В каком виде может существовать информация

Виды информации. Представление информации.

По способу восприятия информации человеком можно выделить визуальную (зрительную), аудиальную (звуковую), обонятельную (запахи) вкусовую, тактильную (осязательную), вестибулярную и мышечную информацию (рис.3).

Визуальную информацию люди воспринимают с помощью глаз. Человек может увидеть объект или явление, букву или цифру, картину или фильм, схему или карту, жест или танец. Аудиальную информацию люди воспринимают с помощью ушей. Человек может услышать произвольные звуки, шум, музыку, пение и речь. Обонятельную информацию, или запахи, человек воспринимает с помощью носа. Запах можно охарактеризовать как терпкий или пряный, приятный или неприятный, тяжелый или легкий. Вкусовую информацию человек воспринимает с помощью языка. Вкус может быть горький или сладкий, кислый или соленый. Тактильную информацию человек воспринимает кожей. Прикасаясь к предмету, можно определить его температуру (холодный или горячий) и вид поверхности (гладкая или шероховатая, мокрая или сухая). Вестибулярную информацию человек воспринимает с помощью вестибулярного аппарата, который отслеживает положение тела человека в трехмерном пространстве. Летя в самолете и не видя горизонта, человек может определить, куда и как он перемещается: вверх или вниз, вправо или влево, ускоренно или замедленно. Мышечную информацию люди воспринимают с помощью мышц. Закрыв глаза, человек не пронесет ложку с супом мимо своего рта, может дотронуться указательным пальцем до своего носа, сравнить массу гирь, одинаковых на ощупь.

Воспринимать информацию могут не только люди, но и животные, и растения. Однако в отличие от людей, восприятие информации животными и растениями имеет свои особенности. Например, слоны способны воспринимать звуки, которые не слышит человек, у собак лучше всего развито обоняние, у летучих мышей – слух, а растения могут получать информацию с помощью корней и листьев. Несмотря на эти особенности, в живой природе, так же как и в мире людей, информация играет важную роль в обеспечении жизненных процессов. Воспринимаемую с помощью органов чувств информацию человек стремится выразить так, чтобы она была понятна другим. Одну и ту же информацию, в зависимости от цели деятельности, можно выразить разными способами и представить в разной форме.

По форме представления принято выделять числовую, текстовую, графическую, звуковую и комбинированную информацию (рис. 4).

Рис. 4. Виды информации по форме представления

Например, если человек хочет выучить слова песни наизусть, то, скорее всего, он запишет стихи с помощью букв. В этом случае информация будет представлена в текстовой форме. Запомнить мелодию песни позволит прослушивание этой песни в исполнении певца или музыканта. В этом случае информация будет представлена в звуковой форме. Образ, навеянный стихами или мелодией, можно изобразить в графической форме с помощью рисунка.

Для того чтобы выяснить количество поклонников исполнителя песни, необходимо их подсчитать и результат представить в числовой форме. Каждая из этих форм представления информации имеет свои особенности. Графическая информация наиболее доступна, так как срезу передает визуальный образ.

Для представления информации человек использует различные знаки. Один и тот же знак может иметь разный смысл. Если человек наделил знак смыслом, то этот знак называют символом

Например, нарисованный овал может означать или букву «О», или цифру ноль, или химический элемент кислород, или геометрическую фигуру. В нашем примере нарисованный овал – это знак. Буква, цифра и обозначение химического элемента являются символами.

Для того чтобы понимать смысл информации, представленной с помощью символов, человеку необходимо знать не только символы, но и правила составления сообщений из этих символов. Говоря другими словами, человеку необходимо знать язык. Язык может быть разговорным, языком рисунков, мимики и жестов, языком науки и искусства.

Выделяют естественные (разговорные) и искусственные языки (рис. 5).

Естественные языки исторически сложились в процессе развития человеческой цивилизации. К естественным языкам относятся русский, английский, китайский и многие другие языки. В мире насчитывается более 10 тыс. разных языков, диалектов и наречий.

Искусственные языки специально созданы для профессионального применения в какой-либо области человеческой деятельности. Некоторые искусственные языки складывались в течение длительного исторического периода, например язык математических обозначений. С этой точки зрения они мало отличаются от естественных языков. Примерами искусственных языков являются эсперанто, языки программирования, язык математики, язык химии, язык логики, язык флажков на флоте, язык дорожных знаков.

Некоторые естественные языки имеют искусственно созданные алфавиты. Так, например, авторами русского языка являются Кирилл и Мефодий.

Представление информации с помощью определенного языка всегда связано с алфавитом. Алфавит содержит конечный набор символов, из которых можно составить как угодно много слов. Все символы в алфавите упорядочены.

Количество символов в алфавите называют мощность алфавита.

Представленную информацию можно преобразовать из одной последовательности знаков в другую, не задумываясь о смысле сообщения. Такой процесс преобразования сообщения называется кодированием. Обратный процессом кодированию является процесс декодирования. Для того чтобы выполнить кодирование или декодирование, необходимо знать правила перевода одних знаков в другие знаки. Говоря другими словами, надо знать код или шифр.

По мере развития средств появились различные способы кодирования информации. Например, кодирование с помощью азбуки (кода) Морзе (длительный сигнал – тире, короткий сигнал – точка, нет сигнала – пауза), с помощью двоичного кода (нет сигнала – 0, есть сигнал – 1). Кодирование используется для представления информации в такой форме, которая будет наиболее удобна для работы человека или технического устройства. Например, человеку удобно и привычно работать с десятичными числами, а компьютер настроен на работу с двоичными числами. Поэтому десятичное число, введенное с помощью клавиатуры компьютера, кодируется в двоичное число. При выводе числа на экран монитора происходит декодирование из двоичного числа в десятичное число. Кодирование информации необходимо не только для ее рационального представления, но и для ее эффективной защиты. Не случайно другим примером кода является пин-код сотового телефона или банковской карточки, а также код, используемый в качестве ключа от цифрового замка дорожной сумки.

Источник

Глава 1. Введение в информатику

1.1. Что такое инфоpматика?

Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.

А для программных средств выбрано (а точнее, создано) очень удачное слово Software (буквально — «мягкие изделия» ), которое подчёркивает равнозначность программного обеспечения и самой машины и вместе с тем подчёркивает способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться, развиваться.

Нельзя приступить к программированию, не разработав предварительно алгоритм решения задачи.

Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни.

Рост производства компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.

1.2. Что такое информация?

Информация — это настолько общее и глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой. В это слово вкладывается различный смысл в технике, науке и в житейских ситуациях.

Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Более развёрнутое представление о существе рассматриваемых вопросов дается в [11, 41, 42].

1.3. В каком виде существует информация?

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

1.4. Как передаётся информация?

1.5. Как измеряется количество информации?

Какое количество информации содержится, к примеру, в тексте романа «Война и мир», в фресках Рафаэля или в генетическом коде человека? Ответа на эти вопросы наука не даёт и, по всей вероятности, даст не скоро.

Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log 2 100 » 6,644. То есть сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единиц информации.

За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная ( бит ), а десятичная ( дит ) единица информации.

1.6. Что можно делать с информацией?

Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

1.7. Какими свойствами обладает информация?

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

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.

1.8. Что такое обработка информации?

Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объёма и разнообразия информации.

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.

1.9. Что такое информационные ресурсы и информационные технологии?

Это книги, статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и опытно-конструкторская документация, технические переводы, данные о передовом производственном опыте и др. [42].

Человечество занималось обработкой информации тысячи лет. Первые информационные технологии основывались на использо-вании счётов и письменности. Около пятидесяти лет назад началось исключительно быстрое развитие этих технологий, что в первую очередь связано с появлением компьютеров.

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.

В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических систем является экономически возможным, и это обусловливает появление национальных исследовательских и образовательных программ, призванных стимулировать их разработку.

1.10. Что понимают под информатизацией общества?

Цель информатизации — улучшение качества жизни людей за счет увеличения производительности и облегчения условий их труда.

Информатизация — это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Он требует серьёзных усилий на многих направлениях, включая ликвидацию компьютерной неграмотности, формирование культуры использования новых информационных технологий и др.

1.11. Вопросы для самоконтроля

1.1. Что означает термин «информатика» и каково его происхождение?

1.2. Какие области знаний и административно-хозяйственной деятельности официально закреплены за понятием «информатика» с 1978 года?

1.3. Какие сферы человеческой деятельности и в какой степени затрагивает информатика?

1.4. Назовите основные составные части информатики и основные направления её применения.

1.5. Что подразумевается под понятием «информация» в бытовом, естественно-научном и техническом смыслах?

1.6. Какие формы существования информации Вы можете назвать?

1.7. Приведите примеры знания фактов и знания правил. Назовите новые факты и новые правила, которые Вы узнали за сегодняшний день.

1.8. От кого (или чего) человек принимает информацию? Кому передает информацию?

1.9. В каких формах человек передаёт и принимает информацию?

1.10. Где и как человек хранит информацию?

1.11. Что необходимо добавить в систему «источник информации — приёмник информации», чтобы осуществлять передачу сообщений?

1.12. Какие типы действий выполняет человек с информацией?

1.13. Приведите примеры ситуаций, в которых информация

1.14. Приведите примеры обработки информации человеком. Что является результатами этой обработки?

1.16. Назовите системы сбора и обработки информации в теле человека.

1.17. Приведите примеры технических устройств и систем, предназначенных для сбора и обработки информации.

1.18. От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком?

1.19. Почему количество информации в сообщении удобнее оценивать не по степени увеличения знания об объекте, а по степени уменьшения неопределённости наших знаний о нём?

1.20. Как определяется единица измерения количества информации?

1.21. В каких случаях и по какой формуле можно вычислить количество информации, содержащейся в сообщении?

1.22. Почему в формуле Хартли за основание логарифма взято число 2?

1.23. При каком условии формула Шеннона переходит в формулу Хартли?

1.24. Что определяет термин «бит» в теории информации и в вычислительной технике?

1.25. Приведите примеры сообщений, информативность которых можно однозначно определить.

1.26. Приведите примеры сообщений, содержащих один (два, три) бит информации.

1.12. Упражнения

1.1. Запишите множество вариантов загорания двух светофоров, расположенных на соседних перекрёстках.

1.2. Три человека, Иванов, Петров и Сидоров, образуют очередь. Запишите все возможные варианты образования этой очереди.

1.3. Назовите все возможные комбинации из двух различных нот (всего нот семь: до, ре, ми, фа, соль, ля, си).

1.4. Пусть голосуют 3 человека (голосование «да»/»нет»). Запишите все возможные исходы голосования.

1.5. Предположим, что имеются 3 автомобильные дороги, идущие от Парижа до Тулузы, и 4 — от Тулузы до Мадрида. Сколькими способами можно выбрать дорогу от Парижа в Мадрид через Тулузу? Попытайтесь найти систематический метод для последовательного нахождения решения так, чтобы можно было составить список способов, не пропустив ни одного из них.

1.6. При каком условии сообщение «Cаша завтра придёт в школу» будет содержать 1 бит информации?

1.7. Поезд находится на одном из восьми путей. Сколько бит информации содержит сообщение о том, где находится поезд?

1.8. Сколько существует различных двоичных последовательностей из одного, двух, трех, четырёх, восьми символов?

1.9. Каков информационный объём сообщения «Я помню чудное мгновенье» при условии, что один символ кодируется одним байтом и соседние слова разделены одним пробелом?

1.11. Сколько бит необходимо, чтобы закодировать оценки: «неудовлетворительно», «удовлетворительно», «хорошо» и «отлично»?

1.13. Сколько байт памяти необходимо, чтобы закодировать изображение на экране компьютерного монитора, который может отображать 1280 точек по горизонтали и 1024 точек по вертикали при 256 цветах?

1.14. Решите уравнение: 8 x (бит) = 32 (Кбайт).

1.16. Определите правила формирования приведённых ниже последовательностей и вставьте пропущенные числа [49]:

Источник

В каком виде может существовать информация

1. Понятие информации с точки зрения различных наук

В любой науке основные понятия определить достаточно сложно. Так и понятие «информация» невозможно определить через другие, более «простые» понятия. В каждой науке оно связано с различными системами понятий. Например, в определении понятия «информация» необходимо отразить, что она:

1. существует в неживой природе;

2. существует в биологических системах;

3. не всегда может быть выражена словами;

4. возникает в процессе общения;

5. хранится, обрабатывается, передается, и т.д.

В зависимости от области знания существуют различные подходы к определению понятия «информация».

Впервые как научное понятие термин «информация» стал применяться в теории журналистики в 30-х годах ХХ века, хотя в исследованиях по библиотечному делу он появился еще раньше. Под информацией понимались различные сведения, сообщения. Что соответствует переводу с латинского языка informatio – сведение, разъяснение, ознакомление.

В физике понятие информация рассматривается как антиэнтропия или энтропия с обратным знаком. Поскольку мерой беспорядка термодинамической системы является энтропия системы, то информация (антиэнтропия) является мерой упорядоченности и сложности системы. По мере увеличения сложности системы величина энтропии уменьшается, и величина информации увеличивается. Процесс увеличения информации характерен для открытых, обменивающихся веществом и энергией с окружающей средой, саморазвивающихся систем живой природы (белковых молекул, организмов, популяций животных и т.д.).

Под информацией в технике понимают сообщение, передаваемое с помощью знаков и символов. В теории связи, например, под информацией принято понимать любую последовательность символов, не учитывая их смысл. В основанной американским ученым Клодом Шенноном математической теории информации под информацией понимались не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность (неизвестность). Каждому сигналу в теории Шеннона соответствует вероятность его появления. Например, при передаче текста телеграммы вероятность появления буквы «т» равна 1/33. Чем меньше вероятность появления того или иного сигнала, тем больше информации он несет для потребителя. В обыденном понимании, чем неожиданнее новость, тем больше ее информативность.

Математическая теория информации не охватывает всего богатства содержания понятия информация, поскольку отвлекается от содержательной (смысловой, семантической) стороны сообщения. С точки зрения этой теории фраза из 100 слов, взятая из газеты, пьесы Шекспира или теории относительности Эйнштейна имеют приблизительно одинаковое количество информации.

Наш соотечественник математик Ю.А. Шрейдер оценивал информацию по увеличению объема знаний у человека под воздействием информационного сообщения. Академик А.А. Харкевич измерял содержательность сообщения по увеличению вероятности достижения цели после получения информации человеком или машиной. Таким образом, под информацией в семантической теории понимают сведения обладающие новизной.

В кибернетике – науке об управлении в живых, неживых и искусственных системах – понятие информации связывают воедино с понятием управления (Норберт Винер, Б.Н. Петров). Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства зависит от процессов управления, благодаря которым поддерживаются в необходимых пределах значения их параметров. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации. Информация является обозначением содержания, полученного из внешнего мира в процессе приспособления к нему наших чувств. Информацию составляет та часть знания, которая используется для ориентирования, принятия решений, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования и развития системы.

Данная концепция отрицает существование информации в неживой природе, не дает ответа на вопросы: являются ли информацией неиспользованные знания, являются ли информацией неосмысленная информация?

Для преодоления этих противоречий академик В.П. Афанасьев ввел понятие информационных данных. Информационные данные – это всякие сведения, сообщения, знания, которые могут храниться, перерабатываться, передаваться, но характер информации они приобретут лишь тогда, когда получат содержание и форму пригодную для управления и используются в управлении.

Дальнейшим развитием математического подхода к феномену информация послужили работы Р. Карнапа, И. Бар-Хиллела, А.Н. Колмогорова и многие др.

В этих теориях понятие информации не связано с содержанием сообщений, передаваемых по каналу связи. Информация – абстрактная величина, не существующая в физической реальности, подобно тому, как не существует мнимое число или не имеющая линейных размеров материальная точка.

В биологии, которая изучает живую природу, понятие «информация» связано с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования организмом информации об окружающей среде.

Понятие информация используется в связи с исследованием механизмов наследственности. В генетике сформулировано понятие генетической информации, которое определяется как программа (код) биосинтеза белков, представленных цепочками ДНК. Реализуется эта информация в ходе развития особи. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т.е. созданию точных копий организмов их одной клетки.

В социальных науках (социологии, психологии, политологии и др.) под информацией понимают сведения, данные, понятия, отраженные в нашем сознании и изменяющие наши представления о реальном мире. Эту информацию, передающуюся в человеческом обществе и участвующую в формировании общественного сознания, называют социальной информацией.

Под информацией в документолистике понимают все то, что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов.

С точки зрения индивидуального человеческого сознания информация – это то, что поступает в наш мозг из многих источников в разных формах и, взаимодействуя там, образует структуру нашего знания. Под информацией в быту (житейский аспект) понимают сведения об окружающем мире и протекающем в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами. Информацией для человека являются не только сухие факты, строгие инструкции, но и то, что радует нас, волнует, печалит, заставляет переживать, восторгаться, презирать, негодовать. Более половины общего объема сведений, полученных в процессе разговора, приходится на так называемую несмысловую информацию. Эту информации говорящий по своему желанию, а иногда и непроизвольно, сообщает нам своей тональностью разговора, своей возбужденностью, жестикуляцией, выражением лица, глаз и т.д.

Все знания об окружающем мире человек получает с помощью органов чувств. Насколько мы им можем доверять?

Информация нам нужна для того, чтобы принимать правильные решения. Поэтому необходимо, чтобы она обладала следующими свойствами или качественными признаками

Пример. а) На улице тепло. б) Температура воздуха 22 ºС (если термометр исправен).

1) преднамеренное искажение (дезинформация);

2) искажение в результате действия помех;

3) когда значение отдельного факта или ряда фактов преуменьшается или преувеличивается (слухи, рыбацкие истории).

4. Актуальность (своевременность) информации – важность, существенность для настоящего времени. Только вовремя полученная информация может принести пользу. Неактуальной может быть информация по двум причинам:

1) она может быть устаревшей (прошлогодняя газета);

2) незначимой, ненужной (сообщение, что цены в Италии снижены на 5%).

5. Ценность (полезность или бесполезность) информации оценивается применительно к задачам, которые можно решить с ее помощью.

Самая ценная информация – это достаточно полезная, полная, объективная, достоверная и новая.

Самая достоверная информация не может быть новой.

6. Ясность, понятность. Информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя.

Некоторые представления о разнообразии информации может дать следующее определение (энциклопедический словарь). Информация – общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетки, от организма к организму. Из этого определения следует существование 4 видов информации:

1. социальная (человек-человек);

2. техническая (человек-автомат, автомат-автомат);

3. биологическая (информация в живом и растительном мире);

4. генетическая (передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму).

Другие основания классификации информации:

· по способам и формам получения (восприятия);

· по характеру носителя;

· по характеру источника;

· по сфере применения;

· по общественному значению.

У человека 5 органов чувств:

Человек воспринимает информацию по зрительному каналу: текстовую, числовую, графическую.

Человек воспринимает звуковую информацию: речь, музыка, звуковые сигналы, шум.

Человек воспринимает запахи окружающего мира.

Вкусовые рецепторы языка дают возможность получить информацию о вкусовых качествах предмета.

Человек имеет возможность получить информация «наощупь», через кожу.

Источник