информация и инфор процессы

Информация и
информационные процессы
«Кто владеет информацией владеет Миром»
У. Черчилль
Информатика – отрасль науки, изучающая
структуру
и общие
свойства
научной
информации, а также вопросы, связанные с ее
сбором, хранением, поиском, обработкой,
распространением и использованием в различных
сферах человеческой деятельности
Термин информация происходит от латинского слова
informatio, что означает «сведения, разъяснения, изложение».
Информация (толковый словарь Ожегова) – сведения
об окружающем мире и протекающих в нем процессах,
воспринимаемые человеком или специальным
устройством
Термин «информация» начал широко
употребляться с середины XX века:
• теория связи (автор Клод Шенон)
• кибернетика (наука об общих закономерностях
процессов управления и передачи информации в
машинах, живых организмах и обществе, ввел
Ноберт Винер)
Информация в информатике - это знания
человека (декларативные – «Я знаю что…»
и процедурные – «Я знаю, как …»), которые
он получает из окружающего мира и
которые он реализует с помощью
вычислительной техники
В разных областях знания понимается по-разному:
• в обыденной жизни (быту) – как сведения, знания,
сообщения, которые нас интересуют;
• в биологии – это генетический код человека;
• в теории связи – как любая
символов (без учета их смысла);
последовательность
• в теории информации – как сведения, которые
уменьшают неопределенность, существующую до их
получения;
• в философии
познание;
–
как
взаимодействие,
отражение,
• в кибернетике –
как характеристики управляющего
сигнала, передаваемого по линии связи ()
Давайте познакомимся с определениями информации, данными
выдающимися учеными:
- Информация – это обозначение содержания, полученного от
внешнего мира в процессе приспособления к нему
(Н. Винер (математик и философ));
- Информация – отрицательная энтропия (негэнтропия)
(Л. Бриллюэн (французский физик));
- Информация – вероятность выбора (А. М. Яглом (математик и физик),
И. М. Яглом (российский математик и педагог));
- Информация – снятая неопределенность (К. Шеннон);
- Информация – мера сложности структур, мера упорядоченности
материальных систем (А. Моль (французского ученого ));
- Информация - снятая неразличимость, передача разнообразия
(У.Р. Эшби);
- Информация – отраженное разнообразие (А. Д. Урсул);
- Информация – мера неоднородности распределения материи и
энергии в пространстве и времени (В. М. Глушков (советский учёный,
академик АН СССР (1964), один из пионеров отечественной кибернетики));
ВОСПРИЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ
Человек воспринимает информацию из внешнего мира с помощью всех своих
органов
чувств,
которые
являются
информационными
каналами,
связывающими человека с внешним миром.
ЗРЕНИЕ
зрительные образы
ОБОНЯНИЕ
запахи
СЛУХ
звуковые образы
ВКУС
вкусовые ощущения
ОСЯЗАНИЕ
тактильные ощущения
По определению Клода Шеннона, информация – это
снятая неопределенность (такой подход позволил количественно
измерять информацию) – мера уменьшения неопределенности
знания о состоянии объекта, процесса, явления или системы
Применительно к компьютерной обработке данных под
информацией понимают некоторую последовательность
символических обозначений (букв, цифр, закодированных
графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую
нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде.
Каждый новый символ в такой последовательности символов
увеличивает информационный объем сообщения.
Правильнее такую информацию называть данными
Информация по виду
Аналоговая – непрерывная
(воспринимается
человеком)
• визуальная
• аудиальная
• тактильная
• обонятельная
• вкусовая
Дискретная –
скачкообразная
(воспринимается
вычислительной техникой)
10100
Информация может существовать в форме:
•текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
•световых или звуковых сигналов;
•радиоволн;
•электрических и нервных импульсов;
•магнитных записей;
•жестов и мимики;
•запахов и вкусовых ощущений;
•хромосом, посредством которых передаются по
наследству признаки и свойства организмов, и т. д.
Свойства информации:
•объективность
•достоверность
•полнота
•полезность (ценность)
•актуальность (своевременность)
•понятность
•доступность
Что можно делать с информацией
•создавать
•делить на части
•принимать
•измерять
•комбинировать
•использовать
•хранить
•распространять
•передавать
•упрощать
•копировать
•разрушать
•обрабатывать
•запоминать
•искать
•преобразовывать
•Воспринимать
•собирать и т. д.
•формализовать
ВИДЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
ХРАНЕНИЕ
ИНФОРМАЦИИ
Внутренняя память
М О З Г человека
носитель информации
ПЕРЕДАЧА
ИНФОРМАЦИИ

ИСТОЧНИК
ИНФОРМАЦИИ
КДУ
Кодирующее
устройство
Внешняя память
Внешние носители
информации
Канал
передачи
информации
помехи
Энциклопедии
Магнитная запись
Оптическая запись
Оперирование
исходной информацией
по определенным
правилам
с целью
получения
новой
информации
Математические
вычисления
Логические
рассуждения
Записные книжки
Справочники
ОБРАБОТКА
ИНФОРМАЦИИ
ДКДУ
Декодирующее
устройство
ПРИЕМНИК
ИНФОРМАЦИИ
КОДИРОВАНИЕ
СТРУКТУРИРОВАНИЕ
Поиск информации
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ
помехи
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ
устройство,
предназначенное для
преобразования
исходного сообщения
источника
информации к виду,
удобному для
передачи
устройство для
преобразования
кодированного
сообщения в исходное
Телефонный разговор
Обработка информации
Обработка информации – это получение одних
информационных объектов из других путем выполнения
некоторых действий
Входная
информация
Преобразователь
(обработка информации)
Выходная
информация
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Математические вычисления
22=4
32+5-43=2
Логические рассуждения
Кодирование информации
Сортировка информации
Структурирование
информации
Поиск информации
Код
–•– – – – –••
г, б, е, а, д, в
а, б, в, г, д, е
Представление
информации,
языки, кодирование
ЗНАКОВАЯ И ОБРАЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
ЯЗЫКИ
ЕСТЕСТВЕННЫЕ
ФОРМАЛЬНЫЕ
ОБРАЗЫ
•
•
•
•
•
зрительные
звуковые
вкусовые
обонятельные
осязательные
ЯЗЫКИ ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ФОРМАЛЬНЫЕ
ЯЗЫК (алфавит и правила) – это знаковый
способ
представления
информации. Общение на языках - это процесс передачи информации в
знаковой форме.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ
Естественные разговорные)
языки имеют национальную
принадлежность.
Примеры
естественных
языков: русский, английский,
китайский, французский и пр. .
..
ФОРМАЛЬНЫЕ
Формальный язык – это
язык
профессионального
общения или определенной
области знаний.
• математическая символика
• нотная грамота (язык музыки)
• шахматная нотация
• языки программирования
• язык Брайля
• дорожные знаки
•
Кодирование и коды
Код - это система условных знаковдля
представления информации
Кодирование
–
процесс
преобразования
информации, удобный для ее хранения и/или
передачи,
обратный
процесс
называется
декодированием
Устная
речь
письмо
КОДИРОВАНИЕ
Письменный
текст - КОД
чтение
Устная
речь
ДЕКОДИРОВАНИЕ
Код - это набор условных сигналов для
записи или передачи некоторых заранее
определенных понятий.
Любой способ
кодирования
характеризуется
наличием основы
(алфавит, спектр
цветности, система
координат, основание
системы счисления…)
и правил
конструирования
информационных
образов на этой основе.
Азбука Морзе является первым
цифровым способом передачи
информации.
А́збука Мо́рзе, код Мо́рзе,
«Морзя́нка» — способ кодирования букв
алфавита, цифр, знаков препинания и
других символов при помощи длинных и
коротких сигналов, так называемых
«тире» и «точек». За единицу времени
принимается длительность одной точки.
Длительность тире равна трём точкам.
Пауза между элементами одного
знака — одна точка, между знаками в
слове — 3 точки, между словами — 7
точек.
Была названа в честь американского
изобретателя Сэмюэля Морзе, который
предложил её в 1838.
Код Бодо́ (назван в честь Жана Мориса
Эмиля Бодо, 1845 − 1903) — цифровой,
первоначально синхронный, 5-битный
код. Позже он стал международным
стандартом CCITT-1. На его основе был
разработан код CCITT-2, ставший
стандартом в телеграфии.
Первоначальный код (позже International
Telegraph Alphabet No. 1 (ITA1), CCITT-1)
разработал Эмиль Бодо 1870 для своего
телеграфа. Код вводился прямо
клавиатурой, состоящей из пяти клавиш,
нажатие или ненажатие клавиши
соответствовало передаче или
непередаче одного бита в пятибитном
коде. Максимальная скорость передачи
— чуть больше 190 знаков в минуту. (16
бит в секунду; 4 бода)
Цели кодирования
• засекречивание информации
(шифр)
• быстрый способ записи
• передача по техническим каналам
связи
• обработка информации
Шифр Це́заря — один из древнейших шифров. Каждая буква
исходного текста заменяется третьей после нее буквой
алфавита, который считается написанным по кругу.
Шифр Цезаря можно классифицировать как шифр
подстановки, при более узкой классификации — шифр
простой замены.
Домашнее задание №1
1. Знать понятия урока (см. приложение 1) и уметь приводить примеры.
2. Приведите примеры из истории и литературы, когда при передаче
информация преднамеренно искажалась. К чему это привело?
3. Приведите 10 примеров носителей информации.
4. Угадайте правило, по которому составлена последовательность, и
продолжите ее: 2, 2, 4, 8, 32, 256, 8192 …
5. Есть двое песочных часов: на 3 минуты и на 8 минут. Для
приготовления эликсира бессмертия его надо варить ровно 7
минут. Как это сделать?
6. Имеется устройство для обработки информации «черный ящик»:
ВХОД
ВЫХОД
определить по таблице входов и выходов, в чем заключается
обработка информации этим устройством;
Входы
Выходы
36
28769
2004
177
18
18
8
7
7. Используя шифр Цезаря, зашифруйте слова ИНФОРМАЦИЯ,
КОМПЬЮТЕР, и расшифруйте НУЛТХСЕУТЧЛВ.
8. Найдите еще 3 примера шифров.
Норберт Винер (англ. Norbert Wiener; 26 ноября 1894, Колумбия, штат Миссури,
США — 18 марта 1964, Стокгольм, Швеция) — американский учёный, выдающийся
математик и философ, основоположник кибернетики и теории искусственного
интеллекта.
Норберт Винер
Дата рождения:
26 ноября 1894
Место рождения:
Колумбия, Миссури, США
Дата смерти:
18 марта 1964 (69 лет)
Место смерти:
Стокгольм, Швеция
Гражданство:
США
Кибернетика (от греч. kybernetike — «искусство управления», от греч.
kybernao — «правлю рулём, управляю», от греч. Κυβερνήτης —
«кормчий») — наука об общих закономерностях процессов управления и
передачи информации в машинах, живых организмах и обществе.
Клод Э́лвуд Ше́ннон (англ. Claude Elwood Shannon;
родился 30 апреля 1916, Петоцки, Мичиган, США,
умер 24 февраля 2001, Медфорд, Массачусетс, США)
— американский математик и электротехник, один из
создателей математической теории информации, в
значительной мере предопределил своими
результатами развитие общей теории дискретных
автоматов, которые являются важными
составляющими кибернетики.
Теория информации (математическая теория связи) — раздел прикладной
математики, определяющий понятие информации, её свойства и устанавливающий
предельные соотношения для систем передачи данных. Как и любая
математическая теория, оперирует с математическими моделями, а не с
реальными физическими объектами (источниками и каналами связи). Использует,
главным образом, математический аппарат теории вероятностей и математической
статистики.
Для выполнения домашнего задания
Аа
Бб
Вв
Гг
Дд
Ее
Ёё
Жж
Зз
Ии
Йй
Кк
Лл
Мм
Нн
Оо
Пп
Рр
Сс
Тт
Уу
Фф
Хх
Цц
Чч
Шш Щщ Ъъ
Ыы
Ьь
Ээ
Юю
Яя
Приложение 1
• Основные понятия (знать и приводить примеры):
–
–
–
–
–
–
–
–
информатика;
информация. Как понимается в различных областях знаний;
виды и формы информации;
Источники аналаговой и цифровой информации;
свойства информации;
носители информации;
информационные процессы;
представление информации с помощью знаковых систем (языки,
кодирование)
• Имена:
– Клод Шеннон;
– Норберт Винер.
P. S. Дополнительно смотри лекцию 1