Теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации

 

Тема 1. Основные понятия и методы теории информатики и кодирования

1.1. Предмет информатика, основные понятия

Инфоpматика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

Инфоpматика — комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её приоритетные направления:

· pазpаботка вычислительных систем и пpогpаммного обеспечения;

· теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;

· математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;

· методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);

· системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;

· биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;

· социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;

· методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

· телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;

· разнообразные пpиложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними.

Предмет информатики как науки составляют:

· аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

· программное обеспечение средств вычислительной техники;

· средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

· средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Основной задачей информатики как науки - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения:

· архитектура вычислительных систем(приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

· интерфейсы вычислительных систем(приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

· программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач); преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

· защита информации(обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

· автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

· стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

Представление и передача информации

· в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо… · в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков… · в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного…

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Приведем еще несколько определений:

· Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);

· Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств. (Норберт Винер).

Виды существования информации

Информация может существовать в виде:

· 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.

От источника к приемнику информация передается с помощью сигналов, например электрических, световых, звуковых.

Сигнал (от лат. слова signum знак) - изменяющийся во времени физический процесс, с помощью которого передается сообщение.

Сообщение - форма представления информации в виде совокупности знаков (символов).

Источники информации могут вырабатывать непрерывные сигналы (сообщения), в этом случае информация называется непрерывной. Примерами непрерывных сигналов являются человеческая речь, музыка, а также сигналы, передаваемые по телевидению или радио. Например, человеческая речь передается звуковой волной. Параметром сигнала в этом случае является давление, создаваемое звуковой волной в человеческом ухе.

Если источник информации вырабатывает сигнал, который принимает конечное число значений в пределах некоторого интервала времени, то в этом случае информация называется дискретной. Дискретные сигналы, вырабатываются механическими часами, цифровыми измеритель­ными приборами, табло и пр.

Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.

1.3. Процессы связанные с информацией, свойства информации

Информацию можно:

· создавать; · передавать; · воспринимать; · иcпользовать; · запоминать; · принимать; · копировать;

· формализовать; · распространять; · преобразовывать; · комбинировать; · обрабатывать; · делить на части; · упрощать;

· собирать; · хранить; · искать; · измерять; · разрушать; · и др. ·

Эффективность использования информации во многом зависит от ее качества. Качество информации определяется такими ее свойствами, как: достоверность, полнота, актуальность, полезность, понятность и др.

Свойства информации:

· достоверность; · полнота; · ценность; · своевременность;

· понятность; · доступность; · краткость; · и др.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

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

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

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.

 

Кодирование информации в ЭВМ

Числовая информация в компьютере представлена в виде двоичных чисел в двух формах с фиксированной и плавающей запятой (точкой). Для кодирования… Для создания и сохранения графических объектов в компьютере используется два… Растровое изображение – это совокупность точек (пикселей). Координаты каждой точки и ее свойства цвет, яркость…

Структуры данных

Линейные структуры ­ это списки. Список ­ это структура данных отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим номером в… Линейные структуры данных ­ это упорядоченные структуры, в которых адрес… Примером линейной структуры является журнал посещаемости занятий, где каждый студент расположен под своим номером.