O que é informação?

Um estudo de 2009 da How Much Information mostrou que a quantidade de informações consumidas por semana aumentou 5 vezes desde 1986. De 250 mil palavras por semana a 1,25 milhão! Desde então, esse número aumentou significativamente. Os indicadores a seguir são surpreendentes: em 2018, o número de usuários da Internet e das redes sociais é de 4,021 bilhões e 3,196 bilhões.Uma pessoa moderna analisa uma quantidade incrível de informações por dia, usando vários esquemas e estratégias para processá-las, para tomar decisões lucrativas. A espécie humana gerou 90% das informações neste mundo nos últimos dois anos. Agora, se você terminar, produzimos cerca de 2,5 quintilhões de bytes (2,5 * 10 ^ 18 bytes) de novas informações por dia. Se você dividir esse número pelo número de pessoas que vivem agora, acontece que, em média, uma pessoa cria 0,3 gigabytes de informações por dia.



Quanta informação o Homo sapiens leva? (doravante referido como Homo). Para simplificar a ciência da computação, eles cunharam um termo chamado bit. Bit é a menor unidade de informação. Um arquivo com este trabalho ocupa vários kilobytes. Tal documento, cinquenta anos atrás, ocuparia toda a memória do computador mais poderoso. O livro médio em formato digital ocupa mil vezes mais espaço e isso é megabytes. Uma foto de alta qualidade em uma câmera poderosa tem 20 megabytes. Uma unidade digital é 40 vezes maior. Proporções interessantes começam com gigabytes. DNA humano, toda a informação sobre você e eu é de cerca de 1,5 gigabytes. Nós multiplicamos isso por sete bilhões e obtemos 1,05x10 ^ 19 bytes. Em geral, podemos produzir esse volume de informações em condições modernas em 10 dias. Esse número de bits descreverá todas as pessoas que vivem agora. E são apenas dados sobre as próprias pessoas, sem interações entre elas, sem interações com a natureza e a cultura, que uma pessoa criou para si mesma. Quanto esse valor aumentará se adicionarmos as variáveis ​​e incertezas do futuro? Caos seria uma boa palavra.

A informação tem uma propriedade incrível. Mesmo quando ela não está lá, ela está. E aqui precisamos de um exemplo. A biologia comportamental tem um experimento famoso. Em frente um do outro existem duas células. No 1º macaco de alto escalão. Macho alfa. Na 2ª gaiola, um macaco com um status mais baixo, um macho beta. Ambos os macacos podem assistir seus colegas. Adicione um fator de influência ao experimento. Entre duas células, colocamos uma banana. Um macho beta não se atreverá a tomar uma banana se souber que o macho alfa também viu essa banana. Pois ele imediatamente sente toda a agressão do macho alfa. Além disso, as condições iniciais do experimento são ligeiramente alteradas. Uma célula alfa masculina é coberta com um pano opaco para privá-lo de uma vista. Repetindo tudo o que foi feito antes, a imagem se torna completamente diferente. O macho beta aparece e toma uma banana sem nenhum remorso.

É tudo sobre sua capacidade de analisar, ele sabe que o macho alfa não viu como colocar uma banana e para ele uma banana simplesmente não existe. O macho beta analisou o fato de que não havia sinal sobre o aparecimento de informações sobre a banana no macho alfa e aproveitou a situação. Um diagnóstico específico é feito para um paciente em muitos casos, quando ele apresenta certos sintomas, mas um grande número de doenças, vírus e bactérias pode até confundir um médico experiente. Como ele pode determinar um diagnóstico preciso sem gastar tempo, o que pode ser vital para o paciente? Tudo é simples. Ele analisa não apenas os sintomas que o paciente apresenta, mas também aqueles que ele não possui, o que reduz o tempo de busca em dezenas de vezes. Se algo não der esse ou aquele sinal, ele também carrega certas informações - geralmente de natureza negativa, mas nem sempre. Analise não apenas os sinais de informação que existem, mas também os que não existem.

Esses exemplos adicionam zeros e uns aos números acima. Em conexão com os números e problemas acima, surgem várias questões. Como Como você conseguiu isso? O corpo / sociedade é capaz de funcionar normalmente nessas condições? Como as informações afetam os tipos de sistemas biológicos, econômicos e outros. A quantidade de informações que percebemos em 2019 parecerá escassa para a posteridade a partir de 2050. A visão já está criando novos esquemas e padrões de trabalho com informações, estudando suas propriedades e impacto. Frase: ““ Vivi um milhão de anos em um ano ”não é mais brincadeira e nem absurdo, mas realidade. A quantidade de informações que uma pessoa cria afeta a vida social, econômica, cultural e até biológica. Em 1980, eles sonhavam em criar um computador quântico para aumentar o poder da computação. Sonho de uma vista. As descobertas que prometeram essa invenção deveriam antecipar uma nova era. Em 2018, a IBM lançou o primeiro computador quântico comercial, mas ninguém percebeu. As notícias foram discutidas por um número incrivelmente pequeno de pessoas. Ela apenas se afogou na abundância de informações em que existimos agora. A principal área de pesquisa nos últimos anos tornou-se neurociência, algoritmos, modelos matemáticos, inteligência artificial, o que geralmente indica a busca pela possibilidade de funcionamento normal em um ambiente enriquecido com informações. Em 1929, os neurônios von Economo foram descobertos, encontrados apenas em grupos de animais altamente sociais. Existe um correlato direto do tamanho do grupo e do tamanho do cérebro, quanto maior o grupo de animais, maior o tamanho do cérebro em relação ao corpo. Não é de surpreender que os neurônios von Economo sejam encontrados apenas em cetáceos, elefantes e primatas. Os neurônios de Von Economo são responsáveis ​​por transmitir grandes quantidades de informação no cérebro.


enquanto A.G. Lukashenko não os proibiu de se comunicar, olhe para eles

Esse tipo de neurônio é uma adaptação neural em cérebros muito grandes, que permite processar e transmitir rapidamente informações sobre projeções muito específicas, que evoluíram em relação a novos comportamentos sociais. A presença aparente desses neurônios especializados apenas em mamíferos altamente inteligentes pode ser um exemplo de evolução convergente. Novas informações sempre geram novos padrões e relacionamentos qualitativamente diferentes. Os padrões são estabelecidos apenas com base em informações. Por exemplo, um primata bate em uma pedra no osso de um búfalo morto. Um golpe e o osso quebra em duas partes. Mais um golpe e mais uma pausa. O terceiro golpe e mais alguns fragmentos. O padrão é claro. Um golpe de osso e pelo menos uma nova lasca. Os primatas são bons em reconhecer padrões? Muitas relações sexuais e atraso no parto após nove meses.

Quanto tempo levou para conectar esses dois eventos? Durante muito tempo, o parto não esteve associado a atos sexuais entre um homem e uma mulher. Na maioria das culturas e religiões, os deuses eram responsáveis ​​pelo nascimento de uma nova vida. A data exata para a descoberta desse padrão, infelizmente, ainda não foi estabelecida. No entanto, vale a pena notar que ainda existem sociedades fechadas de caçadores-coletores que não vinculam esses processos, e para o nascimento nelas existem rituais especiais realizados pelo xamã. A principal causa de mortalidade infantil no parto antes de 1920 foram as mãos sujas. Mãos limpas e uma criança viva também são um exemplo de regularidade não óbvia. Aqui está outro exemplo de um padrão que permaneceu implícito até 1930. Do que você está falando? Sobre grupos sanguíneos. Em 1930, Landsteiner recebeu o Prêmio Nobel por essa descoberta. Até este ponto, o conhecimento de que uma pessoa pode ser transfundida com um grupo sanguíneo que combina o doador com os necessitados não era claro. Existem milhares de exemplos semelhantes. Vale ressaltar que a busca de padrões é o que a espécie faz o tempo todo. Um empresário que encontra um padrão no comportamento ou nas necessidades das pessoas e depois ganha esse padrão por muitos anos. Pesquisa científica séria que permite prever mudanças climáticas, migração humana, encontrar locais para mineração, cometas cíclicas, o desenvolvimento do embrião, a evolução de vírus e, como na ponta, o comportamento dos neurônios no cérebro. Certamente, tudo pode ser explicado pela estrutura do universo em que vivemos e pela segunda lei da termodinâmica em que a entropia está constantemente aumentando, mas esse nível não é adequado para fins práticos. Você deve escolher mais perto da vida. O nível de biologia e ciência da computação.

O que é informação? Segundo as crenças populares, informação é informação, independentemente da forma de sua apresentação ou da solução para o problema da incerteza. Na física, a informação é uma medida da ordem de um sistema. Na teoria da informação, a definição desse termo é a seguinte: informação são dados, bits, fatos ou conceitos, um conjunto de valores. Todos esses conceitos são vagos e imprecisos; além disso, acredito que eles são um pouco errôneos.



Para provar isso, apresentamos a tese - a informação em si não faz sentido. Qual é o número "3"? Ou qual é a letra "A"? Um símbolo sem um valor atribuído. Mas qual é o número "3" no gráfico do grupo sanguíneo? Este é o significado que salvará uma vida. Já afeta a estratégia de comportamento. Um exemplo levado ao ponto do absurdo, mas sem perder seu significado. Douglas Adams escreveu O Guia do Mochileiro das Galáxias. Neste livro, o computador quântico criado deveria responder à principal questão da vida e do universo. Qual é o significado da vida e do universo? A resposta foi recebida após sete milhões e meio de anos de computação contínua. O computador concluiu verificando repetidamente o valor da exatidão de que a resposta era "42". Os exemplos acima deixam claro que informações sem o ambiente externo em que estão localizadas (contexto) não significam nada. O número "2" pode significar o número de unidades monetárias, pacientes com ebola, crianças felizes ou ser um indicador da erudição de uma pessoa em algum assunto. Para mais provas, vamos para o mundo da biologia: as folhas das plantas geralmente têm a forma de um semicírculo e, a princípio, elas crescem para cima, expandindo-se, mas depois de um certo ponto de refração, elas se estendem para baixo, estreitando-se. No DNA, como nos principais portadores de informações ou valores, não há gene que codifique sua atração descendente após um certo ponto. O fato de a folha da planta se estender é um truque de gravidade.

O próprio DNA, o das plantas, o dos mamíferos e o já mencionado Homo Sapiens, carrega pouca informação, se é que existe. DNA é um conjunto de significados em um ambiente particular. O DNA carrega principalmente fatores de transcrição, algo que deve ser ativado por um determinado ambiente externo. Coloque o DNA vegetal / humano em um ambiente com uma atmosfera ou gravidade diferente, e a saída será um produto diferente. Portanto, transferir nosso DNA para fins de pesquisa para formas de vida alienígenas é uma ocupação bastante estúpida. É possível, no meio deles, que o DNA humano se transforme em algo mais aterrorizante do que um primata ereto bípede com um polegar saliente e idéias sobre igualdade. Informação é valores / dados / bits / matéria de qualquer forma e em conexão contínua com o ambiente, sistema ou contexto. A informação não existe sem fatores, sistemas ou contextos ambientais. Apenas indissociavelmente ligada a essas condições, as informações são capazes de transmitir significados. Na linguagem da matemática ou da biologia, a informação não existe sem um ambiente externo ou sistemas cujas variáveis ​​ela afeta. A informação é sempre um apêndice das circunstâncias em que se move. Este artigo discutirá as principais idéias da teoria da informação. Anais da atividade intelectual de Claude Shannon, Richard Feynman.

Uma característica distintiva da espécie é a capacidade de criar abstrações e construir padrões. Represente alguns fenômenos através de outros. Estamos codificando. Os fótons na retina criam imagens, as vibrações do ar são convertidas em sons. Associamos um certo som a uma determinada imagem. O elemento químico no ar, com seus receptores no nariz, interpretamos como um cheiro. Através de desenhos, figuras, hieróglifos e sons, podemos conectar eventos e transmitir informações.


então ele realmente codifica sua realidade

Tais codificações e abstrações não devem ser subestimadas, basta lembrar o quanto isso afeta as pessoas. As codificações são capazes de prevalecer sobre os programas biológicos, uma pessoa por uma idéia (uma imagem em sua cabeça que define uma estratégia de comportamento) se recusa a transferir ainda mais cópias de seus genes. Ou lembre-se de todo o poder das fórmulas físicas que nos permitiram enviar um representante de uma espécie para o espaço. Equações químicas que ajudam a tratar pessoas e assim por diante. Além disso, podemos codificar o que já está codificado. O exemplo mais simples é uma tradução de um idioma para outro. Um código é apresentado na forma de outro. A facilidade de transformação, como o principal fator no sucesso desse processo, permite torná-lo infinito. Você pode traduzir a expressão do japonês para o russo, do russo para o espanhol, do espanhol para o sistema binário, do código morse, depois apresentá-la em braille, na forma de um código de computador e colocá-la diretamente no cérebro na forma de pulsos elétricos onde decodifica a mensagem. Recentemente, eles fizeram o processo inverso e decodificaram a atividade cerebral em fala.


coloque os eletrodos na imagem acima e considere toda a sua singularidade

No período de quarenta a vinte mil anos atrás, os povos primitivos começaram a codificar ativamente as informações na forma de códigos de fala ou gesto, pinturas rupestres. As pessoas modernas, observando as primeiras pinturas rupestres, tentam determinar (decodificar) seu significado; a busca de significados é outra característica distintiva da espécie. Ao reconstruir o contexto de certos marcadores ou restos de informação, os antropólogos modernos estão tentando entender a vida das pessoas primitivas. A quintessência do processo de codificação é incorporada na forma de escrita. A escrita resolveu o problema da perda de informações durante sua transmissão, não apenas no espaço, mas também no tempo. Hieróglifos de números permitem codificar cálculos, palavras, objetos, etc. No entanto, se o problema for resolvido com mais precisão, se os dois participantes do processo de comunicação usarem os mesmos acordos condicionais na interpretação e decodificação dos mesmos caracteres (hieróglifos), a escrita impressa falhará com o tempo e a velocidade de transmissão. Para resolver o problema da velocidade, foram inventados sistemas de rádio e telecomunicações. O estágio chave no desenvolvimento da transferência de informações pode ser considerado duas idéias. O primeiro são canais de comunicação digital e o segundo é o desenvolvimento do aparato matemático. Os canais de comunicação digital resolveram o problema na velocidade da transferência de informações e o aparato matemático em sua precisão.

Qualquer canal possui um certo nível de ruído e interferência, devido ao qual as informações vêm com interferência (um conjunto de valores e caracteres são distorcidos, o contexto é perdido) ou não ocorre. Com o desenvolvimento da tecnologia, a quantidade de ruído nos canais de comunicação digital diminuiu, mas nunca reduziu a zero. À medida que a distância aumentava, geralmente aumentava. O principal problema que precisa ser resolvido quando a perda de informações nos canais de comunicação digital foi identificado e resolvido por Claude Shannon em 1948, e ele também cunhou o termo bit. Parece o seguinte: - “Deixe a fonte da mensagem ter entropia (H) por um segundo e (C) a largura de banda do canal. Se H <C ou H = C, essa codificação de informações é possível, na qual os dados de origem serão transmitidos através do canal com um número arbitrariamente pequeno de erros ".


mas eles não ligaram para você jogar este jogo

Essa formulação do problema é a razão do rápido desenvolvimento da teoria da informação. Os principais problemas que ela resolve e tenta resolver são que os canais digitais, como mencionado acima, têm ruído. Ou o formulamos da seguinte forma - "não há confiabilidade absoluta do canal na transmissão de informações". I.e. as informações podem ser perdidas, distorcidas, preenchidas com erros devido a influências ambientais no canal de transmissão de informações. Claude Shannon, apresentou uma série de teses, das quais se segue que a capacidade de transmitir informações sem perdas e alterações nela, ou seja, com precisão absoluta, existe na maioria dos canais com ruído. De fato, ele permitiu que o Homo Sapiens não enviasse esforços para melhorar os canais de comunicação. Em vez disso, ele propôs o desenvolvimento de esquemas de codificação e decodificação mais eficientes para obter informações. Apresente informações na forma de 0 e 1. A ideia pode ser expandida para abstrações matemáticas ou codificação de linguagem. Demonstrar a eficácia da ideia pode ser um exemplo. O cientista observa o comportamento dos quarks no colisor de hádrons, ele insere seus dados em uma tabela e analisa, exibe a regularidade na forma de fórmulas, formula as principais tendências na forma de equações ou escreve na forma de modelos matemáticos, fatores que afetam o comportamento dos quarks. Ele precisa transferir esses dados sem perda. Ele enfrenta uma série de perguntas. Para usar ou transmitir um canal de comunicação digital através do seu assistente ou para ligar e contar tudo pessoalmente? O tempo é criticamente curto e as informações precisam ser transmitidas com urgência, razão pela qual o email é eliminado. O auxiliar é um canal de comunicação absolutamente não confiável, com probabilidade de ruído próximo ao infinito.Como canal de comunicação, ele escolhe ligar.

Com que precisão ele pode reproduzir os dados na tabela? Se a tabela tiver uma linha e duas colunas, é bastante precisa. E se houver dez mil linhas e cinquenta colunas? Em vez disso, transmite um padrão codificado na forma de uma fórmula. Se ele estivesse em uma situação em que pudesse transferir a mesa sem perdas e tivesse certeza de que outro participante do processo de comunicação chegaria aos mesmos padrões, e se o tempo não fosse um fator de influência, a questão não teria sentido. No entanto, a regularidade deduzida como fórmula reduz a quantidade de tempo que leva para decodificar; é menos suscetível a transformações e ruídos ao transmitir informações. Exemplos de tais codificações no curso serão dados várias vezes. Um canal de comunicação pode ser considerado um disco, uma pessoa, papel, uma antena parabólica, um telefone, um cabo através do qual os sinais fluem.A codificação não apenas elimina o problema da perda de informações, mas também o problema do seu volume. Usando codificação, você pode reduzir a dimensão, reduzir a quantidade de informações. Após a leitura do livro, a probabilidade de recontar o livro sem perda de informações tende a zero, na ausência da síndrome de savant. Tendo codificado (formulado) a idéia principal do livro na forma de uma determinada afirmação, apresentamos sua breve revisão. A principal tarefa da codificação é encurtar a formulação do sinal original sem perda de informações para sua transmissão a uma grande distância do tempo para outro participante da comunicação, para que o participante possa decodificá-lo efetivamente. Uma página da web, uma fórmula, uma equação, um arquivo de texto, uma imagem digital, música digitalizada e uma imagem de vídeo são exemplos impressionantes de codificações.Usando codificação, você pode reduzir a dimensão, reduzir a quantidade de informações. Após a leitura do livro, a probabilidade de recontar o livro sem perda de informações tende a zero, na ausência da síndrome de savant. 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Os problemas de precisão da transmissão, distância, tempo e o processo de codificação foram resolvidos em um grau ou outro, e isso nos permitiu criar informações muitas vezes mais do que uma pessoa é capaz de perceber, encontrar padrões que passarão despercebidos por um longo tempo. Existem vários outros problemas. Onde armazenar esse volume de informações? Como guardar? Aparelhos modernos de codificação e matemática, como se viu, não resolvem completamente os problemas de armazenamento. Há um limite para o encurtamento de informações e um limite para sua codificação, após o que não é possível decodificar os valores novamente. Como já mencionado acima, um conjunto de valores sem um contexto ou ambiente externo não carrega mais informações. No entanto, é possível codificar separadamente informações sobre o ambiente externo e o conjunto de valores e, em seguida, combinar na forma de determinados índices e decodificar os próprios índices,no entanto, os valores originais sobre o conjunto de valores e o ambiente externo ainda precisam ser armazenados em algum lugar. Foram propostas idéias maravilhosas, que agora estão sendo usadas em todos os lugares, mas serão consideradas em outro artigo.

Olhando para o futuro, podemos dar um exemplo do fato de que não é necessário descrever todo o ambiente externo; só podemos formular as condições para sua existência na forma de leis e fórmulas. O que é ciência? A ciência é o mais alto grau de imitação sobre a natureza. As realizações científicas são uma personificação abstrata dos fenômenos da vida real. Uma das soluções para o problema do armazenamento de informações foi descrita em um artigo encantador de Richard Feynman: "Há muito espaço abaixo: um convite para um novo mundo da física". Este artigo é frequentemente considerado o trabalho que lançou as bases para o desenvolvimento da nanotecnologia. Nele, o físico sugere prestar atenção às características surpreendentes dos sistemas biológicos, como repositórios de informações. Nos sistemas em miniatura e minúsculos, uma quantidade incrivelmente grande de dados sobre o comportamento está contida - a maneira como eles armazenam e usam informações pode causar apenas admiração. Se falarmos sobre quanto sistemas biológicos podem armazenar informações, a revista Nature estimou que todas as informações, valores, dados e padrões do mundo podem ser gravados em um armazenamento de DNA pesando até um quilograma. Essa é toda a contribuição para o universo, um quilograma de matéria. O DNA é uma estrutura extremamente eficiente para o armazenamento de informações, que permite armazenar e usar conjuntos de valores em grandes volumes. Se alguém estiver interessado, então aquium artigo que diz como gravar fotografias de gatos e geralmente qualquer informação em um repositório de DNA, até músicas de Scriptonite (uso extremamente estúpido de DNA).


Codifica que você ouve lixo

Feynman chama a atenção para quanta informação é codificada em sistemas biológicos, que no processo de existência, eles não apenas codificam informações, mas também alteram a estrutura da matéria com base nisso. Se até esse ponto todas as idéias propostas eram baseadas apenas na codificação de um conjunto de valores ou informações, como tal, então, após este artigo, a questão já estava na codificação do ambiente externo dentro de moléculas individuais. Codifique e modifique a matéria no nível atômico, inclua informações nelas e assim por diante. Por exemplo, ele sugere a criação de fios de conexão com um diâmetro de vários átomos. Isso, por sua vez, aumentará o número de componentes do computador em um fator de milhões, e esse aumento nos elementos melhorará qualitativamente o poder de computação das futuras máquinas inteligentes. Feynman, como criador da eletrodinâmica quântica e do homem,que participaram do desenvolvimento da bomba atômica, entenderam perfeitamente que a codificação da matéria não é algo fantástico, mas parece ser um processo normal na realidade observada.

Ele enfatiza que a física não proíbe a criação de objetos átomo por átomo. No artigo, ele recorre à comparação das atividades do homem e da máquina, prestando atenção ao fato de que qualquer representante da espécie pode reconhecer facilmente os rostos das pessoas, ao contrário dos computadores, para os quais naquela época era uma tarefa fora do poder da computação. Ele faz uma série de perguntas importantes sobre "o que impede a criação de uma cópia ultra pequena de alguma coisa?" para “a diferença entre computadores e o cérebro humano apenas no número de elementos constituintes?”, ele também descreve os mecanismos e os principais problemas na criação de algo de tamanho atômico.

Os contemporâneos estimaram o número de neurônios cerebrais em cerca de 86 bilhões, naturalmente, nem um único computador; então e agora, se aproximavam desse valor, como se viu, isso não era necessário. No entanto, o trabalho de Richard Feynman começou a mover a idéia de informação para baixo, onde há muito espaço. O artigo foi publicado em 1960, após o surgimento da obra de Alan Turing “Computers and Mind” de uma das obras mais citadas do gênero. Portanto, uma comparação de atividades humanas e computadores foi uma tendência refletida no artigo de Richard Feynman.

Graças à contribuição direta do físico, o custo do armazenamento de dados está caindo a cada ano, as tecnologias em nuvem estão se desenvolvendo em um ritmo insano, um computador quântico foi criado, estamos gravando dados em armazenamentos de DNA e realizando engenharia genética, o que mais uma vez prova que a matéria pode ser alterada e codificada. O próximo artigo abordará caos, entropia, computadores quânticos, aranhas, formigas, modelos ocultos de Markov e teoria de categorias. Haverá mais matemática, punk rock e dna. Continua aqui neste artigo .