Реклама на портале

Инфо процессы в живой природе. Понятие информации

Информация является мерой увеличения сложности живых организмов. Примерно 3,5 млрд лет назад на Земле возникла жизнь. С тех пор идет саморазвитие, эволюция живой природы, т.е. повышение сложности и разнообразия живых организмов. Живые системы (одноклеточные, растения и животные) являются открытыми системами, так как потребляют из окружающей среды вещество и энергию и выбрасывают в нее продукты жизнедеятельности также в виде вещества и энергии.

Живые системы в процессе развития способны повышать сложность своей структуры, т.е. увеличивать информацию, понимаемую как меру упорядоченности элементов системы. Так, растения в процессе фотосинтеза потребляют энергию солнечного излучения и строят сложные органические молекулы из «простых» неорганических молекул.

Животные подхватывают эстафету увеличения сложности живых систем, поедают растения и используют растительные органические молекулы в качестве строительного материала при создании еще более сложных молекул.

Биологи образно говорят, что «живое питается информацией», создавая, накапливая и активно используя информацию.

Информационные сигналы. В биологии, которая изучает живую природу, понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования организмом информации об окружающей среде в форме информационных сигналов. Информационные сигналы могут иметь различную физическую или химическую природу: звук, свет, запах и другие.

Простейшие (например, амеба) могут получать информацию лишь о химическом составе и температуре окружающей среды. Причем информация может быть получена только о ближайших областях окружающей среды путем непосредственного контакта простейшего со средой.

Примерно 40 тыс. лет назад в процессе эволюции живой природы появился Человек разумный (перевод с латинского - Homo Sapiens). Человек может использовать шесть различных способов восприятия информации с помощью различных органов чувств:

  • ? зрение, с помощью глаз информация воспринимается в форме зрительных образов;
  • ? слух, использующий ухо для восприятия звуков (речи, музыки, шума и т.д.);
  • ? обоняние, с помощью специальных рецепторов носа воспринимаются запахи;
  • ? вкус, рецепторы языка позволяют различить сладкую, соленую, кислую и горькую пищу;
  • ? осязание, рецепторы кожи (особенно кончиков пальцев) позволяют получить информацию о температуре объектов и типе их поверхности (гладкая, шершавая и т.д.);
  • ? ориентация в пространстве, гравитационные рецепторы позволяют получить информацию о положении тела в пространстве.

Наибольшее количество информации (около 90%) человек получает с помощью зрения, около 9% - с помощью слуха и только 1% с помощью других органов чувств (обоняния, осязания, вкуса и ориентации в пространстве).

Чувствительные нервные окончания органов чувств (рецепторы) воспринимают воздействие (например, на глазном дне колбочки и палочки реагируют на воздействие световых лучей) и передают его нейронам (нервным клеткам), цепи которых составляют нервную систему.

Нейрон может находиться в двух состояниях: невозбужденном или возбужденном. Возбужденный нейрон генерирует электрический импульс, который передается по нервной системе. В нервной системе происходит кодирование и передача информации с помощью двух состояний нейрона: нет импульса, есть импульс.

В этом случае сами состояния нейрона можно рассматривать как знаки некоторого алфавита нервной системы, с помощью которого происходит передача информации.

Полученную информацию в форме зрительных, слуховых и других образов человек хранит в памяти, обрабатывает с помощью мышления и использует для управления своим поведением и достижения поставленных целей. Например, при переходе дороги человек видит сигналы светофора и движущиеся автомобили, анализирует полученную информацию и выбирает безопасный вариант перехода.

Генетическая информация. Понятие «информация» в биологии используется также в связи с исследованиями механизмов наследственности. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т.е. созданию точных копий организмов из одной клетки.

Рис. 1.7.

Генетическая информация во многом определяет строение и развитие живых организмов и передается по наследству. При этом дети не являются точными копиями своих родителей, так как каждый организм обладает уникальным набором генов, которые определяют различия в строении и функциональных возможностях.

Хранится генетическая информация в клетках организмов в структуре молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Молекула ДНК состоит из двух скрученных друг с другом в спираль цепей, построенных из четырех нуклеотидов: A, G, Т и С, которые образуют генетический алфавит.

Молекула ДНК человека включает в себя около 3 млрд пар нуклеотидов, и поэтому в ней закодирована вся информация об организме человека: его внешность, здоровье или предрасположенность к болезням, способности и т.д.

Генно-модифицированные организмы http://900igr.net/prezentacija/ biologija/biotekhnologija-164878/transgennye-organizmy-9.htm

В живых организмах информация передается и хранится с помощью объектов различной физической природы (состояние нейрона, нуклеотиды в молекуле ДНК), которые могут рассматриваться как знаки биологических алфавитов.


Рис. 1.8.

  • 1. Какова физическая природа знака при представлении информации в нервной системе? В генетическом коде?
  • 2. Какие способы и органы чувств использует человек при восприятии информации?

Информация – важнейшая сущность окружающего мира.

Весь окружающий нас мир состоит из трёх сущностей – вещества, энергии, информации. Вещество – это весь материальный мир: вода и воздух, горы и травы, хлеб и металл. Наконец, мы сами, наше тело, мускулы и нервы, кровь и кожа – это тоже вещество, атомы и молекулы.

Энергия приводит наш мир в движение. Энергия химических реакций даёт силу мускулам, энергия солнечных лучей поднимает хлеб, электрическая энергия движет поезда и зажигает лампочки в наших домах.

Всё, что не вещество и не энергия – это информация, – третья важнейшая сущность нашего мира. Информация – это не только сведения из книг, газет или теле- и радиопередач, но и данные, которые хранятся в рельефе ключа, в структуре сложной биологической молекулы, в радиосигналах, передаваемых на космический корабль. Информация, заключённая в рельефе ключа, позволяет открыть с его помощью определённый («свой») замок; информация, передаваемая в радиосигналах с Земли, включает двигатель на космическом корабле и переводит корабль на другую орбиту. Информация, хранящаяся в структуре биологической молекулы, позволяет живой клетке производить определенные белки для новых тканей или для уничтожения попавших в организм микробов.

Получение и преобразование информации является условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования.

Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств: зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса. Чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения (хранит информацию), принимает решения (обрабатывает информацию). В процессе общения с другими людьми человек передает и принимает информацию. Человек живёт в мире информации.

Процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации, называются информационными процессами.

Более подробно об информационных процессах в природе, обществе и технике поговорим на следующем уроке, а сейчас пора сказать несколько слов о самом слове «информация», что оно означает и какими свойствами обладает информация.

Объекты живой природы, в отличие от неживой, обладают свойством обмена информацией и реагирования на неё. Так, например, горы подвержены эрозии из-за неблагоприятных влияний ветра, солнца, дождя но они не могут принять эту информацию к сведению и использовать её для выживания, в отличие, например, от зайцев, которые меняют свою окраску на белую, получив информацию из окружающего мира о наступлении зимы. Пчела летит на запах цветка, являющийся для неё информацией, летучие мыши ориентируются в пространстве, получая информацию с помощью ультразвуковой локации. Собака обладает прекрасными способностями к обучению. Она получает и обрабатывает следующую информацию: если она совершает действия, которые от неё требует хозяин, он поощряет её. Чтобы достичь желаемого, собака должна отбирать внешнюю информацию, необходимую для дальнейших действий. Она, например, начинает связывать понятие «свой» с членами семьи хозяина и понятие «чужой» со всеми остальными людьми.



Использование понятия информации оказало существенное влияние на развитие современной биологии, особенно таких её разделов, как нейрофизиология и генетика. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т.е. созданию точных копий организмов из одной клетки.

Получение и преобразование информации является необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования. Живые существа способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов чувств, но и обмениваться ею между собой.

Например, в молекулах ДНК хранится наследственная информация, которая передается от родителей к детям. Эта информация обрабатывается организмом в процессе его развития.

Человек также воспринимает информацию с помощью органов чувств, а для обмена информацией между людьми используются языки. За время развития человеческого общества таких языков возникло очень много. Без него, без обмена информацией между людьми было бы невозможным возникновение и развитие общества.

Информационные процессы характерны не только для живой природы, человека и общества, но и для техники. Такая техника моделирует некоторые действия человека и способна в этих случаях частично (а иногда и полностью) заменить его. Человеком разработаны технические устройства, в частности компьютеры, которые специально предназначены для автоматической обработки информации.

Например, информация о товаре в супермаркете хранится в компьютерной базе данных, помечается (обрабатывается) штрих-кодом, передается в кассу (цена) или на склад (количество товара). Другой пример – кварцевые часы. В них вместо маятника, пружин и шестеренок используется микропроцессор, кварцевый кристалл и батарейка. Только для того, чтобы показывать время, микропроцессор должен обрабатывать около 30000 элементов информации в секунду.

Деятельность человека, связанную с процессами получения, преобразования, накопления и передачи информации, называют информационной деятельностью.

В результате научно-технического прогресса человечество создавало все новые средства и способы сбора, хранения, передачи информации.

Компьютеры в производстве используются на всех этапах: от конструирования отдельных деталей изделия, его дизайна до сборки и продажи. Система автоматизированного производства (САПР) позволяет создавать чертежи, сразу получая общий вид объекта, управлять станками по изготовлению деталей. Гибкая производственная система (ГПС) позволяет быстро реагировать на изменение рыночной ситуации, оперативно расширять или сворачивать производство изделия или заменять его другим. Легкость перевода конвейера на выпуск новой продукции дает возможность производить множество различных моделей изделия. Компьютеры позволяют быстро обрабатывать информацию от различных датчиков, в том числе от автоматизированной охраны, от датчиков температуры для регулирования расходов энергии на отопление, от банкоматов, регистрирующих расход денег клиентами, от сложной системы томографа, позволяющей « увидеть» внутреннее строение органов человека и правильно поставить диагноз. Компьютер находится на рабочем столе специалиста любой профессии.

Системы управления

Изучением процессов управления занимается наука кибернетика . Начало кибернетике положил американский ученый Норберт Виннер.

Под управлением понимается целенаправленное взаимодействие объектов, одни из которых управляют, а другие являются управляемыми.

Управление является сложным информационным процессом, включающим в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации.

    Понятие о процессе

    Информационные процессы в обществе

Изучив эту тему учащиеся узнают

    как следует понимать информационный процесс

    что представляют собой информационные процессы в обществе,живой природе, технике.

    что такое информационная технология

    какова роль персонального компьютера в информационной технологи

Понятие о процессе

В повседневной жизни человек все время сталкивается с различными процессами:смена времен года, приготовление еды, пошив костюма, выпечка хлеба, написание сочинения и т.д. Одни процессы протекают в живой природе, другие - в человеческом обществе. Некоторые процессы протекают независимо от влияния человека в других процессах человек принимает активную роль.

В производстве используются технологические процессы, которые могут существенно отличаться. Для выпечки хлеба и производства высокоточной техники требуется разный набор составляющих и оборудование.

Особую роль в ходе протекания процесса играет информация. демонстрация

С помощью органов чувств люди воспринимают информацию, осмысливают ее и на основе своего опыта, имеющихся знаний, ppsнтуиции принимают решения.

Процессы, связанные со сбором, хранением, поиском,обработкой, кодированием и передачей информации, называют информационными процессами. Информационные процессы протекают не только в человеческом обществе, но и в животном и растительном мире.

Информационные процессы в обществе

С информационными процессами мы сталкиваемся с детства. Собирая из кубиков дом или играя в дочки-матери дети поневоле втянуты в информационный процесс. Главный объект игры - информация. Для того чтобы палучать и передавать знания, узнать об опасности, выражать свое отношение к происходящему людям необходимо вступать в контакт друг с другом. Это явление называется коммуникацией и является основой информационных процессов в человеческом обществе. Коммуникацией часто называют не только процесс, но и путь и средства передачи некого объекта с одного места на другое. Люди общаются при помощи речи, жестов, книг, телепередач, кинофильмов, газет, компьютераи пр. Люди являются самыми важными объектами в системе коммуникаций.Общение - процесс двухсторонний. Человек не только получает информацию,но и передает ее, вступая в контакт с другими людьми,имеющими доступ к глобальному информационному пространству. Без обмена информацией невозможно развитие человеческого общества. Внешняя среда накладывает отпечаток на информационные процессы, а следовательно и на коммуникационные. Коммуникационная среда - это совокупность условий обмена информацией. На протяжение многих лет способ передачи информации претерпел огромные изменения. Вопрос к учащимся.Как вы думаете какие это изменения?

С появлением компьютеров развитие информационных процессов приобретает небывалый размах. Сейчас появились информационные системы, дающие человеку возможность практически мгновенно получать и передавать информацию. Однако использование этих систем требует от человека определенных знаний.

Передача информации необходима для ее распространения. Передача информации может происходить при непосредственном разговоре между людьми, посредством переписки, а также с помощью технических средств связи. Основными устройствами, для быстрой передачи информации на большие расстоянии в настоящее время являются телеграф, радио - телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем. Такие средства связи принято называть каналами передачи информации. Следует отметить, что в процессе передачи информации, она может искажаться или теряться. Это происходит в тех случаях, когда информационные каналы плохого качества или на линии связи присутствуют шумы (помехи).

Передача информации - это всегда двусторонний процесс. В котором есть источник, и есть приемник информации. Источник передает информацию, а приемник ее получает. демонстрация Получение информации основано на отражении различных свойств процессов, объектов, и явлений окружающей среды. Этот процесс выражается в восприятии с помощью органов чувств. Для улучшения восприятия информации человек придумал различные индивидуальные приспособления и приборы - очки, бинокль, микроскоп, стетоскоп, различные датчики и т. п

Информационные процессы в живой природе

В живой природе, как и в мире людей информация играет огромную роль. Светит солнце, идет дождь, мороз - растительный мир получив эту информацию реагирует на нее: распускаются листья, расцветают цветы, опадают листья и т.д. Такая информация служит сигналом для протекания различных физико-химических процессов в клетках, а значит, управляет этими процессами Животные используют иные способы общения,которые играют важную роль в их жизни. Это звуки, запахи, прикосновение. Выживание популяции животных во многом базируется на обмене информационными сигналами между членами одной популяции.Целесообразное поведение живых организмов строится на основе получения информационных сигналов. демонстрация

Информационные процессы в технике

С информационными процессами в технике мы сталкиваемся постоянно,ребенок, когда играем с управляемым автомобилем или кораблем получает первое знакомство с информационными процессами в технике. Наука создала в конце века роботы - автоматические механизмы, управляемые компьютером. Они применяются там, где присутствие человека бывает сложным или невозможным действием. Роботы оснащены видиокамерами, приборами для изучения климата. Переключение программ телевизора, изменение уровня громкости,установка режима работы СВЧ и т.д. все это информационные процессы происходящие в технике. В физике, которая изучает неживую природу, информация является мерой упорядоченности системы по шкале «хаос - порядок . Один из основных законов классической физики утверждает, что замкнутые системы, в которых отсутствует обмен веществом и энергией с окружающей средой, стремятся с течением времени перейти из менее вероятного упорядоченного состояния в наиболее вероятное хаотическое состояние.

Итоговые вопросы к уроку

1. Что обозначает слово "информация"? 2. Что такое информационные технологии? 3. В каких видах существует информация? 4. Как вы думаете, для чего нужна информация людям? 5. Что такое коммуникационная среда? 6. Какие устройства использует человек для коммуникации.

Домашнее задание. Привести примеры передачи информации в живой природе, технике. Привести примеры технологических процессов.

используемая литература

учебник: Макаровой Н.В. 8-9 класс, Угренович Н. 8 класс, Интернет ресурсы.

Как она представлена в обществе? А технике? На все эти вопросы можно будет найти ответы в рамках данной статьи.

Важность информации

Получение и преобразование данных необходимо для жизнедеятельности любого произвольного организма. Без этого не обходятся даже простейшие одноклеточные. Так, они собирают данные о температуре, химическом составе среды, чтобы выбрать наиболее подходящие условия своего существования. Причем живые существа могут не только воспринимать информацию, получаемую из окружающей среды благодаря органам чувств, но и обмениваться нею. Это в полной мере относится и к человеку. Так, для получения данных используются органы чувств, которых насчитывается пять, а обмен осуществляется с использованием языков (жестов, естественных, формальных).

Информационные процессы

Они могут осуществляться не только в живой природе (между людьми и в обществе в частности). Так, человечеством были созданы разнообразные устройства - автоматы. Их работа тесно связана с процессами получения, хранения и К примеру, есть такое автоматическое устройство, как термостат. Он занимается работой с информацией о температуре помещения. Зависимо от настроенного человеком температурного режима и ситуации, которая имеется сейчас, он может включить/выключить отопительные приборы. Различают три типа информационных процессов:

  1. Обработка.
  2. Передача.
  3. Хранение.

Как видите, информация живой и неживой природы имеет много чего общего. Следует сказать, что человек все же является более сложно организованным, нежели та же техника, хотя некоторым, может быть, сложно поверить в это. Благодаря органам чувств мы можем воспринимать данные, осмысливать их и, комбинируя свой опыт, знание и интуицию, принимать какие-то решения. Они затем воплощаются в реальные действия, с помощью которых осуществляется изменение окружающего мира.

Информация в живой природе

Это очень интересная тема. Наиболее весомым хранилищем в данном случае является геном. В нём содержатся данные, которые определяют строение и развития Генетическая информация передаётся по наследству. Хранится она в молекулах ДНК. Они состоят из четырех составляющих, которые называются нуклеотидами. Вместе они образуют генетический алфавит. Если речь идет про примеры он позволяет лучше всего представить её. Отдельные участки отвечают за строение и функционирование конкретных частей организма. Гены определяют возможности и предрасположенности к талантам или наследственным болезням. Чем сложнее является организм, тем больше отдельных участков можно выделить в молекулах ДНК. Так, человеческий геном имеет свыше 20 тысяч генов, в которых содержится свыше 3 миллиардов нуклеотидных остатков. продолжалась десятилетиями. Несмотря на широкомасштабное применение компьютерных технологий, основной массив работ был завершен только в нулевых годах. Но это не единственные возможные примеры информации в живой природе. Давайте вспомним про деревья и растительность вообще. К зиме они погружаются в сон, а весной просыпаются. Это самая настоящая передача информации в живой природе: клетки растительности чувствуют, что меняются условия, и начинают сворачивать свою деятельность. Подобный пример можно привести и говоря о животных. Так, посмотрите на медведей. Передача информации в живой природе в данном случае проявляется в том, что они копят жир, а при наступлении холодов впадают в режим спячки. Тут процессы протекают как на уровне всего организма, так и отдельных систем. Здесь существует один интересный аспект, который имеет информация в живой природе. Информатика - вот наука, которая изучает все процессы, связанные с данными. Сейчас под этим понимают в основном техническое направление, а биологическое в её рамках почти не рассматривается. Для этого были специально созданы микробиология, биохимия, биофизика и целый ряд других наук, которые занимаются процессами в живых организмах.

Информация в обществе

Человек является социальным существом. Чтобы общаться с другими людьми, необходимо обмениваться с ними данными. В нашем обществе для них существуют такие обозначения: сообщение, сведения, осведомлённость про положение дел. Что интересно, так это то, что информационные процессы не являются исключительной прерогативой человеческого общества. Почему к осени трава желтеет, листья опадают и вообще вся растительность переходит в режим сна на период холодов? И почему весной всё возрождается? Это всё является результатом информационных процессов, что протекают в растениях. Так, их клетки могут воспринимать изменения, которые происходят во внешней среде и соответственно реагируют на них.

Информация в технике

Данным направлением занимается кибернетика. В данной науке об управления само применяется, чтобы описывать организационные процессы в различных динамических системах (в качестве которых могут выступать живые организмы или технические устройства). Их жизнедеятельность или нормальное функционирование являются тесно связанными с процессами управления. Поэтому все необходимые процессы поддерживаются в необходимом диапазоне значений параметров. К ним относятся получение, сохранение, преобразование и передача информации. В любом процессе подобного типа всегда взаимодействует два объекта - управляющий и управляемый. Они соединены каналом прямой и обратной связи. По первому передаются управляющие сигналы. С их помощью объект управления выводится на необходимый диапазон параметров. По каналу обратной связи осуществляется передача информации о состоянии и текущее положение дел.

Давайте рассмотрим, как это осуществляется на примере регулирования температуры в помещении благодаря кондиционеру. В качестве управляющего объекта в данном случае выступает человек. Управляемым является кондиционер. В помещении размещается термометр, который предоставляет человеку данные о величине температуры. Это канал обратной связи. Чтобы увеличить или уменьшить температуру, или изменить диапазон, человек может включить или выключить кондиционер. Это пример работы канала прямой связи. В конечном результате температура помещения поддерживается в определённом, комфортном для человека, диапазоне. Подобным образом можно проанализировать и работу за компьютером. Человек здесь опять выступает в качестве управляющего (а техника - управляемого) объекта. Благодаря органам чувств (таким как зрение и слух) получается информация о состоянии компьютера посредством устройства вывода информации (монитора или акустических колонок), которое выступает в роли канала обратной связи. Человек анализирует полученные данные и принимает решение о совершении определённых управляющих действий. С помощью устройств ввода информации (мыши или клавиатуры), которые выступают в роли канала прямой связи, они совершаются относительно компьютера. Вот видите, какие особенности имеет информация живой и неживой природы.

Восприятие данных человеком

Отдельно стоит остановиться на тех, кто предоставляет наибольший интерес - людях. Относительно нас можно сказать, что самым ценным, тем, что нас делает такими высокоорганизованными существами, является человеческое мышление. Это очень развитый процесс обработки информации - на данный момент, самый лучший на территории Земли. Человек может выступать в роли носителя большого объема данных, которые представлены как зрительные образы, различные факты, теории и тому подобное. Весь процесс познания, который почти непрерывно протекает, заключается в получении и накоплении информации.

Подход со стороны науки

Кибернетика изучает технические аспекты. В целом данное направление реализуется в рамках информатики, которая занимается изучением данных и всех их особенностей. Но особенность кибернетики заключается в том, что эта наука специализируется на управлении процессами, которые происходят. Она изучает возможности влияния и осторожного наблюдения за перемещением информации и её оптимизацией.

Заключение

Как видите, есть информация в живой природе, обществе, технике, нас самих - куда ни глянь, её найти можно. Обойтись без неё невозможно. А в случае отсутствия части информации человек часто испытывает значительные затруднения.