Информация Старший преподаватель Яковлева О В Информатика

Информация Старший преподаватель Яковлева О. В.

Информатика l Информатика есть научная дисциплина о закономерностях протекания информационных процессов в системах различной природы, о методах, средствах и технологиях автоматизации этих процессов

l Информационный процесс — процес получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации.

l Сколь ни распространяли бы мы круг наших сведений, потребность в информации будет развиваться, обгоняя темп нашего научного прогресса. Следовательно, по мере роста знания незнание будет не уменьшаться, а возрастать, а деятельность, делаясь более эффективной, — не облегчаться, а затрудняться. Ю. Лотман

Информация l Информация - от латинского informatio - сведения, разъяснения, изложение.

Информация в быту (житейский аспект) l Сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами (С. И. Ожегов. Толковый словарь русского языка).

Информация в теории информации l Сведения, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. Информация - это снятая неопределенность (К. Шеннон).

Информация в кибернетике (теории управления) l Часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, то есть в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Виннер).

Информация в философии l Отраженное разнообразие, возникающее в результате взаимодействия объектов.

Информация в технике. l Сообщения в форме знаков или сигналов, хранимые, передаваемые и обрабатываемые с помощью технических устройств.

Информация в семантической теории (смысл сообщения) l Сведения, обладающие новизной.

Информация в педагогике l Сведения, уменьшающие наше незнание

Информация в информатике l Это то, что содержится в символе или наборе символов

Передача инфориации Среда передачи Источник Кана л свя зи По ме хи Приемник

Виды информации l По истинности Истинная (Истина есть адекватное отображение действительности в сознании) l Ложная (Ложь — утверждение, заведомо не соответствующее истине и высказанное в таком виде сознательно) l

Виды информации l по способу l l l восприятия Визуальная — воспринимаемая органами зрения. Аудиальная — воспринимаемая органами слуха. Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами. Обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецепторами. Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

Виды информации l по форме l l l представления Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка. Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия. Графическая — в виде изображений, предметов, графиков. Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путём. Видеоинформация – в виде движущихся изображений.

Свойства информации 1. Объективность и субъективность l Информация всегда субъективна, т. е. зависит от свойств и особенностей устройств сбора, хранения, переработки, передачи и предоставления информации, а также от мировоззрения, целей, задач, образования, опыта деятельности и особенностей характера человека в качестве такого устройства.

Свойства информации 2. Репрезентативность l Правильный отбор свойств (атрибутов) для отображения объекта (явления, процесса)

Свойства информации 3. Полнота l Достаточность выбранных свойств (атрибутов) для правильного отображения объекта (явления, процесса)

Свойство информации 4. Точность l Близость значений выбранных свойств (атрибутов) к реальным значениям свойств объекта (явления, процесса)

5. Достоверность (правдивость) l Информация должна соответствовать реальному состоянию объекта (явления, процесса)

Свойства информации 6. Содержательность l Отношение количества сведений, необходимых для отображения объекта (процесса, явления) к количеству полученных сведений

Свойства информации 7. Понятность (доступность) l Информация должна быть понятна устройству или человеку, для которого она предназначена

Свойства информации 8. Актуальность l Информация должна соответствовать сегодняшнему состоянию объекта (процесса, явления) l Информация, важная сегодня

Свойства информации 9. Своевременность l Информация предназначена для получения в определенное время

Свойства информации 10. Кумулятивность l Способность в малом объеме содержать большое количество сведений l Способность при накапливании сведений порождать новую информацию

Свойства информации 11. Полезность l Объём возможностей использования информации субъектом, получившим информацию.

Свойства информации Адекватность = объективность + репрезентативность + полнота + точность + достоверность + понятность + актуальность l Соответствующее действительности отображение свойств (атрибутов) объекта (процесса, явления)

Меры информации l Семантическая мера- количество смысла в сообщении l Синтаксическая мера – количество символов в сообщении l Прагматическая мера – количество пользы от получения сообщения

Семантическая мера - количество смысловой информации, содержащееся в сообщении l. Тезаурус – совокупность сведений об объекте (процессе, явлении), имеющаяся у субъекта. l. Семантическая мера – изменение тезауруса после получения информации

Тезаурус I Усваиваемая информация Ic=f(Tp) Тp

Синтаксическая мера l Объемная l Вероятностная

Синтаксическая мера l Объемная – количество символов в сообщении, при условии, что на кодирование каждого символа отводится одинаковое количество битов l Информацию меряют в битах: 1 бит – минимальная информация, соответствующая ответу на вопрос «Да» и «Нет» (1/0).

Измерения в байтах ГОСТ 8. 417 -2002 Название Приставки СИ Название Степень Приставки МЭК Символ Степень Название байт Б 100 - 100 байт килобайт к. Б 103 кило- 103 мегабайт МБ 106 мега- гигабайт ГБ 109 терабайт ТБ петабайт Символ Степень B Б 20 кибибайт Ki. B Ки. Б 210 106 мебибайт Mi. B Ми. Б 220 гига- 109 гибибайт Gi. B Ги. Б 230 1012 тера- 1012 тебибайт Ti. B Ти. Б 240 ПБ 1015 пета- 1015 пебибайт Pi. B Пи. Б 250 эксабайт ЭБ 1018 экса- 1018 эксбибайт Ei. B Эи. Б 260 зеттабайт ЗБ 1021 зетта- 1021 зебибайт Zi. B Зи. Б 270 иоттабайт ИБ 1024 иотта- 1024 йобибайт Yi. B Йи. Б 280

Формула Хартли позволяет определить количество информации, которая содержится в информационном сообщении длины n.

Алфавит сообщения l Алфавит сообщения – множество различных символов, которые используются для кодирования сообщения. l Пример: кириллица, латиница, множество арабских цифр, алфавит азбуки Морзе.

Мощность алфавита сообщения l Мощность алфавита сообщения – количество различных символов, которые используются для кодирования сообщения. l Пример: мощность кириллицы равна 33, мощность латиницы равна 26, мощность множества арабских цифр равна 10, мощность алфавита азбуки Морзе равна 2 (точка, тире).

Формула Хартли N – возможное количество различных информационных сообщений, шт; l а – количество символов/знаков в рассматриваемом алфавите, шт. , (мощность алфавита); l Н–количество букв/элементов в информационном сообщении, шт. , (количество информации). l Н = loga N N=a. H

Формула Хартли При а=2 работаем в двоичной системе, Н – количество битов, отведенных для сообщения N – количество сообщений, которые можно закодировать в двоичной системе в Н битов Н = log 2 N, N=2 H

Задача 1 l Под сообщение в двоичной системе отведено 3 бита. Сколько сообщений можно закодировать? l N=2 H l N=23=8 l Ответ: 8 сообщений

Задача 2 l Требуется в двоичной системе закодировать 16 сообщений. Сколько битов нужно отвести под эти сообщения? l Н = log 2 N, l Н = log 2 16 = log 2 24 = 4 l Ответ: 4 бита

Задача 3 l Алфавит сообщения содержит 4 символа { A, D, H, K }. Под сообщение в отведено 2 позиции. Сколько сообщений можно закодировать? l N=а. H l N=42=16 l Ответ: 16 сообщений

Задача 4 l Требуется в системе с алфавитом из 3 символов { k, g, s } закодировать 9 сообщений. Сколько позиций нужно отвести под эти сообщения? l Н = loga N, l Н = log 3 9 = log 3 32 = 2 l Ответ: 2 позиции

Задача 5 l Требуется закодировать 16 сообщений в 2 позициях. Сколько разных символов (размер алфавита) нужно? l Н = loga N, l 2 = logа 16; а 2=16=42; а=4. l Ответ: 4 символа

Задача 6 Световое табло состоит из светящихся элементов, каждый из которых может гореть одним из 4 -х различных цветов. Сколько различных сигналов можно передать при помощи табло, состоящего из 4 -х таких элементов, при условии, что все элементы должны гореть? l а=4; Н=4; N=a. H=44=(22)4=28=256 l Ответ: 256 l

Задача 7 «деление пополам» . l l l Кто-то загадывает число от 1 до 100, а другой должен отгадать его, получая лишь ответы «да» или «нет» . Задаётся вопрос: «число меньше N? » . Любой из ответов «да» и «нет» сократит область поиска вдвое. Далее по той же схеме диапазон снова делится пополам. В конечном счёте загаданное число будет найдено. Сколько вопросов надо задать, чтобы найти задуманное число от 1 до 100. Допустим загаданное число 27. Вариант диалога: Больше 50? Нет. Больше 25? Да. Больше 38? Нет. Меньше 32? Да. Меньше 29? Да. Больше 27? Нет. Это число 26? Нет. Ответ: 27, задано 7 вопросов. Н = loga N, Н= log 2100=6, 7;

Синтаксическая мера l Вероятностная - количество символов в сообщении, при условии, что на кодирование каждого символа отводится разное количество битов в зависимости от частоты появления этого символа в алфавите (в сообщении)

Относительная частота l Относительной частотой события называют отношение числа испытаний, в которых это событие появилось, к общему числу фактически произведенных испытаний. Относительная частота события определяется формулой Где m – число испытаний, в которых событие появилось, l n– общее число фактически произведенных испытаний. l

Формула Шенона n - количество состояний системы, l i=1, 2, 3, . . . , n l Ni – i-тое состояние системы l Рi – частота состояния Ni l

Формула Шенона. Задача 1. l l l N = 33 - количество букв в алфавите, i=1, 2, 3, . . . , 33 – номер буквы в алфавите Ni – количество i-той буквы N – количество букв в тексте Рi – частота появления i-той буквы, Рi =Ni /N

Формула Шенона. Задача 1. Лес пахнет дубом и сосной, За лето высох он от солнца, И Осень тихою вдовой Вступает в пестрый терем свой. N=84, l N 1 а=4, N 2 б=1, N 3 в=6, N 5 д=2, N 6 е=8, N 9 з=1, N 10 и=3, N 11 й=4, N 13 л=3, N 14 м=2, , N 15 н=5, N 16 о=13, N 17 п=3, N 18 р=2, N 19 с=9, N 20 т=8, N 21 у=2, N 23 х=3, N 24 ц=1, N 29 ы=2, , N 30 ь=1, N 32 ю=1 l

Информационные принципы основной тезис формализации; l • принцип информационного моделирования; l • принцип информационного управления; l • принцип нелокальности информационных взаимодействий; l • принцип универсальности цифрового кодирования l

Основной тезис формализации l Его суть состоит в принципиальной возможности разделения объекта и его обозначения.

Основной тезис формализации Следствия основного тезиса формализации : l факт автономности знаковых систем (возможность оперирования знаками без обращения к объекту); l возможность множественности интерпретаций знаков и знаковых систем

Принцип информационного моделирования l Научное познание осуществляется посредством моделирования, основные модели – это описания объектов или процессов, то есть, информационные модели.

Принцип информационного моделирования Следствиями этого принципа являются: l признание наличия трех классов моделей — материальных моделей, информационных моделей, воображаемых моделей; l приобретение информационными моделями статуса самостоятельных объектов, способных оказывать значительное влияние на мировосприятие и поступки людей.

Принцип информационного управления l В современном мире управляющее воздействие часто носит информационный характер.

Принцип нелокальности информационного взаимодействия Возможность осуществления взаимодействия на расстояниях, превышающих радиус действия любой из физических сил. l При решении какой-либо задачи или принятии какого-либо решения необходимо учитывать не только непосредственные условия или результаты, но и состояние среды, которая «окружает» эту проблему, ее контекст. l

Принцип универсальности цифрового кодирования l принципиальная возможность «очислить» всякой объект или процесс.

Ссылки l Бешенков С. А. , Гейн А. Г. , Григорьев С. Г. Информатика и информационные технологии. Екатеринбург, 1995. l 2. Бешенков С. А. , Ракитина Е. А. Моделирование и формализация. М. : Лаборатория Базовых Знаний, 2002.