Раздел I Информация и информационные процессы Информация 23

Раздел I. Информация и информационные процессы. Информация. 23. 09. 2013

Наш мир состоит из огромного количества объектов, различных по своему составу, размерам, назначению и т. д. • Из молекул состоят биологические системы. Человек является биологической системой.

Все многообразие материальных объектов Вселенной состоит из вещества. Вещество-все, что нас окружает, это вода, земля, воздух, горы, деревья, это то, из чего мы делаем различные предметы, это мы сами. До XVI века деятельность человека была направлена на освоение вещества (изготовление сложных орудий труда, механизмов, машин).

Следующим в истории науки появилось понятие "энергия". Все материальные объекты взаимодействуют друг с другом и поэтому обладают энергией. Тело, поднятое над поверхностью земли, обладает механической энергией, нагретый чайник – тепловой, заряженный проводник – электрической, ядра атома – атомной. Энергия-это то, что приводит наш мир в движение.

Однако, особенности поведения сложных систем оказалось невозможно детально описать только на языке вещественно - энергетической модели. Людям всегда была свойственна потребность выразить и запомнить информацию об окружающем мире. Благодаря этому появилась речь, письменность, книги, живопись, радио, телевиденье, Интернет. Т. о. к концу XX века стала складываться информационная картина мира, дополняющая вещественно - энергетическую.

Вещественно-энергетическая и информационная картина мира: ? ? ? ВЕЩЕСТВО ? ? ? ЭНЕРГИЯ ? ? ? ИНФОРМАЦИЯ

"Информация" является центральным понятием информатики. Точного определения этого понятия в науке не существует. Каждая наука это делает по своему.

ИНФОРМАЦИЯ Informatio(лат)- разъяснение, изложение, осведомленность. Понятие «Информация» - объективно сложное понятие. Оно относится к числу фундаментальных в науке , носит философский характер и является предметом постоянных научных дискуссий.

В быту Сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами В технике Сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов В кибернетике Часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т. е. В целях развития системы В семантике Сведения, обладающие новизной В документалистике То, что зафиксировано в знаковой форме в виде документа

Сообщение- то, что человек получает из разных источников Информация – содержится в сообщении, если оно новое, понятное, достоверное, объективное, полезное Знания –та информация, которую человек понял, проанализировал, применяет в своей деятельности Информация – сведения об окружающем нас мире Информация – отражение предметного мира с помощью сигналов и знаков

Проблемами сбора, хранения, переработки информации занимается наука ИНФОРМАТИКА. • Информатика – наука, изучающая технологию сбора, хранения, переработки информации в различных сферах человеческой деятельности. • Информатика опирается на прикладные науки: физику, электронику, радиотехнику, математику, кибернетику и т. д. • Информатика включает в себя прикладную и теоретическую части.

По способу восприятия информации Визуальная 90% Аудиальная 9% Обонятельная Осязательная 1% Вкусовая

По форме представления Информация Текстовая Комбинированная Смешанная Числовая Графическая Звуковая

Виды информации По субъекту обмена По общественному значению Социальная Социотехническая Личная Техническая Специальная Биологическая Общественная Генетическая

Свойства информации - достоверность - отражение истинного положения дел; - объективность - нет зависимости от чьего - либо мнения, суждения; - полнота - достаточность для принятия решения; - актуальность - необходимость в данный момент времени; - понятность- выражена на понятном для получателя языке; - доступность - возможность ее получения.

Измерение информации

Единицы измерения информации Единицей информации в компьютере является один бит, т. е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьютеров работают не с отдельными битами, а с восемью битами сразу. Восемь последовательных битов составляют один байт. Более крупными единицами информации являются килобайт (сокращенно обозначаемый Кбайт), равный 1024 байтам (1024=2 ), мегабайт (сокращенно обозначаемый Мбайт), равный 1024 Кбайтам и гигабайт (Гбайт), равный 1024 Мбайтам. 17

АЛФАВИТНЫЙ ПОДХОД К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ АЛФАВИТ – это вся совокупность символов, используемых в некотором языке для представления информации МОЩНОСТЬ АЛФАВИТА ( N ) – это число символов в алфавите. N=2 i I = K i N i мощность алфавита количество информации в одном символе K ЧИСЛО СИМВОЛОВ В СООБЩЕНИИ I КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ В СООБЩЕНИИ

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЪЕМ ТЕКСТА Книга, подготовленная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов (включая пробелы между словами). Каков объем информации в книге? РЕШЕНИЕ Мощность компьютерного алфавита равна 256, поэтому один символ несет 1 байт информации. Значит, страница книги содержит 40 60 = 2400 байт информации. [кол-во символов в строке] [кол-во строк] = [информационный объем страницы] Объем всей информации в книге (в разных единицах): [информационный объем страницы] [кол-во страниц] = [информационный объем книги] 2400 150 = 360 000 байт / 1024 = 351, 5625 Кбайт / 1024 = 0, 34332275 Мбайт

1. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано сообщение, содержащее 4096 символов, если его объем составляет 1, 5 Кб. 2. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16 -символьного алфавита, если его объем составляет 164 часть Мб. 3. Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байтов? 4. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 256 -символьного алфавита, если объем его составил 132 часть Мб? 5. Сколько килобайтов составляет сообщение 512 символов 16 -симольного алфавита?

Содержательный подход к измерению информации Информация – это знания человека. Количество информации, заключенное в сообщении, определяется объемом знаний для человека. Сообщение является информативным, если оно содержит новые сведения и понятны человеку. Есть информация – 1 бит Нет информации – 0 бит

Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза, несет информацию в 1 бит. Сообщение, что произошло одно событие из 2 равновероятных, несет информацию в 1 бит. i Языком формул это записывается N = 2 , где N – количество возможных событий i - количество информации i – рассчитывается по формуле i=log 2 N Пример: Бросаем монету – орел или решка 2 = 21 2 – количество возможных событий 1 - количество информации

Количество информации, которое содержится в сообщении, что произошло одно событие из двух равновероятных , принято за единицу информации и равно 1 биту. Или 1 бит – это такое количество информации, которое уменьшает неопределенность наших знаний в 2 раза.

Сколько информации содержит сообщение о том, что из колоды карт достали король пик?

Сколько информации содержит сообщение о том, что из колоды карт достали король пик? Решение: В колоде 32 карты. В перемешенной колоде выпадение любой карты равновероятное событие. N = 32. I - ? 2 I = N 2 I = 32 25 = 32 I = 5 бит

Сообщение о том, что из корзины с разноцветными шарами (все шары разного цвета) достали зелёный шар, содержит 4 бита информации. Сколько шаров было в корзине? «Вы выходите на следующей остановке? » - спросили человека в автобусе. «Нет» - ответил он. Сколько информации содержит ответ? При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 7 бит информации. Чему равно N?

Задачи Объем сообщения, содержащего 4096 символов, равен 1/512 части Мбайта. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано это сообщение? 2. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 256 символьного алфавита, если объем его составил 1/32 часть Мбайта? 3. Объем сообщения, содержащего 2048 символов, составил 1/512 часть Мбайта. Каков размер алфавита, с помощью которого записано сообщение? 1.

Большие числа. Что делать? 128 = 27, 256 = 28, 512 = 29 , 1024 = 210, 2048 = 211, 4096 = 212 , 8192 = 213, 16384 = 214, 65536 = 216 и т. п. Нужно помнить, что соотношение между единицами измерения количества информации также представляют собой степени двойки: 1 байт = 8 бит = 23 бит, 1 Кбайт = 1024 байта = 210 · 23 бит =213 бит, 1 Мбайт= 1024 Кбайта = 210 · 210 байта = 220 байта= 220 · 23 бит = 223 бит. Правила выполнения операций со степенями: при умножении степени при одинаковых основаниях складываются а при делении – вычитаются.

Решение(вариант 1) задачи № 1. в сообщении было 4096 = 212 символов объем сообщения 1/512 Мбайта = 223 / 512 бита = 223 / 29 бита = 214 бита (= 16384 бита!) место, отведенное на 1 символ: 214 бита / 212 символов = 22 бита на символ = 4 бита на символ позволяют закодировать 24 = 16 разных символов поэтому мощность алфавита – 16 символов правильный ответ – 2.

Группа школьников пришла в бассейн, в котором 4 дорожки для плавания. Тренер сообщил, что группа будет плавать на дорожке № 3. Сколько информации получили школьники из этого сообщения? На жд вокзале 8 путей отправления поездов. Вам сообщили, что ваш поезд прибывает на четвертый путь. Сколько информации вы получили? В коробке 6 разноцветных фломастеров. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки достали синий фломастер?

N I N I 1 0, 00000 17 4, 08746 33 5, 04439 49 5, 61471 2 1, 00000 18 4, 16993 34 5, 08746 50 5, 64386 3 1, 58496 19 4, 24793 35 5, 12928 51 5, 67243 4 2, 00000 20 4, 32193 36 5, 16993 52 5, 70044 5 2, 32193 21 4, 39232 37 5, 20945 53 5, 72792 6 2, 58496 22 4, 45943 38 5, 24793 54 5, 75489 7 2, 80735 23 4, 52356 39 5, 28540 55 5, 78136 8 3, 00000 24 4, 58496 40 5, 32193 56 5, 80735 9 3, 16993 25 4, 64386 41 5, 35755 57 5, 83289 10 3, 32193 26 4, 70044 42 5, 39232 58 5, 85798 11 3, 45943 27 4, 75489 43 5, 42626 59 5, 88264 12 3, 58496 28 4, 80735 44 5, 45943 60 5, 90689 13 3, 70044 29 4, 85798 45 5, 49185 61 5, 93074 14 3, 80735 30 4, 90689 46 5, 52356 62 5, 95420 15 3, 90689 31 4, 95420 47 5, 55459 63 5, 97728 16 4, 00000 32 5, 00000 48 5, 58496 64 6, 00000

Решение задач, в условии которых события не равновероятны В коробке 5 синих и 15 красных шариков. Какое количество информации несет сообщение, что из коробки достали синий шарик?

i=log 2(1/p), где p - вероятность события Вероятность события выражается в долях единицы и вычисляется по формуле: p=K/N, где N - общее число возможных исходов K - число возможных исходов интересующего нас события i – количество информации

В коробке 15 белых и 5 красных шариков. Какое количество информации несет сообщение, что из коробки достали белый шарик? Решение: 1. Найдем вероятность того, что достали белый шар; : рбел. =15/20=0, 75 2. Найдем количество информации в сообщении о вытаскивании белого шара: iбел. =log(1/ рбел)=log(1/0, 75)=log 21, 3=1, 15470 бит.

В корзине лежат 20 шаров. Из них 10 синих, 5 -зеленых, 4 -желтых, 10 красный. какое количество информации несет сообщение о том, что из ящика случайным образом достали желтый шар. В классе 30 человек. За контрольную работу по математике получено 15 пятерок, 6 четверок, 8 троек и 1 двойка. Какое количество информации в сообщении о том, что Андреев получил пятерку.