Аспект информации связанный со способом ее представления

ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ ИНФОРМАТИКИ

1.1. Понятие информации

С древних времен человечеству приходилось решать проблему хранения информации - накопленных многими поколениями знаний, культурных, технических, научных и прочих ценностей. Решение проблемы тесно связывалось с применением технологий хранения, учета, разграничения доступа, создания новых единиц хранения, новых знаний на информации основе уже имеющихся и т. д.

Трудно судить, насколько была эффективна та или иная технология. С одной стороны, теорему Пифагора или закон Архимеда никто заново не "открывает". Они сохранились благодаря решению проблемы создания новых знаний на основе использования старых. С другой стороны, ученых до сих пор поражает научная точность древних теорий, которые изложены на глиняных табличках, папирусах и прочих "носителях информации" тех времен. Проблемы физического хранения и надежности "носителей" в этом случае решены прекрасно. Через тысячелетия их извлекают при раскопках и читают. Но, к сожалению, решение проблем учета, доступа и создания новых знаний (на основе имеющихся) отсутствует. Знания были "утеряны", и некоторые законы приходилось "открывать вновь".

Современные средства вычислительной техники и телекоммуникаций существенно изменили уровень автоматизации деятельности людей всех профессий. Еще совсем недавно ПЭВМ класса Pentium с процессором фирмы Intel (166 МГц) была крупным достижением. В настоящее время дня происходит широкое внедрение вычислительной техники на базе Pentium IV работающим на частоте 3 и более ГГц. В области телекоммуникаций пройден большой путь в совершенствовании методов передачи данных на скорости от 56 кбит/сек до 100 мбит/сек. В своей деятельности все люди все больше пользуются услугами электронной почты, а не телефоном или факсом. Работа в сети Интернет становится обязательным элементом информационной системы любого учреждения.

При этом эффективность труда каждого работника во многом определяется, прежде всего, уровнем освоения современных программных средств ПЭВМ и вычислительных сетей. Деятельность каждого работника во многом связана с подготовкой текстовых, табличных и графических материалов. Это закономерно приводит к необходимости применения программных продуктов электронного офиса. Признанным лидером в этой области является фирма Microsoft, разработавшая MS Office. Этот программный продукт является интегрированной средой, автоматизирующей деятельность любого работника при подготовке разнообразных текстовых, табличных и графических материалов. Он работает в самых разных условиях на одиночной ПЭВМ или на рабочей станции в рамках вычислительной сети.

Сам термин информация происходит от латинского слова informatio - разъяснение, осведомление, изложение. Мы вкладываем в это слово весьма широкий смысл и часто можем пояснить его только на интуитивном уровне. Говоря информация, мы имеем в виду и сообщения по радио и телевидению, и содержание газет, книг, баз данных, библиотек, и знания, почерпнутые из общения с людьми и полученные в научных журналах. Информацию хранят в книгах, библиотеках, в базах данных, на бумаге и машинных носителях. Передают информацию устно и письменно, с помощью электрических сигналов и радиоволн. Получают с помощью органов чувств, электрических датчиков фото- и видеокамер.

Отдельные данные и сообщения обрабатывают, преобразовывают, систематизируют, сортируют и получают новую информацию, или новые знания.

В широком смысле информация - это сведения, знания, сообщения, являющиеся объектами хранения, преобразования, передачи и помогающие решить поставленную задачу.

В философском смысле информация есть отражение реального мира; это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Таким образом, понятие информации связывается с определенным объектом, свойства которого она отражает.

Сама по себе информация может быть отнесена к абстрактным понятиям типа математических. Однако ряд ее особенностей приближает информацию к материальному миру. Так, информацию можно, получить, записать, передать, стереть. Информация не может возникнуть из ничего. Но есть и особенности, отличающие информацию от реального мира. При передаче информации из одной системы в другую количество ее в передающей системе не уменьшается, хотя в принимающей системе оно, как правило, увеличивается. Кроме того, наблюдается независимость информации от ее носителя, так как возможны ее преобразование и передача по различным физическим средам с помощью разнообразных физических сигналов безотносительно к ее семантике, т. е. содержательности, смыслу. Информация о любом материальном объекте может быть получена путем наблюдения, натурного или вычислительного эксперимента или путем логического вывода. В связи с этим информацию делят на доопытную, или априорную, и послеопытную, или апостериорную, полученную в результате проведенного эксперимента.

Для того чтобы в материальном мире происходили обмен информацией, ее преобразование и передача, должны быть носитель информации, передатчик, канал связи, приемник и получатель информации. Среда передачи объединяет источник и получателя информации в информационную систему (рис. 1.1).

Подобные информационные системы возникают не только среди людей. Обмен информацией происходит и в животном, и в растительном мире. Если же участником информационной системы является человек, то речь идет о смысловой информации, т.е. информации, выражаемой человеком.

Получатель информации оценивает ее в зависимости от того, для какой задачи информация будет использована. Поэтому информация имеет свойство относительности. Одна и та же информация для одного получателя имеет глубокий смысл и обладает чрезвычайной ценностью, а для другого - является либо давно уже известной, либо бесполезной. Например, информация о последних достижениях в физике частиц высоких энергий очень важна для физика-ядерщика и совершенно бесполезна для агронома.

Р
ис. 1.1. Информационная система

При оценке информации различают такие ее аспекты, как синтаксический, семантический и прагматический.

Синтаксический аспект связан со способом представления информации вне зависимости от ее смысловых и потребительских качеств. На синтаксическом уровне рассматриваются формы представления информации для ее передачи и хранения. Обычно информация, предназначенная для передачи, называется сообщением. Сообщение может быть представлено в виде знаков и символов, преобразовано в электрическую форму, закодировано, т.е. представлено в виде определенной последовательности электрических сигналов, однозначно отображающих передаваемое сообщение, и промодулировано для того, чтобы имелась возможность его передачи по выбранному каналу связи. Характеристики процессов преобразования сообщения для его передачи определяют синтаксический аспект информации при ее передаче. При хранении синтаксический аспект определяется другими формами представления информации, которые позволяют наилучшим образом осуществить поиск, запись, обновление, изменение информации в информационной базе. Информацию, рассмотренную только относительно синтаксического аспекта, часто называют данными.

Семантический аспект передает смысловое содержание информации и соотносит ее с ранее имевшейся информацией. Смысловые связи между словами или другими элементами языка отражает тезаурус - словарь. Тезаурус состоит из двух частей: списка слов и устойчивых словосочетаний, сгруппированных по смыслу, и некоторого ключа, например алфавитного, позволяющего расположить слова в определенном порядке. При получении информации тезаурус может изменяться, и степень этого изменения характеризует воспринятое количество информации.

Прагматический аспект определяет возможность достижения поставленной цели с учетом полученной информации. Этот аспект отражает потребительские свойства информации. Если информация оказалась ценной, поведение ее потребителя меняется в нужном направлении. Проявляется прагматический аспект информации только при наличии единства информации (объекта), потребителя и поставленной цели.

Информация относительно ее возникновения и последующих преобразований проходит три этапа, которые, собственно, и определяют ее семантический, синтаксический и прагматический аспекты. Человек сначала наблюдает некоторый факт окружающей действительности, который отражается в его сознании в виде определенного набора данных. Здесь проявляется синтаксический аспект. Затем после структуризации этих данных в соответствии с конкретной предметной областью человек формирует знание о наблюдаемом факте. Это семантический аспект полученной информации. Информация в виде знаний имеет высокую степень структуризации, что позволяет выделять полную информацию об окружающей нас действительности и создавать информационные модели исследуемых объектов. Полученные знания человек затем использует в своей практике, т. е. для достижения поставленных целей, что и отражает прагматический аспект информации.

Информация классифицируется по видам. Научная информация - это информация, наиболее полно отражающая объективные закономерности природы, общества и мышления. Ее подразделяют по областям получения или пользования на политическую, экономическую, техническую, биологическую, физическую и т.д., по назначению - на массовую и специальную.

В системах организационного управления выделяют экономическую информацию, связанную с управлением людьми, и техническую информацию, связанную с управлением техническими объектами.

1.2. Информатика, как наука

С пониманием слова «информация» вы не испытываете затруднений, однако точного определения ему пока еще нет. Изучением ее с различных сторон и точек зрения занимается не одна научная дисциплина, а несколько. Все они в совокупности образуют кибернетику (подобно тому, как алгебра, геометрия, математический анализ и некоторые другие дисциплины образуют математику). И так, информатика, прежде всего, – один из разделов кибернетики.

Термин «кибернетика», буквально означающий «искусство управления», употреблял еще древнегреческий философ Платон. Основоположником кибернетической науки считается американский математик Норберт Винер, определивший ее предмет как управление и связь в животном и машине, поэтому в составе кибернетики есть дисциплины, тяготеющие к биологии или технике, занимающиеся преимущественно проблемами управления или связи.

Информатика – наука о законах и методах измерения, хранения, переработки и передачи информации с применением математических, программных и технических средств.

Содержанием информатики являются разнообразные аспекты управления, возникающие в связи с использованием всевозможных ЭВМ или, как следовало бы их более точно назвать, машин по обработке информации.

Информатика как наука сформировалась в середине 60–х годов XX в. Истоки ее находились на стыке библиотечного дела, лингвистики и счетной техники. Первоначально основным содержанием информатики было изучение закономерностей накопления информации и методов ее поиска, а едва ли не единственным полем приложения – библиотечные каталоги.

Последующее бурное развитие вычислительной техники привело к изменению содержания информатики. Библиотечные мотивы постепенно отходили на второй план. Уже в середине 70–х годов начали создаваться мощные информационно–справочные системы разнообразного назначения с использованием ЭВМ и магнитных носителей большой емкости. Информатику стали понимать как дисциплину, изучающую структуру и общие свойства информации, закономерности ее создания, преобразования, передачи, хранения и использования в различных сферах человеческой деятельности.

Одним из основных направлений развития информатики является создание новых технологий обработки знаний, в частности, разработка языков логического программирования, главной идеей которых является использование математической логики для автоматизации процесса построения алгоритма.

Основное представление о современных направлениях развития информатики как науки, ознакомиться с последними технологиями разработки программного обеспечения, с последними тенденциями в области информационных технологий и в коммерческом секторе.

1.3. Информатизация общества

Различные изменения динамики процессов во всех сферах деятельности человека привели, как к росту потребностей в знаниях, так и к созданию новых средств и способов удовлетворения этих потребностей.

Бурное развитие информационных технологий, с использованием компьютерной техники, послужило толчком к дальнейшему развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

В информационном обществе процесс компьютеризации дает людям доступ к надежным источникам информации, избавляет их от рутинной работы, обеспечивает высокий уровень автоматизации обработки информации в производственной и социальной сферах. Движущей силой развития общества становится производство уже информационного, а не материального продукта. Материальный продукт становится более информационно емким. Его стоимость все больше зависит от новых технологий, дизайна и маркетинга.

В информационном обществе меняется и производство, весь уклад жизни, система ценностей, возрастает значимость культурного досуга. В отличие от индустриального общества, где все направлено только на производство и потребление товаров, в информационном обществе производятся и потребляются интеллект и знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. У человека появляется способность к творчеству, возрастет интерес к знаниям.

Материальной и технологической базой информационного общества становятся различного рода системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии и телекоммуникаций.

Информационное общество - общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы - знаний.

В практике развития науки и техники в XXI веке приобретает зримые очертания созданная теоретиками картина информационного общества. Осуществляется превращение всего мирового пространства в единое компьютеризированное и информационное сообщество людей, имеющих всевозможные электронные приборы и компьютеры. Люди главным образом занимаются обработкой информации, а материальное производство и производство энергии отходит на второй план и возлагается на механизмы.

При переходе к информационному обществу возникает новая индустрия переработки информации на базе компьютерных и телекоммуникационных информационных технологий.

Ученые выделяют характерные черты информационного общества:

  • решена проблема информационного кризиса, т.е. разрешено противоречие между информационной лавиной и информационным голодом;

  • обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;

  • главной формой развития становится информационная экономика;

  • в основу общества заложены автоматизированная генерация, хранение, обработка и использование знаний с помощью современной техники и технологии;

  • информационная технология несет глобальный характер, охватывая все сферы деятельности человека;

  • формировано единое информационное пространство;

  • реализованы гуманистические принципы управления обществом и воздействия на окружающую среду.

Кроме положительных моментов прогнозируются и опасные тенденции:

  • увеличение влияния на общество средств массовой информации;

  • информационные технологии могут разрушить частную жизнь людей;

  • появляется проблема отбора качественной и достоверной информации;

  • многим людям трудно адаптироваться к среде информационного общества. Есть опасность разрыва между, людьми, занимающимися разработкой информационных технологий и потребителями.

В ближайшем будущем человечество ждет новый виток развития компьютерных технологий. За счет того, что микропроцессоры становятся все меньше в размерах и продолжают дешеветь, ими можно будет оснащать практически любые бытовые приборы, а объединение таких умных устройств в сеть сможет, например, превратить обычный дом в подобие космического корабля из фантастических фильмов. Так, возвращаясь из университета, любой человек сможет через мобильный телефон создать нужный микроклимат в комнате с помощью кондиционера, подогреть ужин и попросить свой компьютер вывести на экран те документы, с которыми он собирается поработать вечером. Студентам же больше не придется таскать на лекции стопки тетрадей, достаточно будет одного карманного компьютера, на экране которого можно будет писать специальной палочкой-ручкой. При этом такой компьютер сможет воспринимать обычный почерк и сохранит в первозданном виде все конспекты и заметки, какие человек когда-либо сделает за всю свою жизнь. Словом, технологии становятся все более интеллигентными и приближенными к человеку, а крупнейший производитель программного обеспечения в мире старается сделать все, чтобы компьютер для всех нас превратился не только в надежного помощника, но и друга.

1.4. Качество информации

Качество информации является одним из важнейших параметров для потребителя информации. Оно определяется следующими характеристиками:

  1. репрезентативность – правильность отбора информации в целях адекватного отражения источника информации. Например, в целях большей репрезентативности данных о себе абитуриенты стремятся представить в приемную комиссию как можно больше свидетельств, дипломов, удостоверений и другой информации, подтверждающей их высокий уровень подготовки, что учитывается при зачислении в ВУЗ;

  1. содержательность – семантическая емкость информации. Рассчитывается как отношение количества семантической информации к ее количеству в геометрической мере. Это характеристика сигнала, про который говорят, что «мыслям в нем тесно, а словам просторно». В целях увеличения содержательности сигнала, например, используют для характеристики успеваемости абитуриента не полный перечень его аттестационных оценок, а средний балл по аттестату;

  1. достаточность (полнота) – минимальный, но достаточный состав данных для достижения целей, которые преследует потребитель информации. Эта характеристика похожа на репрезентативность, однако разница состоит в том, что в данном случае учитывается минимальный состав информации, который не мешает принятию решения. Например, абитуриент – золотой медалист может не представлять в приемную комиссию свой аттестат: диплом, подтверждающий получение золотой медали, свидетельствует о полном наборе отличных оценок в аттестате;

  1. доступность – простота (или возможность) выполнения процедур получения и преобразования информации. Эта характеристика применима не ко всей  информации, а лишь к той, которая не является закрытой. Для обеспечения доступности бумажных документов используются различные средства оргтехники для их хранения, а для облегчения их обработки используются средства вычислительной техники;

  1. актуальность – зависит от динамики изменения характеристик информации и определяется сохранением ценности информации для пользователя в момент ее использования. Очевидно, что касается информации, которая используется при зачислении, она актуальна, так как само обучение уже закончилось, и его результаты изменены быть не могут, а, значит, остаются актуальными;

  1. своевременность – поступление не позже заранее назначенного срока. Этот параметр также очевиден недавним абитуриентам: опоздание с представлением позитивной информации о себе при поступлении может быть чревато незачислением;

  1. точность – степень близости информации к реальному состоянию источника информации. Например, неточной информацией является медицинская справка, в которой отсутствуют данные о перенесенных абитуриентом заболеваниях;

  1. достоверность – свойство информации отражать источник информации с необходимой точностью. Эта характеристика вторична относительно точности. В предыдущем примере получаемая информация недостоверна;

  1. устойчивость – способность информации реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

1.5. Кодирование информации

1.5.1. Сигнал

Сигнал является материальным носителем информации, которая передается от источника к потребителю. Он может быть дискретным и непрерывным (аналоговым).

Дискретный сигнал слагается из счетного множества (т.е. такого множества, элементы которого можно пересчитать) элементов (говорят – информационных элементов). Например, дискретным является сигнал “кирпич”. Он состоит из следующих двух элементов (это синтаксическая характеристика данного сигнала): красного круга и белого прямоугольника внутри круга, расположенного горизонтально по центру. Именно в виде дискретного сигнала представлена та информация, которую сейчас осваивает читатель. Можно выделить следующие ее элементы: разделы (например, “Информация”), подразделы (например, “Свойства”), абзацы, предложения, отдельные фразы, слова и отдельные знаки (буквы, цифры, знаки препинания и т.д.). Этот пример показывает, что в зависимости от прагматики сигнала можно выделять разные информационные элементы. В самом деле, для лица, изучающего информатику по данному тексту, важны более крупные информационные элементы, такие как разделы, подразделы, отдельные абзацы. Они позволяют ему легче ориентироваться в структуре материала, лучше его усваивать и готовиться к экзамену. Для того, кто готовил данный методический материал, помимо указанных информационных элементов, важны также и более мелкие, например, отдельные предложения, с помощью которых излагается та или иная мысль и которые реализуют тот или иной способ доступности материала. Набор самых “мелких” элементов дискретного сигнала называется алфавитом, а сам дискретный сигнал называют также сообщением.

Непрерывный сигнал – отражается некоторой физической величиной, изменяющейся в заданном интервале времени, например, тембром или силой звука. В виде непрерывного сигнала представлена настоящая информация для тех студентов – потребителей, которые посещают лекции по информатике и через звуковые волны (иначе говоря, голос лектора), носящие непрерывный характер, воспринимают материал.

Дискретный сигнал лучше поддается преобразованиям, поэтому имеет преимущества перед непрерывным. В то же время, в технических системах и в реальных процессах преобладает непрерывный сигнал. Это вынуждает разрабатывать способы преобразования непрерывного сигнала в дискретный.

Для удобства последующего преобразования дискретный сигнал подвергается кодированию.

Кодирование сигнала – это его представление в определенной форме, удобной или пригодной для последующего использования сигнала. Говоря строже, это правило, описывающее отображение одного набора знаков в другой набор знаков. Тогда отображаемый набор знаков называется исходным алфавитом, а набор знаков, который используется для отображения, - кодовым алфавитом, или алфавитом для кодирования.

Кодовой комбинацией, или, короче, кодом называетсясовокупность символов кодового алфавита, применяемых для кодирования одного символа (или одной комбинации символов) исходного алфавита. При этом кодовая комбинация может содержать один символ кодового алфавита. Исходным символом называется символ (или комбинация символов) исходного алфавита, которому соответствует кодовая комбинация. Например,поскольку 8 = 10002 и 8 является исходным символом, 1000 - это кодовая комбинация, или код, для числа 8. В то же время 8 - это исходный символ. Совокупность кодовых комбинаций называется кодом. Взаимосвязь символов (или комбинаций символов, если кодируются не отдельные символы) исходного алфавита с их кодовыми комбинациями составляет таблицу соответствия (или таблицу кодов).

Следует отметить, что понятие «код» омонимично: оно может употребляться и в смысле кодовой комбинации, и в приведенном выше смысле. Аналогично, понятие «кодовая комбинация» синонимично понятию «код».

Обратная процедура получения исходных символов по кодам символов называется декодированием. Очевидно, для выполнения правильного декодирования код должен быть однозначным, т.е. одному исходному символу должен соответствовать точно один код и наоборот.

Большинство кодов основано на системах счисления, причем использующих позиционный принцип образования числа, при котором значение каждой цифры зависит от ее положения в числе.

Примером позиционной формы записи чисел является та, которой мы пользуемся (так называемая арабская форма чисел). Так, в числах 123 и 321 значения цифры 3, например, определяются ее положением в числе: в первом случае она обозначает три единицы (т.е. просто три), а во втором – три сотни (т.е. триста).

Тогда полное число получается по формуле:

г
де l – количество разрядов числа, уменьшенное на 1,

i – порядок разряда,

m – основание системы счисления,

ai– множитель, принимающий любые целочисленные значения от 0 до m-1, и соответствующий цифре i-го порядка числа.

Например, для десятичного (m = 10) числа 345 его полное значение рассчитывается по формуле:

3102 + 4101 + 5100 = 345.

Римские числа являются примером полупозиционной системы образования числа: так, в числах IX и XI знак I обозначает в обоих случаях единицу (признак непозиционной системы), но, будучи расположенным слева от знака X (обозначающего десять), вычитается из десяти, а при расположении справа – прибавляется к десяти. В первом случае полное значение числа равно 9, во втором – 11.


Источник: http://textarchive.ru/c-2862793-p2.html



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Новая страница 8 1.3. Количество информации в равновероятных сообщениях После мази слезает кожа

Аспект информации связанный со способом ее представления Аспект информации связанный со способом ее представления Аспект информации связанный со способом ее представления Аспект информации связанный со способом ее представления Аспект информации связанный со способом ее представления Аспект информации связанный со способом ее представления