Geneza wiedzy o przetwarzaniu informacji

Transkrypt

1 1. PODSTAWY METODOLOGICZNE Metodologia dydaktyki informatyki jest dziedziną wiedzy o tym jak człowiek uczestniczy i poznaje środowisko, w którym powstają, rozprzestrzeniane są oraz przetwarzane informacje. Procesy kulturotwórcze spowodowały ukształtowanie się środków pośredniczących w przekazywaniu i przetwarzaniu informacji pomiędzy ludźmi, ludźmi i wytworami cywilizacji oraz ludźmi i przyrodą. Środki te nazywamy informatycznymi. Współcześnie, najczęściej spotykanymi środkami informatycznymi stają się komputery i sieci komputerowe oraz środki multimedialne. Tak więc, metodologia dydaktyki obejmuje takŝe badanie roli tych środków w procesie dydaktycznym. Zajmiemy się głównymi aspektami tej dziedziny wiedzy. Geneza wiedzy o przetwarzaniu informacji Przyjmujemy, Ŝe przedmiotem badań moŝe być tylko to co jest zdeterminowane lub powtarzalne, a więc wywoływane przez stałe mechanizmy, których wykorzystywanie przez naukę umoŝliwia otrzymanie powtarzalnych i mierzalnych wyników. W tym sensie, współczesny determinizm utoŝsamiany jest z badanym porządkiem rzeczy. Przy tym, przyjmuje się Ŝe, systemy rzeczywistości są systemami iteracyjnymi, tj., w nich realizowane jest powtarzalne wykonywanie operacji lub wchodzenie w relacje (iterowanie operacji i relacji). W latach sześćdziesiątych XX w. cybernetycy (por. witryna internetowa : Principia Cybernetica Web) nazywali je układami. Układ był rozumiany jako transformacja jednych stanów w drugie. Transformacja określona była przez wiele przejść stanów, które kolejno po sobie następując składają się na proces. Wielokrotne działanie transformacji tj. jej iteracja jest wynikiem uaktywnienia ciągu operatorów (nazywanych teŝ determinantami) wywołujących kolejne przejścia stanów. W systemach iteracyjnych rzeczy (przedmioty, ciała, zjawiska, zdarzenie itp., a takŝe stany) powiązane są róŝnymi drogami za pomocą operacji i relacji.

2 Czym jest informacja Informacja i porządek rzeczy są ściśle ze sobą powiązane. Dlatego miarą informacji jest lokalny wzrost uporządkowania, tj. lokalny spadek entropii. Informacja jest bytem, który moŝe być ten sam w róŝnych miejscach i moŝe być przekazywany z jednego do drugiego miejsca, zarazem jest to byt określający porządek rzeczy. AŜeby wyjaśnić fenomen istnienia w naszym wszechświecie, czegoś takiego jak informacja, musimy sobie zdać sprawę z tego, Ŝe wszechświat to gigantyczny, ogarniający wszystko co istnieje, system iteracji. Niestety ciągle nieodgadniony jest zbiór podstawowych mechanizmów tego systemu. Wiadomo juŝ, Ŝe w całym wszechświecie działają uniwersalne, stałe mechanizmy, których uaktywnienie, zgodnie np. z teorią strun, rozchodzi się najprawdopodobniej w czasoprzestrzeni w postaci drgań strun (lub superstrun ), czy zgodnie z innymi teoriami - fal materii (np. zgodnie z mechaniką kwantową, na poziomie kwantowym, zwanych teŝ falami prawdopodobieństwa ). Uniwersalizm systemów iteracyjnych polega na powtarzalności rozchodzących się zaburzeń, co powoduje, Ŝe w róŝnych miejscach wszechświata występuje ten sam porządek rzeczy, tj. powstają takie same cząsteczki elementarne, atomy róŝnych pierwiastków i substancje, te same rodzaje ciał, czy wreszcie w jednakowy sposób u róŝnych ludzi, to wszystko odzwierciedla się w ich umyśle w postaci wiedzy. Uniwersalnym jest wszystko to, co moŝe się powtarzać w dowolnym miejscu wszechświata w wyniku zadziałania tych samych grup mechanizmów, np. bycie atomem tego samego pierwiastka, połoŝenie prąŝków w widmie wodoru, ten sam sposób zachowywania się róŝnych ludzi, itp. To, Ŝe w ogóle grupy mechanizmów mogą być we wszechświecie uaktywniane w pewien powtarzalny sposób wynika z powszechności procesów ewolucji.

3 Ewolucja prowadzi do selekcji mało stabilnych mechanizmów zdarzeń, a kosztem tego, do lokalnego wzrostu stabilności innych zdarzeń (tj. w sensie fizycznym do lokalnego spadku entropii), czyli do pojawienia się pewnego mechanizmu stabilizującego, ustalającego lokalnie ten sam porządek rzeczy w wielu róŝnych miejscach. Ten mechanizm stabilizujący nazywamy informacją. Kanały komunikacyjne Proces przemieszczania się, zniekształcania i przetwarzania informacji zwykle nazywany jest przekazywaniem informacji. Niekiedy określone są drogi przekazywania informacji (mechanizmy przekazywania informacji). Nazywa je się zazwyczaj kanałami komunikacyjnymi. Współcześnie uwaŝa się, Ŝe na poziomie kwantowym materii, istnieją najmniejsze, dostępne dla człowieka, nośniki informacji infony, Na poziomie cząsteczek mniejszych niŝ infony, ingerencja człowieka przy odczytywaniu informacji tak zabuŝa ruch materii, Ŝe staje się on chaotyczny, a więc pozbawiony moŝliwości przekazywania informacji. Informacja jest w tym sensie zdeterminowana jako zdarzenie uniwersalne, Ŝe w przyrodzie i w cywilizacji ludzkiej spotykamy się z porządkiem rzeczy polegającym na wykorzystywaniu do przekazu informacji iteracji uaktywnień róŝnorakich mechanizmów na wszystkich poziomach złoŝoności materii. Wykorzystanie tych mechanizmów w kanale komunikacyjnym na wejściu (przez źródło, nadawcę, nadajnik) nazywamy kodowaniem informacji, natomiast w odwrotną stronę na wyjściu (przez odbiornik, odbiorcę) dekodowaniem Powstaje sieć oddziaływań na kanał komunikacyjny, w ramach której dochodzi do ewolucyjnego przetwarzania lub zachowywania informacji prowadzącego do identyfikacji obiektów. Oddziaływania te nazywamy sterowaniem. Zakodowaną w kanale komunikacyjnym informację nazywa się komunikatem, a w szczególnym przypadku komunikacji międzyludzkiej nazywa się ją tekstem. Kodowanie informacji WyróŜnia się dwie formy kodowania informacji: przekaz analogowy oraz dyskretny (np. cyfrowy, czy szczególny jego przypadek, powszechnie stosowany w technice binarny). Przekaz analogowy jest mechanizmemprocesem, wywołującym w róŝnych miejscach kanału komunikacyjnego analogiczne zjawiska, natomiast przekaz dyskretny, to proces przekazywania tylko wybranych fragmentów, porcji, próbek, przekazu analogowego.

4 Najprostszym, najdokładniejszym, najbardziej niezawodnym i najszybszym sposobem przekazu dyskretnego jest przekaz binarny, np. przerwania przepływu prądu elektrycznego dokonywane zgodnie z alfabetem Morse a. Dlatego teŝ ten sposób przekazu rozpowszechnił się najbardziej w technice komputerowej. Nie oznacza to, Ŝe w przyszłości nie rozpowszechni się bardziej przekaz analogowy: homeostaty, systemy rozproszone, sieci neuronowe, komputery kwantowe czy molekularne, nano-technologia, itp., wykorzystujące procesy analogiczne do samoregulujących się (cybernetycznych) procesów przyrody. Środki informatyczne Mechanizmy, które pośredniczą i zarazem stanowią środowisko przenoszenia i powstawania informacji, a więc które są konkretnymi realizacjami systemu komunikacyjnego, nazywamy środkami informatycznymi. Środki informatyczne działają według pewnego porządku. To co ustala ten porządek nazywamy algorytmem. Realizowany on jest w procesie kompilacji za pomocą procesora, przy czym wynik tego procesu monitorowany (tzn. udostępniany) jest jako układ stanów rzeczy monitor (fałszywie utoŝsamiony tylko z ekranem monitora, współcześnie pojęcie to dotyczy systemu multimedialnego), będący zarazem implementacją (tj. realizacją) tego porządku rzeczy. Tak więc, środkami informatycznymi w szerszym rozumieniu są mechanizmy realizujące algorytmy. Środki informatyczne w węŝszym rozumieniu nazywamy technologią informacyjną. Środkami informatycznymi w węŝszym, klasycznym rozumieniu, tj. technologią informacyjną są: kartka papieru wraz z ołówkiem, liczydło, suwak logarytmiczny, komputer wraz z urządzeniami wejścia i wyjścia (drukarki, skanery, plotery, itp.), sieci komputerowe, komputery neuronowe, itd,,

5 Środkami informatycznymi w szerszym sensie są: dowolne mechanizmy fizyczne, biologiczne, społeczne, czy teŝ techniczne, dzięki którym rzeczy (zjawiska, zdarzenia, przedmioty, itp.) stają się czymś, tj. stają się obiektami rozpoznawanymi jako układy pewnych stanów rzeczy, a więc rozpoznawane są jako implementacje pewnych algorytmów. W tym rozumieniu wiedzę z zakresu informatyki oraz umiejętności logicznego myślenia i programowania, wchodzącą w skład tzw. "kultury informatycznej", naleŝy teŝ zaliczyć do środków informatycznych. ALGORYTM PROCESOR MONITOR Rys. 1 Środek informatyczny. Źródło: Opracowanie własne.