Урок 8_1

Оглавление

Информация (от лат. informatio — осведомление, разъяснение, изложение) — очень широкое понятие, имеющее множество трактовок.

Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика". Широко распространён также англоязычный вариант этого термина — "Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука".

В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.

Сигнал – это материальный носитель информации (данных), которая передаётся от источника к потребителю. Может представлять собой физические сигналы или математические модели.

Сигналы могут быть аналоговыми и дискретными.

Аналоговый (непрерывный) сигнал отражается некоторой физической величиной, изменяющейся в заданном интервале времени, например, тембром или силой звука.

Приведём пример непрерывного сообщения – человеческая речь, передаваемая модулированной звуковой волной. Параметром сигнала в этом случае является давление, создаваемое этой волной в точке нахождения приёмника – человеческого уха.

Дискретный (цифровой) сигнал слагается из счётного множества информационных элементов.

Параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений.

Набор самых "мелких" элементов дискретного сигнала называется алфавитом, а сам дискретный сигнал называют также сообщением.

Сообщение, передаваемое с помощью таких сигналов, – дискретное.

Информация, передаваемая источником, – дискретная.

Примером дискретного сообщения может быть процесс чтения книги, информация в которой представлена текстом, т. е. дискретной последовательностью отдельных значков (букв).

Аналоговый сигнал может быть преобразован в дискретный. Такой процесс называется дискретизацией.

Компьютер – цифровая машина, т. е. внутреннее представление информации в нём дискретно.

Примерно 40 тысяч лет назад в процессе эволюции живой природы появился Человек разумный (перевод с латинского «Homo Sapiens»). Человек существует в «море» информации, он постоянно получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, хранит ее в своей памяти, анализирует с помощью мышления и обменивается информацией с другими людьми.

Целесообразное поведение человека, так же как и животных, строится на основе анализа информационных сигналов, которые он получает с помощью органов чувств. Чувствительные нервные окончания органов чувств (рецепторы) воспринимают воздействие (например, на глазном дне колбочки и палочки реагируют на воздействие световых лучей) и передают его по нервной системе в мозг.

Способы восприятия информации живыми организмами зависят от наличия у них тех или иных органов чувств. Человек может использовать пять различных способов восприятия информации с помощью пяти органов чувств:

В повседневной жизни от свойств информации зависит экономическое развитие общества, жизнь и здоровье людей. В любой ситуации приходится анализировать свойства информации, чтобы оценить, насколько она понятна, актуальна и полезна для окружающих, насколько достоверны содержащиеся в ней сведения.

Значимость тех или иных свойств информации определяется конкретной ситуацией. В одних ситуациях важна актуальность и достоверность информации.

Пример:

Информационная телевизионная программа должна содержать только актуальную и достоверную информацию о событиях дня.

В других ситуациях важную роль играют такие свойства, как доступность и понятность.

Эффективность использования информации связана с такими её свойствами, как актуальность, доступность (понятность), достоверность, репрезентативность, адекватность и полнота.

Актуальность информации определяется тем, насколько важны для человека или общества данные сведения, могут ли они быть использованы в конкретной ситуации для решения проблемы.

Это свойство во многом зависит от интервала времени, прошедшего с момента появления данной информации, а также от того, насколько быстро изменяется ситуация.

Таким образом, своевременность информации предполагает её поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного со временем решения поставленной задачи.

Только актуальная, вовремя полученная информация может принести пользу людям. Недаром прогноз погоды сообщают накануне, а не в тот же день.

Доступность информации обеспечивается за счёт её преобразования в понятную форму. При этом одну и ту же информацию можно представить в разной форме в зависимости от её получателя.

Информация становится понятной, если она выражена в той форме и тем языком, который воспринимает тот, кому она предназначена.

Пример:

Учебник по физике 10-го класса совершенно непонятен восьмикласснику, так как в нем содержатся незнакомые термины и формулы, а учебник по физике 8-го класса содержит доступную информацию для восьмиклассника, но десятиклассник в нем не найдет ничего нового.

В книжном магазине вы найдете отдел детской литературы, где на каждой книге будет указан возраст ребёнка, на который она ориентирована. Это означает, что информация в этих книгах представлена так, чтобы быть доступной и понятной читателю данного возраста.

Достоверность информации определяется её свойством отражать состояние реально существующего объекта, процесса или явления. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию ситуации и, как следствие, к принятию неправильного решения.

Полнота (достаточность) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения набор данных. О полноте информации можно говорить, когда какая-либо дополнительная информация об объекте будет уже избыточна.

Понятие полноты информации связано с её смысловым содержанием.

Как неполная, так и избыточная информация снижает эффективность решений, принимаемых человеком на её основе.

Рассмотрим несколько ситуаций, где чрезвычайно важно иметь полную и достоверную информацию.

- Предположим, вы отправляете телеграмму с информацией о дате приезда гостя, которого надо встретить на вокзале. Если при передаче телеграммы будет допущена ошибка в дате приезда, это приведет к неприятным последствиям.

- Если человек сел за руль автомобиля, не зная, как им управлять, то вряд ли он далеко уедет. В этом случае можно сказать, что этот человек имеет неполную информацию для управления автомобилем.

Адекватность информации — это соответствие образа, создаваемого с помощью полученной информации (информационной модели), реальному объекту, процессу или явлению. В реальной жизни вряд ли возможна ситуация, когда существует полная адекватность информации. Всегда присутствует большая или меньшая степень неопределённости. Степень адекватности информации реальному состоянию объекта тоже влияет на правильность решений, принятых человеком.

Пример:

Вы успешно закончили школу и хотите продолжить образование по экономическому направлению. Поговорив с друзьями, вы узнаете, что подобную подготовку можно получить в разных вузах. В результате таких бесед вы получаете весьма разноречивые сведения, которые не позволяют вам принять решение в пользу того или иного варианта, то есть полученная информация не адекватна реальному состоянию дел. Для того чтобы получить более достоверные сведения, вы покупаете «Справочник для поступающих в вузы», из которого получаете исчерпывающую информацию. В этом случае можно говорить, что информация, полученная вами из справочника, адекватно отражает направления обучения в вузах и помогает вам определиться с окончательным выбором.

Репрезентативность информации связана с правильностью её отбора и формирования для адекватного отражения свойств объекта. Непременным условием определения свойства репрезентативности информации является поступление похожей информации из разных источников. Понятно, что полного совпадения по всем источникам информации никогда не будет. Однако если все сделано правильно, то полученная информация будет отражать самые важные характеристики объекта.

Рассмотрим несколько примеров, где выделены наиболее важные свойства для конкретной ситуации.

Пример:

Утром, когда вы собираетесь в школу, вы обязательно смотрите на часы: вам нужна только достоверная информация. Скорее всего, вы выглянете в окно или посмотрите на термометр, чтобы решить, что следует надеть. Здесь важна актуальность информации. Затем вы идете в школу и находите кабинет, в котором проходит урок согласно расписанию. Вам нужна полная и достоверная информация, иначе невозможно найти нужный кабинет.

Вам необходимо воспользоваться географической картой для определения маршрута поездки, знакомства с новой страной, изучения исторических событий. Карта всегда служила человеку источником информации о земной поверхности. Она также является важным инструментом для исследования в различных областях. Такие задачи, как соотнесение с реальной местностью и координирование строительных работ, решаются с помощью карт. Поэтому здесь жизненно важна адекватность информации, содержащейся в картах, реальной местности.

Сейчас создаются геоинформационные системы - живые карты на компьютере. В них обрабатывается и анализируется информация, поступающая со спутников. Такие системы позволяют решать нетрадиционные задачи:

- прогнозировать объем продаж и потенциал рынка, так как могут отображать демографические данные и информацию о расположении магазинов, ассортименте товара;

- анализировать последствия экологических аварий и выбирать оптимальные решения для их ликвидации;

- строить модели гидрографической сети и определять участки затоплений;

- строить модели рельефов поверхности Земли.

Все карты «описаны» специальным языком, который понятен лишь специалисту. Это означает, что данная информация доступна не всем. Каждый символ для специалиста несет большой объем достоверной, объективной и понятной информации, которая недоступна тем, кто не знает используемого языка.

В современных «космических технологиях» решающую роль играет информация, полученная с помощью различных приборов. Например, расположение станции относительно Солнца важно для работы солнечных батарей. Малейшая неточность - и космический корабль лишится энергии. Такая информация должна быть актуальной, достоверной и полной.

Человек постоянно участвует в разнообразных процессах дома, на работе, на улице, в общественных местах.

Под процессом понимают ход, развитие какого-нибудь явления, последовательную смену состояния объекта.

Одни процессы характерны для общества, другие — для живой природы. В одних ситуациях человек активно участвует в процессе: например, школьник в процессе обучения, водитель — при управлении автомобилем, рабочий — при строительстве дома и т. д.

В других случаях он пассивен и занимает позицию наблюдателя: например, во время грозы, во время экскурсии, на просмотре спектакля, у экрана телевизора. Особую роль среди всего существующего разнообразия процессов занимает процесс, называемый информационным.

Основные типы информационных процессов

Получение информации

Это сбор сведений из каких либо источников (извлечение данных из хранилища/источника данных, наблюдение за событиями и явлениями, общение, СМИ и масс-медиа). Получение информации основано на отражении различных свойств процессов, объектов и явлений окружающей среды. Этот процесс выражается в восприятии с помощью органов чувств. Для улучшения восприятия информации человек придумал различные индивидуальные приспособления и приборы — очки, бинокль, микроскоп, стетоскоп, различные датчики и т. д.

Хранение информации

Хранение информации имеет большое значение для многократного использования информации и передачи информации во времени. Для долговременного хранения используются книги, в настоящее время — компьютерные носители, устройства внешней памяти и др. Информация чаще всего хранится для неоднократной дальнейшей работы с ней. В этом случае для ускорения поиска информация должна быть как-то упорядочена. В библиотеках — это картотеки, при хранении с использованием компьютера — размещение информации в определенных папках, в более сложных случаях — это базы данных, информационно-поисковые системы и т. д.

Обработка информации

Обработка информации подразумевает преобразование ее к виду, отличному от исходной формы или содержания информации. Процесс изменения информации может включать в себя, например, такие действия как численные расчёты, редактирование, упорядочивание, обобщение, систематизация и т. д. Результаты обработки информации в дальнейшем используются в тех или иных целях, например: получение новой информации из уже известной путем логических рассуждений или математических вычислений (например, решение геометрической задачи); изменение формы представления информации без изменения ее содержания (например, перевод текста с одного языка на другой); упорядочение (сортировка) информации (например, упорядочение расписания движения поездов по времени их отправления).

Передача информации

Передача информации необходима для её распространения. Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем. Такие средства связи принято называть каналами передачи информации. Следует отметить, что в процессе передачи информации, она может искажаться или теряться. Это происходит в тех случаях, когда информационные каналы плохого качества или на линии связи присутствуют помехи. Передача информации — это всегда двусторонний процесс, в котором есть источник и есть приемник информации. Источник передает информацию, а приемник её получает.

В физике, которая изучает неживую природу, информация является мерой упорядоченности системы по шкале «хаос порядок». Один из основных законов классической физики утверждает, что замкнутые системы, в которых отсутствует обмен веществом и энергией с окружающей средой, стремятся с течением времени перейти из менее вероятного упорядоченного состояния в наиболее вероятное хаотическое состояние. В соответствии с такой точкой зрения физики в конце XIX века предсказывали, что нашу Вселенную ждет «тепловая смерть», т. е. молекулы и атомы равномерно распределятся в пространстве и какие-либо изменения и развитие прекратятся. Однако современная наука установила, что некоторые законы классической физики, справедливые для макротел, нельзя применять для микро- и мегамира. Согласно современным научным представлениям, наша Вселенная является динамически развивающейся системой, в которой постоянно происходят процессы усложнения структуры.

Таким образом, с одной стороны, в неживой природе в замкнутых системах идут процессы в направлении от порядка к хаосу (в них информация уменьшается). С другой стороны, в процессе эволюции Вселенной в микро- и мегамире возникают объекты со все более сложной структурой и, следовательно, информация, являющаяся мерой упорядоченности элементов системы, возрастает.

Живые организмы – открытые системы.

Живые системы в процессе развития способны повышать сложность своей структуры, т. е. увеличивать информацию, понимаемую как меру упорядоченности элементов системы. Так, растения в процессе фотосинтеза потребляют энергию солнечного излучения и строят сложные органические молекулы из «простых» неорганических молекул. Животные подхватывают эстафету увеличения сложности живых систем, поедают растения и используют растительные органические молекулы в качестве строительного материала при создании еще более сложных молекул. Биологи образно говорят, что «живое питается информацией», создавая, накапливая и активно используя информацию. Целесообразное поведение живых организмов и выживание популяций животных во многом строятся на основе получения информационных сигналов. Информационные сигналы могут иметь различную физическую или химическую природу: звук, свет, запах и другие.

Генетическая информация представляет собой набор генов, каждый из которых «отвечает» за определенные особенности строения и функционирования организма. При этом «дети» не являются точными копиями своих родителей, так как каждый организм обладает уникальным набором генов, которые определяют различия в строении и функциональных возможностях.

Системы управления техническими устройствами. Функционирование систем управления техническими устройствами связано с процессами приема, хранения, обработки и передачи информации. Системы управления могут выполнять различные функции. Например, такие системы могут поддерживать определенное состояние технической системы.

Так системы автоматической терморегуляции холодильника, утюга и кондиционера обеспечивают поддержание заданной температуры. В системе терморегуляции управляющее устройство получает информацию от температурных датчиков, обрабатывает ее (сравнивает реальную температуру с заданной) и передает команды нагревательному элементу (усилить или уменьшить нагрев).

Роботы

Роботами называются автоматические устройства, предназначенные для осуществления научных, производственных и других работ. Роботы могут иметь различные внешний вид и размеры, но все они выполняют те или иные действия на основании заложенной в них программы обработки информации.

Промышленные роботы обычно заменяют человека в тех отраслях производства, где требуется проведение утомительных и однообразных работ (например, конвейерная сборка автомобилей и электронных устройств), опасных технических работ (например, работа с радиоактивными материалами), а также работ, где присутствие человека физически невозможно (например, автоматические космические и глубоководные аппараты).

Большой интерес всегда вызывают роботы, подобные человеку или животным по внешнему виду и действиям. Они могут ходить, преодолевать препятствия, реагировать на внешние раздражители и даже разговаривать.

Информационные и коммуникационные технологии

В современном информационном обществе главным ресурсом является информация, использование которой базируется на информационных и коммуникационных технологиях. Информационные и коммуникационные технологии являются совокупностью методов, устройств и производственных процессов, используемых обществом для сбора, хранения, обработки и распространения информации.

Во второй половине прошлого, XX века в связи с бурным ростом объема информации начали создаваться специальные технические устройства, предназначенные для обработки, хранения и приема/передачи информации в цифровой форме.

В последние годы появились роботы, оснащенные органами чувств, аналогичными органам чувств человека (зрение, слух, тактильные ощущения), имеющие память и способные обрабатывать полученную информацию и осуществлять целенаправленные действия. Такие роботы могут работать дома (уже производится робот-пылесос), в больнице (экспериментальные образцы разносят больным лекарства), на других планетах (луноходы и марсоходы путешествуют по поверхностям небесных тел) и т. д.

Универсальным устройством обработки информации является компьютер. Подключаемые к компьютеру периферийные устройства (принтеры, сканеры, цифровые камеры и др.) позволяют вводить информацию в компьютер в цифровой форме и представлять ее в форме, удобной для человека. Для передачи информации по компьютерным сетям используются модемы и другие сетевые устройства.

Мы постоянно участвуем в действиях, связанных с передачей информации. Люди передают друг другу просьбы, приказы, отчёты о проделанной работе, публикуют книги, научные статьи, рекламные объявления. Передача информации происходит при чтении книг, при просмотре телепередач.

В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приёмник информации: источник передаёт информацию, а приёмник её принимает.

Между ними действует канал передачи информации — информационный канал (канал связи).

Органы чувств человека являются биологическими информационными каналами.

Техническими информационными каналами являются телефон, радио, телевидение, компьютерные сети.

По характеру передачи информационный канал может быть односторонним или двусторонним.

Односторонний канал передаёт информацию только от источника к приёмнику.

Двусторонний канал передаёт информацию как от источника к приёмнику, так и в обратном направлении.

При переходе дороги на регулируемом перекрёстке ты (приёмник информации) воспринимаешь зелёный сигнал светофора (источника информации) как разрешение перейти дорогу. В этом случае информация передаётся в одну сторону, но бывают такие ситуации, когда происходит взаимный обмен информацией.

Играя в компьютерную игру, ты постоянно обмениваешься информацией с компьютером: воспринимаешь сюжет, правила и текущую ситуацию, анализируешь полученную информацию и передаёшь компьютеру с помощью клавиатуры или мыши некоторые управляющие команды.

В свою очередь, компьютер принимает и обрабатывает твои команды, отображая результат обработки на экране дисплея. Этот взаимный обмен информацией происходит на протяжении всей игры. В случае просмотра телепередачи всей семьёй источник информации один (телепередача), а приёмников несколько (члены семьи).

Для того чтобы передавать информацию на большие расстояния, человек использует различные средства связи.

Средства связи — способы передачи информации на расстояние. К традиционным средствам связи относятся сигнализация, почта, телеграф, телефон, радио, телевидение, Интернет.