Способы получения и виды исходной информации

 

Информационные системы в настоящее время имеют столь широкое применение, что методы их использования и формы представления информации весьма разнообразны. Каждая ИС имеет источник и потребителя информации.

Информация от источника в ИС вводится датчиками принимающими информацию с физических или материальных объектов и преобразующими ее к виду удобному для передачи в универсальные преобразователи. Таковые, например, датчики температуры, давления, переключений и т.п.

Естественно, что источник передает информацию в виде сигналов^Ì или другим способом потребителю^Ì , которым может быть и ИС.

Сигнал^Ì /6/ - физический процесс, имеющий информационное значение, установленное соглашением; любой процесс, несущий информацию.

Потребитель^Ì - человек, пользователь, система (объект) или некоторое функциональное устройство, преобразователь, получающие информацию из источника (ИС, ЭВМ, система связи т т.п.) для использования, хранения, передачи преобразования или управления.

Например, информация, полученная с датчиков, может использоваться для изменения состояния объекта управления (некоторого устройства или системы на предприятии).

В общем случае конкретные сигналы определяются носителями информации, типом объекта и ИС.

В социальных, “ручных” системах основной носитель информации - документы и, соответственно, - знаки, символы, графемы, графики, рисунки, чертежи.

Если источник и пользователь люди, то они используют свет и звук, символы, знаки и языковая форма сообщений.

Знак - это элемент некоторого конечного множества отличимых друг от друга "вещей", набора знаков. Набор знаков, в котором определен (линейный) порядок знаков, называется алфавитом^Ì.

Дискретные языковые сообщения в письменной форме строят обычно записывая знаки письма (графемы) друг за другом. Такие сообщения являются последовательностями знаков. Это справедливо и для устных языковых сообщения, если под знаками понимать фонемы - элементарные составные части устной речи.

Под символами понимаются:

+- некоторые знаки, буквы алфавитов и прочие изображения и элементы графики.

Отдельно иногда выделяют понятие графической информации (данных), под которыми понимаются:

+- графики, гистограммы, диаграммы, схемы чертежи, фигуры и т.д. Элементами информации могут быть точки, прямые, отрезки прямых или кривых, квадраты, прямоугольники, фигуры в пространстве и др. К специфическим знакам относятся знаки изобразительной информации: линии , штрихи, пятна, поверхности, цвета, объемные фигуры, рисунки и пр. Вообще говоря, представление символьных и графических данных несколько различны.

Особым, отдельным, сложным, способом получения и представления информации отличаются социальные (социально-экономические) ИС, которые кроме указанной используют

знания^Ì, как элементы и системы информации. Точное и однозначное определение здесь дать сложно, поэтому под информацией в данном случае будем понимать /2, 4/:

"…- знания^Ì;

+- множество всех текущих ситуаций в объектах данного типа и способы перехода от одного описания объекта к другому (выделено автором - В.Г.);

+- вид информации, хранимой в базах знаний и отражающей знания человека (эксперта) (выделено автором - В.Г.) в определенной предметной области".

Подчеркнем также особенность знаний, как информации /2/:

"... внутренняя интерпретируемость, структурированность, связность и активность". Условно говоря /3/: " знания = факты + убеждения + правила".

Таким образом, в настоящее время кроме обычно понимаемого термина, в ИС особое значение приобретает знание, как информация! Связано это в первую очередь с бурным развитием интеллектуальных и, как частного случая, экспертных ИС.

В технических системах между источником и пользователем (датчики ИС, см. рис.1.4) носителями могут быть:

- бумажные и другие носители, представляющие знаковую, символьную, текстовую и графическую информацию;

- разнообразные физические процессы, представляющие различные сигналы (электрические, электромагнитные, оптические, звуковые, механические движения, волны движения в жидкостях и газах и т.д.).

Как указывалось, достижение и бурное развитие ИС состоит в переходе к цифровым методам представления всех видов информации и соответствующим устройствам во всей технологической цепочке обработки информации. Это означает, что после получения информации (датчиками в ИС, рис.1.4) начинают работать средства, реализующие функции преобразования и представления информации как цифровой.

В случае первого типа носителей знаковая, текстовая и символьная информация преобразуется специальными устройствами, например, сканерами. Форма и вид полученной информации соответствует виду, необходимому для хранения и обработки.

Рассмотрим типы функций полученных в виде сигналов, уже после датчиков ИС (однозначно соответствующие источнику) в технических системах.

Функция выдаваемая источником x(t) может быть непрерывная, дискретная и смешанная. Для непрерывной - характерна возможность принятия в любой момент времени t любого значения из заданного интервала (x_min , x_max), т.е. функция имеет бесконечно большое количество значений. Поэтому ИС должна принимать и преобразовывать непрерывные и дискретные сигналы (информацию).

Универсальные преобразователи, системы сбора, передачи обработки и хранения (в последних случаях – ЭВМ) информации используются для передачи и обработки только дискретных функций x(t) (бесконечное множество значений невозможно). Непрерывные функции преобразуются в дискретную форму, т.е. задаются только в определенные, дискретные, моменты времени.

Информацию, преобразованную или/и представленную в виде, удобном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека, называют данными^Ì.

Данные различают по способу их получения: входные и выходные, управляющие, проблемные, текстовые, символьные, графические и другие.

Особенности информации и данных определяется видом систем информатики: для неживой природы, биологических, технических, и социальных систем (рис.1.5) [3, 8]. На рисунке приведены только основные виды получаемой информации в разных системах.

Таким образом, информация в ИС представляется в виде некоторых типов данных.

 

.

4. Преобразование информации

 

Как указывалось ранее, преобразование информации осуществляется в зависимости от исходной формы, задаваемой источником и потребителем.

Функции сигнала x(t), как указывалось выше, разнообразны и зависят от приборов (датчиков) и самого процесса: непрерывные, дискретные и смешанные. Более точно они могут быть [6], (рис.1.6):

- непрерывные функции x(t) c непрерывным аргументом t, т.е. значение функции может иметь бесконечное число значений в интервале (x_min, x_max ) и бесконечное число значений в интервале (t_min , t_max );

- непрерывные функции x(t) с дискретным аргументом t , т.е. значения функции имеют существенные значения только в определенные выделенные моменты времени t_i , i = 1 ¸ n ;

- дискретные функции x_i(t), с непрерывным аргументом t, т.е. функция может принимать только конечное число значений, в заданном интервале, x₁ (t), x₂ (t),..., x_n (t), в то время как аргумент t - произвольное количество значений в заданном интервале;

- дискретные функции x_i(t), с дискретным аргументом t_i, т.е. и функция и аргумент принимают конечное число значений в заданных интервалах.

Отметим, что каковы бы не были источники информации, ИС могут обрабатывать, передавать и хранить только ограниченное количество значений функций и аргумента. В связи с этим сигналы с датчиков должны преобразовываться так, чтобы значения функции и аргумента были конечными. Преобразование осуществляется следующим образом.

Съем информации по времени t осуществляется только в определенные моменты t_i,, i = 1 ¸ n, например, через равные промежутки Dt (в принципе интервалы могут быть любыми) (рис.1.6) [6].

Для определенности такое преобразование называют дискретизацией (рис.1.6,а).

Аналогичные преобразования производят и по значениям функции. Для этого на интервале значений функции (x_min, x_max) выделяют несколько значений, уровней, например, через равные промежутки (случай, аналогичный предыдущему). Если реальное значение функции находится между уровнями, то значение функции относят к одному из уровней: верхнему или нижнему (возможно и к ближайшему), (рис.1.6) [6].

Такое преобразование называют квантованием по уровню (рис.1.6,б,в).

Каждой выделенной точке можно сопоставить символ, букву, число (как символ) и т. п., т.е. кодировать, представить в виде некоторых данных, для чего выбираются методы кодирования^Ì.

Кодирование^Ì- установление соответствия между элементом данных и совокупностью символов, называемой кодовой комбинацией (словом кода); отожествление данных с их кодовой комбинацией.

Несмотря на то, что исходная информация весьма разнообразна, после преобразования требуется представить ее так, чтобы можно было передавать, обрабатывать и хранить в виде данных с помощью универсальных средств (цифровых устройств).

Рис.1.6. Преобразование исходной информации

В настоящее время в ИС информация преобразуется к двоичному представлению (достижение информатики), при хранении – это биты^Ì , и каждый элемент данных формируется как знаки “1” и “0” (определяются простотой реализации цифровой элементной базы). Преобразователи сопоставляют знакам электрические сигналы (рис 1.7).

На рис.1.7,а. “1” - соответствует высокий потенциал, “0” - низкий (статическое представление), на рис.1.7,б. - “1” - соответствует серия импульсов, “0” – их отсутствие (динамическая форма, форма может быть несколько другая, но суть остается та же).

0 1 0 0 1

Рис.1.7. Представление сигналов в дискретном виде

Таким образом, здесь фактически выбран алфавит из знаков “1” и “0” и тогда любой точке функции дискретизации и квантования можно выделить набор знаков из “1” и “0” – слово в двоичном наборе. В общем случае знаки и алфавит могут быть любыми.