Информация и информационные процессы 1 Понятие информации

Информация и информационные процессы 1

Понятие информации Информация – одно из базовых, неопределяемых понятий информатики В бытовом понимании информация – это совокупность сведений о всевозможных объектах, явлениях и процессах окружающего нас мира, это отражение реального мира с помощью человеческой речи, знаков и сигналов. Абстрактная информация всегда представляется в виде конкретного сообщения. Можно сказать, что сообщение выступает в качестве материальной оболочки для представления информации и ее передачи Носитель информации - материальный объект или среда, которые служат для представления или передачи информации 2

Изменение характеристики носителя, которое используется для представления информации, называется сигналом, а значение этой характеристики – параметром сигнала Последовательность сигналов называется сообщением Сообщение служит переносчиком информации, а информация является содержанием сообщения Соответствие между сообщением и содержащейся в нем информацией называется правилом интерпретации сообщения Источник информации – субъект или объект, порождающий информацию и представляющий ее в виде сообщения Приемник информации – субъект или объект, принимающий сообщение и способный правильно его интерпретировать 3

Виды сигналов Сигнал называется дискретным (или цифровым), если его параметр может принимать конечное число значений Сигнал называется непрерывным (или аналоговым), если его параметр может принимать любое значение в пределах некоторого интервала 4

Виды сигналов Сигнал называется дискретным (или цифровым), если его параметр может принимать конечное число значений Знак – элемент некоторого конечного множества отличных друг от друга сущностей Алфавит – упорядоченная совокупность знаков Порядок следования знаков в алфавите называется лексикографическим Минимальный алфавит содержит два знака и называется двоичным Эти знаки принято обозначать 0 и 1 5

Особенности дискретной формы представления информации n Возможность передачи без потерь и искажений n Простота, надежность и относительная дешевизна устройств по обработке информации n Универсальность устройств, обусловленная возможностью приведения любых дискретных сообщений к единому алфавиту. В качестве такого единого алфавита принят двоичный алфавит, на котором базируется вся компьютерная техника 6

n Данные - зафиксированные факты окружающего мира. n Информация - результат использования данных в процессе решения конкретных задач. n Информация – некоторое сообщение, которое уменьшает незнание потребителя об объекте, факте или явлении. n Информация - снятая неопределенность, возникающая с наступлением события. n Знания - информация , обобщенная в виде законов, теорий, совокупностей взглядов и представлений. 7

Свойства информации n неотрывность информации от физического носителя n Дискретность n Непрерывность n Полезность n Актуальность n Полнота n Достоверность 8

n Адекватность информации - это определенный уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению. n Виды адекватности Синтаксическая (формальная) n Семантическая (смысловая) n Прагматическая (потребительская) n 9

Вероятностный подход к измерению количества информации Информация – это снятие неопределенности, связанной с наступлением некоторого события. Чем меньше вероятность события, тем больше информации несет сообщение о его наступлении. Мера количества информации - длина сообщения, записанного с использованием двоичного алфавита. Основная единица - 1 бит: сообщение длиной 1 символ двоичного алфавита. 1 бит – 2 варианта (0 или 1) 2 бита – 4 варианта (00, 01, 10, 11) 3 бита – 8 вариантов (23) 4 бита – 16 вариантов(24) 5 битов – 32 варианта (телеграфный код) 6 битов – 64 варианта 7 битов – 128 вариантов (достаточно для одного алфавита и специальных символов) 8 битов – 256 вариантов (достаточно для двух алфавитов – латинского и национального) 10

Единицы измерения информации 8 бит (bit) = 1 байт (b, byte) 1024(210) байт = 1 килобайт (Kb) 1024 килобайта = 1 мегабайт (Mb) 1024 мегабайта = 1 гигабайт (Гб) 1024 гигабайта = 1 терабайт (Tb) 1024 терабайта = 1 петабайт (Пб) 1024 петабайта = 1 экзабайт (Эб) 1024 экзабайта = 1 зеттабайт (Зб) 1024 зеттабайта = 1 йоттабайт (Йб)

Примеры 1. В студенческой группе 32 человека. Сколько информации содержит сообщение о том, что данный студент назначен старостой группы? Решение: применим формулу Хартли. N = 32 I = log 2 N = 5 битов 2. В составе поезда 16 вагонов, среди которых К (купейные), П(плацкартные), СВ(спальные). Известно, что сообщение о том, что ваш друг приезжает в вагоне К, содержит 2 бита информации. Сколько вагонов К в составе поезда? Решение по определению 1 бит информации дает снятие неопределенности в 2 раза, 2 бита – в 22=4 раза 16 / 4 = 4 Ответ: 4 вагона К 12

Определение количества информации Формула, которая связывает количество равновероятных событий N и количество информации I (формула Хартли). N = 2 I. Пример. При наступлении события возможно 16 равновероятных исходов. Определить количество информации при наступлении этого события. I = log 2 N = log 216 = 4 бита Получено 4 бита информации. Определить количество равновероятных событий. N = 2 4 =16 событий

Формула для вычисления количества информации в случае различных вероятностей исходов ( К. Шеннон , 1948). I = - pi * log 2 pi , где I — количество информации; i изменяется от 1 до N , N — количество возможных исходов; р — вероятность i-ro исхода. Пример. Найти количество информации в сообщении о падении четырехгранной пирамиды, если вероятность падения на первую грань равна 1/6, на вторую – 1/4, на третью – 1/8. Решение. 1. 1 - 1/6 - 1/4 - 1/8 = 11/24 2. I = -(1/6* log 2 1/6 + 1/4* log 2 1/4 + 1/8* log 2 1/8 + 11/24* log 2 11/24) =1, 82 бит

Смысловое содержания информации n тезаурусная мера - связывает семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. (Тезаурус - это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система. ) § Iс § Тезаурус пользователя 15

Прагматическая мера информации Ценность информации измеряется в единицах целевой функции. мера информации Единицы измерения Примеры Синтаксическая Степень уменьшения неопределенности Единицы представления информации Вероятность события Бит, байт и т. д. Семантическая Тезаурус Экономические показатели Пакет прикладных программ, ПК, сети Рентабельность , производительность, Прагматическая Ценность использования Емкость памяти, производительность КП Денежное выражение Время обработки информации и принятия решения 16