Презентация 10 -13 Информация и информационные процессы

Презентация 10 -13 Информация и информационные процессы

Термин информация происходит от латинского informatio, означающего разъяснение, осведомленность. Информацию мы получаем отовсюду и повсеместно. Это не только сведения, которые мы получаем на уроке, из книг и прессы или от друзей. Это и те ощущения, которые дает нам окружающий мир, получаемые человеком с помощью органов чувств: глаза (зрение, 90 процентов информации), уши (слух), язык (вкус), нос (обоняние), кожа (осязание). Если мы обратимся к Большой Российской Энциклопедии (БРЭ), то узнаем, что информация – (от лат. informatio – разъяснение, изложение) это термин, который с самого начала обозначал сведения, передаваемые одними людьми другим людям устным, письменным или каким-либо другим способом (например, с помощью условных сигналов, с использованием технических средств и т. д. ).

Информация – одно из базовых понятий в науке (как материя, энергия), поэтому нет более четкого определения: § невозможно выразить через более простые понятия § объясняется только на примерах или в сравнении с другими понятиями

Информационные процессы – действия, выполняемые с информацией (обработка, хранение и передача), всегда играли в жизни человечества очень важную роль. История человечества – это история того, как человек стремился получить информацию об окружающем его мире, сохранить, использовать, передать её следующим поколениям. Наскальная живопись, клинопись, устная речь, музыкальные звуки, нотные знаки для их записи, алфавит, телеграф, радио, телефон, телевидение, компьютеры – вот лишь некоторые звенья цепи попыток совершенствовать способы получения, сохранения, обработки и передачи информации.

Информационные процессы • Хранение – мозг, бумага, камень, береста, … – память ПК, дискеты, винчестеры, CD, DVD, магнитная лента • Обработка – создание новой информации – кодирование – изменение формы, запись в некоторой знаковой системе (в виде кода) – поиск – сортировка – расстановка элементов в заданном порядке • Передача источник информации помехи канал связи приемник информации 5

Вещество, энергия, информация – основные понятия науки Вплоть до XVI в. деятельность человека была направлена на овладение веществом, т. е. познание свойств вещества и изготовление орудий труда. В процессе становления индустриального общества вышла проблема овладения энергией – тепловой, электрической, атомной. Желая исследовать все более сложные объекты в технике, обществе, биологии, наука встала перед фактом невозможности описать их поведение на языке материально-энергетических моделей. К концу XX века стала складываться информационная карта мира. Информация сегодня имеет общественное значение. Она стала предметом производства и распространения, обрела свойства и функции товара.

С середины XX в. в результате социального прогресса и бурного развития науки и техники роль информации значительно возрастает. С изобретением кино, радио, телефона, телевидения происходит лавинообразное нарастание массы разнообразной информации, получившее название «информационного взрыва» . Возникла потребность в научном подходе к информации, выявлении её наиболее характерных свойств. Происходит изменение понятия информации. Оно было расширено и включило обмен сведениями не только между человеком и человеком, но также между человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире.

Информационные процессы в обществе Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств (зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса). Чтобы правильно ориентироваться в мире, человек запоминает полученные сведения (хранит информацию). Весь процесс познания является процессом получения и накопления информации. Человеческая память является носителем очень большого объема информации в виде зрительных образов, знания различных фактов и теорий. Хранение информации также осуществляется с помощью книг, а в последнее время все больше на электронных носителях. В процессе достижения каких-либо целей человек принимает решения (обрабатывает информацию), а в процессе общения с другими людьми передает и принимает информацию.

Информационные процессы в обществе Для обмена информацией между людьми служат языки. Устное общение развивалось от имитации звуков, существующих в природе, до словесного выражения мысли. Есть универсальные языки: язык живописи, язык музыки. В наше время появилось понятие «средства массовой информации» , или СМИ (газеты, журналы, радио, TV, Интернет). Благодаря современным техническим средствам информация распространяется в считанные секунды на огромные расстояния и люди могут следить за происходящими в мире событиями в режиме реального времени, быстро реагировать на них.

Интересные факты За период с 1999 по 2002 год количество информации, произведенной в мире, возросло на 30%. Об этом сообщает информационное агентство Washington Pro. File. Человечество ежегодно производит такое количество информации, что ею можно заполнить 500 тысяч Библиотек Конгресса США. Как известно, Библиотека Конгресса США – это крупнейшее книгохранилище мира, в нем насчитывается 29 млн. единиц книг и иных печатных материалов, 58 млн. манускриптов, 12 млн. фотографий, 4, 8 млн. карт, 2, 7 млн. аудио - и видеозаписей. 92% общемировой информации содержится в электронном виде. В Интернете «хранится» примерно 17 Библиотек Конгресса США.

Информационные процессы в природе Получение и преобразование информации является условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования, роста и размножения. Биологи говорят, что «живое питается информацией» , создавая, накапливая и активно используя ее. Пчела летит на запах цветка, который является информацией для нее, летучие мыши ориентируются в пространстве, получая информацию с помощью ультразвуковой локации. Формирование поведения организмов в сообществах в значительной степени зависит от химических средств передачи информации (например, особых веществ – феромонов, используемых животными для привлечения или отпугивания других особей, регуляции жизнедеятельности в семьях пчёл, муравьев и т. д. ).

Информация в неживой природе Информация порядок, организованность, неоднородность q Замкнутые системы (нет обмена информацией и энергией с внешней средой): порядок (больше информации) хаос (меньше информации) q Открытые системы (возможно увеличение информации): H H O O H H атомы водорода молекула воды и кислорода звездная пыль галактика

Информация в живой природе q Живые организмы – открытые системы. q Одноклеточные используют информацию о температуре и химическом составе. q Усложнение увеличение информации. свет органическое вещество! углекислый газ CO 2 вода H 2 O глюкоза C 6 H 12 O 6 фотосинтез кислород O 2 q Животные воспринимают информацию органами чувств.

Информация в живой природе q Информационные сигналы в жизни животных: звук, свет, запах, поза.

Информация в биологии § Сигналы несут информацию от органов чувств к мозгу: § Наследственная информация (молекула ДНК):

Интересные факты Любой живой организм, в том числе человек, является носителем генетической информации, которая передается по наследству. Генетическая информация хранится во всех клетках организма в молекулах ДНК, которые состоят из отдельных участков (генов). Каждый ген "отвечает" за определенные особенности внешнего вида, строения и функционирования организма. Чем сложнее организм, тем большее количество генов содержится в молекуле ДНК. Работы по расшифровке генома человека, который содержит более 20 тысяч различных генов, проводились с использованием компьютерных технологий и были в основном закончены в 2000 г.

Информационные процессы в технике Информационные процессы характерны не только для человека и общества, живой природы, но и для техники. Норберт Винер в 40 -х годах XX в. заложил основы новой научной области кибернетики, указал на общность информационных процессов в технике, обществе и живых организмах. Человеком разработаны технические устройства, в том числе современные компьютеры, которые специально предназначены для автоматической обработки информации.

Информационные процессы в технике Чарльз Бэббидж ещё в 1823 году создал проект вычислительной машины, которая принципиально отличалась от других механических машин тем, что должна была работать без помощи человека по заранее составленной и введенной программе. Ученый предусмотрел устройство ввода чисел, устройство обработки, устройство вывода результата и устройство управления, которое управляет работой остальных.

Информационные процессы в технике Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства связаны с процессами управления. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации. В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов – управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи - информация о состоянии управляемого объекта.

Информационные процессы в технике Автоматизированные системы управления – это такие системы, в которых сбор и обработка информации, необходимой для выработки управляющих команд, осуществляется с помощью компьютеров и специальной техники, а решение принимает человек. В автоматических системах управления и обработка информации и формирование управляющих сигналов выполняется без участия человека по заранее введенным программам. Примером служат системы управления космическими аппаратами. Системы управления встроены практически во всю современную бытовую технику, станки с числовым программным управлением, транспортные средства и др.

Информация в технике § системы стабилизации: t° нагреватель контроллер датчик t° § системы программного управления токарный станок

Объекты окружающего мира Галактика Макротела Молекулы Биологические Человек системы Атомы Элементарные частицы Техника Общество

Измерение информации 1. Содержательный подход Количество информации, заключенное в сообщении, определяется объемом знаний, который несет это сообщение получающему его человеку. Сообщение содержит информацию для человека, если заключенные в нем сведения являются для этого человека новыми и понятными и, следовательно, пополняют его знания. При содержательном подходе измеряется количество информации в сообщении о результате некоторого события.

Единица измерения количества информации называется бит. Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний человека в два раза, несет для него 1 бит информации. Неопределенность знания о результате некоторого события (бросание монеты или игрального кубика, вытаскивание жребия и др. ) – это количество возможных результатов.

Измерение информации Связь равновероятностных событий с количеством информации Пусть в некотором сообщении содержатся сведения о том, что произошло одно из N равновероятных событий (равновероятность обозначает, что ни одно событие не имеет преимуществ перед другими). Тогда количество информации, заключенное в этом сообщении, - i бит и число N связаны формулой: 2 i = N Если N равно целой степени двойки (2, 4, 8, 16 и т. д. ), то такое уравнение можно решить "в уме"

Примеры задач Пример 1 При бросании монеты сообщение о результате жребия (например, выпал орел) несет 1 бит информации, поскольку количество возможных вариантов результата равно 2 (орел или решка). Оба эти варианта равновероятны. Ответ может быть получен из решения уравнения: 2 i = 2, откуда, очевидно, следует: i = 1 бит. Вывод: в любом случае сообщение об одном событии из двух равновероятных несет 1 бит информации.

Примеры задач Пример 2 В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал номер 15)? Решение: Поскольку вытаскивание любого из 32 шаров равновероятно, то количество информации об одном выпавшем номере находится из уравнения: 2 i = 32 Но 32 = 25. Следовательно, i = 5 бит. Очевидно, ответ не зависит от того, какой именно выпал номер.

Задачи 1. Двое играют в «крестики-нолики» на поле 4 на 4 клетки. Какое количество информации получил второй игрок, узнав ход первого игрока? 2. Сколько бит информации несет сообщение о том, что тетраэдр, у которого все грани окрашены в разные цвета, после подбрасывания упал на синюю грань? 3. В корзине лежат 8 шаров. Все шары разного цвета. Сколько информации несет сообщение о том, что из корзины выкатился синий шар?

Задачи 4. Сколько бит информации несет в себе известие о том, что монета упала гербом вверх? 5. Какое количество информации содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 8 раз? 6. В классе 32 ученика. На уроке физкультуры они построились в 8 шеренг по 4 человека в каждой. Какое количество информации несёт сообщение о том, что Петров Вова находится в пятой шеренге?

Задачи 8. Сообщение о том, что один из нескольких различных ключей подходит к замку, несёт 6 бит информации. Определите количество ключей. 9. Сколько бит информации несёт сообщение, уменьшающее неопределённость знаний в 32 раза? 10. Сколько бит информации несёт сообщение о том, что игральный кубик после подбрасывания упал на грань с цифрой 1?