§21. Действия с информацией

С информацией можно производить действия, которые, в общем-то, уже описывались прежде: достаточно вспомнить, в чём состоит сущность информационного процесса (см. §15). Всё же напомним их: это сохранение (или, наоборот, стирание), трансфер (передача и приём), обработка, а также представление (воспроизведение) как результат перечисленного. Рассмотрим эти действия подробнее.

Процесс сохранения информации очень неоднороден и требует всестороннего рассмотрения. Для начала определимся, что такое сохранение информации вообще.

Сохранение информации — физический процесс, в результате осуществления которого материальный объект приобретает дополнительные и меняет значения имеющихся свойств, позволяющих считывать ограниченное количество неизменных информационных сообщений, имеющих ограниченную информационную ёмкость.

Если мы рисуем на бумаге карандашом или фломастером, пишем краской на стенке надпись или просто её красим, — во всех этих и других случаях мы осуществляем физический процесс!

Понятие сохранения информации неотделимо от понятия носителя информации, поскольку носитель — тот самый материальный объект, над которым осуществляется физический процесс.

Носитель информации — это материальный объект, применительно к которому осуществляется процесс сохранения информации.

Одно из основных свойств носителя информации — его информационная ёмкость (см. §19). Именно ею определяется, сколько информационных сообщений из числа предложенных можно сохранить на указанном носителе.

  • Ни в один носитель невозможно сохранить бесконечное количество информации. По этой причине в определении процесса сохранения упоминается об ограниченном количестве ограниченных по информационной ёмкости сообщений, что прямо указывает на то, что информационная ёмкость любого носителя ограничена.

  • Любой исполнитель, входящий в систему управления, должен включать в свой состав носитель информации.

Обратите внимание на то обстоятельство, что каждое отдельно взятое устройство компьютера имеет в своём составе собственную память или хотя бы частично заимствует память у другого устройства.

В состав современного носителя информации, используемого в технических устройствах, входят физические прототипы той или иной единицы информации — это могут быть прототипы битов (и, соответственно, байтов как наборов последовательно взятых битов), кубитов и т. п., — всего того, что может находиться не менее чем в двух состояниях. С помощью изменения физических свойств этих прототипов и сохраняется поступающая информация.

Например, для магнитных носителей информации такие физические прототипы объединяются в понятие магнитного слоя, отдельные мельчайшие участки которого (собственно, физические прототипы) могут быть намагничены или не намагничены (правильнее — намагничены с разной ориентацией вектора магнитной индукции). Для оптических носителей физические прототипы могут быть объединены понятием органического вещества, меняющего при записи свои отражающие способности в зависимости от нагрева лазерным лучом.

Носитель информации может быть представлен как искусственным объектом, с которым в целях сохранения информации выполняются разные технологические процессы, так и природным. Информация, содержащаяся в последнем типе объектов, не только принимает участие в информационных взаимодействиях, но и определяет базу знаний естественных наук, ведь именно природные явления и необходимость объяснения этих явлений толкнули человека к научной деятельности. Информация, почерпнутая из природных носителей, используется для создания искусственных объектов, описания и воплощения новых технологических процессов, касающихся, кроме всего прочего, и самой природы. Достаточно сказать о расшифровке генетической информации, хранящейся в молекулах ДНК, и её видоизменениях. Развивая технологии, с помощью которых создаются новые носители информации, человек приближает характеристики искусственных объектов к естественным: информационные ёмкости их увеличиваются, а размеры уменьшаются. При этом изменяются и технологии сохранения информации: о перфокартах мы уже забыли, магнитные записи используются всё реже, а наиболее распространёнными типами носителей являются оптические (в т. ч. многослойные), голографические и созданные на основе запоминающих микросхем (чипов).

Независимо от рода информации, сохраняемой на том или ином носителе, прослеживается единый принцип её организации. Он заключается в том, что вся информация может быть представлена разделённой на части, каждая из которых имеет своё собственное значение и, в свою очередь, также состоит из более мелких составных частей — структурных единиц. Такая организация подобна числу, где часть числа — это разряд, а структурная единица — цифра, находящаяся в разряде.

Если точно знать, какая часть информационной совокупности объекта-носителя какому разряду числа соответствует (или что определяет в рамках информационной совокупности), из каких структурных единиц состоит каждая из них, а также какие ещё части и их структурные единицы могут быть, то можно получить объективную информацию о рассматриваемом объекте. В противном случае строятся гипотезы — догадки, нуждающиеся в подтверждении, которые совсем не несут в себе объективную информацию, но лишь субъективные взгляды тех, кто их строит. Переход от субъективной информации к объективной — суть любого исследования и анализа.

Нельзя сказать, что стирание информации — процесс, прямо противоположный сохранению. Ведь он тоже заключается в том, что свойства объекта-носителя изменяются, исчезают или, наоборот, дополняются. Но после осуществления стирания некоторые или все предварительно сохранённые информационные сообщения воспроизвести будет уже невозможно.

После осуществления записи на некоторые виды носителей удалить сохранённую информацию бывает невозможно. Такие носители классифицируются как предназначенные для однократной записи.

Трансфер информации в техническом смысле, приемлемом для человека, определяется наличием трёх составляющих. Это передающий и принимающий объекты, а также каналы трансфера или же один канал прямой и обратной связи с действующим для них протоколом связи (см. §18). В физическом смысле в свете современных исследований информация передаётся и, соответственно, принимается не только посредством классических физических взаимодействий, но так, что происходит и физическое, и метаматериальное и метаэнергетическое взаимодействие (свойства объектов, а не только сами объекты, также взаимодействуют между собой в пределах своих значений; об этом см. §5).

Трансфер информации непосредственно связан с её сохранением. Для того, чтобы оказаться переданной по каналу связи, информация должна быть в нём сохранена (хотя бы той частью информационного сообщения, которая в данный момент передаётся). Поэтому сделаем важное уточнение к сказанному выше: любой объект системы управления (а не только исполнители) должен включать в свой состав носитель информации.

Представим ситуацию, при которой информация передаётся в битовом представлении по проводу с током. Меняя параметры электрического тока через равные промежутки времени, можно передавать разные значения битов (а их только два). Получается, что в один и тот же момент времени передаётся только один бит как часть информационного сообщения. Система «провод с током» вполне подходит под определение носителя информации, поскольку для рассматриваемого момента времени она располагает одними и теми же свойствами, позволяющими воспроизвести неизменную информацию в количестве 1 бит.

Обработка информации предполагает её видоизменение, отношение к ней как к знаниям (т. е. как к такой информации, которая способна породить новую информацию). В ходе обработки информация может теряться, но возможно явление, при котором появляется посторонняя, лишняя, нежизнеспособная информация. Процесс обработки информации предполагает проведение её анализа, выделение наиболее важного для конкретной системы управления или генерацию новой, следственной (вторичной) информации. Нужно отметить, что ненужная информация также может оказывать влияние на объекты, входящие в систему управления.

Процесс обработки информации тесно связан с её конвертацией и кодированием.

  • Конвертация — процесс преобразования информации от одного способа её представления (воспроизведения) к другому.

  • Кодирование — преобразование формы существования информации.

  Если наблюдается ситуация, при которой компьютер создаёт файл с видеозаписью, получаемой с веб-камеры, то говорят, что происходит кодирование. В этом случае визуальная информация о движении объектов сохраняется в виде символов файла, или в двоичном коде, т. е. наблюдается изменение формы существования информации.

  Если компьютер осуществляет операцию, при которой из .WAV-файла, содержащего мелодию, создаётся .MP3-файл, в котором фактически будет сохранена та же мелодия, то говорят, что происходит конвертация. В этом примере форма представления звуковой информации не меняется — она остаётся символьной (двоичной).

  Пользуясь определением кодирования, можно сделать вывод, что оцифровка информации есть ни что иное, как один из видов её кодирования (подробнее об оцифровке можно узнать из предыдущего параграфа).

Как видно, процессы обработки информации также связаны с процессами её сохранения.

В зависимости от условий, в которые попадает объект-носитель, информация, сохранённая в нём, может по-разному проявляться (представляться) и, соответственно, оказывать влияние в рамках складывающейся системы управления. Другими словами, одна и та же информация может существовать в любой форме представления. Это означает, что воспринимаемое нами как, например, звук можно при определённых условиях увидеть — визуализировать. Некоторым образом понять переход между формами представления одной и той же информации нам помогает компьютер: с его помощью одни и те же данные можно и проиграть как звук, и просмотреть как графическое изображение или последовательность таких изображений.

  • В компьютере для воспроизведения информации разных видов (см. предыдущий параграф) используются разные технологии. Совершенно не факт, что информация определённого вида сможет быть воспроизведена технологией, для того не предназначенной, ведь современные технологии позволяют анализировать содержимое информационного сообщения до попытки его воспроизведения.
  • Применительно к компьютерной технике заметим, что существуют технологии, позволяющие определить имеющуюся технологию, с помощью которой возможно воспроизведение информации данного вида, или указать пользователю на невозможность воспроизведения.