1. Количество информации. Кодирование информации Урок Количество информации как мера уменьшения неопреде­ленности знаний icon

1. Количество информации. Кодирование информации Урок Количество информации как мера уменьшения неопреде­ленности знаний


3 чел. помогло.
Смотрите также:
Количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний...
Количество информации как мера уменьшения неопределённости знания...
Рассматриваемые вопросы данной темы: Язык как способ представления информации...
Презентация по теме: «Кодирование и шифрование информации»...
Программа вступительного испытания по информатике и информационно-коммуникационным технологиям в...
Тематическое планирование по информатике в 10 классе...
Тема. Интегрированный урок русского народного творчества и информатики...
Кодирование графической и звуковой информации Двоичное кодирование графической информации...
Тематическое планирование учителя информатики...
«информатика»
Измерение информации...
Лекция №5 Количество информации, энтропия и избыточность сообщения...



Загрузка...
скачать
Тема 1. Количество информации. Кодирование информации

Урок 1.Количество информации как мера уменьшения неопреде­ленности знаний

Информацию, которую получает человек, можно считать мерой уменьшения неопределенности знаний. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопреде­ленности наших знаний, то можно говорить, что такое сообще­ние содержит информацию.

Сообщения обычно содержат информацию о каких-либо со­бытиях.

Если события равновероятны, то количество информации определяется по формуле:



В этой формуле I – количество информации

N - количество разных событий (вариантов).

Обратная формула

N=2I

Log – логарифм – это степень, в которую надо возвести основание логарифма (2), чтобы получить число, стоящее под знаком Log. Например, Log28 = 3, то есть для того, чтобы получить число 8, надо возвести 2 в 3 степень.

Рассмотрим на примерах применение этой формулы (формулы Хартли)

Пример 1. Пусть вы бросаете монету, которая может упасть либо орлом, либо решкой. То есть количество разных событий – 2. Сколько информации несет сообщение о том, что монета упала на орла?

N = 2

I= log22 = 1 (то есть, чтобы получить 2 из 2, надо возвести его в первую степень)

Пример 2. Вы не очень-то готовы к экзамену и можете получить на нем любую оценку. Всего оценок, как вы знаете, четыре. Сколько бит информации несет сообщение о том, что вы получили двойку?

N=4

I=log24 = 2. Таким образом, сообщение о полученной оценке несет 2 бита информации.

Разберем эту задачу на бытовом уровне. Допустим, ваш друг хочет угадать, какую оценку вы получили за минимальное количество вопросов. Сколько вопросов он должен задать? Простейший ответ – 3, но это не лучший способ. Воспользуемся двоичным поиском. Допустим, вы получили 4. Ваш друг задает первый вопрос «оценка выше 3? Ответ Да. Следующий вопрос – «оценка 5?» - НЕТ. Больше вопросов задавать не надо, так как ясно, что оценка – 4.

ЗАДАНИЯ

  1. Какое количество информации несет в себе сообщение, что нужная вам программа находится на одной и 8 дискет?

  2. Какое количество информации получит игрок, которому из колоды в 32 карты достают короля пик? А если то же, но из колоды в 36 карт?

  3. В рулетке общее количество лунок 128. Какое количество информации мы получаем, увидев, что шарик остановился в 25 черное?

  4. Сколько страниц в брошюре, если сообщение о том, что случайно открылась 17 страница содержит 6 бит информации?

  5. Сколько нужно задать вопросов, чтобы угадать натуральное число не более 100?



Урок 2. Единицы измерения информации

За единицу количества информации принят 1 бит – количество информации, содержащейся в сообщении, уменьшающем неопределенность знаний в 2 раза.

Принята следующая система измерения количества информации:

1 байт = 8 бит;

1 Килобайт (Кбайт) = 210 байт

1 МегаБайт (Мбайт) = 210 Кбайт или 220 байт

1 Гигабайт (Гбайт) = 210 Мбайт или 230 байт

1 Терабайт (Тбайт) = 210Гбайт или 240 байт

Задания: Откройте текстовый процессор и выполните с использованием стандартного калькулятора:

  1. Напишите, сколько байт в 1 Кбайте ___________, 1 Мбайте _____________.

  2. Заполните пропуски:

А) 5 Кбайт = _______байт = __________бит

Б) ____ Кбайт = _______байт = 12288 бит

В) _____Кбайт = ________байт = 213бит

Г)______Гбайт = 1536 Мбайт = ______Кбайт

Д) 512 Кбайт = 2_____ байт = 2_____ бит

^ Урок 3 Определение количества информации, представленной с помощью знаковых систем.

Каждый народ для общения друг с другом и сохранения информации создал свой язык. Любой язык основывается на своем АЛФАВИТЕ. Количество знаков в алфавите называется его мощностью. Чем больше количество знаков, тем большее количество слов можно им (в общем случае) закодировать. Появление букв в словах при этом можно считать равновероятным. Таким образом, для определения количества информации, которое несет появление одного знака можно применить формулу Хартли.

Количество информации, которое несет один знак алфавита тем больше, чем больше знаков в алфавите, то есть чем больше мощность алфавита.

Пример 1. Сколько информации несет появление одного знака, если букв в алфавите некоего племени всего 8?

I = log2N = log28 = 3.

Между прочим, это означает, что для кодирования одного знака этого алфавита надо 3 бита.

Пример 2. Сколько бит требуется для кодирования одного из 230 применяемых нами на практике знаков (букв, цифр, знаков действия, знаков препинания и прочих)?

I= log2230

Получается число больше 7. Поскольку оно больше 7, то берем ближайшее целое с большей стороны, то есть 8.

Кстати, именно поэтому в байте 8 бит.

Пример 2. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано сообщение, содержащее 2048 символов, если его объем составляет 1,25 Кбайт?

Переведем объем сообщения в биты:

1.25*1024*8 = 10240 бит

определим количество бит, приходящихся на 1 символ:

10240 / 2048 = 5 (бит)

По обратной формуле Хартли определяем количество символов в алфавите:

N= 2I = 25 = 32

Задания:

  1. Определите, сколько символов можно закодировать одним байтом

  2. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано сообщение, содержащее 2048 символов, если его объем составляет 1/512 часть мегабайта?

  3. Вы можете вводить 100 знаков в минуту с клавиатуры. Мощность алфавита, используемого компьютером, равна 256. какое количество информации (в байтах) вы можете ввести за 5 минут?

  4. система оптического распознавания текстов позволяет преобразовывать отсканированные страницы документа в тест со скоростью 4 страницы в минуту и использует алфавит мощностью 65536 символов. Какое количество информации будет нести тестовый документ после 5 минут работ, если каждая страница содержит 40 строк по 50 символов?

^ Урок 4. Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую.


Эта тема вам давно известна, но до сих пор вы переводили числа только между десятичной и двоичной системами счисления, да и то только целые.

Общее правило перевода числа из любой системы счисления в десятичную:

Над каждым разрядом числа, представленного в заданной системе счисления, надписать веса этих разрядов

Перемножить каждый вес на значение разряда (цифру)

Сложить полученные произведения

Младший вес представляет собой нулевую степень основания системы счисления, то есть всегда равен 1, а каждый следующий вес получаем умножением предыдущего веса на основание.

Пример 1. перевести в десятичную форму число 3278. Для перевода над каждым разрядом надпишем его вес. Над младшим – 1, над следующим – 8 (основание системы счисления равно 8, умножаем его на предыдущий вес, то есть на 1), следующий – 64.

Складываем произведения весов на цифры: 3*64+2*8+7*1 = 192+16+7 = 215.

Существуют системы счисления с основанием большим, чем десять, то есть включающие в себя большее, чем 10, количество цифр. Примером такой системы счисления является шестнадцатеричная. Вот ее цифры:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А (то есть 10), В (то есть 11), С (то есть 12), D (13), E (14), F(15)

Задания:

1. Переведите в десятичную форму:

10010011102

1259

2167

1DA16


2.Какое из чисел 1100112, 1114, 358 и 1В16 является наибольшим, а какое наименьшим?


3. Существует ли треугольник, длины сторон которого выражаются числами 128, 1116, 110112?


4.Выпишите целые десятичные числа, принадлежащие промежуткам:

a) [1011012; 1100002]

b) [148; 208]

c) [2816; 3016]


5.В классе 36а учеников, из них 21а девочек и 15а мальчиков. Сколько всего учеников в классе?


6.В саду 100а фруктовых деревьев, из них 33а яблонь, 22а груш, 16а слив и 5авишен. Чему равно а и сколько каких деревьев посажено?

^ Урок 5. Перевод чисел из десятичной системы счисления


Для перевода целого числа из десятичной системы счисления в произвольную надо делить нацело это число на основание новой системы счисления до те пор, пока результата деления не окажется меньше основания системы счисления. Остатки от деления при этом дадут цифры числа в новой системе счисления.

Пример 1. переведем число 173 в восьмеричную систему счисления:


173

8




168

21

8


Таким образом получим число 2558
5

16

2




5





Чтобы перевести дробное число из десятичной системы в другую, надо записать это число, а затем умножать его на основание новой системы счисления до те пор, пока не получится 0 либо заданная точность. Переносы в целую часть при это отбрасываются.

Пример2.Перевести число 0,65625 в восьмеричную систему счисления

0,

65625

х 8

5

25000

х 8

2

00000

Таким образом, 0,65625 = 0,528

Пример 3. Перевести число 0,55 в двоичную систему счисления:

0

55

*2

1

10

*2

0

20

*2

0

40

*2

0

80

*2

1

60

*2

1
Как видим, здесь еще долго можно проводить умножение, поэтому ограничимся шестью знаками после запятой, то есть 0,55 = 0,1000112


20

Произвольные числа переводятся отдельно целая часть и отдельно дробная, затем их складываем.

Задания::

1.Перевести десятичное число 125,68 в двоичную, восьмеричную, девятеричную и шестнадцатеричную форму.

2.Перевести число 111011,0011012 в десятичную, восьмеричную и шестнадцатеричную форму.

Урок 6. Перевод чисел из систем счисления с основанием 2 в систему счисления с основанием 2т и наоборот.

Известно, что внутри компьютера для вычислений используется двоичная система счисления. Все числа, записанные в этой системе, выглядят очень большими, и работать с ними неудобно. Для сокращения записи применяют 8-ричную, а чаще 16-ричную системы счисления. Для перевода целого двоичного числа в 8-ричную или 16-ричную формы надо:

Разбить это число справа налево на группы по 3 или 4 цифры

Если в левой группе окажется меньше 3 (или 4) цифр, добавить слева нули.

Каждую группу перевести в 8-ричную или 16-ричную цифру.

Пример 1. Число 1001001001111011 запишем в 8-ричной и 16-ричной форме

А) 001 001 001 111 011 – разбили на тройки, добавив 2 нуля слева, переводим каждую группу в 8-ричную цифру. Получим 111738

Б) 1001 0010 0111 1011 – разбили на четверки, заменим цифрами: 927В16

Как видим, в варианте В число записано весьма компактно.

Для перевода дробной части или дробного числа проводим те же операции, но на группы разбиваем слева направо и добавляем недостающие нули справа.

Пример 2. Число 1101,1100111 переведем в 16-ричную систему:

Разбиваем целую и дробную часть на группы:

1101 , 1100 1110.

Каждую группу заменяем 16-ричной цифрой: D,CE

При обратном переводе каждая цифра заменяется ее двоичным кодом. Вот вам для облегчения соответствие 16-ричных цифр и их двоичных кодов:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

B

C

D

E

F

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

Задания:

Заполните таблицу, в каждой строке которой одно и то же целое число должно быть записано в различных системах счисления:

Двоичная

Восьмеричная

Десятичная

Шестнадцатеричная

101010













127













269















Заполните таблицу, в каждой строке которой одно и то же дробное число должно быть записано в различных системах счисления:

Двоичная

Восьмеричная

Десятичная

Шестнадцатеричная

0,101













0,6













0,125













0,4

Заполните таблицу, в каждой строке которой одно и то же число должно быть записано в различных системах счисления:

Двоичная

Восьмеричная

Десятичная

Шестнадцатеричная

111101,1













233,5













46,5625













59,А

^ Урок 7. Практикум.

1.Выполните арифметические операции:

11012 + 10012

11102 – 11002

11012 х 10002

10102 : 01012

Результаты вычислений представить в двоичной, десятичной, восьмеричной и шестнадцатеричной форме

2.Расставьте знаки арифметических операций так, чтобы были верны следующие равенства:

1100?11?100=10000

1100?10?10=100

1100?10?10 = 110000

1100?10?10 = 1011

1100?11?100 = 0

3.Какое число идет за 1010 ______; 6778 __________; AF16_____; 1102 ______.

4.Вычислите результат:

(11111012+AF16)/368

5.Найдите среднее арифметическое следующих чисел:

а) 100101102, 11001002, 1100102

б) 2268, 6416 и 6210


6.Восстановите неизвестные цифры в выражениях





АХ516

+

5Х616




100116









15368

+

?428




?0008



^ Урок 8. Представление чисел в компьютере. Целые числа.

Целые числа в компьютере представляются в формате С ФИКСИРОВАННОЙ ЗАПЯТОЙ. Под целое число отводится 2 байта, то есть 16 бит, но самый старший из них – это знак (+ или -). При этом 1 соответствует минусу, а 0 – плюсу. Самое большое число, таким образом, представляет собой 15 единиц – 111111111111111, то есть равно 215-1 = 3276710.

Пример. Каков диапазон представляемых целых чисел, которые могут храниться в оперативной памяти в 1 байте.

1байт – это 8 бит, из которых 1-знак. Таким образом, диапазон чисел от 00000002 до 11111112. 11111112 = 127. То же самое: 27-1= 128-1=127.

Положительное число 20 с фиксированной точкой выглядит как 0.000000000010100. Несмотря на то, что для записи этого числа достаточно 5 бит, в памяти оно займет 2 байта.

Отрицательные числа в знаковом разряде имеют 1, а значащая часть числа представляется в ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ КОДЕ, который можно получить так:

Инвертировать двоичное представление числа, то есть заменить все 1 на 0, а все 0 на 1.

Добавить к результату 1.

Пример: Записать число -20 в виде с фиксированной точкой.

Значащая часть = 000000000010100

Инвертируем ее: 111111111101011

Прибавим 1 +1

ИТОГО 111111111101100

Само число - 1111111111101100

Представим его в 16-ричной форме: 1111- F 1111 – F 1110 – E 1100 – A, то есть число записано как FFEA16.

Дополнительный код используется для того, чтобы можно было заменить вычитание чисел сложением - как вы уже давно знаете, процессор выполняет только элементарные операции.

Задания:

  1. Определить диапазон представления длинных целых чисел в компьютере (они занимают в памяти 4 байта.)

  2. Одинаковое или разное место займет в памяти одно и то же число +27, представленное в виде обычного целого и длинного целого.

  3. Одинаковое или разное место займут в памяти компьютера числа +1278 и -127890 представленные (оба) в виде длинного целого

4.Заполните таблицу:


Десятичные числа

Прямой код

Обратный код

Дополнительный код

-10










-100










-1000










+1000











^ Урок 9. Кодирование текстовой информации

Любой текстовый знак (буква, цифра, знак) занимает в памяти ровно 1 байт. Для кодирования цифр, а также английского алфавита, используется таблица кодирования ASCII, которая является международным стандартом. Она кодирует первую половину (127) символов, которые могут быть закодированы в 1 байте. Коды от 0 до 31 отведены под функциональные клавиши.



Сложнее обстоит дело с кодированием национальных шрифтов. Сейчас существует пять различных кодировок русских букв:

КОИ-8 – (код обмена информацией) – появился еще в 70-е годы ХХ века на больших ЭВМ типа ЕС, далее использовался в операционной системе Unix

MSDOS – кодировка, получившая распространение в начале 90-х годов, сейчас существует довольно большое количество текстовых документов, подготовленных еще в те времена

Windows (кодовая страница 1251) – наиболее распространенная кодировка в наше время



Для компьютеров Apple Macintosh используется собственная кодировка – Мас

ISO – кодировка Международной организации по стандартизации.

В начале XXI века появился новый международный стандарт – Unicode – в котором под кодирование одного знака используется 2 байта и можно закодировать не 256, а 65536 различных символов, в эту кодировку входят все существующие , вымершие и искусственно созданные алфавиты.

Задания:

1.Закодируйте следующие тексты:

My happy English

Ну и темы пошли!

Надоело всё!!!

Запишите коды в 16-ричной форме. Используйте калькулятор.

2.Декодируйте тексты, заданные шестнадцатеричным кодом

а) 54 6F 72 6E 61 64 6F

б) 49 20 6С 6F 76 65 20 79 6F 75


3. Каков информационный объем текста, содержащего слово ИНФОРМАТИКА в кодах КОИ-8? MSDOS? Unicode?


4.Декодируйте текст, заданный в десятичной кодировке

087 111 114 100

Урок 10. Кодирование графической информации.

Графические изображения, хранящиеся в аналоговой (не­прерывной) форме на бумаге, фото- и кинопленке, могут быть преобразованы в цифровой компьютерный формат путем про­странственной дискретизации. Это реализуется путем сканиро­вания, результатом которого является растровое изображение. Растровое изображение состоит из отдельных точек (пиксе­лей — англ. рiхеl образовано от словосочетания элемент изображения), каждая из которых может иметь свой цвет.

Качество растрового изображения определяется его разреше­нием (количеством точек по вертикали и по горизонтали) и ис­пользуемой палитрой цветов (16, 256, 65536 цветов и более). Из формулы (2.2) можно определить, какое количество бит ин­формации необходимо выделить для хранения цвета точки (глубину цвета) для каждой палитры цветов.

Пример 1. Определить глубину цвета в графическом ре­жиме Тгие Со1ог, в котором палитра состоит из более чем 4 миллиардов (4 294 967 296) цветов.

/ =- 1оg2 4 294 967 296 = 32 бита.

В современных компьютерах используются различные гра­фические режимы экрана монитора, каждый из которых ха­рактеризуется разрешающей способностью и глубиной цвета. Для реализации каждого графического режима требуется опре­деленный объем видеопамяти компьютера.

Пример 2. Определить объем видеопамяти компьютера, который необходим для реализации графического режима мо­нитора High Со1ог с разрешающей способностью 1024x768 то­чек и палитрой из 65536 цветов.

Глубина цвета составляет:

I =log 2 65 536 = 16 бит.

Количество точек изображения равно: 1024x768 = 786 432.

Поскольку 16 бит – это 2 байта, то есть на каждую точку растра приходится 2 байта, то общий объем видеопамяти должен быть:

2 байта * 786 432 = 1 572 864 байт = 1,5 Мбайт

Важнейшие характеристики монитора – это его размер экрана, который задается величиной его диагонали в дюймах (14, 15, 17, 19 или 21, иногда больше) и размер экранной точки (0,22, 0.25 или 0.28 мм). Из этого следует, что для каждого монитора существует максимально возможная разрешающая способность.

Цветное растровое изображение формируется в соответствии с цветовой моделью RGB. В наиболее сейчас распространенном режиме (True Color) интенсивность каждого цвета задается 8-битным двоичным кодом, то есть на каждую точку растра приходится 24 бита (3 байта). Часто для удобства цвет записывают не в двоичной (слишком длинно), а в шестнадцатеричной форме. Например, красный кодируется FF0000, а зеленый 00FF00.

Задания для самостоятельного выполнения

  1. Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 4, 8,16, 24, 32 бита.

  2. Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображе­ние имеет размер 10x10 точек. Какой объем памяти займет это изоб­ражение?

  3. Цветное (с палитрой из 255 цветов) растровое графическое изобра­жение имеет размер 10x10 точек. Какой объем памяти займет это изображение?

  4. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65536 до 16. Во сколько раз уме­ньшится объем занимаемой им памяти?

  5. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов увеличилось с 16 до 42 949 67 296. Во сколько раз увеличился объем, занимаемый им в памяти?

  6. 256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких точек он состоит?

  7. Для хранения изображения размером 64x32 точек выделено 64 Кбайт памяти. Определите, какое максимальное число цветов допустимо использовать в этом случае.

^ Урок 11. Кодирование звуковой информации

В аналоговой форме звук представляет собой волну с непре­рывно меняющейся амплитудой и частотой. При преобразова­нии звука в цифровую форму производится временная дискре­тизация (оцифровка), при которой в определенные моменты времени амплитуда звуковой волны измеряется и квантуется, то есть ей присваивается определенное значение из некоторого фиксиро­ванного набора. Данный метод называется еще импульсно-кодовой модуляцией РСМ (Ри1зе Сос1е Мойи1аМоп).

Преобразование непрерывной звуковой волны в последовате­льность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого-цифрового преобразователя, размещенного на звуковой плате. Современные 16-битные звуковые карты обеспе­чивают возможность кодирования 65536 различных уровней громкости или 16-битную глубину кодирования звука. Качество кодирования звука зависит и от частоты дискретизации — коли­чества измерений уровня сигналя в единицу времени. Эта величи­на может принимать значения от 8 до 48 кГц.

Пример 2.53. Оцените информационный объем высокачественного стереоаудиофайла длительностью звучания 1 минута, если «глубина»- кодирования 16 бит, а частота дискретизации 48 кГц.

^ Информационный объем звукового файла длительностью в 1 секунду равен:

16 бит • 48 000 • 2 = 1 536 000 бит = 187,5 Кбайт. (цифра 2 обозначает 2 канал, то есть стерео)

^ Информационный объем звукового файла длительностью 1 минута равен:

187,5 Кбайт/с • 60 с = 11 Мбайт.

Записанные звуковые файлы можно редактировать, то есть вырезать, копировать и вставлять фрагменты файла. Кроме того, можно увеличивать или уменьшать громкость, применять различные звуковые эффекты, а также накладывать файлы друг на друга (микшировать). Можно также изменять качество звука путем уменьшения или увеличения глубины кодирования и частоты дискретизации. Для редактирования звуковых файлов применяются звуковые редакторы.

Задания: определить размеры моноаудиофайлов с глубиной кодирования и частотой дискретизации: 16 бит и 8 кГц; 16 бит и 24 кГц.

Рассчитайте время звучания моно звука, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен: 700 Кбайт; 6300 Кбайт

.^ Урок 12. Тестирование по темам 1 четверти.

Урок 13 Информация. Носители информации. Свойства информации

Информация — это отражение внешнего мира с по­мощью знаков и сигналов.

Способ передачи информации — свет, код Морзе, текст, электри­ческий импульс и т.д. Сигнал — это физический про­цесс, имеющий информационное значение. Сигнал мо­жет быть непрерывным (аналоговым) или дискретным (прерывистым).

^ Аналоговый сигнал — сигнал, непрерывно изменяю­щийся по амплитуде и во времени (напряжение, ток, температура и т.д.). Используют в телефонной связи, радио, ТУ, кардиограмме и т.д.

^ Дискретный сигнал — сигнал, который может при­нимать лишь конечное число значений в конечное число моментов времени.

Любой передаваемый сигнал переносится либо веще­ством (текст, наскальный рисунок, гены и т.д.), либо энергией (звук, свет, радиоволны и т.д.). Таким обра­зом, информация всегда связана с материальным носи­телем. Носитель информации — материальная среда для записи и хранения информации.

Примеры носителей информации:

•глиняные таблицы, дощечки, папирус, бумага, маг­нитные, лазерные диски — носители информации (ее «хранилища»), предназначенные для хранения, транспортировки и ограничивающие доступ к ней нежелательных лиц;

•каменные скрижали с выбитыми на них символа­ми (идеограммами). Идеограмма — письменный знак (условное изображение или рисунок), соот­ветствующий целому слову или морфеме. Морфе­ма — образ, смысл, значение;

•гены — носители информации о наследственнос­ти;

•электромагнитные волны — телевидение (видео­информация);

•акустические волны (звуковая информация).

Появление новых носителей информации тесно свя­зано с изобретением новых технологий ее нанесения. Например, глиняные таблицы — обжиг глины; бума­га— книгопечатание; компьютерные магнитные и ла­зерные диски — магнитный и лазерный способы запи­си информации, и т.д. В 90-х годах XX века появился дешевый и компактный способ записи, хранения ин­формации и оперативного доступа к ней — CD-ROM, R,RW,DVD, позволяющий записать библиотеку в 300—400 томов, кроме того, позволяет хра­нить живую речь, музыку, движущиеся видеоизобра­жения. Срок хранения информации — до 100 лет.

^ Информация различается:

По способу восприятия (у человека 5 органов чувств):

•зрительная (текстовая, графическая);

•слуховая (речь, музыка, звуковые сигналы);

•вкусовая (горький, сладкий, кислый и т.д.);

•тактильная (осязательная — информация о каче­стве предмета — гладкий, шершавый, и его состо­янии — холодный, горячий и т.д.);

•обонятельная (информация о запахах окружающе­го мира).

Человек получает информацию о внешнем мире с по­мощью своих органов чувств (анализаторов):

•90 % — зрительная;

•9 % — слуховая;

•1 % — остальные органы чувств.

По форме представления информации:

• текстовая;

• числовая;

•графическая;

• музыкальная.

В чистом виде эти формы представления информа­ции встречаются редко. Обычно мы имеем дело с их ком­бинацией. Яркий пример — мультимедийная (многосредовая) форма представления информации (графика, звук, текст, видеоизображение).

По общественному значению:

•личная (знания, опыт, интуиция, умения, эмоции и др.);

•общественная или массовая (общественно-полити­ческая, обыденная, эстетическая и т.д.);

•специальная (научная, производственная, управ­ленческая, техническая и т.д.).

Информация — это общенаучное понятие, включаю­щее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму. В приведенном определении выделены четыре вида информации:

•социальная (человек—человек);

•техническая (человек—автомат, автомат—автомат);

•биологическая (в животном и растительном мире);

•генетическая (передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму).

^ Основные свойства информации (ее качественные признаки):

Объективность.

Информация — это отражение внешнего мира. Ин­формация объективна, если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения. Например, сообщение «На улице теп­ло» — субъективная информация, а сообщение «На ули­це 22° С» — объективная. Объективную информацию можно получить с по­мощью исправных датчиков, измерительных приборов. Но, отражаясь в сознании конкретного человека, она перестает быть объективной, так как преобразуется (в большей или меньшей степени) в зависимости от опы­та, мнения, суждения и других качеств конкретного субъекта.

Достоверность.

Информация достоверна, если она отражает истин­ное положение дел.

Объективная информация всегда достоверна, но дос­товерная информация может быть как объективной, так и субъективной. Основные механизмы получения недо­стоверной информации:

•преднамеренное искажение (дезинформация);

•искажение в результате помех («испорченный те­лефон»);

•преувеличение или преуменьшение реального фак­та (слухи, рыбацкие и охотничьи истории и т.д.).

Например, историческая или социально-политичес­кая информация подвержена всем трем способам полу­чения и передачи недостоверной информации.

Полнота.

Информация является полной, если ее достаточно для принятия решения. Например, историческая информа­ция никогда не бывает полной и ее полнота уменьшает­ся по мере удаленности от нас исторической эпохи.

Актуальность.

Актуальность информации — это ее важность, суще­ственность для настоящего времени. Своевременность информации играет важную роль в объективной оценке ситуации и в процессе принятия решения.

Причины неактуальности информации:

•устаревание;

•ненужность, бесполезность.

^ Полезность (ценность).

Полезность информации оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с ее помощью. Оценка полез­ности или бесполезности информации — субъективна.

Понятность.

Информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя.

^ Урок 14 Информация и управление.

Основной и постоянной функцией мозга и нервной системы человека или животного являются преобразо­вание информации о состоянии окружающей среды и вы­бор наиболее целесообразного поведения. Процесс пре­образования исходной информации в информацию, от­ражающую результат решения какой-либо задачи, — это и есть решение задачи, поставленной перед человеком в любом виде его деятельности.

Рассмотрим, как осуществляется процесс управления, например, велосипедом.

С помощью слуха и зрения человек получает инфор­мацию об окружающей среде (состояние дороги, дорож­ные знаки, сигналы светофора, наличие встречного транспорта, пешеходов и т. д.). Эта информация пере­дается в мозг, где преобразуется в последовательность сигналов нервным окончаниям, управляющим движе­нием ног и рук, которые воздействуют на руль и тормо­за велосипеда, т.е. без информации, ее передачи, преоб­разования и использования управление невозможно. В основе любого процесса управления лежат информаци­онные процессы.

В процессе управления происходит взаимодействие двух систем — управляющей и управляемой. Если канал связи имеет только одно направление – от управляющего к управляемому, то такую систему называют разомкнутой. Если они соединены двумя каналами: первый — от управляющей системы к управляемой, второй — от управляемой сис­темы к управляющей, то такую систему называют замк­нутой, или системой с обратной связью.

По каналу прямой связи передаются сигналы управления, которые вырабатывает управляющая система. Управляемая система выполняет свои функции, подчи­няясь этим командам, и в свою очередь передает инфор­мацию о своем состоянии по каналам обратной связи управляющей системе. В управляющем органе эта ин­формация используется для соответствующей корректи­ровки сигналов управления.

Очень наглядно процесс управления с обратной свя­зью иллюстрирует следующий пример: поддержание по­стоянно заданной температуры нагрева электрической лечи. Без применения автоматических средств человек должен выполнять три задачи: 1) следить за показания­ми термометра, 2) сравнивать их с заданной температу­рой и 3) если данные различаются, то изменить силу тока и температуру электрической печи, передвигая пол­зунок реостата.

Замкнутая система (система с обратной связью) пред­ставляет собой типичный пример систем автоматическо­го регулирования.

^ Урок 15. Информационные процессы.

В течение всей жизни человек постоянно воспри­нимает информацию: он видит, слышит, обладает орга­нами чувств, он может получить информацию и от соб­ственных внутренних органов, например, почувство­вав голод. Точно так же информацию могут восприни­мать и животные, и насекомые, и специальные техни­ческие средства, такие как роботы и автоматы. Они могут получать, хранить, передавать и перерабатывать информацию. Все эти действия называются информа­ционными процессами. К ним относятся следующие процессы.

1. Хранение информации.

Чтобы полученную информацию можно было исполь­зовать, причем многократно, ее необходимо уметь сохра­нять. Уже в древности человек столкнулся с необходи­мостью хранения информации (зарубки на деревьях, что­бы не заблудиться во время охоты; счет предметов с по­мощью камешков, узелков; изображения животных и эпизодов охоты на стенах пещер, и т.д.).

Следующий этап в развитии способов хранения ин­формации — возникновение письменности (докумен­тированная информация — рукописи, книги). Появи­лись специальные информационно-накопительные цен­тры — древние библиотеки и архивы. Постепенно пись­менные документы стали играть большую роль — ис­пользоваться в качестве орудия управления (указы, приказы, законы).

Следующий информационный скачок — открытие книгопечатания. С его изобретением наибольший объем информации стал храниться в виде печатных изданий, находящихся в определенных местах (библиотеки, ар­хивы).

Хранение информации — это способ распростране­ния информации в пространстве и времени.

Процесс хранения информации имеет большое зна­чение в жизни человека и подвергается постоянному со­вершенствованию. Если объем информации возрастает настолько, что ее становится невозможно удерживать в памяти, человек начинает прибегать к помощи различ­ного рода хранилищ информации: записных книжек, ука­зателей и т.д.

Различная информация требует разного времени хра­нения:

•проездной билет — одна поездка;

•программа телевидения — одна неделя:

•школьный дневник — учебный год:

•диплом вуза — до конца жизни:

•исторические документы — несколько столетий, и т.д.

Для того чтобы можно было в нужный момент вос­пользоваться необходимой информацией, нужно иметь возможность быстрого доступа к ней.

Компьютер — универсальное устройство для компактного хранения информации с возможностью быстрого (опера­тивного) доступа к ней.

Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга — библиотека, картина — музей, фотография — альбом, и т.д.). Хранение больших объемов информации оправдано только при условии, если известен способ опе­ративного доступа к ней, а получаемые сведения пред­ставлены в доступной форме.

Информационная система — это хранилище инфор­мации, снабженное процедурами ввода, поиска, разме­щения и выдачи информации.

Это важнейшие признаки и отличия информацион­ных систем от простых скоплений информационных ма­териалов. Например, личная библиотека, в которой мо­жет ориентироваться только ее владелец, информацион­ной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный.

Поиск информации — это извлечение необходимой информации из хранилища. Типичный пример - создание автоматизированных информационно-по­исковых систем (ИПС).

2. Передача информации.

В процессе передачи информации обязательно уча­ствуют источник и приемник информации. Между ними действует канал передачи информации — канал связи.

Канал связи — совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к полу­чателю.

Устройство, предназначенное для преобразования ис­ходного сообщения источника информации к виду, удоб­ному для передачи, называется кодирующим.

Устройство, служащее для преобразования кодиро­ванного сообщения в исходное, называется декодирую­щим.

Информацию могут передавать друг другу не только люди, но и животные и растения.

В процессе передачи информация может теряться и изменяться: искажение звука телефоном, атмосферные помехи на радио, искажение изображения в телевиде­нии, ошибки при передаче по телеграфу, и т.д. Эти по­мехи (шумы) искажают информацию.

Наука, разрабатывающая способы защиты информа­ции, называется криптология.

Схема передачи информации может быть представ­лена в следующем виде:

Каналы передачи сообщений характеризуются про­пускной способностью и помехозащищенностью. Кана­лы передачи данных разделяются на:

•симплексные (с передачей информации только в одну сторону);

•полудуплексные (с передачей информации по двум направлениям попеременно);

•дуплексные (с передачей информации по двум на­правлениям).

По каналу может передаваться одновременно несколь­ко сообщений. Для их выделения существуют специаль­ные фильтры, например, по частоте, как это делается в радиоканалах.

Пропускная способность канала определяется макси­мальным количеством символов, передаваемых по нему в отсутствие помех, и зависит от его физических свойств.

Для уменьшения количества помех при передаче ин­формации используются различные методы. Например, вводят лишние (избыточные) символы, не несущие ин­формации, но используемые для контроля правильности сообщения при получении.

Основоположником теории информации считается Клод Шеннон, который создал теорию передачи и коди­рования информации по каналам связи. Он установил связь между способом кодирования передаваемых сооб­щений, скоростью их передачи и вероятностью искажения передаваемой информации. Шеннон доказал, что при любых помехах и шумах можно обеспечить передачу сообщений без потерь.

^ 3. Обработка информации.

Обработка информации — преобразование информа­ции из одного вида в другой.

Системы, в которых наблюдателю доступны лишь входные и выходные данные, а структура и внутренние процессы неизвестны, называют «черным ящиком». Любой познаваемый объект, явление первоначально вы­ступает как «черный ящик».

«Черный ящик» — это система, об устройстве и прин­ципах действия которой мы ничего не знаем. Возможность автоматизированной обработки информации основана на том, что сам процесс обработки не требует его осмысления, т.е. происходит по принципу «черного ящи­ка», когда важна лишь исходная (входная) и выходная информация.

Таким образом, обработка информации может произ­водиться двумя способами:

•по строгим формальным правилам;

•по принципу «черного ящика».

^ Урок 16. Потеря и искажение информации. Защита информации

Часть 1 этого урока – довольно большой тест по предыдущим темам.

При выполнении любого информационного процес­са (при кодировании, при обработке и передаче информации) могут происходить ошибки. Чем больше информации обрабатывается, тем труднее избежать ошибок. Например:

•неверно выраженная мысль или оговорка привела к тому, что собеседник вас не понял;

•ошибка в арифметических расчетах привела к оши­бочному результату;

•в 1983 году в юго-западной части США произо­шло наводнение. Причиной стал компьютер, в ко­торый были введены неверные данные о погоде, в результате чего он дал ошибочный сигнал шлю­зам, перекрывающим реку Колорадо;

•в 1971 году на нью-йоркской железной дороге были украдены 352 вагона на сумму более миллиона долларов: преступник изменил адреса назначения вагонов в компьютере вычислительного центра, уп­равляющего работой железной дороги;

•из-за неисправности маленького чипа, размером с монету, компьютерная система ПВО США была приведена в боевую готовность в результате объяв­ления ложной ядерной тревоги.

Конструкторы и разработчики аппаратного и про­граммного обеспечения работают над проблемой обеспе­чения защиты информации от:

•сбоев оборудования;

•случайной потери или изменения информации, хранящейся в компьютере;

•преднамеренного искажения;

•несанкционированного (нелегального) доступа к ин­формации;

•преступлений с использованием компьютерной ин­формации, которые могут иметь катастрофические последствия, и др.

Защитой информации называется предотвращение не­санкционированного доступа к ней с целью ее недозво­ленного использования, изменения или разрушения.




Скачать 288.99 Kb.
оставить комментарий
Дата30.11.2011
Размер288.99 Kb.
ТипУрок, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

плохо
  2
отлично
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх