2. Информатика и информация. Информационные процессы

Ответить
Аватара пользователя
school18
Сообщения: 98
Зарегистрирован: Пт июл 12, 2019 9:05 am

2. Информатика и информация. Информационные процессы

Сообщение school18 » Пт сен 20, 2019 9:06 pm

Информатика

Задачи, связанные с хранением, передачей и обработкой информации человеку приходилось решать во все времена: требовалось передавать знания из поколения в поколения, искать
нужные книги в хранилищах, шифровать секретную переписку. К концу XIX века количество документов в библиотеках стало настолько велико, что появилась необходимость как‐то систематизировать накопленную информацию, для того чтобы было удобно ее хранить и искать нужные данные. В конце XIX века зародилось новое научное направление, в котором изучалась документальная информация, то есть информации в виде документов (книг, журналов, статей и т.п.). В английском языке оно получило название «information science» («информационная наука», «наука об информации»).

Применение компьютерной техники значительно увеличило возможности людей в области работы с информацией. Слово «информатика» в современном значении образовано в результате объединения двух слов: «информация» и «автоматика». Таким образом, получается «автоматическая работа с информацией». В английском языке существует близкое по значению выражение «computer science» (наука о компьютерах).


Современная информатика, которая стала самостоятельной наукой в 1970‐х годах, включает следующие научные направления:
• теоретическую информатику (теорию информации, теорию кодирования, математическую
логику, теорию систем и др.);
• кибернетику (теорию управления в природе, технике и обществе);
• искусственный интеллект (распознавание образов, понимание речи, машинный перевод, логические выводы, алгоритмы самообучения);
• вычислительную технику (устройство компьютеров и компьютерных сетей);
• программирование (методы создания новых программ);
• прикладную информатику (персональные компьютеры, прикладные программы, информационные системы и т.д.).
Раньше эти вопросы частично рассматривались в других науках – математике, лингвистике (науке о языке), электронике и др.
В понятие «информатика» часто включают и новые информационные технологии, связанные с применением компьютеров. Они используются практически во всех областях современной
жизни: для оформления документов; для подготовки книг и журналов к печати; для расчета зарплаты; для продажи билетов на поезда и самолеты; для автоматизации производства; при проектировании зданий, кораблей, станков и т.д. Кажется, что все это – совершенно разные сферы деятельности, однако они «связаны» в единое целое понятием «информация».

Что такое информация?


Латинское слово «informatio» переводится как «разъяснение», «сведения». В быту под информацией мы обычно понимаем любые сведения или данные об окружающем нас мире и о нас самих. Однако дать общее определение информации весьма непросто. Более того, в каждой области знаний слово «информация» имеет свой смысл.
Философы говорят о том, что информация, как зеркало, отражает мир (реальный или вымышленный). Биологи чаще всего связывают понятие «информация» только с живой природой. Социологи изучают ценность и полезность информации в человеческом обществе. Специалистов по компьютерной технике в первую очередь интересует представление информации в виде знаков.
Попробуем посмотреть на информацию с разных сторон и попытаться выявить некоторые ее свойства. Прежде всего, информация сама по себе «бестелесна» или нематериальна, она не имеет формы, размеров, массы. С этой точки зрения информация – это содержание, которое человек с помощью своего сознания «выделяет» из окружающей среды.

Информация характеризует разнообразие (неоднородность) в окружающем мире.
Зачем вообще нам нужна информация? Дело в том, что наши знания всегда в чем‐то неполны, в них есть неопределенность. Например, вы стоите на остановке автобуса и не знаете, на ка‐
ком именно автобусе вам нужно ехать в гости к другу (его адрес известен). Неопределенность мешает вам решить свою задачу. Нужный номер автобуса можно определить, например, по карте с маршрутами транспорта. Очевидно, что при этом вы получите новую информацию, которая увеличила знание (уменьшила неопределенность).

Информация уменьшает неопределенность знаний.
Многие выдающиеся ученые XX века (Н. Винер, У. Эшби, К. Шеннон, А. Урсул, А. Моль,В. Глушков) давали свое определение информации, но ни одно из них не стало общепринятым. И этому есть свое объяснение.
Дело в том, что мы всегда определяем новые понятия через уже известные. И, в конечном счете, приходим к понятиям, которые определить невозможно. Например, все термины в геометрии определяются через базовые понятия «прямая», «точка» и «плоскость».
В современной науке информация считается одним из базовых понятий, так же, как материя и энергия. Поэтому дать строгое определение информации не удается, можно только объяснить значение этого слова на примерах и сравнить с другими понятиями. Норберт Винер, создатель кибернетики – науки об управлении и связи – писал: «Информация есть информация, а не материя и не энергия».

Информационные процессы
Как мы уже знаем, информация сама по себе нематериальна. Но она может существовать только тогда, когда связана с каким‐то объектом или средой, то есть с носителем.
Материальный носитель – это объект или среда, которые могут содержать информацию.
Изменения, происходящие с информацией (то есть изменения свойств носителя), называются информационными процессами. Обычно выделяют три основных информационных процесса:
• хранение информации,
• передача информации,
• обработка информации.

Часто информационными процессами называют также и многие другие операции с информацией (например, получение, представление, копирование, удаление и др.), но они, в конечном счете, сводятся к трем названным процессам.

Хранение информации
Для хранения информации человек, прежде всего, использует свою память. Можно считать, что мозг – это одно из самых совершенных хранилищ информации, во многом превосходящее компьютерные средства. Для запоминания и поиска информации используются нервные клетки мозга – нейроны, их более ста миллиардов.
К сожалению, человек многое забывает. Поэтому в древности он записывал информацию на камне, папирусе, бересте, пергаменте, а сейчас – на бумаге, магнитной ленте, электронных носителях. Это нужно еще и для того, чтобы передать знания другим людям, в том числе и следующим
поколениям.
В XX веке появились новые средства хранения информации: перфокарты и перфоленты, магнитные ленты и магнитные диски, лазерные диски, флэш‐память.
В любом случае информация хранится на каком‐то носителе, который обладает «памятью», то есть способен сохранять свое состояние. При записи информации свойства носителя меняются: на бумагу наносятся текст и рисунки; на магнитных дисках и лентах намагничиваются отдельные участки; на лазерных дисках образуются области, по‐разному отражающие свет. Во время хранения эти свойства сохраняются, что позволяет «читать» записанную информацию.
Запись и чтение информации – это процессы, потому что при этом изменяются свойства носителя. При самом хранении никаких изменений не происходит, поэтому, строго говоря, процессом его назвать нельзя.

Передача информации
При передаче информации всегда есть два объекта – источник и приемник информации.
Эти роли могут меняться, например, во время диалога каждый из участников выступает то в роли источника, то в роли приемника информации.
Информация проходит от источника к приемнику через канал связи, в котором она должна быть связана с каким‐то материальным носителем. Для передачи информации свойства этого носителя должны изменяться со временем. Так лампочка, которая все время горит, передает информацию только о том, что какой‐то процесс идет. Если же включать и выключать лампочку, можно передавать самую разную информацию, например, с помощью азбуки Морзе.
При разговоре людей носитель информации – это звуковые волны в воздухе. В компьютерах информация передается с помощью электрических сигналов или радиоволн (в беспроводных устройствах). Информация может передаваться с помощью света, лазерного луча, системы телефонной или почтовой связи, компьютерной сети и др.Информация поступает по каналу связи в виде сигналов, которые приемник может обнаружить с помощью своих органов чувств (или датчиков) и «понять» (раскодировать).
Сигнал – это изменение свойств носителя, которое используется для передачи информации.
Примеры сигналов – это изменение частоты и громкости звука, вспышки света, изменение напряжения на контактах и т.п.
Человек может принимать сигналы только с помощью своих органов чувств. Чтобы передавать информацию, например, с помощью радиоволн, нужны вспомогательные устройства: радио‐передатчик, преобразующий звук в радиоволны, и радиоприемник, выполняющий обратное преобразование. Они позволяют расширить возможности человека.
С помощью одного сигнала невозможно передать много информации. Поэтому чаще всего используется не одиночный сигнал, а последовательность сигналов, то есть сообщение. Важно понимать, что сообщение – это только «оболочка» для передачи информации, а информация – это содержание сообщения. Приемник должен сам «извлечь» информацию из полученной последовательности сигналов. Можно принять сообщение, но не принять информацию, например, услышав речь на незнакомом языке или перехватив шифровку.
Одна и та же информация может быть передана с помощью разных сообщений, например, через устную речь, с помощью записки или с помощью флажного семафора, который используется на флоте. В то же время одно и то же сообщение может нести разную информацию для разных приемников. Так фраза «В Сантьяго идет дождь», переданная в 1973 году на военных радиочастотах, для сторонников генерала А. Пиночета послужила сигналом к началу государственного переворота в Чили.
К сожалению, в реальном канале связи всегда действуют помехи: посторонние звуки при разговоре, шумы радиоэфира, электрические и магнитные поля. Помехи могут полностью или частично искажать сообщение, вплоть до полной потери информации (вспомните телефонные разговоры при перегрузке сети).

Чтобы содержание сообщения, искаженного помехами, можно было восстановить, оно должно быть избыточным, то есть, в нем должны быть «лишние» элементы, без которых смысл все равно восстанавливается. Например, в сообщении «Влг впдт в Кспск мр» многие угадают фразу «Волга впадает в Каспийское море», из которой убрали все гласные. Этот пример говорит о том, что естественные языки содержат много «лишнего», их избыточность оценивается в 60‐80%.

Обработка информации
Обработка – это любое изменение информации, причем изменяться может как содержание информации, так и ее форма представления.
Можно выделить четыре важнейших вида обработки:
• создание новой информации, например, решение задачи с помощью вычислений или логических рассуждений;
• кодирование, когда меняется форма (внешний вид), но не содержание информации; например, перевод текста на другой язык; один из видов кодирования – шифрование, цель которого – скрыть смысл (содержание) информации от посторонних;
• поиск информации, например, в книге, в библиотечном каталоге, на схеме или в Интернете;
• сортировка – расстановка элементов списка в заданном порядке, например, расстановка чисел по возрастанию или убыванию, расстановка слов или фамилий по алфавиту; одна из задач сортировки – облегчить поиск информации.
Для обработки информации человек использует, в первую очередь, свой мозг. Нейроны коры головного мозга «переключаются» примерно 200 раз в секунду – значительно медленнее, чем элементы памяти компьютеров. Однако человек практически безошибочно отличает собаку от кошки, а для компьютеров эта задача пока не разрешима. Дело, по‐видимому, в том, что мозг решает такие задачи не «в лоб», не путем сложных вычислений, а как‐то иначе (как – пока никто до конца не знает).
Компьютер позволяет «усилить» возможности человека в тех задачах обработки информации, решение которых требует длительных расчетов по известным алгоритмам. Однако, в отличие от человека, компьютер не может «мыслить» образами, поэтому для него недоступно фантазии, размышления, творчество.
[/video]
GregorySep
Сообщения: 1711
Зарегистрирован: Чт апр 06, 2023 7:46 pm

Re: 2. Информатика и информация. Информационные процессы

Сообщение GregorySep » Сб мар 23, 2024 7:22 pm

Ответить