, стоящим в одном ряду с такими универсальными научными понятиями, как материя и энергия, пространство и время. Классическая и неклассическая наука (вплоть до середины XX века) строила представление о мире на двух фундаментальных категориях: материя и энергия, создавала вещественноэнергетическую, вещественно-полевую картину мира. Кибернетика дополнила научную картину мира описанием информационных процессов, стало ясно, что следует принимать во внимание и учитывать взаимодействие материи и энергии с третьим столь же важным фактором – информацией. Это была фундаментальная и, вместе с тем, неожиданная идея. Совсем не просто было понять, что в различных системах (технических, биологических, социальных) циркулируют одинаковые потоки информации, что одна и та же информация может храниться в различных физических носителях и передаваться по каналам, чрезвычайно разным по своей природе. Эпохальная фраза Винера «Информация – это информация, а не материя и не энергия».

Винер определил информацию как «обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств». Т.е. для Винера информация – это знание, имеющее одну ценностную меру по отношению к внешней среде (семантика) и другую ценностную меру по отношению к накопленным получателем знаниям, целям познания (прагматика). При этом Винер интерпретировал любую информацию, вне зависимости от ее конкретного содержания и назначения, как выбор между двумя или более значениями, наделенными известными вероятностями (по Шеннону), расчет количества информации также базировался на разработках Клода Шеннона.

Одним из важнейших достижений Винера стало обнаружение связи информации и управления, которая проявлялась в том, что живые самоорганизующиеся системы могут действовать (самоуправляться) только на основе обработки поступающих сигналов об изменении в окружающей среде. Информация стала рассматриваться как ресурс управления и самоуправления