Память

Передача информации во времени порождает класс качественно своеобразных объектов, обеспечивающих хранение информации – память. Проблемы реализации памяти для организации хранения информации охватывают, по крайней мере, два качественных аспекта:

– технология воплощения и функционирования элементов памяти и их структурная организация;

– информационная структурная организация хранения информационных объектов и их массивов.

В настоящее время известно большое количество способов организации хранения информации. Они основаны на различных технологиях. Например, в живой природе – на основе многообразия структур молекул органических соединений; в электронных вычислительных системах – на основе стабилизации многообразия устойчивых состояний различных физических объектов и/или процессов и т.п.

Человечество издавна занимается вопросами организации хранения информации. Переход от биологической формы хранения (человеческая память) к внешним носителям (начиная от наскальных рисунков первобытного человека до современной полиграфии) отражает, в определенной степени, эволюцию не только и не столько как развитие технологических возможностей человечества, а как совершенствование его интеллектуальной деятельности.

Информационно содержательная организация памяти для хранения информации, как в природе, так и в человеческой среде, преследует в основном две цели. Это быстрота и качество получения информации из памяти. Конечно, в реальных условиях обычно существует вопрос некоторой минимизации затрачиваемых ресурсов, используемых для организации хранения информации, вследствие их естественной ограниченности. Но, на наш взгляд, этот фактор феноменологически менее значим, т.к. реализация его непосредственно не создает принципиально новых качественных отношений. Хотя сами по себе технологии экономии ресурсов вполне могут создавать условия для формирования предпосылок в направлении организации каких-либо качественных изменений.

Информационная структуризация памяти может осуществляться различными способами. Например, естественная последовательность упорядочения элементов информации. Так устроены книги и большинство других письменных документов на естественных языках. Наверное, такая форма организации информации для письменного общения людей связана с одноканальностью восприятия зрительных образов человеком. Да и речь мы строим по таким же принципам. Исследования генетиков после открытия ДНК как носителя генетической информации позволяют судить, что генетический «текст», по крайней мере, в пределах отдельных генов также соответствует естественной последовательности.

Подобная форма присуща и большинству искусственных языков программирования. Однако выполнение и чтение программы обычно осуществляется несколько в ином порядке. Отдельные части программы действительно выполняются в строгой естественной последовательности, но это до поры, до времени, пока в тексте программы не встретятся, так называемые «команды перехода». Они меняют порядок чтения информации. Для этого в них указывается адрес, с которого необходимо продолжить чтение информации.

Вообще, адресная структуризация информации представляет собой отдельный самостоятельный способ. В этом случае каждая отдельная порция информации дополняется некоторыми вспомогательными сведениями (служебная информация) – адресом, с помощью которого регламентируется положение информационных элементов (соответственно, порядок их записи и/или чтения) в общей информационной структуре. Например, адреса на письмах позволяют распределять информацию между пользователями.

Однако, для сложных информационных объектов адресная структуризация информации не всегда удобна. Действительно, адрес письма, если это не оговорено особо, не несет в себе семантической нагрузки: был ли в письме призыв о помощи, или поручение к действию – из адреса это неизвестно. Поэтому разрабатываются различные способы семантической структуризации информации. Одним из распространенных способов лексической структуризации информации являются словари и энциклопедии. Более сложная семантическая структуризация используется в справочниках и, от части, при создании архивов. Она также присуща обычно нормативным и законодательным документам.

С развитием информационно вычислительных систем на основе электронно-вычислительных машин (компьютеров) человечество в сфере искусственных приемов организации семантической структуризации информации широко использует, так называемые, базы данных. В них структуризация информации происходит на основе семантических отношений между различными информационными объектами.

По определению академика Академии криптографии (Россия) профессора В. В.Корнеева «базой данных называется отображение предметной области в форме хранимой в памяти компьютера структурированной совокупности данных, которые характеризуют состав объектов предметной области, их свойства и взаимосвязи… Предметная область рассматривается как некоторая совокупность реальных объектов (сущностей) и связей между ними. Каждый объект обладает определенным набором свойств – атрибутов. Предметная область может включать не только физические объекты, но и сведения о процессах и абстракциях… Способ отображения сущностей, атрибутов и связей на структуры данных определяется моделью данных».

Принято выделять иерархическую, сетевую и реляционную модели данных. В иерархических и сетевых моделях структуризация информации осуществляется соответственно в виде древовидных и сетевых структур отношений между объектами предметной области. Обычно эти отношения обладают некоторыми групповыми свойствами. Это, в определенной степени, обеспечивает простоту моделей, но, вместе с тем, ограничивает возможности представления индивидуальных отношений.

В 70-х годах ХХ века Е.Коддом была разработана реляционная модель данных, которая, несмотря на некоторые недостатки, стала доминирующей при создании компьютерных баз данных. Реляционная модель опирается на систему понятий реляционной алгебры, в основе которых лежит понятие отношений между данными, понятие, которое, как правило, задается в виде таблицы. Отношения (таблицы) могут носить семантический и прагматический характер. Каждая таблица имеет уникальное имя и отображает в виде форматного представления данных отношения определенных для этой таблицы типов объектов

Все операции над реляционной базой данных сводятся к манипуляциям с таблицами. Предполагается, что создание базы данных, поддержание ее в актуальном состоянии и обеспечение доступа пользователей и их приложений к содержащейся в ней информации осуществляется с помощью специального программного инструментария – системы управления базами данных (СУБД, DBMS – Data Base Management Systems). Совокупность таблиц форматного представления данных совместно с СУБД принято называть Базой данных (БД).

Для получения информации из БД пользователи направляют запросы. Запросы формулируются на специальном «языке запросов». Фактическим стандартом такого языка для современных реляционных баз данных является SQL (Structured Query Language). Этот язык имеет официальный стандарт, версии которого приняты ANSI[26] и ISO[27].

Отличительной особенностью реляционных баз данных является то, что в основе ее модели представления данных лежит феноменологическая парадигма последовательности абстракций представления предметной области (S_TT) на основе теории типов и перехода на основе концептуальной модели к физической модели и генерации схемы БД (S_II) с учетом языка запросов (S_TI) и СУБД (S_IT). Структуризация информации в реляционных базах данных производится не на основе отношений файловых структур, а за счет дифференциации типов объектов и форматного представления данных об атрибутах объектов предметной области.