Информация и инф процессы_10

10 класс
Основоположники
теории информации
Клод Шеннон
Ральф Хартли
А. Н. Колмогоров
Философские концепции
Атрибутивная
(информация – атрибут всех материальных объектов)
Информация является свойством всего сущего
Функциональная –
Информация появилась
с возникновением жизни, так как
связана с функционированием
систем, к которым относятся
живые существа
и человеческое общество
Антропоцентрическая:
Информация существует лишь в человеческом сознании, в
человеческом восприятии
Понятие «информация»
Понятие «информация» является фундаментальным
понятием, т.е основополагающим для науки и не
объясняется через другие понятия.
Вещество, энергия, пространство, время, информация.
В обыденной жизни - синоним слов:
сведения, сообщение, осведомленность о положении дел
В биологии – с понятиями
«ген», «хромосома», «ДНК»
В теории информации –
это мера уменьшения неопределенности знания
Информация и знания
1 информационная революция – изобретение письменности
5 век до н. э.
2 информационная революция – изобретение книгопечатания
XV век Иоган Гутенберг и середина XVI века Иван Федоров
3 информационная революция – электричество,
телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно
передавать и накапливать информацию в любом объеме
ХIХ век
ХХ век
4 информационная революция – микропроцессор,
ПК и развитие информационных коммуникаций (сети)
Информация и знания
Информация уменьшает незнание
и
уменьшает неопределенность знаний
зн
незнание
процесс познания
зн
Информация и знания
ДЕКЛАРАТИВНЫЕ
ЗНАНИЯ
ЗНАНИЯ
Я знаю, что . . .
Знания:
• о явлениях
• о событиях
• о свойствах объектов
• о зависимостях
ПРОЦЕДУРНЫЕ
ЗНАНИЯ
Я знаю, как . . .
Знания, определяющие
действия для достижения
какой-либо цели
Социально значимые
свойства информации

Человек - существо социальное, для общения с другими
людьми он должен обмениваться с ними информацией.
Участники дискуссии должны владеть тем языком, на
котором ведется общение, тогда информация будет
понятной всем участникам обмена информацией.

Информация должна быть полезной, тогда дискуссия
приобретает практическую ценность.

СМИ
(газеты,
радио,
телевидение…)
доводят
информацию до каждого члена общества. Такая
информация должна быть достоверной и актуальной.

Для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в
окружающем мире, информация должна быть полной и
точной.
Формы представления информации
Воспринимая информацию с помощью органов чувств,
человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она
стала понятной и другим.
Форма представления информации очень важна
при передаче информации
Формы представления информации
символьная
графическая
звуковая
Формы представления
информации
Информация, в частности графическая и звуковая, может
быть представлена в аналоговой или дискретной
форме.
При аналоговом представлении физическая величина
принимает бесконечное множество значений, причем ее
значения изменяются непрерывно.
При дискретном представлении физическая величина
принимает конечное множество значений, причем ее
величина изменяется скачкообразно.
Дискретизация –
это преобразование непрерывных
изображений и звука
в набор дискретных значений в форме
кодов.
Язык как знаковая система
Независимо от формы представления и способа передачи
информации, она всегда передается с помощью
какого-либо языка
ЯЗЫКИ
естественные
вода
water
формальные
H2O
Основу любого языка составляет алфавит –
набор однозначно определенных знаков, из которых
формируется сообщение.
Информационная
деятельность человека
Сбор и поиск информации
 Обработка информации
 Передача информации
 Хранение информации
 Защита информации

Сбор информации
Органы чувств — наш главный инструмент
познания мира — не самые совершенные
приспособления. Не всегда они точны и не
всякую информацию способны воспринять.
Если бы не было специальных приборов, то
вряд ли человечеству удалось бы проникнуть
в тайны живой клетки или отправить к Марсу
и Венере космические зонды.
Поэтому
для
получения
недоступной
обычными органами чувств информации
широко
используются
специальные
технические устройства.
Сбор информации
Одно из древнейших сооружений,
используемое для получения
астрономической информации,
находится в Англии недалеко
от города Солсбери.
Это Стоунхендж — «висячие камни».
Он был построен примерно во II веке до н. э. Стоунхендж
состоит из поставленных вертикально каменных столбов,
расположенных концентрическими кольцами. На вертикальных
камнях лежат горизонтальные перекладины, своего рода арки.
1963 году с помощью новейших методов исследования было
уставлено, что каменные арки дают направления на крайние
положения Солнца и Луны, а 56 белых лунок помогают
предсказать время Солнечного и Лунного затмений.
Поиск информации
Поиск информации —
это извлечение хранимой информации.
Существуют ручной и автоматизированный методы
поиска информации в хранилищах.







Методы поиска информации:
непосредственное наблюдение;
общение со специалистами по интересующему вас вопросу;
чтение соответствующей литературы;
просмотр теле-, видеопрограмм;
прослушивание радиопередач и аудиокассет;
работа в библиотеках, архивах;
запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных
данных…
Обработка информации


Входная информация – это информация, которую
получает человек или устройства.
Выходная информация – это информация, которая
получается после обработки человеком или устройством.
Выходная информация всегда является результатом
мыслительной деятельности человека по обработке входной
информации. Можно сказать, что человек постоянно
занимается обработкой входной информации, преобразуя ее
в выходную.
При обработке информации происходит ее изменение
Обработка информации
Передача информации
Кодирующее
устройство
необходимо
для
преобразования информации в форму, удобную для
передачи.
 Декодирующее устройство преобразует информацию в
форму, понятную получателю.
В процессе передачи информация может утрачиваться,
искажаться. Это происходит из-за различных помех, как на
канале связи, так и при кодировании и декодировании
информации.
При передаче информация не должна изменяться
Вопросами, связанными с методами специального
кодирования и декодирования (шифрования) информации,
занимается специальная наука — криптография.

Передача информации
В 1792 году во Франции Клод Шапп создал
систему передачи визуальной информации,
которая получила название «Оптический
телеграф».
В простейшем виде это была цепь типовых
строений, с расположенными на кровле
шестами с подвижными поперечинами, которая
создавалась в пределах видимости одно от
другого. Шесты с подвижными поперечинами
— семафоры — управлялись при помощи
тросов специальными операторами изнутри
строений.
К. Шапп создал специальную таблицу кодов,
где каждой букве алфавита соответствовала
определенная фигура, образуемая семафором,
в зависимости от положений поперечных
брусьев относительно опорного шеста. Система
Шаппа позволяла передавать сообщения на
скорости два слова в минуту. В Швеции
оптический телеграф действовал до 1880 г.
Оптический телеграф
Шаппа в Литермонте
(Германия)
Первый телеграф
Первым техническим средством передачи
информации на расстояние стал телеграф,
изобретенный в 1837 году американцем
Сэмюэлем Морзе.
Телеграфное
сообщение
—
это
последовательность
электрических
сигналов,
передаваемая
от
одного
телеграфного аппарата по проводам к
другому телеграфному аппарату.
Сэмюель Морзе изобрел удивительный код
(Азбука Морзе, код Морзе, «Морзянка»),
который служит человечеству до сих пор.
Информация
кодируется
тремя
«буквами»: длинный сигнал (тире),
короткий сигнал (точка) и отсутствие
сигнала (пауза) для разделения букв.
Самым
знаменитым
телеграфным
сообщением является сигнал бедствия
"SOS" (Save Our Souls - спасите наши
души).
Вот как он выглядит: «• • • – – – • • •»
Первый беспроводной
телеграф
(радиоприемник)
7 мая 1895 года российский ученый Александр Степанович
Попов
продемонстрировал
прибор,
названный
им
"грозоотметчик", который был предназначен для регистрации
электромагнитных волн.
Этот прибор считается первым в мире аппаратом
беспроводной телеграфии, радиоприемником. В 1897 году
при помощи аппаратов беспроводной телеграфии Попов
осуществил прием и передачу сообщений между берегом и
военным судном.
В 1899 году Попов сконструировал модернизированный
вариант приемника электромагнитных волн, где прием
сигналов (азбукой Морзе) осуществлялся на головные
телефоны оператора.
В 1900 году благодаря радиостанциям, построенным на
острове Гогланд и на российской военно-морской базе в
Котке, были успешно осуществлены аварийно-спасательные
работы на борту военного корабля "Генерал-адмирал
Апраксин", севшего на мель у острова Гогланд. В результате
обмена сообщениями, переданным методом беспроводной
телеграфии, экипажу российского ледокола Ермак была
своевременно и точно передана информация о финских
рыбаках, находящихся на оторванной льдине.
Телеграфный аппарат Бодо
Равномерный телеграфный код был изобретен
французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX
века. В нем использовалось всего два разных вида
сигналов. Не важно, как их назвать: точка и тире,
плюс и минус, ноль и единица. Это два
отличающихся друг от друга электрических
сигнала. Длина кода всех символов одинаковая и
равна пяти. В таком случае не возникает
проблемы отделения букв друг от друга: каждая
пятерка сигналов — это знак текста. Поэтому
пропуск не нужен.
Код называется равномерным,
если длина кода всех символов равна.
Код Бодо — это первый в истории техники
способ двоичного кодирования, информации.
Благодаря
этой
идее
удалось
создать
буквопечатающий телеграфный аппарат, имеющий
вид пишущей машинки.
В честь Бодо была названа единица скорости
передачи информации — бод.
В современных компьютерах
для кодирования текста применяется
равномерный двоичный код.
Telex
Отель, не имеющий
телекса, не может
иметь рейтинг
"пять звезд"
Кодирование информации
Код – набор символов (условных обозначений)
для представления информации
Способ кодирования зависит от цели, ради которой оно
осуществляется: сокращение записи, засекречивание
(шифровка) информации, удобство обработки и т. п.
Кодирование – процесс представления информации
в виде кода
Обратное преобразование называют декодированием
Хранение информации
Человеческий
разум
является
совершенным
инструментом
познания
окружающего
мира.
А память человека – великолепным устройством
для хранения информации.
Однако
для
долговременного
хранения
информации, ее накопления и передачи из поколения в
поколение необходимо иметь возможность ее хранить
не только в памяти человека. Для этого используются
внешние носители информации: узелки на веревках,
зарубки на палках, берестяные грамоты, письма на
папирусе, бумаге.
Наконец, был изобретен типографский станок, и
появились книги. Поиск надежных и доступных
способов хранения информации идет и по сей день.
Хранение информации
Носитель информации – материальный объект,
предназначенный для хранения и передачи информации.
Материальная природа носителей информации может быть
различной: молекулы ДНК, которые хранят генетическую
информацию; бумага, на которой хранятся тексты и
изображения; магнитная лента, на которой хранится звуковая
информация; фото- и кинопленки, на которых хранится
графическая информация; микросхемы памяти, магнитные и
лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в
компьютере, и так далее.
Защита информации
В жизни человека информация играет очень важную роль.
От нее зависит принятие решений, влияющих
на развитие общества.
Для предотвращения потери информации разрабатываются
различные механизмы ее защиты, которые используются
на всех этапах работы с ней.
Для защиты информации используют различные
способы защиты:
 контроль доступа;
 разграничение доступа;
 дублирование каналов связи;
 криптографическое преобразование
информации с помощью шифров.
Кодирование информации
Количество возможных комбинаций
(N)
(ёмкость кода)
Количество символов,
используемых
для кодирования (s)
Длина кода (i)
постоянная
N = si
переменная
N=
k
s

i 1

i
Кодирование информации задачи – постоянная длина кода
Азбука
Морзе
позволяет
кодировать
символы
для
радиосвязи, задавая комбинацию
точек и тире.
Сколько различных символов
(цифр, букв, знаков и т.д.)
можно закодировать с помощью
азбуки Морзе, если длина кода
равна 5?
Решение:
N =si =25
Дано:
5 – длина кода
i=5
s=?
S = 2 (точка, тире)
Найти:
N-?
Ответ: 32
N≤
i
s
Кодирование информации задачи – переменная длина кода
Азбука
Морзе
позволяет
кодировать
символы
для
радиосвязи, задавая комбинацию
точек и тире.
Сколько различных символов
(цифр, букв, знаков и т.д.)
можно закодировать с помощью
азбуки Морзе, если длина кода
равна не менее 3 и не более 5
символов?
Дано:
s=2
i - длина кода?
от 3 до 5… ?
i1= 3, i2= 4, i3= 5
Найти:
N – количество комбинаций
Ответ: 56
Решение:
N = N1 + N2 + N3 = 23 + 24 + 25 = 8 + 16 + 32
N≤
i
s
Кодирование информации Длина кода постоянная или
задачи
переменная?
1. Световое табло состоит из
лампочек.
Каждая
лампочка
может находиться в одном из
трех состояний («включено»,
«выключено» или «мигает»).
Какое наименьшее количество
лампочек должно находиться на
табло, чтобы с его помощью
можно
было
передать
18 различных сигналов?
Решение:
18 =3i =33
i=3
Дано:
3-???
S=3
18-?
N=18
Найти:
i - длина кода
Ответ: 3
32= 9 – мало 33= 27 - достаточно
N≤
i
s
Кодирование информации Длина кода постоянная или
задачи
переменная?
2. Какое количество вопросов
достаточно
задать
вашему
собеседнику, чтобы наверняка
определить день и месяц его
рождения?
Существует лишь два варианта
ответа: «Да» и «Нет»
Дано:
дней-??? N1=31
месяцев-??? N2 =12
«Да» и «Нет» - ??? s=2
Найти:
Количество вопросов? (i)
Решение:
31 <=25
12 <=24
i = i1 + i2 = 5 + 4 = 9
Ответ: 9
N≤
i
s
Кодирование информации –
Длина кода постоянная или
задачи
переменная?
3.
Некоторое
сигнальное
устройство за одну секунду
передает один из трех сигналов.
Сколько различных сообщений
длиной в четыре секунды
можно передать при помощи
этого устройства?
Решение:
N =34 = 81
Ответ: 81
Дано:
3-???
s=3
4-???
i - длина кода
Найти:
N-?
N≤
i
s
Кодирование информации задачи
i
N≤s
6. Для передачи сигналов на флоте
используются специальные сигнальные
флаги, вывешиваемые в одну линию
(последовательность важна).
Какое количество различных сигналов
может передать корабль при помощи двух
сигнальных флагов, если на корабле
имеются флаги шести различных видов
(флагов каждого вида неограниченное
количество)?
Решение:
N =62 =36
Найти:
N-?
Дано:
2-???
i =2 (длина кода)
6-???
Ответ: 36
S=6