Понятие информации. Смотреть что такое "Информация" в других словарях Роль информации в математике
Информация
Информация (от лат. informatio - разъяснение, изложение), первоначально - сведения , передаваемые одними людьми другим людям устным, письменным или каким-либо другим способом (например, с помощью условных сигналов, с использованием технических средств и т. д.), а также сам процесс передачи или получения этих сведений.
Такое разнообразное использование понятия И. побудило некоторых учёных придать ему общенаучное значение. Основоположниками такого общего подхода к понятию И. были английский нейрофизиолог У. Р. Эшби и французский физик Л. Бриллюэн . Они исследовали вопросы общности понятия энтропии в теор ии И. и термодинамике, трактуя И. как отрицательную энтропию (негэнтропию). Бриллюэн и его последователи стали изучать информационные процессы под углом зрения второго начала термодинамики , рассматривая передачу И. некоторой системе как усовершенствование этой системы, ведущее к уменьшению её энтропии. В некоторых философских работах был выдвинут тезис о том, что И. является одним из основных универсальных свойств материи.
Здесь информацией считается не только сами сведения, но еще и процесс передачи-получения сведений. Понятно, что сами по себе сведения никого не делают информированным без того, чтобы быть переданными и воспринятыми. Но и этого, конечно же, не достаточно:) А объяснение информации термодинамикой, сведение к причинно-следственным связям и их статистике - прямой путь к мист ической неопределенности. Так можно движение атомов назвать поведением на основе их воли, и вообще нафантазировать все, что угодно. Такой подход в распространении понятия на более широкий круг явлений, фактическое уничтожение смысл а понятия акцентируется специально, чтобы избегать этого в любом случае.
Слова создаются людьми для того, чтобы как можно определеннее передавать смысл в них вкладываемый, а не для того, чтобы этот смысл разливать по всей вселенной и затем самим обманываться, принимая его за сущность будто бы на самом деле присущую вселенной, а не назначенной ей по собственной прихоти.
Цель этой статьи - раскрыть суть того, что дает "информированность" - как то, что наиболее естественно связанно со словом "информация".
В математике и физики, фактически, под информацией понимаются сведения (данные). Сначала как можно проще покажем, в чем разница между сведениями и информацией.
Если открыть книгу перед кошкой, то она не поймет, что там написано. Биты сведений есть, а кошка никак не информирована.
Другой пример, т.н. "книжные знания": предположим, ты много прочитал про Бали, поехал туда с ощущением эксперта, но вдруг оказалось, что ты совершенно своеобразно воспринял прочитанное и на самом деле возникают совершенно иные впечатления.
Эти два примера - два уровня функциональности информации, которая представляет собой сведения, связанные с личным пониманием их смысл
а или личная значим
ость воспринимаемого в контекст
е текущих условий и своего стиля восприятия.
Т.о. информация есть только субъективная, а сведения присутствуют на объективном их носителе, условно закодированные на нем. И чтобы стать информированным ты должен быть причастным к этой условности.
Понятно, что ни математика, ни физика не оперирует с информацией, хотя это слово используется с подачи первопроходцев, которые были совершенно не в теме о том, что такое смысл
и значим
ость. Ну и развивалось все только в этих рамках.
Можно посчитать вполне корректным использование такого общепринятого термина в этих предметных областях, но он имеет смысл
именно сведений, а не информации при более общем рассмотрении. Непонимание разницы ставит очень серьезный заслон в понимании механизмов личной адаптивн
ости потому, что информация здесь - ключевое понятие. В основе всего - так называемая "система значим
ости".
Сначала опишем эту систему коротко, в самой основе.
Система значим
ости представляет собой несколько уровней функциональности информации, когда воспринятые сведения (сигналы, данные) приобретают сначала определенную в данном контекст
е значим
ость, а затем интерпретируются в произвольно придаваемый смысл
. Таким образом система значим
ости охватывает ареал от доосознательного и осознанные модели.
В наиболее лаконичном описании представительства это выглядит следующим образом.
Кроме распознавателей органов восприятия (зрения, слух, вкус, запах, тактильные, вестибулярные), в мозге есть распознаватели отклонения параметров гомеостаза от нормы и распознаватели восстановления этих параметров (см. fornit.ru/324), которые назовем распознавателями примитивов значим
ости. Это - важнейшие сигнализаторы того, что что-то плохо или хорошо. Существуют зоны, стимуляция которых вызывает ощущение рая и ада. Как и все другие виды сенсорики они объединяются в третичных (ассоциативных) зонах в общий образ восприятия-значим
ости-действия так, что каждый образ становится распознавателем того, что именно означает данный профиль восприятия в условиях текущего контекст
а для особи.
При осознании происходит осмысл
ение этого непосредственного образа и значим
ость приобретает функцию смысл
а того, что означает выделенный вниманием объект восприятия в данных условиях, имеющего прогностические свойства: или это грозит попасть в опасную ситуацию и этого следует избегать или, наоборот, к этому нужно стремиться. Смысл от первичной значим
ости отличается его произвольностью: осознанно становится возможным изменить его на тот, который представляется более целесообразным. Так, мы можем выхватить из горячих углей печеную картошку, несмотря на дискомфорт. Это происходит потому, что сознание способно произвольно отследить прогноз не только того, что происходит непосредственно, но и того, что может произойти через какое-то время и выбрать наиболее желательный из них: вытащить картошку, несмотря на некоторую боль. И тогда значим
ость образа картошки в золе будет не опасность ожога, а возможность съесть ее. И эта значим
ость закрепляется уже в другом месте мозга, образуя зону произвольного придания смысл
а. Это - уже личная интерпретация или произвольная оценка смысл
а происходящего, которая с целом формирует мыслительную модель явления.
Самые общие рассуждение в прояснении информированности предполагают, что есть объект, кодирующий сведения, придающий им форму того, что он хочет предать другим объектам так, чтобы это могло бы быть раскодировано объектом, принимающим сведения. При этом должно наступить состояние "информированности". Именно в этом состоянии и будет отличаться рассматриваемый процесс от просто любой другой причинно-следственной связи.
Если мы специально оговорили, что передатчиком информации кодируется вполне определенное значение передаваемого в некоем носителе сведений, и этот носитель может нести самые разные сведения по желанию кодирующего, то это уже характеризует процесс не как причинно-следственную связь, которая всегда жестко предполагает свою специфику в отличие от одной и той же специфики носителя сведений.
Поэтому определим в чем заключается состояние информированности, непосредственно связанное со знанием.
В первую очередь информированность предполагает способность воспринять информацию, раскодируя сведения, и понять ее так, чтобы максимально близко соответствовать смысл у, формализ ованному передатчиком.
Во-вторых, информированность предполагает какое-то использование. Но не просто механическое использование полученных сведений, а именно информации - значения, смысл а этих сведений. Иначе мы опять возвращаемся к простой причинно-следственной связи. Уже это разграничивает то, что делают с переданными сведениями (данными) алгоритм ические устройства.
Кроме того, есть один очень важный и плохо понимаемый многими момент. На самом первом этапе формализ ации носителя сведений, передатчик совершает операцию символьного соответствия его информации и сведений, которые призваны вызвать у получателя приемлемо адекватн ую информацию при восприятии. Это предполагает, что система этого символьного представления информации с помощью неких формальных элементов - сведений уже известна приемнику и передатчику в достаточной степени, т.е. они заранее договорились и отработали на практике такое понимание сведений. Просто соглашения недостаточно потому, что только опытная проверка передачи и приема информации показывает, насколько это происходит удовлетворительно. Проверка может быть неявной, а включать в себя ранее накопленный практический опыт коммуникации, но она ВСЕГДА предшествует надежно адекватн ому результату информационной коммуникации.
Одни и те же сведения могут пониматься совершенно по-разному. Например, в качестве сведений передан набор картинок-иероглифов. Сами по себе картинки вызовут некую ассоциацию у того, кто не знает, что они на самом деле призваны означать. И только тот, кто знает, поймет смысл переданной информации. То же самое в случае слов, звуков, кодов и любого другого способа передачи сведений. Набор слов, даже если приемник знает значения отдельных слов и фраза вызвала у него некую ассоциацию, поймет ее не так, как тот, с кем уже было условлено, что именно должна означать эта фраза в данных условиях.
В любом случае мы приходим к тому, что информированность предполагает появление личного знания о смысл е, значении этой информации. А знания и смысл воспринятого - всегда личностны, индивидуально уникальны, и лишь в относительно небольшой части представляют собой обусловленную между передатчиком и приемником цель получения этого знания.
Здесь мы не будем подробно обосновывать это утверждение потому, что есть обширные материалы по механизмам психи ческих явлений, показывающие это (см. , , ). Чтобы не поверить, а понять предложенное утверждение, нужно пройти немалый путь по предложенным материалам, хотя интуитивно верность такого подхода многие могут оценить и по уже приведенному тексту.
Важно то, что знания - сугубо личная, индивидуальная оценка воспринятых сведений, и вне личности не существуют.
Итак, информированность приводит к появлению знания того, что означают для данной личности воспринятые сведения. Именно эти знания - и есть информация. Это никакие другие знания или, тем более, сведения, которые могут разными личностями пониматься по-разному.
Информация - знания того, что означают воспринятые сведения для данной личности. Одни и те же сведения для одного субъекта могут нести счастливое содержание и мотивировать достижение каких-то целей, связанных с возможностями, открываемыми этими знаниями, для другого - окажутся несчастливыми и заставят или избегать чего-то или просто смириться. Информация может оказаться разительно различной, несмотря на одно и то же содержание сведений. Эта информация не передавалась, а возникла в психи ке личности при оценке сведений своей системой значим ости, но это - уже из материалов по предложенным ссылкам.
Понятие информации
Замечание 1
Слово "информация" происходит от латинского глагола informare, что означает - "придавать вид, форму, обучать", а также "мыслить, воображать". В целом информация - это любые сведения независимо от формы их представления.
Определение информации зависит от контекста, в котором используется это понятие:
- в бытовом смысле это любые интересные сведения;
- в технике - сообщения, передаваемые по определенным правилам в виде знаков или сигналов, когда есть источник и приемник сообщений, а также канал связи;
- в кибернетике информация - это часть знаний, которая используется для ориентирования в окружающей обстановке для управления в целях сохранения и развития системы;
- применительно к компьютерным вычислениям информация это последовательность кодов, несущая смысловую нагрузку и представленная в пригодном для электронных машин формате.
Информация универсальна и может передаваться между разнородными объектами: людьми и животными, биологическими объектами и техническими автоматами. Человечеством предприняты даже попытки передать информацию в адрес инопланетных цивилизаций.
Рисунок 1. Золотой диск с информацией о планете Земля и ее обитателях, отправленный учеными на борту космического аппарата "Вояджер" на случай встречи с инопланетным разумом. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ
Виды и свойства информации
Информация может существовать в виде: текста, рисунков, фотографий, чертежей, световых или звуковых сигналов, электрических и нервных импульсов, магнитных записей, жестов и мимики, запахов и вкусовых ощущений, ДНК-последовательностей и т.д.
Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств:
- визуальную (образы, цвета);
- звуковую (речи, музыку, сигналы, шум);
- обонятельную (запахи);
- вкусовую;
- тактильную или осязательную (прикосновения, холод, жар и т.п.).
Рисунок 2. Пропорции между видами информации, получаемой человеком от органов чувств. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ
Информация обладает такими свойствами, как:
- релевантность (соответствие потребностям);
- полнота;
- своевременность;
- достоверность;
- доступность;
- защищенность;
- эргономичность (удобство формы подачи).
Информационные процессы
Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами. К ним относятся получение информации, ее хранение, передача, обработка, использование.
Получение информации . Биологические объекты (растения, животные, вирусы и др.) и технические автоматы получают информацию об окружающем мире для принятия решений, способствующих продолжению своего существования. При этом имеются в виду не только сигналы из внешнего мира. Получать информацию они могут, из собственной памяти, а также из искусственно созданных источников. Это связывает процессы получения, хранения и передачи информации.
Хранение информации . Информация может многократно использоваться, а также иметь "отложенную ценность", т.е. возможность быть потребленной не в момент получения, а с задержкой во времени (например, заранее заготовленное поздравление с праздником). Поэтому большое значение имеет способность информации храниться. Устройства, с помощью которых хранится информация, разрушаются со временем. Это касается как живой природы, так и созданных человеком систем. Например, мозг, хранящий воспоминания, подвержен заболеваниям, ДНК могут разрушаться под действием неблагоприятных излучений, бумажные книги - намокать или сгорать, жесткие диски компьютеров - размагнититься и т.п. Поэтому и природа, и люди заботятся о создании надежных носителей, а также дубликатов и механизмов восстановления хранящейся информации.
Передача информации . Для этого процесса используются различные физические среды: колебания воздуха при передаче звука; для передачи световых и радиосигналов – электромагнитные волны и т.п. При передаче информации между техническими устройствами необходимо кодирование и декодирование, позволяющие отправлять и принимать сообщения в соответствии с заранее оговоренными принципами (протоколами). Информация при этом может теряться или искажаться, поэтому предусматривают механизмы, позволяющие убедиться, что сообщение пришло в том виде, в котором было отправлено.
Обработка информации – процесс получения новой информации из уже имеющейся. В вычислительных устройствах производится по строгим формальным правилам - алгоритмам. Исполнитель алгоритма (устройство или биологический объект) получает информацию на своем входе, преобразует ее и выдает на выход.
Использование информации . Для целенаправленной деятельности объекты живой природы и созданные человеком автоматы, руководствуясь имеющейся в их распоряжении информацией, воздействуют на окружающую среду. Это, в свою очередь, порождает новую информацию, обусловленную реакцией среды. Отклик среды может быть как благоприятным, так и неблагоприятным. В зависимости от этого объект, собирает и обрабатывает информацию об изменениях в окружающей среде, корректирует свою деятельность и принимает новые решения. Такая корректировка называется обратной связью и является одним из фундаментальных понятий информатики.
Рисунок 3. Пример информационного процесса с обратной связью. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ
Жизнь в постиндустриальную эпоху накладывает свои отпечатки на сознание человека. Понятие «информация» в наше время стало таким же ключевым, как вода и воздух. Чтобы осознать всю важность этого явления, нужно разобраться в толковании термина.
Что такое информация?
Многофункциональность термина породила множество его толкований. Так, в зависимости от сферы использования, информация - это:
Согласно Федеральному закону Российской Федерации «Об информации, информационных технологиях и защите информации» (2006 г.), это понятие толкуется как «сведения (сообщения) независимо от формы их представления».
Таким образом, информация - это данные, представленные в различных видах. Этот термин считается ключевым в работе журналиста.
Что такое актуальная информация?
Еще одной отличительной особенностью данного понятия являются его свойства. К атрибутам информации относят ее качество, количество, новизну, ценность, достоверность, сложность и способность компрессироваться. Каждый из этих показателей можно измерить. Также важное свойство понятия «информация» - это ее актуальность.
Не все данные будут соответствовать этому показателю. Истоки слова «актуальность» прослеживаются в латинском языке, где оно толковалось как «современный», «важный в теперешний момент», «злободневный». Особенность этого качества состоит в том, что оно может быть утрачено при появлении более свежих данных. Этот процесс происходит сразу и полностью либо постепенно и частями.
Актуальная информация - это данные, находящиеся в состоянии, которое соответствует действительности. Будучи устаревшими, они теряют свою ценность.
Поиск информации
Современность представляет собой безграничный океан данных, в котором ежедневно требуется находить то, что будет удовлетворять наши запросы. С целью структуризации процесса поиска информации даже была создана отдельная наука. Ее отцом считается американский учений Кельвин Мауэрс. Информационный поиск, согласно определению исследователя, - это процесс выявления в неопределенном количестве документов тех, которые смогут удовлетворить наши информационные потребности, то есть содержат необходимые данные.
Алгоритм действий включает в себя операции по сбору, обработке и предоставлению запрашиваемых сведений. Для эффективного поиска информации нужно следовать следующему плану:
- сформулировать запрос (сведения, которые мы хотим найти);
- найти вероятные источники необходимых данных;
- выбрать нужные материалы;
- ознакомиться с полученным массивом знаний и оценить проделанную работу.
Данный алгоритм способен облегчить образовательный процесс и подготовку к написанию научных статей. Он был создан путем осознания автором того, что информация - это безграничное пространство вокруг нас. И извлечение необходимых данных возможно только при условии систематизации своих усилий.
Сбор и хранение информации
В зависимости от поставленных целей данные и сведения можно подвергать различным операциям. Сбор и хранение - одни из них.
Работа с информацией возможна только после тщательного поиска. Этот процесс имеет название сбор данных, то есть накопление с целью обеспечения достаточного количества для дальнейшей обработки. Данный этап работы с информацией считается одним из самых важных, ведь от него зависят качество и актуальность данных, с которыми придется иметь дело в последующем.
Фазы сбора сведений:
- первичное восприятие;
- разработка классификации полученных данных;
- кодирование объектов;
- регистрация результатов.
Следующим этапом в работе с информацией является обеспечение ее сохранности для последующего пользования.
Хранение данных - это способ налаживания их обращения в пространстве и времени. Этот процесс зависит от носителя - диск, картина, фотография, книга и т.д. Срок хранения тоже дифференцируется: школьный дневник нужно хранить на протяжении учебного года, а билет в метро - только во время поездки.
Информация - это то, что существует только на определенном носителе. Поэтому процессы сбора и хранения можно считать ключевыми в работе с ней.
Способы передачи информации
Циркуляция данных - это необратимый процесс, с которым мы сталкиваемся повсеместно. Возможность передавать информацию от человека к человеку - залог эволюции всей цивилизации. Это явление представляет собой перемещение знаков и сведений в пространстве с целью организации доступа к ним других субъектов.
Средства информации - это ее носители, то есть все, что может служить для хранения данных.
Схема передачи сведений состоит из таких звеньев: источник, канал связи и получатель (реципиент). Использование с этой целью технических средств предусматривает предварительную кодировку сообщения в удобную для передатчика форму и последующую его расшифровку. Среди них можно выделить телеграф, телефон, телевизор, радио, Интернет.
Мощнейшим средством передачи данных во все времена считались медиа. Они действуют на огромных территориях и играют ключевую роль в формировании общественного мнения.
Защита информации
Хотя сведения об окружающем мире являются открытыми для ознакомления, некоторые из них имеют особый статус и закрыты для посторонних лиц. К ним относят тайны государственные, коммерческие и судовые, данные о новых изобретениях до публикации официального сообщения о них, а также персональную информацию о событиях жизни субъекта, позволяющие идентифицировать его личность.
- определение данных, считающихся конфиденциальными;
- ограничение доступа к ним путем установления специального порядка обращения и контроля над соблюдением этого порядка;
- учет получивших доступ к конфиденциальной информации;
- нанесение на материальные носители грифа «Коммерческая тайна».
Все это - необходимые меры безопасности. Придерживаться их - значит, предупредить огромное количество преступлений, махинаций и спасти жизни множества людей.
Как видим, исследование сути термина «информация» - это процесс, включающий в себя работу во многих сферах и заключающийся в оценке качеств и способов обработки сведений, отражающих факты окружающего мира.
Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке.
В "Большом энциклопедическом словаре" информация определяется как "общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму (генетическая информация). В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация , но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
· в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто , неизвестное раньше" ;
· в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
· в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Понятие данные более общее чем информатика, в нем смысловые свойства сообщения как бы отступают на второй план. Когда нет необходимости подчеркнуть разницу между понятиями данные (вся совокупность сведений) и информация (новые полезные сведения) эти слова используют как синонимы .
В соответствии с этим для оценки количества информации используются разные единицы.
При передаче информации важно обратить внимание на то, какое количество информации пройдет через передающую систему. Ведь информацию можно измерить количественно, подсчитать. И поступают при подобных вычислениях самым обычным путем: абстрагируются от смысла сообщения, как отрешаются от конкретности в привычных всем нам арифметических действиях (как от сложения двух яблок и трех яблок переходят к сложению чисел вообще: 2+3).
1.2.2 Свойства информации
К важнейшим свойствам информации относятся:
- полнота;
- ценность;
- своевременность (актуальность);
- понятность;
- доступность;
- краткость;
- и др.
Адекватность информации может выражаться в трех формах: семантической, синтаксичес-кой, прагматической.
Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.
Информация становится понятной , если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.
Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по-разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.
Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.
1.2.1. Информатизация и компьютеризация общества. Информационные ресурсы.
Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда играли важную роль в жизни общества. В ходе эволюции человечества просматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов.
Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации.
Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.
Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем.
Человечество занималось обработкой информации тысячи лет. Существует мнение, что мир пережил несколько информационных революций.
Первая информационная революция связана с изобретением и освоением человеческого языка, который, точнее устная речь, выделила человека из мира животных. Это позволило человеку хранить, передавать, совершенствовать, увеличивать приобретенную информацию.
Вторая информационная революция заключалась в изобретении письменности. Прежде всего, резко возросли (по сравнению с предыдущим этапом) возможности по хранению информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность и как средство для передачи информации. Кроме того, возникновение письменности было необходимым условием для начала развития наук (вспомним Древнюю Грецию , например). С этим же этапом, по всей видимости, связано и возникновение понятия натуральное число . Все народы, обладавшие письменностью, владели понятием числа и пользовались той или иной системой счисления.
Все-таки, зафиксированное в письменных текстах знание было ограниченным, и, следовательно, мало доступным. Так было до изобретения книгопечатания .
Что обосновало третью информационную революцию. Здесь наиболее очевидна связь информации и технологии. Книгопечатание можно смело назвать первой информационной технологией. Воспроизведение информации было поставлено на поток, на промышленную основу. По сравнению с предыдущим этот этап не столько увеличил возможности по хранению (хотя и здесь был выигрыш: письменный источник - часто один-единственный экземпляр, печатная книга - целый тираж экземпляров, а следовательно, и малая вероятность потери информации при хранении (вспомним "Слово о полку Игореве ")), сколько повысил доступность информации и точность ее воспроизведения. Механизмом этой революции был печатный станок, который удешевил книгу и сделал информацию более доступной.
Четвертая революция, плавно переходящая в пятую , связана с созданием современных информационных технологий. Этот этап связан с успехами точных наук (прежде всего математики и физики) и характеризуется возникновением таких мощных средств связи, как телеграф (1794г. - первый оптический телеграф , 1841г. - первый электромагнитный телеграф), телефон (1876г.) и радио (1895г.), к которым по завершению этапа добавилось и телевидение (1921г.). Кроме средств связи появились новые возможности по получению и хранению информации - фотография и кино. К ним также очень важно добавить разработку методов записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски). Но самым поразительным было создание современных компьютеров и средств телекоммуникаций.
В настоящее время термин "информационная технология" употребляется в связи с использованием компьютеров для обработки информации. Информационные технологии охватывают всю вычислительную технику и технику связи и, отчасти, — бытовую электронику, телевидение и радиовещание.
Они находят применение в промышленности, торговле, управлении, банковской системе , образовании, здравоохранении, медицине и науке, транспорте и связи, сельском хозяйстве, системе социального обеспечения, служат подспорьем людям различных профессий и домохозяйкам.
Народы развитых стран осознают, что совершенствование информационных технологий представляет самую важную, хотя дорогостоящую и трудную задачу.
В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических систем является экономически возможным, и это обусловливает появление национальных исследовательских и образовательных программ, призванных стимулировать их разработку.
После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации , как правило, производится с помощью внешних устройств вычислительной техники в виде текстов, таблиц, графиков и т.д.
Стержнем любой информационной технологии является выбор и реализация наиболее рационального информационного процесса, который можно определить как совокупность процедур по преобразованию и обработке информации.
В свою очередь информационной процедурой принято считать совокупность однородных операций, воздействующих определенным образом на информацию. Основными информационными процедурами являются: регистрация, сбор, передача, кодирование, хранение и обработка информации.
Реализация любой задачи конкретного пользователя требует создания системы информационного обслуживания, которую чаще называют информационной системой.
Пусть А={а1, а2, …, аn} - алфавит некоторого языка. А* - множество всевозможных последовательностей символов этого языка.
Язык - это подмножество А*, которое удовлетворяет двум системам правил: синтаксическим (голубая штриховка) и семантическим (штриховка бордо), причем семантическим правилам могут удовлетворять только те конструкции, которые удовлетворяют синтаксическим правилам.
Пример: ббсе - не удовлетворяет синтаксису русского языка
Петя съел трактор - все синтаксические правила соблюдены, но предложение не удовлетворяет семантике русского языка
Таким образом, знание языка означает
1. Знание его алфавита,
2. Знание синтаксических правил
3. Знание семантических правил
В этом случае вы сможете общаться и будете правильно поняты.
Преобразование конструкций одного языка в последовательность букв другого алфавита называется кодированием.
Если говорить о кодировании, то сначала надо определить, какую конструкцию языка будем рассматривать в качестве символа, т.е. некоторой неделимой конструкции.
Рассмотрим некоторое предложение языка Q. Предложение состоит из слов, которые в свою очередь состоят из букв. Возможны 3 варианта определения символа (неделимой конструкции языка):
1. символ = буква: предложение - последовательность букв алфавита. Такой подход используется при письменной записи.
2. символ = слово. Такое представление предложений используется в стенографии.
3. символ = предложение. Такая ситуация возникает при переводе с одного языка на другой, причем особенно ярко это проявляется при переводе пословиц, шуток, поговорок.
Проблемой кодирования начал заниматься великий немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц ; он доказал, что минимальное количество букв, необходимое для кодирования любого алфавита, равно 2.
Пример. Русский язык: 33 буквы*2 (прописные, строчные)-2(ъ,ь) + 10 знаков препинания +10 цифр = 84 символа. Обязательным условием правильного кодирования является возможность однозначного преобразования АÛВ. Сколько двоичных символов необходимо, чтобы закодировать один символ русского языка?
| буква | код |
| а | |
| А | |
| б | |
| Б | |
| в | |
| В | |
| … | |
| м | |
| М |
Предположим, надо закодировать слово Мама. Закодируем его: 10011 0 10010 0. Сделайте обратное преобразование (декодирование). Возникают проблемы, т.к. не понятно, где заканчивается одна буква и начинается другая. Основное правило однозначного преобразования из А в В и обратно нарушено, причина - использование кода переменной длины, следовательно необходимо выбрать код одинаковой заранее определенной длины. Какой?
Вывод: чем меньше букв в алфавите, тем длиннее символ. В русском языке 33 буквы, слова в среднем состоят из 4-6 букв. В японском языке около 3000 иероглифов, в среднем 1 предложение ~ 1 иероглиф.
В вычислительных машинах используется двоичное кодирование информации любого типа: программы, текстовые документы, графические изображения , видеоклипы, звуки и т.д. Удивительно, но все это богатство информации кодируется с помощью всего двух состояний: включено или выключено (единица или ноль). Формирование представления информации называется ее кодированием . В более узком смысле под кодированием понимается переход от исходного представления информации, удобного для восприятия человеком, к представлению, удобному для хранения, передачи и обработки. В этом случае обратный переход к исходному представлению называется декодированием .
При любых видах работы с информацией всегда идет речь о ее представлении в виде определенных символических структур. Наиболее распространены одномерные представления информации, при которых сообщения имеют вид последовательности символов. Так информация представляется в письменных текстах, при передаче по каналам связи, в памяти ЭВМ . Однако широко используется и многомерное представление информации, причем под многомерностью понимается не только расположение элементов информации на плоскости или в пространстве в виде рисунков, схем, графов, объемных макетов и т.п., но и множественность признаков используемых символов, например цвет, размер, вид шрифта в тексте.
Драйвер - это программа-посредник между оборудованием и другими программами.
Таким образом, тексты хранятся на диске или в памяти в виде чисел и программным способом преобразовываются в изображения символов на экране.
1.2.5. Кодирование изображений
В 1756 году выдающийся русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711 -1765) впервые высказал мысль, что для воспроизведения любого цвета в природе достаточно смешать в определенных пропорциях три основных цвета: красный, зеленый, синий. Теория трехкомпонентности цвета утверждает, что в зрительной системе человека возникают нервные возбуждения трех типов, каждое из которых независимо от остальных.
Компьютерное кодирование изображений также построено на этой теории. Картинка разбивается вертикальными и горизонтальными линиями на маленькие прямоугольники. Полученная матрица прямоугольников называется растром , а элементы матрицы - пикселями (от англ. Picture"s element - элемент изображения). Цвет каждого пикселя представлен тройкой значений интенсивности трех основных цветов. Такой метод кодирования цвета называется RGB (от англ. red - красный, green - зеленый, blue - синий). Чем больше битов выделено для каждого основного цвета, тем большую гамму цветов можно хранить про каждый элемент изображения. В стандарте, называемом true color (реальный цвет), на каждую точку растра тратится 3 байта, по 1 байт на каждый основной цвет. Таким образом, 256 (=2 8) уровней яркости красного цвета, 256 уровней яркости зеленого цвета и 256 уровней яркости синего цвета дают вместе примерно 16,7 млн различных цветовых оттенков, это превосходит способность человеческого глаза к цветовосприятию.
Чтобы хранить всю картинку, достаточно записывать в некотором порядке матрицу значений цветов пикселей, например, слева направо и сверху вниз. Часть информации о картинке при таком кодировании потеряется. Потери будут тем меньше, чем мельче пиксели. В современных компьютерных мониторах с диагональю 15 -17 дюймов разумный компромисс между качеством и размером элементов картинки на экране обеспечивает растр в 768х1024 точки.
Информационные процессы.
Хранение, обработка и передача информации
Взаимосвязь процессов хранения, обработки и передачи информации, виды информационных носителей, способы обработки информации, виды источников и приемников информации, каналы связи, их виды и способы защиты от шума, единица измерения скорости передачи информации, пропускная способность канала связи
Процессы хранения, обработки и передачи информации являются основными информационными процессами. В разных сочетаниях они присутствуют в получении, поиске, защите, кодировании и других информационных процессах. Рассмотрим хранение, обработку и передачу информации на примере действий школьника, которые он выполняет с информацией при решении задачи.
Опишем информационную деятельность школьника по решению задачи в виде последовательности информационных процессов. Условие задачи (информация) хранится в учебнике. Посредством глаз происходит передача информации из учебника в собственную память школьника, в которой информация хранится . В процессе решения задачи мозг школьника выполняет обработку информации. Полученный результат хранится в памяти школьника. Передача результата - новой информации - происходит с помощью руки школьника посредством записи в тетради. Результат решения задачи хранится в тетради школьника.
Таким образом (рис. 9), можно выделить процессы хранения информации (в памяти человека, на бумаге, диске, аудио- или видеокассете и т. п.), передачи информации (с помощью органов чувств, речи и двигательной системы человека) и обработки информации (в клетках головного мозга человека).
Информационные процессы взаимосвязаны. Например, обработка и передача информации невозможны без ее хранения, а для сохранения обработанной информации ее необходимо передать. Рассмотрим каждый информационный процесс более подробно.
Рис. 9. Взаимосвязь информационных процессов
Хранение информации является информационным процессом, в ходе которого информация остается неизменной во времени и пространстве.
Хранение информации не может осуществляться без физического носителя.
Носитель информации - физическая среда, непосредственно хранящая информацию.
Носителем информации, или информационным носителем , может быть:
■ материальный предмет (камень, доска, бумага, магнитные и оптические диски);
■ вещество в различных состояниях (жидкость, газ, твердое тело);
■ волна различной природы (акустическая, электромагнитная, гравитационная).
В примере о школьнике были рассмотрены такие носители информации, как бумага учебника и тетради (материальный предмет), биологическая память человека (вещество). При получении школьником визуальной информации носителем информации являлся отраженный от бумаги свет (волна).
Выделяют два вида информационных носителей: внутренние и внешние . Внутренние носители (например, биологическая память человека) обладают быстротой и оперативностью воспроизведения хранимой информации. Внешние носители (например, бумага, магнитные и оптические диски) более надежны, могут хранить большие объемы информации. Их используют для долговременного хранения информации.
Информацию на внешних носителях необходимо хранить так, чтобы можно было ее найти и, по возможности, достаточно быстро. Для этого информацию упорядочивают по алфавиту, времени поступления и другим параметрам. Внешние носители, собранные вместе и предназначенные для длительного хранения упорядоченной информации, являются хранилищем информации . К числу хранилищ информации можно отнести различные библиотеки, архивы, в том числе и электронные. Количество информации, которое может быть размещено на информационном носителе, определяет информационную емкость носителя. Как и количество информации в сообщении, информационная емкость носителя измеряется в битах.
Обработка информации является информационным процессом, в ходе которого информация изменяется содержательно или по форме.
Обработку информации осуществляет исполнитель по определенным правилам. Исполнителем может быть человек, коллектив* животное, машина.
Обрабатываемая информация хранится во внутренней памяти исполнителя. В результате обработки информации исполнителем из исходной информации получается содержательно новая информация или информация, представленная в другой форме (рис. 10).
Рис. 10. Обработка информации
Вернемся к рассмотренному примеру о школьнике, решившем задачу. Школьник, который являлся исполнителем , получил исходную информацию в виде условия задачи, обработал информацию в соответствии с определенными правилами (например, правилами решения математических задач) и получил новую информацию в виде искомого результата. В процессе обработки информация хранилась в памяти школьника, которая является внутренней памятью человека.
Обработка информации может осуществляться путем:
■ математических вычислений, логических рассуждений (например, решение задачи);
■ исправления или добавления информации (например, исправление орфографических ошибок);
■ изменения формы представления информации (например, замена текста графическим изображением);
■ кодирования информации (например, перевод текста с одного языка на другой);
■ упорядочения, структурирования информации (например, сортировка фамилий по алфавиту).
Вид обрабатываемой информации может быть различным, и правила обработки могут быть разными. Автоматизировать процесс обработки можно лишь в том случае, когда информация представлена специальным образом, а правила обработки четко определены.
Передача информации является информационным процессом, в ходе которого информация переносится с одного информационного носителя на другой.
Процесс передачи информации, как ее хранение и обработка, также невозможен без носителя информации. В примере о школьнике в тот момент, когда он читает условие задачи, информация передается с бумаги (с внешнего информационного носителя) в биологическую память школьника (на внутренний информационный носитель). Причем процесс передачи информации происходит с помощью отраженного от бумаги света - волны, которая является носителем информации.
Процесс передачи информации происходит между источником информации , который ее передает, и приемником информации , который ее принимает. Например, книга является источником информации для читающего ее человека, а читающий книгу человек - приемником информации. Передача информации от источника к приемнику осуществляется по каналу связи (рис.11). Каналом связи могут быть воздух, вода, металлические и оптоволоконные провода.
Рис. 11. Передача информации
Между источником и приемником информации может существовать обратная связь . В ответ на полученную информацию приемник может передавать информацию источнику. Если источник является одновременно и приемником информации, а приемник является источником, то такой процесс передачи информации называется обменом информацией.
В качестве примера рассмотрим устный ответ ученика учите лю на уроке. В этом случае источником информации являете! ученик, а приемником информации - учитель. Источник и приемник информации имеют носители информации - биологиче скую память. В процессе ответа ученика учителю происходи1: передача информации из памяти ученика в память учителя Каналом связи между учеником и учителем является воздух а процесс передачи информации осуществляется с помощью носителя информации- акустической волны. Если учитель ш только слушает, но и корректирует ответ ученика, а ученик учитывает замечания учителя, то между учителем и учеником происходит обмен информацией.
Информация передается по каналу связи с определенной скоростью, которая измеряется количеством передаваемой информации за единицу времени (бит/с). Реальная скорость передач* информации не может быть больше максимально возможно* скорости передачи информации по данному каналу связи, которая называется пропускной способностью канала связи и зависит от его физических свойств.
Скорость передачи информации - количество информации, передаваемое за единицу времени.
Пропускная способность канала связи - максимально возможная скорость передачи информации по данному каналу связи.
По каналу связи информация передается с помощью сигналов. Сигнал - это физический процесс, соответствующий какому-либо событию и служащий для передачи сообщения об этом событии по каналу связи. Примерами сигналов являются взмахи флажками, мигания ламп, запуски сигнальных "ракет, телефонные звонки. Сигнал может передаваться с помощью волн. Например, радиосигнал передается электромагнитной волной, а звуковой сигнал - акустической волной. Преобразование сообщения в сигнал, который может быть передан по каналу связи от источника к приемнику информации, происходит посредством кодирования. Преобразование сигнала в сообщение, которое будет понятно приемнику информации, выполняется с помощью декодирования (рис. 12).
Рис. 12. Передача сигналов
Кодирование и декодирование может осуществляться как живым существом (например, человеком, животным), так и техническим устройством (например, компьютером, электронным переводчиком).
В процессе передачи информации возможны искажения или потери информации под воздействием помех, которые называются шумом . Шум возникает из-за плохого качества каналов связи или их незащищенности. Существуют разные способы защиты от шума, например техническая защита каналов связи или многократная передача информации.
Например, из-за шума улицы, доносящегося из открытого окна, ученик может не расслышать часть передаваемой учителем звуковой информации. Для того чтобы ученик услышал объяснение учителя без искажений, можно заранее закрыть окно или попросить учителя повторить сказанное.
Сигнал может быть непрерывным или дискретным. Непрерывный сигнал плавно меняет свои параметры во времени. Примером непрерывного сигнала являются изменения атмосферного давления, температуры воздуха, высоты Солнца над горизонтом. Дискретный сигнал скачкообразно меняет свои параметры и принимает конечное число значений в конечном числе моментов времени. Сигналы, представленные в виде отдельных знаков, являются дискретными. Например, сигналы азбуки Морзе, сигналы, служащие для передачи текстовой и числовой информации, - это дискретные сигналы. Поскольку каждому отдельному значению дискретного сигнала можно поставить в соответствие определенное число, то дискретные сигналы иногда называют цифровыми.
Сигналы одного вида могут быть преобразованы в сигналы другого вида. Например, график функции (непрерывный сигнал) может быть представлен в виде таблицы отдельных значений (дискретный сигнал). И наоборот, зная значения функции для разных значений аргументов, можно построить график функции по точкам. Звучащую музыку, которая передается непрерывным сигналом, можно представить в виде дискретной нотной записи. И наоборот, по дискретным нотам можно сыграть непрерывное музыкальное произведение. Во многих случаях преобразования одного вида сигнала в другой могут приводить к потере части информации.
Существуют технические устройства, которые работают с непрерывными сигналами (например, ртутный термометр, микрофон, магнитофон), и технические устройства, работающие с дискретными сигналами (например, проигрыватель для компакт-дисков, цифровой фотоаппарат, сотовый телефон). Компьютер может работать как с непрерывными, так и дискретными сигналами.