Должна ли наука информатика опираться на понятие информации

Закономерно ли многообразие трактовок предмета и основных задач такой дисциплины, как информатика? Существует положение системного анализа, согласно которому сверхоткрытость некой данности (системы) приводит к исчезновению ее определенности. Она как бы «растворяется» в окружающей среде, лишается «присущего ей лица», своего содержания.

Названное многообразие во многом является следствием неопределенности понятия «информация». Чтобы показать эту неопределенность, сравним две фрагмента одной и той же работы К.К. Колина.

«Фундаментальность понятия информации и ключевая роль информационных процессов в развитии живой и неживой природы и являются теми основными факторами, которые выдвигают информатику на уровень фундаментальных наук и ставят ее в один ряд с такими науками, как общая теория систем, синергетика, физика, биология, социология, психология» [1].

Обратим внимание, что, хотя здесь информация рассматривается в качестве категории, одинаково характеризующей живую и неживую природу, информатика как наука об информации ставится в один ряд с дисциплинами биология, психология, социология, которые имеют отношение только к живой природе. Рассматривая точку зрения данного автора, мы обнаруживаем другой фрагмент, который нам представляется действительно важным: «В различных сегментах предметной области информатики (техническом, биологическом, социальном, физическом) анализируются лишь вполне определенные аспекты проявления феномена информации и информационных процессов, которые обусловлены тем или иным видом информационной среды» [2].

Здесь говорится о том, что каждый раз различные науки выхватывают какой-то лишь один аспект феномена информации, который определяется спецификой соответствующей информационной среды. Таким образом, феномен информации не представляет собой что-то единое, но распадается на ряд не обязательно связанных между собой аспектов в отличие от феноменов, описываемых другими фундаментальными науками. Например, такое понятие фундаментальной науки, как энергия, едва ли рассматривается под разными углами зрения в зависимости от того, о какой науке идет речь. В живой и неживой природе имеется в виду все та же энергия, измеряемая, например, в джоулях или в эргах. Очевидно, что не имеет смысла как-то отличать энергию, присущую живым организмам, от энергии просто тел, перемещающихся в пространстве. И здесь, и там мы одинаково различаем кинетическую и потенциальную энергию, ту и другую измеряем в одинаковых единицах и т. д.

Ho, понятие информации, по-видимому, несводимо к тому, что одинаково проявляется в разных областях реальности, и это приводит к существованию отличных друг от друга определений этого феномена. Так, в «Философском энциклопедическом словаре» мы обнаруживаем целых четыре различных определения информации:

«1) сообщение, осведомление о положении дел, сведения о чем-либо, передаваемые людьми; 2) уменьшаемая, снимаемая неопределенность в результате получения сообщения; 3) сообщение, неразрывно связанное с управлением, сигналы в единстве синтаксических, семантических и прагматических характеристик; 4) передача, отражение разнообразия в любых объектах и процессах (неживой и живой природы)» [3].

Очевидно, что первое и четвертое определения невозможно представить в качестве продолжения друг друга. Либо информация отражает разнообразие в объектах и процессах неживой и живой природы, либо это лишь сообщение, передаваемое людьми, в силу чего не имеет отношения к тому, что происходит в неживой природе, да и к живой природе, взятой в целом, тоже не имеет отношения, так как речь идет лишь об уровне межчеловеческих отношений.

Сравнивая второе и третье определения, мы видим, что во втором определении идет речь о чисто количественной характеристике уменьшении неопределенности сообщения, в третьем привлекаются содержательные смысловые характеристики синтаксические, семантические и прагматические.

Второе понимание информации восходит к работам К. Шеннона [4] по абстрактной теории информации, дающей основы количественного подхода к исследованию информации. Суть трактовки заключается в том, что все многообразие сообщений, имеющих различное содержание по различным вопросам, описывается неким общим языком, а информация, передающаяся этими сообщениями, может быть количественно оценена. При этом форма, в которой распространяется сообщение, значения не имеет, мы абстрагируемся от сигнала и т. д. Формула подсчета количества информации К. Шеннона приводится практически во всех учебниках по информатике. Процитируем классическое определение: «Информация должна рассматриваться как отрицательное слагаемое энтропии системы: информация есть негэнтропия (отрицательная энтропия). Энтропия есть мера недостатка информации, она выражает общее количество отсутствующей информации» [5]. Данное понятие энтропии идет из термодинамики и означает для всякой материальной системы меру её близости к состоянию равновесия. В состоянии равновесия (можно так сказать покоя) система имеет максимальное значение энтропии, и многие процессы в природе направлены в сторону достижения равновесия. Информация, уменьшая энтропию, как бы выталкивает систему из состояния равновесия, не давая ей остановиться, зафиксироваться, заставляя действовать. В математической теории информации по аналогии энтропией называют меру неопределенности какого-либо опыта, который может иметь разные исходы. Информация как бы снижает неопределенность и позволяет делать некий выбор из нескольких возможных, уменьшая тем самым энтропию (смотрите учебники по информатике, например [6]).

Третье понимание информации связано с развитием кибернетики как науки о процессах управления. Распространение этого подхода на биологическую жизнь ведет к признанию, что информация есть главная составляющая адаптации и развития живой природы. Н. Винер писал о том, что информация «это обозначение содержания (сигналов), полученного из внешнего мира в процессе нашего приспосабливания к нему наших чувств» [7]. Информация классифицируется по формам существования, восприятия и её использования. Первичная природная информация воспринимается с помощью органов чувств. Регистрация связи явлений фиксируется признаковой информацией, уже хранящейся в памяти живых существ.

Социально-коммуникационная информация возникает в социумах. Информация, выражаемая на естественном языке, является основной в человеческом обществе. Эта информация может анализироваться по трем аспектам: техническому, семантическому и прагматическому. В первом случае вопросы точности, надежности, скорости передачи сообщений, техническая реализация каналов связи и т. д. являются предметом изучения. Во втором насколько точно и качественно передается смысл, содержание при кодировке и передаче сообщений. В третьем случае анализируется ценность сообщений с точки зрения последующего поведения потребителя. Фактически идея о том, что информация есть нечто самостоятельное, возникла в недрах кибернетики. При этом между ролью информации в функционировании (управлении) систем и процессами познания вполне возможны аналогии, которые и проводятся часто философами, прямо приравнивающими процесс познания окружающего мира к процессам извлечения живыми существами информации из этого мира. Ho в таком случае человеческого познающего субъекта можно поставить в один ряд, хотя и не совершенно рядом, с амебой, выдвигающей ложноножки в разных направлениях в поиске информации о присутствии пищи.

Во второй половины XX в. возникают как минимум две концепции информации атрибутивная и функциональная. Сторонники первой утверждают, что информация есть атрибут материи. На основе анализа и сопоставления более 300 работ различных авторов А. Д. Урсул определяет информацию как количественную меру отражения [8]. «Информация в самом общем ее понимании представляет собой меру неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и времени, меру изменений, которыми сопровождаются все протекающие в мире процессы» [9]. Напомним, что категория меры в философии определяется как такой интервал количественных изменений, в пределах которого сохраняется качественная определенность предметов. Очевидно, что определение Урсула есть расширение определения информации Шенноном, правда, такое расширение приравнивает информацию вообще ко всему, что происходит во Вселенной, так Вселенная и есть совокупность различных неоднородностей в распределении материи и энергии в пространстве и времени.

В функциональной концепции понятие информации связывается с работой сложных, самоорганизующихся систем. Фактически речь идет о понимании информации как характеристике передачи сигналов в управляющих системах. Поэтому совершенно закономерно Н.Н. Моисеев подчеркивает, что понятие информации и обратной связи «совершенно излишне на уровне организации неживой материи» [10], а следовательно, добавим, уже не может быть применимо к объяснению всего, что происходит во Вселенной, которая включает в себя и процессы, происходящие в неживой материи.

Определенная интеграция понимания осуществляется в трактовке, данной Р. Ф. Абдеевым [11]. Информация подразделяется на структурную и оперативную (рабочую). Первая присуща объектам живой и неживой природы (естественного и искусственного происхождения). Она возникает в результате отбора, фиксации, закрепления в системе в форме определенных структурных изменений её положительного опыта взаимодействия с внешней средой. Вторая действует, распространяется между объектами материального мира и используется в процессах управления в живой природе, технических объектах и человеческом обществе. Фактически кибернетическая трактовка систем с двумя контурами обратной связи распространяется на живую природу и человеческое общество. В первом контуре имеет место оперативная информация как простая фиксация отклонений системы от заданных параметров. Во втором контуре технических систем происходит некая фильтрация информации первого контура (говорят о семантическом анализе) с точки зрения некой целевой функции. Накопление такой информации создает предпосылки для превращения её в структурную. И уже на основе этой информации происходит саморазвитие системы на структурном уровне. В данном случае распространение, если так можно выразиться, кибернетической идеологии происходит и на живую природу, и на человеческое общество, ибо говорят о трех формах информации: биологической (внутри живых организмов и между ними), машинной и социальной. Ho не только. Эта же идеология распространяется и на процессы познания человека, утверждается некая их похожесть на процессы управления.

Этими позициями не исчерпывается понимание и рассмотрение понятия «информация». Огромный пласт осмысления идет в связке «информация знание». Понятие информации в данном соотношении интерпретируется как совокупность знаний о фактических данных и зависимостях между ними. Знание это структурированная информация [12]. В последнее время появилась новая связка: «информация товар, ресурс, продукт труда» [13]. Вводится понятие «информационный ресурс», говорят о становлении так называемого информационного общества и т. д. Обращение к семиотике, к концепции семиотического треугольника Г. Фреге [14] тема отдельного анализа.

Теперь позволим себе в качестве отступления задать несколько простых вопросов. Где в атоме хранится информация? А что будет, если она действительно есть и вдруг исчезнет? Если информация действительно атрибут материи, то где информационная составляющая в основных уравнениях математической физики? Масса, сила, энергия, время есть, а величины, описывающей информацию, нет. Обычно, обосновывая атрибутивный характер информации, очень подробно ссылаются на генетический код и в целом биологическую проблематику. Ho, возникает вопрос: можно ли эти явления описать без понятия «информация»? Может быть, в данном случае это понятие просто является удобной метафорой?

Согласно федеральному закону [15] информационные технологии определяются как «процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, представления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов». Это означает, что при всем качественном различии в содержании и формах представления информационных процессов в живой природе, технике, обществе между ними должна быть некая похожесть (говорят об изоморфности), и эту похожесть мы обязаны выявить, прежде чем говорить об искусственных информационных системах. Ссылки на моделирование (даже если мы назовем его информационным моделированием) объектов, явлений, процессов природы, техники и общества не спасают положение. В этом случае просто будут решаться конкретные задачи с помощью конкретных научных методов, и в частности методов информатики.

По логике вещей контуры курса информатики должны быть примерно такими.

Изучение процессов представления, передачи, обработки информации в объектах неживой и живой природы.

Информация и информационные процессы в технических системах.

Информация и информационные процессы в человеческих сообществах.

Каждый из данных разделов разбивается на несколько тем, и главное не только выявление неких общих закономерностей в методах обработки информации, но и показ того, что, несмотря на явное различие, есть то сходство, родство, которое позволяет говорить о факте атрибутивности информации.

Ho, в таком случае, где же в этой схеме появляется компьютер? По какому праву мы называем его универсальным устройством обработки информации? От того, что мы, при условии формализации, сможем смоделировать на компьютере обработку информации в любой из названных систем, у нас не появляется это право, если следовать логике. Действительно, мы можем включить компьютер (со всеми его «причиндалами») в курс как инструмент моделирования названных процессов обработки информации. Ho в этом случае и все содержание этого раздела курса должно быть связано с предыдущими разделами и направлено на решение задач по моделированию.

Построение курса информатики может быть несколько иным, если принять, что это есть множество различных дисциплин, объединенных общим предметом изучения информацией (в том числе теория информации, кибернетика, программирование, математическая лингвистика, теория алгоритмов и др.), но и в этом случае названные проблемы остаются. He улучшает ситуацию и добавка возможности автоматизации информационных процессов в системах различной природы.

Как решается эта проблема в существующем курсе и в учебниках по информатике? Проблему представления темы «информация» авторы учебников решают практически одинаково, с разной степенью изящества, но так или иначе (за редким исключением) они идут от атрибутивной концепции. В ряде случаев понятие просто не определяется, а говорится, что оно фундаментальное, такое, как и вещество, и энергия и т. д. После этого говорят, что предметом информатики является собственно информация, способы ее представления, передачи и обработки, а компьютер это универсальное автоматическое устройство для работы с информацией. И затем идет описание устройства компьютера; представление данных в памяти компьютера; элементы логики; алгоритмы и начала программирования; программное обеспечение (системное) и мощнейший раздел пользовательского уровня компьютера. Тема «информация» выглядит как нечто обособленное, не связанное с последующим изложением. Согласовано ли данное построение курса с декларируемыми целями?

Рассматривая понятие «информация», нельзя не затронуть концепцию А.Я. Фридланда, наиболее близкую точке зрения автора. «Сущность информации заключается в том, что это свойство только живой материи, и, даже еще уже, свойство интеллекта. Ее сущность проявляется во взаимодействии человека с человеком, и появилась эта сущность вместе с “человеком разумным”, но ее не называли информацией» [16]. И еще: «Информация это смысл (понимание, представление, интерпретация), возникающий у человека в результате получения им данных, взаимоувязанных с предшествующими знаниями и понятиями» [17].

И далее. Если мысленно представить все, что сделано в информатике с момента ее возникновения (точкой отсчета берется время разработки первого компьютера), то так или иначе это связано с обработкой, хранением и передачей данных. Возьмите любого известного специалиста и оцените его работы (математическую теориюинформации и кибернетику мы исключаем как отдельные разделы науки и практики). Вы не найдете понятийного многообразия информации и т.д., но есть конкретные результаты по проблематике обработки данных. Осмысливая эту ситуацию, А.Я. Фридланд идет к этому же результату, но несколько иным путем, вводя другое понятие «информатическое» и обозначая им все, что связано с обработкой данных [18]. Безусловно, решение логично и верно, но, как нам представляется, проблему можно решить простым исключением понятия «информация», причем не меняя существенно уже имеющийся понятийный аппарат.

Введем следующее определение информатики как особой науки. Информатика область деятельности человека, связанная с обработкой данных с использованием компьютера.

А как быть с понятием «информация»? Нам представляется, что это понятие вполне возможно исключить, так же как и понятия «информационные процессы», «информационные основы процессов управления», «информационное моделирование». В содержательном плане курс информатики ничего не потеряет, если говорить о технологии обработки текстовых данных, а не

обинформационной технологии обработки текста, хотя второй вариант выглядит удобнее. Практически все темы остаются, появляется простота и ясность, ибо все понятийное многообразие становится ненужным. И самое, вероятно, главное получаем целостность курса.