Симонович С.В. (ред.) Информатика для юристов и экономистов
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 1.2. Пример стереограммы. Рассматривая рисунок
«расфокусированным» зрением, можно увидеть
многоплановое стереоизображение
Например, результатом этих «идеальных» методов является способность
определять размеры вполне материальных тел, рассчитывать их объемы и
вычислять площади фигур.
К прочим естественным методам, присущим человеку и основанным на
особенностях его мышления, можно отнести воображение, сравнение,
сопоставление, анализ, прогнозирование и другие.
Многие естественные методы обработки данных присущи и другим
живым организмам. Естественными методами воспроизведения данных
обладают даже клетки организмов, у которых нет ни органов чувств, ни
способности к мышлению. В качестве примера можно привести метод
генетического наследования. Данные, сохраняющиеся в структуре ДНК в виде
набора нуклеотидов, становятся генетической информацией нового организма в
процессе деления клетки.
Аппаратные методы воспроизведения и обработки данных
До последнего времени методы обработки данных можно было разделить
на естественные и технические. Однако в связи с бурным развитием
вычислительной техники в последние годы в классе технических методов четко
выделились два направления: аппаратные и программные методы, способные
во многих случаях подменять или дополнять друг друга.
Аппаратные методы взаимодействия с данными используют в тех
случаях, когда физическая природа данных не позволяет применять для их
воспроизведения и обработки естественные методы, основанные на органах
чувств. Простейший пример — радиосигналы и другие сигналы
электромагнитной природы. Человек не имеет органов чувств для их
11
регистрации и потому вынужден использовать аппаратные методы. С
примерами таких методов вы знакомы — они представлены приборами,
например телеприемниками и радиоприемниками.
Аппаратные методы — это всегда устройства (приборы). Широко
известны такие устройства воспроизведения данных, как магнитофоны,
видеомагнитофоны, телефоны, рентгеновские аппараты, телескопы,
микроскопы и многие другие. С точки зрения физики все эти устройства
обладают разными принципами действия и выполняют разные функции. С
точки зрения информатики эти устройства выполняют общую функцию —
преобразуют данные из формы, недоступной для естественных методов
человека, в форму, доступную для них.
В отдельных случаях данные должны проходить через достаточно
длинные цепочки преобразования аппаратными средствами, прежде чем станут
доступны для восприятия человеком и из них образуется информация.
Поскольку разные приборы выпускаются разными предприятиями, между
различными устройствами возможны проблемы совместимости. Не всегда одни
устройства могут обрабатывать данные, созданные другими приборами. В
таких случаях применяют специальные устройства преобразования данных, но
уже говорят не о преобразовании формы данных, а о преобразовании их
формата. Например, видеозапись, выполненную с помощью любительской
видеокамеры, нельзя передать по каналам телевизионного вещания без
предварительного преобразования. В таких случаях данные из формата, в
котором работают бытовые видеокамеры, преобразовывают в формат, с
которым работают профессиональные средства телевещания и видеотехники.
Программные методы воспроизведения и обработки данных
Широкое внедрение средств вычислительной техники позволяет
автоматизировать обработку самых разных видов данных с помощью
компьютеров. Компьютер — это прибор особого типа, в котором одновременно
сочетаются аппаратные и программные методы обработки и представления
информации. Эти методы составляют предметную область информатики, и мы
познакомимся с ними более подробно в последующих главах, а сейчас
приведем лишь несколько примеров того, как программные методы влияют на
содержание информации, представленной в данных.
Ниже представлен противоположный пример, когда данные,
совпадающие с точностью до символа, в результате применения программного
метода форматирования представляют противоположную информацию.
Рис. 1.4. Одинаковые данные несут разную информацию
в результате применения разных методов форматирования
12
казнить
нельзя помиловать
казнить нельзя
помиловать
1.3. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ
Развитие представлений об информации.
До сих пор мы определили только данные как результат регистрации
сигналов. Определить, что такое информация, не столь просто, хотя бы потому,
что она, в отличие от данных, не является объектом материальной природы и
образуется в результате взаимодействия данных с методами. Напомним, что в
результате работы таких методов, как логическое мышление, воображение и
прогнозирование, может образовываться или обрабатываться информация об
«идеальных» объектах, не имеющих адекватного отражения в материальном
мире. Это явление хорошо известно, например, по анализу свидетельских
показаний. Свидетели не всегда различают информацию, полученную в
результате наблюдения и логического мышления. Поэтому одни и те же
объективные данные могут интерпретироваться в их показаниях в разную
информацию.
Несмотря на то что понятие информации очень широко используется и в
науке, и в повседневной жизни, его строгого научного определения до
последнего времени не существовало. По сей день разные научные дисциплины
вводят это понятие по-разному. Здесь можно выделить три возможных подхода:
антропоцентрический, техноцентрический и недетерминированный.
Суть антропоцентрического подхода состоит в том, что информацию
отождествляют со сведениями или фактами, которые теоретически могут быть
получены и усвоены, то есть преобразованы в знания. Этот подход в настоящее
время применяется наиболее широко. Его примеры мы можем наблюдать, в
частности, в российском законодательстве.
«Под информацией понимаются сведения о лицах, предметах, фактах,
событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления»
(Федеральный Закон № 24-ФЗ «Об информации, информатизации и защите
информации» от 25.01.95 г. «Российская газета» № 39 от 22.02.95 г.)
Недостатки антропоцентрического подхода заключаются в том, что в его
рамках невозможно найти адекватного объяснения генетической информации
живой природы и абстрактной информации, не имеющей адекватного
отображения в природе и обществе. С такой информацией, например, имеют
дело теология, идеалистическая философия и некоторые разделы математики.
Наиболее простой пример недостаточности антропоцентрического
подхода проявляется при рассмотрении таких информационных объектов, как
команды. Например, команда «Вперед!» — это отнюдь не сведения. Это
именно команда, для отработки которой исполнитель должен обладать
соответствующим методом. «Вперед!» — очень простая команда. Существуют
более сложные команды синхронизации, соответствия и другие. Их
информационная сущность может быть завуалированной, но в рамках
антропоцентрического подхода она не раскрывается.
До последнего времени антропоцентрический подход удовлетворительно
работал в области правовых и общественных наук. Однако в связи с широким
13
внедрением вычислительной техники его недостатки все чаще дают о себе
знать. Так, например, подход к информации только как к сведениям не
позволяет адекватно интерпретировать такие информационные объекты, как
компьютерные программы. В пассивном состоянии (в момент создания,
распространения) компьютерная программа — это действительно набор
сведений. Их можно просмотреть, размножить, распечатать, то есть, перевести
в другую форму, а также усвоить, как знания. В активном состоянии, при
работе на компьютере, то есть во время взаимодействия с аппаратным методом,
компьютерная программа — это не совокупность сведений, а совокупность
команд, то есть, это программный метод.
Суть техноцентрического подхода состоит в том, что информацию
отождествляют с данными. Этот подход нашел очень широкое распространение
в технических дисциплинах. Например, нам часто встречаются упоминания о
том, что «информация передается по компьютерным сетям», «информация
обрабатывается компьютерами», «информация хранится в базах данных». Во
всех этих случаях происходит подмена понятий. Дело в том, что по
компьютерным сетям передаются только данные, компьютеры обрабатывают
только данные, а в базах данных хранятся тоже только данные. Станут ли эти
данные информацией и если да, то какой, зависит не только от данных, а и от
многочисленных аппаратных, программных и естественных методов.
В этой книге мы рассмотрим основные понятия баз данных и покажем,
что одни и те же данные, хранящиеся в базе, могут интерпретироваться как
различная информация в результате работы специального программного
средства СУБД (системы управления базой данных). На примере Интернета мы
покажем, что одни и те же данные, передаваемые сервером, могут
интерпретироваться клиентом как разная информация, в зависимости от того,
какими аппаратно-программными методами он располагает и как они
настроены. На примере средств криптографии и средств для работы с
электронной цифровой подписью мы также покажем, что данные становятся
информацией только у тех лиц, которые обладают соответствующими правами.
В российском законодательстве мы-не находим явных признаков
техноцентрического подхода, но они имеются в законодательствах других
государств, например Германии. В частности, такие понятия, как информация,
доступ к информации, модификация информации, во всех случаях, когда речь
идет об эксплуатации технических систем, представляются как данные, доступ
к данным, модификация данных.
Недетерминированный подход к понятию информации встречается также
достаточно широко. Он состоит в отказе от определения информации на том
основании, что оно является фундаментальным, как, например, материя и
энергия. В частности, мы не найдем определения информации в «Законе о
государственной тайне» и в «Законе о средствах массовой информации», хотя и
в том и в другом правовом акте это понятие используется.
Отсутствие определения использованного понятия это вовсе не
недосмотр законодателя. Во многих случаях отказ от определения информации
можно считать традиционным. Так, например, мы не найдем определения
14
информации и в таком уважаемом справочном издании, как Британская
энциклопедия. Определение можно получить лишь косвенным образом через
статью «Обработка информации и информационные системы», где говорится,
что...
«... этот термин используют применительно к фактам и суждениям,
получаемым в повседневной жизни от других живых существ, из средств
массовой информации, из электронных баз данных, а также путем наблюдения
явлений окружающей среды».
Здесь смешаны и антропоцентрический, и техноцентрический подход,
после чего определение сведено к бытовому уровню. При этом приводится
обширный список литературы, опубликованной за последние 50 лет, анализ
которой не дал прямого определения.
Современное представление об информации
Информация — это действительно фундаментальное научное понятие. Во
всех случаях фундаментальные научные понятия для прикладных научных
дисциплин должны поставляться фундаментальными естественными науками.
В данном случае мы имеем дело с тем фактом, что фундаментальной
естественнонаучной дисциплины, занимающейся природой информации,
никогда не существовало. Понятие информации прошло мимо физики, химии,
математики, биологии. Нельзя сказать, что эти дисциплины совсем не
занимались изучением информации. В той мере, в которой для них это было
необходимо, они занимались изучением свойств информации, но не ее
природы.
К настоящему времени свойства информации действительно неплохо
изучены в самых различных дисциплинах. Физика, например, занимается
свойствами сигналов, несущих информацию. В качестве прикладной
дисциплины существует теория информации, занимающаяся вопросами
информационной содержательности сигналов (сообщений). Теория
информации близко связана с физикой и математикой, она использует
методический аппарат радиотехники и теории вероятностей. Генетика
занимается изучением вопросов передачи наследственной информации в живой
природе. Этот перечень можно продолжить, но фундаментальной науки,
занимающейся исследованием природы информации, до сих пор не было.
Поэтому не было и строгого научного определения информации.
Лишь в последние годы информатика начала формироваться как
естественнонаучная дисциплина, но она еще не вышла за рамки прикладной
технической науки и потому до сих пор не ввела строгого понятия информации.
Более того, мы часто наблюдаем, как информатика сама заимствует понятие
информации из других научных дисциплин (в том числе и из правовых) или
вводит его на бытовом уровне. В учебной и научной литературе по
информатике мы находим немало примеров антропоцентрического подхода к
информации (как к сведениям) или техноцент-рического подхода (как к
данным). В лучшем случае информацию рассматривают как содержательную
часть данных, интерпретируемых человеком (синтез антропоцентрического и
15
техноцентрического подхода).
Как мы увидим в этой книге, техническое и правовое обеспечение
режима электронной подписи, использование методов криптографии в
гражданском документообороте, использование Интернета в обеспечении
электронной коммерции, обеспечение безопасности данных и многие другие
общественные процессы и явления требуют строгого и непротиворечивого
определения информации. Его требуют экономические и правовые
дисциплины.
Наиболее яркий пример дает нынешняя правовая ситуация с Интернетом.
До сих пор не решен принципиальный вопрос: «Является Интернет средством
массовой информации или нет?» В неформальном общении специалисты,
использующие Интернет в политических целях, говорят, что: «Конечно же,
Интернет является средством массовой информации, да еще каким! Но вы
попробуйте это доказать!».
Действительно, в рамках традиционного подхода к информации, как к
«сведениям», решить основной правовой вопрос Интернета невозможно, как
невозможно решить и множество дополнительных вопросов, например с
правовым режимом гиперссылок. Отсутствие убедительного обоснования
правового режима Интернета ведет к массе правовых коллизий как в России,
так и за рубежом. Достаточно вспомнить правовые проблемы, возникшие в
период проведения выборов в Государственную Думу РФ (декабрь 1999 г.) и
президентских выборов 2000 г. Без надлежащего определения информации
множество правовых проблем, возникающих в современном
высокоинформатизированном обществе, не может быть разрешено
окончательно и убедительно.
Определение информации
Научное определение информации дается достаточно просто, если
предположить, что информация — это динамический объект, не существующий
в природе сам по себе, а образующийся в ходе взаимодействия данных и
методов. Он существует ровно столько, сколько длится это взаимодействие, а
все остальное время пребывает в виде данных.
Информация — это продукт взаимодействия данных и методов,
рассмотренный в контексте этого взаимодействия.
В этом определении ничего не говорится о форме, в которой
представлены данные, она может быть абсолютно любой. Если данные
графические, а метод взаимодействия — наблюдение, то образуется визуальная
информация. Если данные текстовые или речевые, а метод их потребления —
чтение или прослушивание, образуется текстовая информация. А могут ли
текстовые данные быть графической информацией? Разумеется, да, если к ним
применен не метод чтения, а метод наблюдения.
В нашем определении важным является пояснение «... рассмотренный в
контексте этого взаимодействия». Приведем примеры, почему это
действительно важно. Известно, что книги — это хранилища данных. Они
предназначены для получения информации методом чтения. Но если
16
попробовать разные книги на ощупь или на вкус, то тоже можно получить
информацию. Такие методы позволят различить книги, выполненные в
кожаных, картонных и бумажных переплетах. Разумеется, это не те методы,
которые предполагались авторами книг, но они тоже дают информацию, хотя и
не полную.
Известны примеры того, что не только текст или состав бумаги письма,
но и его запах может давать информацию об авторстве. Пользуясь этим
методом, можно отправлять в конверте даже чистый лист. Получателю он даст
информацию о том, кто помнит и думает о нем. Возможно, в некоторых
случаях она будет недостоверной (ложной), но это все-таки будет информация.
Анализируя информационную ценность газет, журналов, телепередач, мы
можем прийти к выводу, что она зависит как от данных, так и от методов,
которыми выполняется их потребление. Одно дело — внимательно
просматривать телефильм, вслушиваясь в каждое слово, и совсем другое —
смотреть его, одновременно разговаривая по телефону.
Попробуйте проанализировать свое участие в учебных занятиях. Вы заметите, что фактор
внимательности влияет на содержание информации, полученной из данных, которые излагает
преподаватель. Проявляя внимательность, мы расширяем возможности естественных методов,
основанных на органах чувств, за счет методов логического мышления. Правда, при этом мы быстрее
утомляемся и потому стараемся делать это как можно реже. Преподаватели об этом знают и
применяют свои методы, позволяющие нам время от времени переключать, рассеивать, а потом
вновь концентрировать внимание.
В быту мы часто считаем, что книги, газеты, журналы, радио и
телевидение — это источники информации. Если строго подходить с позиций
информатики, то это не совсем так. Все это источники данных. Станут ли
данные информацией или нет и если станут, то какой именно, зависит от того,
какой метод будет применен к их потреблению и в каких условиях это
произойдет.
Тем не менее, мы все-таки привыкли говорить не о передаче данных, а о
передаче информации, не о преобразовании и шифровании данных, а о
преобразовании и шифровании информации, а также об ее автоматической
обработке с помощью компьютеров. Нет ли здесь противоречия?
Такое противоречие действительно есть, но оно разрешается, если ввести
понятие контекстного метода. Контекстным считается тот метод, который
является общепринятым для работы с данными определенного типа. Этот метод
должен быть известен как создателю данных, так и потребителю информации.
Для иллюстраций (графических данных) контекстным является метод
наблюдения, основанный на зрении. В таких случаях мы говорим о
графической или визуальной информации. Для текстовых данных
подразумевается контекстный метод чтения, основанный на зрении и на знании
языка и азбуки. В таких случаях говорят о текстовой информации.
Для данных, представленных радиоволнами, контекстными являются
17
аппаратные методы преобразования данных и потребления информации с
помощью радиоприемника или телевизора. Поэтому мы так часто используем
понятия телевизионная информация, информационная программа,
информационный выпуск и т. п.
Есть свои особенности и у компьютерной информации. Для данных,
представленных в числовой форме и хранящихся в виде сигналов,
зарегистрированных на магнитных (и других) носителях или циркулирующих в
компьютерных сетях, контекстными являются аппаратные и программные
методы вычислительной техники. Их еще называют средствами
информационных технологий. Они входят в предметную область информатики,
и наш курс будет в значительной степени посвящен их изучению.
1.4. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС
Понятие информационного процесса
Из определения информации вытекает важное свойство ее динамичности.
Дело в том, что информация существует крайне непродолжительное время —
ровно столько, сколько продолжается взаимодействие данных и методов во
время ее создания, потребления или преобразования. Как только это
взаимодействие завершается, мы опять имеем данные, но уже представленные в
другой форме.
Выше мы рассмотрели пример с получением информации от
преподавателя. Пока идет наблюдение и прослушивание, мы получаем
информацию. Как только наблюдение и прослушивание завершаются,
информация сохраняется в форме данных в клетках головного мозга. В тот
момент, когда, общаясь с тем же преподавателем, но уже на экзамене, мы
рассказываем ему о содержании темы, идет другой этап информационного
процесса. Преподаватель получает от нас совершенно иные данные (не те,
которые мы получали от его) и применяет к ним совершенно иные методы (не
те, которые применяли мы). В результате он получает иную информацию. Но и
она немедленно преобразуется в данные, хранящиеся в экзаменационной
ведомости и зачетной книжке.
Подобная схема информационного процесса действует не только в живой
природе, но и в технике. Взгляните на рис. 1.5. Здесь представлена
принципиальная схема информационного процесса, протекающего в
телевидении.
Сначала видеокамера (2) фиксирует световой поток (1), поступающий от
объекта съемки. Световые сигналы — носители данных. Видеокамера —
аппаратный метод создания видеоинформации. При их взаимодействии
образуются новые данные, представленные зарядами на светочувствительном
элементе камеры. Эти заряды
18
Рис. 1.5. Принципиальная схема информационного процесса
считываются, преобразуются в электромагнитные сигналы (3)
и направляются в передающее устройство (4).
Передающее устройство регистрирует поступившие сигналы,
преобразует и усиливает их, после чего создает новые сигналы,
направляющиеся к антенне (5). На антенне эти сигналы регистрируются в виде
разности потенциалов электрической составляющей и вектора напряженности
магнитной составляющей электромагнитной волны. Изменения
электромагнитного поля вблизи антенны распространяются в пространстве в
виде радиоволн (6), которые регистрируются приемными антеннами (7).
Дальнейшее преобразование происходит через телевизионный приемник (8),
который имеет электронно-лучевую трубку, плазменный дисплей или иное
устройство отображения. Регистрация сигналов на экране сопровождается
свечением. В этот момент образуется новый сигнал — световой (9), который
регистрируется сетчаткой нашего глаза (10). В результате взаимодействия этого
сигнала с естественными методами, предоставляемыми головным мозгом (11),
мы получаем информацию, которая запоминается в нашей памяти (12) в виде
новых данных.
Ha всех этапах информационного процесса идет непрерывная
регистрация сигналов различной физической природы и их взаимодействие с
самыми разнообразными методами. В телецентре в эту схему могут включить
компьютер, который позволит накладывать на изображение видеоэффекты
(например вращать картинку в кадре).
Информационный процесс — это всегда цикл образования информации
из данных и немедленного ее сохранения в виде новых данных. Информация
существует крайне непродолжительное время, но сам информационный
процесс длится столько, сколько существуют носители данных,
19
представляющие информацию. Исследуя сегодня египетские иероглифы,
ученые продолжают информационный процесс, начатый несколько тысяч лет
назад.
Информационный процесс в обществе
В основе многочисленных связей между человеком и обществом тоже
лежат информационные процессы. Так, все политические, экономические,
правовые и многие другие взаимоотношения имеют в своей основе
информационный характер. Рассмотрим, например, судебный процесс. В его
основе лежит взаимодействие между данными, представленными фактами и
свидетельствами, с одной стороны, и методами, закрепленными в
законодательной базе и других нормативных актах, с другой стороны. В
результате этого процесса образуется информация, которая закрепляется в
судебном решении. Судебное решение, задокументированное в установленном
порядке, становится данными, которые будут востребованы на следующем
этапе — при исполнении судебного решения.
В мире существуют различные правовые системы. В России, например,
используется так называемая континентальная система права, основанная на
преимуществе закона перед судебной практикой. В то же время, в таких
странах, как ОПТА, Великобритания, Индия действует так называемая
англосаксонская система права, основанная на понятии прецедента. В этих
странах вынесенное судебное решение имеет не только роль данных, но и роль
метода, поскольку при рассмотрении других судебных дел ранее вынесенное
решение имеет значение прецедента и учитывается при вынесении новых
решений. Продолжая анализ, мы можем убедиться, что и другие общественные
процессы, например законодательный, имеют информационный характер.
Особенности информационного процесса в вычислительной технике
В вычислительной технике, как и везде, информационный процесс
протекает в ходе взаимодействия данных и методов. Однако он имеет
особенность, связанную с тем, что некоторые этапы происходят автоматически,
без участия человека. В ходе этих этапов данные, представленные
зарегистрированными сигналами, взаимодействуют как с аппаратными
методами (компьютерами и другими устройствами), так и с программными
методами (компьютерными программами).
При этом важной особенностью компьютерных программ является их
двойственная природа. С одной стороны, они проявляют себя как методы, а с
другой стороны — как данные.
Компьютерные программы могут существовать в двух фазах: в активной
и пассивной. В активной фазе программа работает совместно с оборудованием,
ее команды управляют процессором компьютера, который под их воздействием
обрабатывает данные и взаимодействует с другим оборудованием.
В пассивной фазе компьютерная программа ничем от данных не
отличается. Ее точно так же можно хранить, транспортировать по каналам
связи, воспроизводить в виде печатного текста или экранного изображения. Ее
20