Teorie informace Ing. Josef Brzák, CSc. 1.

Prezentace na téma: "Teorie informace Ing. Josef Brzák, CSc. 1."— Transkript prezentace:

1 Teorie informace Ing. Josef Brzák, CSc. 1

2 1. Základní pojmy teorie informace
1.1. Podstata a pojem informace Informace je ta část zprávy (sdělení), resp. taková zpráva, která směřuje od zdroje k příjemci a ten ji potřebuje pro plnění svých úkolů; obsahuje něco nového - originálního, o čem příjemce nevěděl, čím se rozšiřují jeho vědomosti a znalosti, týkající se zobrazované reality a zároveň se odstraňuje nebo alespoň snižuje stupen neurčitosti jeho chování. Následuje pojem Přenos infce (str. 2) Ing. Josef Brzák, CSc. 2

3 1. 2. Charakteristické znaky informace :
soustava znaků a pravidel jejich použití soubor objektů a jevů s jejich označením (jmény) množina komunikujících subjektů (příjemci,odesilatelé), kteří komunikují pomocí znakové soustavy množina pojmů, úsudků, obrazů v paměti příjemců a odesilatelů Ing. Josef Brzák, CSc. 3

4 1.3. Sémiotické pojetí informace
Teorie informace je exaktní vědní disciplína, jejímž předmětem zkoumání jsou podstata a formy informace a obecné zákonitosti procesů přenosu a zpracování informací. Obecně lze informace a informační procesy zkoumat ze dvou hlavních hledisek: a) z obecně teoretického hlediska, které se zabývá těmi zákonitostmi informace, jež platí pro jakýkoliv informační proces, b) se zřetelem ke konkrétním informačním systémům, neboť každá informace je informací jen vzhledem k určitým systémům, tedy každý systém specifikuje své informace a své informační procesy. Ing. Josef Brzák, CSc. 4

5 Každá informace zahrnuje dvě stránky:
a) kvantitativní — tato stránka informace vyjadřuje množství informace obsažené ve zprávě. V tomto smyslu je informace veličinou, která vyjadřuje hodnotu snížení neurčitosti chování u příjemce, tj. hodnotu rozdílu mezi neurčitostí před přijetím a zbytkem neurčitosti po přijetí informace. b) kvalitativní - tato stránka informace vyjadřuje smysl, obsah a význam informace z hlediska potřeb a zájmů příjemce. Ing. Josef Brzák, CSc. 5

6 Za moderní východisko zkoumání informace lze označit její tzv
Za moderní východisko zkoumání informace lze označit její tzv. sémiotické pojetí. Dělí se na: syntax - zabývá se vnitřní strukturou soustavy znaků nezávisle na jejich funkci; sémantiku - zabývá se systémem znaků. jakožto prostředkem vyjadřování smyslu; pragmatiku - zabývá se vztahy systémů znaků k těm, kdo jich používají. Ing. Josef Brzák, CSc. 6

7 Z tohoto východiska lze členit teorii informace na následující základní speciální oblasti :
Syntaktická teorie informace se zabývá vzájemnými vazbami mezi znaky v informaci, tj. jejich spojením, skladbou slov a vět ve smyslu formálních jazykových pravidel. Exaktně zkoumá informační procesy a na syntaktické úrovni, tj. zkoumá především elementy zpráv a jejich vztahy navzájem. Jde o pojetí podle pravidel skladby vět a slov příslušného jazyka. Lze sem zařadit i zkoumání přenosových kanálů, jejich kapacity, spolehlivosti atd. Ing. Josef Brzák, CSc. 7

8 Sémantická teorie informace se zabývá významem, obsahem informace
Sémantická teorie informace se zabývá významem, obsahem informace. Vychází z obsahové a pojmové stránky slov (symbolů, znaků) vzhledem k zobrazované realitě. Analyzuje vztahy mezi elementy zpráv a tím, co je jimi označováno, resp. zabývá se mírou smyslu - významu, který má informace pro odesilatele i příjemce. Pragmatická teorie informace se zabývá účelem informace, vyjadřuje její hodnotu se zřetelem na vyvolaný účinek u uživatele resp. příjemce informace. Zkoumá závislosti mezi informací, jejím příjemcem a cílem, který si vytkl. Pragmatičnost čili užitečnost zprávy je v tomto pojetí kritériem hodnoty informace. Ing. Josef Brzák, CSc. 8

9 Aplikace teorie informace do společenských věd je zpravidla realizována v rámci obecnější tendence zvané exaktizace společenských věd. Exaktizací společenských věd a společenské praxe rozumíme postupné rozšiřování aplikací exaktních metod (zejména matematických a kybernetických) na algoritmizovatelné nebo částečně algoritmizovatelné společenské procesy, což umožní jejich lepší poznávání a ovládání. Ing. Josef Brzák, CSc. 9

10 2. Kvantitativní a kvalitativní pojetí informace
2.1. Množství informace ve zprávě Množství zpráv, není přímo ani nepřímo úměrné množství obsažených elementů, tj. vět, slov, písmen, číslic, a není také úměrné množství informace v nich obsažené. Důležitá je vnitřní hodnota zprávy, její novost. Cennější je sdělení, které obsahuje zprávu o jevu zřídka se vyskytujícím, málo pravděpodobném a pro příjemce novém. Ing. Josef Brzák, CSc. 10

11 Příklad : Na oddělení policie došlo hlášení o dvou trestných činech:
jedno o zabití člověka neznámým pachatelem v kině, druhé o výtržnosti, způsobené v restauraci podnapilým občanem, který je veden v evidenci pro podobné delikty. V prvním případě je ve zprávě obsaženo větší množství informace než ve druhém, neboť vražda je na rozdíl od výtržnosti jevem řídkým, málo pravděpodobným. Ing. Josef Brzák, CSc. 11

12 Množství informace ve zprávě je nepřímo úměrné pravděpodobnosti výskytu jevu, jehož se informace týká. Je-li pravděpodobnost události malá, je ve zprávu o jejím výskytu velké množství informace a naopak je-li pravděpodobnost udá1osti velká, zpráva o ní přináší malé množství informace. Množství informace je však do značné míry závislé také na její spolehlivosti, které je dána pravděpodobností jejího zkomolení při přenosu. Je-li spolehlivost informace vysoká, neboli pravděpodobnost, že bude při přenosu zkomolená, je blízká nule, je množství informace větší a naopak, je-li pravděpodobnost zkomolení blízka hodnotě 1, je množství informace menší. Množství informace je tedy přímo úměrné spolehlivosti přenosu. Ing. Josef Brzák, CSc. 12

13 2.2. Pojem entropie Entropie je matematická funkce, jejíž hodnota souvisí s hodnotou pravděpodobnosti dané soustavy tak, že maximum entropie odpovídá nejpravděpodobnějšímu stavu. Vyjadřuje tendenci soustavy přecházet z méně pravděpodobných stavů (uspořádaných) do stavů pravděpodobnějších (méně uspořádaných). Všechny samovolné děje probíhají ve směru růstu entropie až po dosažení její maximální hodnoty. Entropie tedy dosahuje svého maxima, když všechny stavy prvků systému jsou stejné pravděpodobné. Entropie je množství, resp. míra neurčitosti, neuspořádanosti soustavy. Je mírou nedostatečné (chybějící) informace o stavu nebo chování systému. Ing. Josef Brzák, CSc. 13

14 Vedle entropie chápané jako míry dezorganizace lze zavést pojem negativní entropie — tzv. negentropie, která vyjadřuje míru organizovanosti. Biologický organizmus existuje ve stavu dynamické rovnováhy. Produkuje sice entropii, ale neustále přijímá z okolí negentropii ve formě hmoty, energie, informace. Soustava uchovává svou organizovanost “odsáváním“ pořádku z okolí. Informace je (podle Ashbyho) to, co odstraňuje entropii a měří se množstvím odstraněné entropie. Ing. Josef Brzák, CSc. 14

15 Podle Shannona je entropie H číselně rovna záporně vzatému součtu součinů pravděpodobností i-tého jevu a jejího příslušného dvojkového logaritmu: H = -∑pi * log2 pi. Množství informace je číselně rovno rozdílu entropie soustavy před a po obdržení zprávy, což lze vyjádřit vztahem : I = H0 – H1 = H I - je množství informace získané přijetím zprávy H0 - je neurčitost před přijetím zprávy H1 - je zbytek neurčitostí, čili množství neodstraněné entropie po přijetí zprávy Ing. Josef Brzák, CSc. 15

16 V teorii informace je množství informace I zkoumáno jako číselná veličina vyjádřená v binárních jednotkách (bitech). Obdobně jako v desítkové soustavě máme k dispozici 10 číslic (0 — 9) a pak dochází přenosu do vyššího řádu, máme v binární (dvojkové) soustavě k dispozici 2 číslice, tj, 0 a 1. V podstatě představuje soustava dvouhodnotovou logiku : odpověď ANO - NE. Jednotkou množství informace a tedy i entropie je 1 bit. Množství informace 1 bitu si lze představit jako zprávu o události, která má pouze dva stejně pravděpodobné stavy (výsledky), což znamená, že za měrnou jednotku bylo vzato množství informace ve zprávě o události, jež má pravděpodobnost rovnu 0,5. Ing. Josef Brzák, CSc. 16

17 1 bit je takové množství informace, které odstraňuje neurčitost při dvou různých, ale stejně pravděpodobných možnostech, jde tedy o množství informace obsažené v odpovědi na otázku, která má jen dva možné a stejně pravděpodobné stavy : ANO nebo NE. I = log2N log22 = 1 N = počet stejně pravděpodobných jevů Definice jednotky 1 Byte = 8 bitů (znak). Ing. Josef Brzák, CSc. 17

18 Po informaci, že pachatelem byl muž, zbývá tedy entropie 3 bity.
Příklady: 1) Ze 16 osob podezřelých z trestné činnosti je 8 mužů. Informace, že pachatelem byl muž, obsahuje 1 bit. H0 = log216 = log224 = 4 * log22 = 4 H1 = log28 = log223 = 3*log2=3 I = H0 - H1 = = 1 Jinak : Máme 2 možné,stejně pravděpodobné stavy, že pachatelem byl muž nebo žena H1 = log28 = log223 = 3 I = log22 = 1 K úplnému odstranění neurčitosti ( k identifikaci pachatele) potřebujeme množství informace I = 3 bity Po informaci, že pachatelem byl muž, zbývá tedy entropie 3 bity. Ing. Josef Brzák, CSc. 18

19 - pachatel je občanem města A ……………………………. 0,15
2) Při vyšetřování trestného činu vloupání do klenotnictví ve městě A máme ze statistiky zjištěny tyto pravděpodobnosti: - pachatel je občanem města A ……………………………. 0,15 - pachatel není z města A, ale je občanem ČR . ………….. 0,80 pachatelem je cizinec . . ………………………………….. 0,05 H = -(0,15*log20,15 + 0,8*log20,8 + 0,05*log20,05) = 0,37 bitu, tedy oznámení, že pachatelem byl např. občan ČR přinese množství informace 0,37 bitu. Posouzení, zda je to mnoho či málo udělejme porovnání s případem, kdy budeme předpokládat, že pravděpodobnost příslušnosti pachatele je ve všech 3 případech stejná, tj. 0,33 H = - (0,33* log2 0,33) * 3 = - log2 0,33 = 1,58 bitu Vidíme,že ve 2. případě přináší výsledek větší množství informace než v 1. případě, protože tam jsme s 80 % pravděpodobností předpokládali, že pachatelem je občan ČSSR (nízká entropie). Na tomto příkladě se potvrzuje teze, že entropie dosahuje maximální hodnoty, když jsou výsledky stejně pravděpodobné. Ing. Josef Brzák, CSc. 19

20 2.4. Kvalitativní pojetí informace
Kvalita informace je obecně dána těmito kriterii: účelností, úplností, hodnověrností, srozumitelností, přesností a včasností. Účelnost je daná tím, do jaké míry je informace způsobilá k využití v rámci rozhodovacího procesu, ke kontrole plnění úkolů, v plánování, organizování, operativním řízení apod. Úplnost informace vyjadřuje do jaké hloubky a šířky zobrazuje objektivní realitu (určitý jev, proces, systém apod.). Tento požadavek je důležitý pro vlastní rozhodovací proces, protože neúplnost snižuje hodnotu informace a zvyšuje entropii u příjemce. Ing. Josef Brzák, CSc. 20

21 Hodnověrnost informace je zvláště důležitá
Hodnověrnost informace je zvláště důležitá. Rozhodnutí přijímaná na základě málo hodnověrných informací jsou často nesprávná a mají negativní dopady. Z této skutečnosti plyne potřeba prověřování informací. Srozumitelnost má též své opodstatnění z hlediska její kvality. Závisí na vyjadřovacích schopnostech a na používání jasných pojmů a také na logické a konkrétní formulaci ze strany zdroje informace. Malá srozumitelnost a nejasnost informace ji může znehodnotit a způsobit její nepoužitelnost. Ing. Josef Brzák, CSc. 21

22 Přesnost informace se týká především údajů v ní uvedených ať už jde o čísla, rozměry, polohu, množství apod. Přesnost těchto údajů má velký význam v procesu rozhodování a při zpracování podkladů pro řídící činnost. Včasnost informace je jednou z nejdůležitějších vlastností z hlediska její kvality. Týká se to zejména bezpečnostních informací, zvláště při řízení krizových situací. Při opožděném obdržení se často ztrácí aktuálnost informace a snižuje se možnost operativního provedení účinných opatření, což je zejména v oblasti boje s trestnou činností velmi nežádoucím jevem. Ing. Josef Brzák, CSc. 22

23 Hodnota a užitečnost informace je z hlediska potřeb řízení zabezpečena jen v případě, kdy:
informační systém je úzce propojen s řídícím systémem výběr informací je optimalizován, což znamená, že řídící systém není přesycen nadměrným množstvím a vysokou frekvencí informací a že budou vybírány a zpracovávány obsahově nejvýhodnější soubory a struktury informací. informační tok je nepřetržitý, plynulý a bezporuchový, nevyskytují se informační mezery (informační vakuum) a je minimalizován informační “šum“, tj. zkreslení, zkomolení a deformace informací. Ing. Josef Brzák, CSc. 23

24 3. Sociální informace 3.1. Pojem sociální informace
Informace obíhající ve společnosti a využívané v řízení společenských procesů jsou sociální informace. Sociální informace jsou takové, které se týkají především vztahů lidí, jejich vzájemného působení, potřeb, zájmů atd., tedy takové, které obíhají ve společnosti a procházejí vědomím lidí. V dějinách lidstva proudí dva toky informací - genetické a sociální. Jsou vzájemně nezávislé, prolínají se a v procesu života a vývoje jednotlivce na sebe vzájemně působí. Ing. Josef Brzák, CSc. 24

25 Nelze popřít objektivní existenci dědičnosti ani vlivu prostředí
Nelze popřít objektivní existenci dědičnosti ani vlivu prostředí. Vývoj člověka je výsledkem dynamického procesu - střetu obou těchto stránek. Vzhledem k úloze výchovy se někdy první názor (Lombroso) označuje jako pedagogický pesimismus, druhý (J. J. Rousseau) jako pedagogický utopismus. Integrující pohled na úlohu genetické a sociální informace je rysem práce orgánů policie i orgánů ministerstva spravedlnosti při vyšetřování či prevenci trestné činnosti a penitenciární péči. Ing. Josef Brzák, CSc. 25

26 3.2. Druhy sociální informace
Klasifikace jakýchkoliv jevů je vždy závislá na vědeckých i praktických cílech, kterým má sloužit. Volba klasifikačních kritérií je tedy určena praxí. Informace z hlediska jejich sémanticko-pragmatického chápání členíme zejména podle následujících kritérií : a) podle funkce informace v procesu řízení členíme informace na: oznamovací řídící problémové Ing. Josef Brzák, CSc. 26

27 Informace oznamovací je informací o minulém, současném nebo budoucím stavu zobrazované objektivní reality. Informace řídící vždy postupuje z vyššího stupně řízení směrem k nižšímu (např. ve formě pokynů, směrnic, rozkazů apod.). Je to informace, kterou poskytuje řídící subjekt objektu řízení a která vyjadřuje cíl, resp. úkoly řízení. Informace problémová směřuje od zdroje k příjemci informace a má charakter určité otázky, problému. Ing. Josef Brzák, CSc. 27

28 b) podle původu dělíme informace na : prvotní odvozené
Prvotní informace jsou ty, které přicházejí od zdroje k příjemci přímo a jsou bezprostředním odrazem objektivní reality. Všechny ostatní informace, které zpravidla vznikají po redukci informací v důsledku výběru (selekce) a souhrnného zpracování (agregace), jsou informace odvozené. Každá odvozená informace má větší informační obsah než prvotní informace, na jejímž základě vznikla. Ing. Josef Brzák, CSc. 28

29 c) podle aktuálnosti dělíme informace na : předběžné aktuální
     Předběžné informace získává člověk od narození až do smrti (výuka). Z hlediska řízení má získávání předběžných informací zvláštní význam pro zvyšování kvalifikace řídícího subjektu. Takovéto informace poskytují školy, kursy, odborná příprava manažerů i praxe. Aktuální informace se získávají až při řešení určitého konkrétního problému. Ing. Josef Brzák, CSc. 29

30 d) podle zdroje dělíme informace na : vnější (o okolí systému)
vnitřní (o daném systému) Vnější informace přicházejí do systému z jeho okolí. Vnitřní informace jsou získány zevnitř systému, neboli jejich zdrojem jsou prvky systému. Oba druhy jsou vzájemně dynamicky spjaty. Výrazné převládání vnitřních informací vede k izolaci systému, která může mít za následek dezorganizaci a rozpad. V případě převládání vnějších informací není systém schopen je asimilovat, strávit nebo neutralizovat, což má na systém rovněž nepříznivý vliv. Ing. Josef Brzák, CSc. 30

31 univerzální, schopné využití u všech objektů řízení
e) Podle zobrazované oblasti reality můžeme dělit informace na politické, ekonomické, vědeckotechnické, kulturní, vojenské aj. f) Podle cíle k jehož dosažení se informace využívá, můžeme dělit informace na: univerzální, schopné využití u všech objektů řízení objektové, použitelné pouze pro konkrétní, dané objekty řízení funkcionální, které slouží k realizaci funkce řízení Ing. Josef Brzák, CSc. 31

32 g) Podle stupně komplexnosti dělíme informace na :
komplexní, úplné, vhodné pro využití v dané podobě nekomplexní, které je možno využívat jen ve spojení s jinými informacemi h) Podle stupně vazby s reálnou skutečností: informace o současnosti (operativně technické) informace o budoucnosti (prognostické, plánovací) Ing. Josef Brzák, CSc. 32

33 Prognostické informace plní v řízení tyto funkce:
orientační: pomáhají subjektu při volbě cílů, směrů vývoje společnosti a jejích jednotlivých oblastí a článků, při stanovení preferencí a pořadí řešení úkolů. Umožňují vytvářet model budoucnosti systému na různá období a vést systém k jeho realizaci. normativní: obsahují určité ukazatele, normy, podle nichž je možno konstruovat prognostický model. Tyto ukazatele nemají sice direktivní charakter, ale pomáhají správně nastínit podmínky nutné k realizaci modelu a přesněji určit direktivní ukazatele plánu. varovnou: umožňují předvídání odchylek systému od daného cíle, možných příčin a perspektivní důsledků určitých řešení. Tyto informace zvyšují schopnost systému přizpůsobovat se různým změnám podmínek. Ing. Josef Brzák, CSc. 33

34 Významnou roli hrají regulační informace.
Jsou to předpisy, normy, pravidla, pokyny aj., obsažené v samotném řídícím rozhodnutí; příkazy, které se předávají řízenému objektu a jejichž provedení je kontrolováno. To jsou informace předpisující (preskriptivní). Předpokládají ovšem informace popisné (deskriptivní), tj. údaje o stavu řízeného subsystému, o odchylkách zadaného programu atd. Ing. Josef Brzák, CSc. 34

35 Evidenční informace se dělí na : informace statistické
Konečně jsou to informace využívané ve stadiu kontroly a hodnocení, tedy informace evidenční a kontrolní. Evidenční informace se dělí na : informace statistické informace účetní informace operativně technické S evidenčními jsou nutně spjaty informace kontrolní, neboť evidenční informace mají i kontrolní obsah. Kontrolní informace odrážejí soulad procesů a výsledků fungování systému s požadavky preskriptivních informací, obsažených v rozhodnutí, pravidlech, normách, plánech, zákonech atd. Ing. Josef Brzák, CSc. 35

36 Podle směru pohybu se toky informací dělí na:
horizontální: informace obíhají mezi řídícími orgány jedné úrovně vertikální: informace obíhají mezi řídícími orgány různých stupňů. Tyto se dále dělí na: přímé - od subjektu k objektu (převážně direktivně normativní) zpětné - od objektu k subjektu (kontrolně evidenční). Ing. Josef Brzák, CSc. 36

37 V odborné literatuře se často setkáváme s pojmy:
vstupní informace: směřuje z okolí do vnitřku systému (podnět), výstupní informace: vychází ze systému do jeho okolí (reakce) průběžná informace: systémem pouze prochází a ten na ni nereaguje, informace se netransformuje (nezpracovává se). Ing. Josef Brzák, CSc. 37

38 3.3. Zdroje sociálních informací
Jedním z hlavních zdrojů sociálních informací je věda. Pod tímto pojmem chápeme souhrn společenských, přírodních a technických věd. Přírodní a technické vědy mají trojí úlohu: jsou samy zdrojem vědeckotechnických informací metody těchto věd, zvláště kybernetiky a matematiky, pronikají stále více do společenských věd, které jsou základním zdrojem sociálních informací posléze jsou tyto vědy základem konstrukce a výroby technických prostředků pro zpracování informací, základem průmyslu informací. Nedocenění významu vědy a vědeckých informací vede k voluntarismu a k subjektivismu v řízení. Ing. Josef Brzák, CSc. 38

39 Každý cyklus řízení začíná sběrem a zpracováním informací a končí získáním informací, které jsou výchozím podkladem pro nový cyklus. Vypracování řídící strategie, zpracování řídících rozhodnutí, organizace jejich plnění, regulace, kontrola a bilancování výsledků vychází z využití získaných informací a končí vydáním nových informací. Řízení společnosti je neoddělitelné od nepřetržitého procesu vytváření a reprodukce sociálních informaci. Ing. Josef Brzák, CSc. 39

40 Tento proces předpokládá:
akumulaci a uchování informací vytvořených předcházejícími generacemi osvojení informací nashromážděných současnou generací (studium, vzdělání) prognózování, plánování a vlastní tvorba informací (výzkumy,vynálezy, zobecňování zkušeností atd.) sběr a selekce informací nezbytných pro řízení a jejich hodnocení analyticko-syntetické zpracování informací uchování a vyhledávání informací kontrola efektivnosti využívání informací Ing. Josef Brzák, CSc. 40

41 3.5. Požadavky na sociální informace komplexnost
soulad s pravomocí řídícího subjektu optimálnost a úplnost přesnost včasnost a operativnost optimalizace nákladů na získání stručnost a logičnost vyjádření užitečnost Ing. Josef Brzák, CSc. 41

42 Konec přednášky Ing. Josef Brzák, CSc. 42