Основные понятия связанные с информацией Общее представление

Основные понятия , связанные с информацией Общее представление информации

Общее представление информацией n Формы представления n Информация и знание n Количественные меры информации n Энтропия-мера неопределенности n Избыточность информации n

Информация - общее и глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой.

Информация Компьютерная обработка Информация в биологии Философский подход Кибернетический подход

Восприятие информации человеком Окружающий мир Органы чувств ЗРЕНИЕ, ВКУС, ОБОНЯНИЕ, ОСЯЗАНИЕ, СЛУХ Мозг человека ПАМЯТЬ

Информация это n n n Житейские ситуации: любые данные или сведения Биология : изучает живую природу -поведение живых организмов Генетика: передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов Филосовский подход : взаимодействие, отражение, познание Кибернетический подход : характеристики управляющего сигнала, передаваемого по линии связи Автоматизированная работа с информацией посредством ка либо технических устройств: количеств символов

Компьютерная обработка данных n n Информация - последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п. ), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

Информация может существовать в виде: n n n n 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.

Информация n n сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы в процессе жизнедеятельности и работы есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

Подходы к информации n Кибернетический – с точки зрения технической системы. n Информационный с точки зрения последовательности символов (сигналов) из некоторого алфавита.

Что можно делать с информацией:

ЕЕ можно: n n n n n СОЗДАВАТЬ ПРИНИМАТЬ КОМБИНИРОВАТЬ ХРАНИТЬ ПЕРЕДОВАТЬ КОПИРОВАТЬ ОБРАБАТЫВАТЬ СОБИРАТЬ ПРЕОБРАЗОВЫВАТЬ n n n n n ИСКАТЬ ВОСПРИНИМАТЬ ФОРМАЛИЗОВАТЬ ДЕЛИТЬ НА ЧАСТИ ИЗМЕРЯТЬ ИСПОЛЬЗОВАТЬ УПРОЩАТЬ РАЗРУШАТЬ ЗАПОМИНАТЬ

Что можно делать с информацией? n n Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами. Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами

Свойства информации Понятность n Новизна n Точность n Полнота n Актуальность (важность, полезность) n Объективность n Достоверность (истинность) n Способность к измерению n

Классификация информации: n n n По способам восприятия - визуальная, аудиальная, тактильная, обонятельная, вкусовая; По формам представления – текстовая, числовая, графическая, музыкальная, комбинированная и тд. По общественному значению: Массовая обыденная, общественно-политическая, эстетическая Специальная - научная, техническая, управленческая, производственная Личная – наши знания, умения, интуиция

Свойства информации n n n n 1. Атрибутивные свойства (атрибут – неотъемлемая часть чего -либо). Важнейшими среди них являются: - дискретность (информация состоит из отдельных частей, знаков) и непрерывность (возможность накапливать информацию) 2. Динамические свойства связаны с изменением информации во времени: - копирование – размножение информации - передача от источника к потребителю - перевод с одного языка на другой - перенос на другой носитель - старение (физическое – носителя, моральное – ценностное) 3 Практические свойства - информационный объем и плотность

Знаковая форма информации n n n Письменные знаки: текст, числа, спец. символы; графика таблицы и тд. ; 2. Жесты или сигналы; 3. Устная форма: разговор

Представление информации n n n n Язык – определенная знаковая система представления информации: Существуют: Естественные языки – разговорные языки в устной и письменной форме. Формальные языки – специальные языки для различных областей человеческой деятельности, которые характеризуются жестко зафиксированным алфавитом, более строгими правилами грамматики и синтаксиса. В основе любого языка лежит алфавит – набор символов/знаков. Полное число символов алфавита -мощность алфавита. Носители информации – среда или физическое тело для передачи, хранения и воспроизведения информации. Информационные процессы - действия, выполняемые с информацией.

Формы представления информации Код- набор условных обозначений для представления информации. Кодирование - процесс представления информации в виде кода. Кодирование данных двоичным кодом. n n Двоичное кодирование и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, увеличивается в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе N= I 2 где N - количество независимых кодируемых значений; I - разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Кодирование текстовой информации n n n Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит. Количество их возможных сочетаний в байте равно 28 = 256. Кодирование : каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 0000 до 1111. Стандарты кодирования текстовой информации с помощью байтов : КОИ-8, СР 1251, СР 866, Mac, ISO, Unicode

Таблица кодирования ASCII n n таблица разделена на две части: основную (с кодами от OOh до 7 Fh) и дополнительную (от 80 h до FFh, где буква h обозначает принадлежность кода к шестнадцатеричной системе счисления). для кодировки одного символа из таблицы отводится 8 бит.

Пример кодирования слово: hello! Символ Код двоичный Код десятичный h e l l o ! 01001000 01100101 01101100 01101111 00100001 72 101 108 111 33

Таблица кодировки текстовой информации ASCII

Стандарт Unicode n 1. 2. 3. 4. важным отличием Unicode от других систем кодировки является то, что он не только приписывает каждому символу уникальный код, но и определяет различные характеристики этого символа, например: тип символа (прописная буква, строчная буква, цифра, знак препинания и т. д. ); атрибуты символа (отображение слева направо или справа налево, пробел, разрыв строки и т. д. ); соответствующая прописная или строчная буква (для строчных и прописных букв соответственно); соответствующее числовое значение (для цифровых символов).

Стандарт Unicode

Кодирование графической информа n n n Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек (пикселей). Каждому пикселю присвоен код, хранящий информацию о цвете пикселя. Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может принимать только два состояния: “белый” или “черный”. Тогда для его кодирования достаточно 1 бита: 1 – белый, 0 – черный.

Кодирование графической информа Количество различных цветов и количество бит, необходимых для их кодировки связаны между собой формулой: N = 2 I Где N – количество цветов, Iчисло бит, отводимых в видеопамяти под каждый пиксель (глубина цвета). Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего К З С Цвет 0 0 0 Черный 0 0 1 Синий 0 1 0 Зеленый 0 1 1 Голубой 1 0 0 Красный 1 0 1 Розовый 1 1 0 Коричневый 1 1 1 Белый

Кодирование звуковой информации n n Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Качество компьютерного звука определяется частотой дискретизации. Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (к. Гц). Характерные частоты дискретизации аудиоадаптеров: 11 к. Гц, 22 к. Гц, 44, 1 к. Гц и др.

Единицы измерения информации n 1 бит – двоичная цифра - binary digit. n 1 бит = 0 или 1 (да - нет, вкл. - выкл. , on – off, true - false). n 1 байт– минимальная единица измерения информации. n 1 байт= 8 бит

Единицы измерения информации n n n n n 1 байт = 8 бит 1 Кбайт (килобайт)= 1024 байт =210 байт 1 Мбайт (мегабайт)= 1024 Кбайт= 220 байт 1 Гбайт (гигабайт) = 1024 Мбайт = 230 байт 1 Тбайт (терабайт) = 1024 Гбайт = 240 байт 1 Пбайт (петабайт) = 1024 Тбайт = 250 байт 1 Эбайт (экзабайт) = 1024 Пбайт = 260 байт 1 Збайт (зеттабайт)= 1024 Эбайт = 270 байт 1 Йбайт (йоттабайт)= 1024 Збайт = 280 байт

Задача Компьютер имеет оперативную память 512 Мбайт. Количество соответствующих этой величине бит больше: 1)10 000 000 бит n 2) 8 000 000 бит n 3) 6 000 000 бит n 4) 4 000 000 бит n ?

Решение задачи 512 Мб = 512 * 1024 Кб = = 512 * 1024 байт = = 512 * 1024 * 8 бит = = 4 294 967 296 бит Правильный ответ: 4

Задача Документ содержит точечную черно-белую фотографию 10 х 15 см. Каждый квадратный сантиметр содержит 600 точек. Каждая точка описывается 4 битами. Каков общий информационный объём документа в килобайтах? (принять 1 Кбайт 1000 байт)

Решение задачи 10 * 15 * 600 * 4= 360 000 бит / 8 = 45 000 байт / 1000 = 45 кб Правильный ответ: 45 КБ

Задача n n Цветное растровое графическое изображение, палитра которого включает в себя 65 536 цветов, имеет размер 100 Х 100 точек (пикселей). Какой объем видеопамяти компьютера (в Кбайтах) занимает это изображение в формате BMP? BMP (Bit Ma. P image) — универсальный формат растровых графических файлов, который хранит информацию о каждой точке изображения

Решение задачи n n n Определить, какое количество информации требуется для хранения в памяти кода цвета каждой точки. Воспользуйтесь формулой, связывающей между собой количество состояний объекта (в данном случае цветов) N и количество информации: N = 2 I 65 536 = 2 I, 65 536 = 216, I = 16 Все изображение состоит из 100× 100 = 10 000 точек. Следовательно, количество информации, которое содержит данное изображение, а, следовательно, и объем видеопамяти, которое оно займет, равен 16 бит × 10 000 = 160 000 бит = 20 000 байт = 19, 53 Кбайт

Информация и знание n n Данные - это совокупность сведений, зафиксированных на определенном носителе в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и обработки. Преобразование и обработка данных позволяет получить информацию. Информация - это результат преобразования и анализа данных. Знания – это зафиксированная и проверенная практикой обработанная информация, которая использовалась и может многократно использоваться для принятия решений.

Информация – это знания Знания ДЕКЛАРАТИВНЫЕ Я знаю, что… ПРОЦЕДУРНЫЕ Я знаю, как…

Принятие решений осуществляются на основе полученной информации и имеющихся знаний n это выбор наилучшего в некотором смысле варианта решения из множества допустимых на основании имеющейся информации. n

Принятие решений

Количественные меры информации n n Количество информации - числовая величина, адекватно характеризующая актуализируемую информацию по разнообразию, сложности, структурированности (упорядоченности), определенности, выбору состояний отображаемой системы Если рассматривается некоторая система, которая может принимать одно из n возможных состояний, то актуальной задачей является задача оценки этого выбора, исхода. Такой оценкой может стать мера информации (события). Мера - непрерывная действительная неотрицательная функция, определенная на множестве событий и являющаяся аддитивной (мера суммы равна сумме мер).

Мера Р. Хартли n n n n Пусть имеется N состояний системы S или N опытов с различными, равновозможными, последовательными состояниями системы. Если каждое состояние системы закодировать двоичными кодами определенной длины d, то эту длину необходимо выбрать так, чтобы число всех различных комбинаций было бы не меньше, чем N. Наименьшее число, при котором это возможно, называется мерой разнообразия множества состояний системы и задается формулой Р. Хартли: H=klogа. N, где k - коэффициент пропорциональности (масштабирования, в зависимости от выбранной единицы измерения меры), а - основание системы меры. если измерение было произведено в двоичной системе, то k=1/ln 2, H=log 2 N (бит); если измерение было произведено в десятичной системе, то k=1/ln 10, H=lg. N (дит).

Мера К. Шеннона дает оценку информации независимо, отвлеченно от ее смысла: n где n - число состояний системы; n рi - вероятность (или относительная частота) перехода системы в i-е состояние, причем сумма всех pi равна 1. n Если все состояния равновероятны (т. е. рi=1/n), то I=log 2 n. n

ЭНТРОПИЯ n n n H= log 2 n - описывает меру неопределенности опыта, и за единицу измерения принимается неопределенность, содержащаяся в опыте, имеющем лишь два равновероятных исхода, которые можно обозначить, например, ИСТИНА (True) и ЛОЖЬ (False) неопределенность, вносимая каждым из равновероятных исходов, равна: H = - p log 2 p

Задача n n n Какое количество информации требуется, чтобы узнать исход броска монеты? РЕШЕНИЕ: В данном случае n=2 и события равновероятны, т. е. p 1=p 2=0, 5. Согласно формуле: I = – 0, 5 • log 20, 5 = 1 бит