1. Информация и способы ее представления

1.1. Базовые понятия информации

В курсе «Компьютерная техника и организация вычислительных работ» вы начинаете изучение компьютера ‑ изобретения, стоящего в одном ряду с изобретением книгопечатания и открытием электричества. На протяжении всей вашей жизни вам придется изучать компьютер и компьютерные технологии. Это изучение начинается с базовых понятий информатики ‑ как науки о законах и методах получения, хранения, обработки, преобразования и передачи информации. В наиболее общем виде понятие информации можно выразить так:

Информация - это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Принято говорить, что решение задачи на ЭВМ, в результате чего создается новая информация, получается путем вычислений. Потребность в вычислениях связана с решением задач: научных, инженерных, экономических, медицинских и прочих.

Задача становится разрешимой, если найдено правило, способ получения результата. Такое правило называют алгоритмом.

Содержание алгоритма ‑ составляющие его действия и объекты, над которыми эти действия выполняются, ‑ определяют средства, которые должны присутствовать в машине, предназначенной для исполнения алгоритма.

При решении задачи ЭВМ вводит в себя необходимую информацию и через какое-то время выводит результаты - информацию, для получения которой и была создана. Таким образом, работа ЭВМ - это своеобразные манипуляции с информацией.

Информация

В сотнях книг и учебниках это понятие трактуется по разному. Но все мы интуитивно понимаем, что это такое.

В обыденной жизни под информацией понимают всякого рода сообщения, сведения о чем-либо, которые передают и получают люди.

Сами по себе речь, текст, цифры ‑ не информация. Они лишь носители информации. Информация содержится в речи людей, текстах книг, колонках цифр, в показаниях часов, термометров и других приборов. Сообщения, сведения, т.е. информация, являются причиной увеличения знаний людей о реальном мире. Значит, информация отражает нечто, присущее реальному миру, который познается в процессе получения информации: до момента получения информации что-то было неизвестно, или, иначе, не определено, и благодаря информации неопределенность была снята, уничтожена.

Рассмотрим пример. Пусть нам известен дом, в котором проживает наш знакомый, а номер квартиры неизвестен. В этом случае местопребывание знакомого в какой-то степени не определено. Если в доме всего две квартиры, степень неопределенности невелика. Но если в доме 200 квартир ‑ неопределенность достаточно велика.

Из примера следует, что неопределенность связана с количеством возможностей, т.е. с разнообразием ситуаций. Чем больше разнообразие, тем больше неопределенность.

Информация, снимающая неопределенность, существует постольку, поскольку существует разнообразие. Если нет разнообразия, нет неопределенности, а следовательно, нет и информации.

Итак, информация ‑ это отражение разнообразия, присущего объектам и явлениям реального мира. И, таким образом, природа информации объективно связана с разнообразием мира, и именно разнообразие является источником информации.

Понятие информации стоит в одном ряду с такими фундаментальными понятиями как энергия, время.

Информационные процессы

Таким образом, мы понимаем под информацией все так или иначе оформленные сведения или сообщения о вещах и явлениях, которые уменьшают степень неопределенности, хаотичности знаний об этих вещах или явлениях. Информация не есть нечто статичное, неизменное. Как правило, с ней все время что-то происходит, т.е. осуществляются информационные процессы. Эти процессы можно разделить на четыре группы – сбор, хранение, обработка и передача информации.

Информация, воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме, способная сохраняться называется сообщением. Материальная среда, определяющая взаимодействие между источником и приемником сообщения, называется каналом связи.

Восприятие информации приемником-преобразователем осуществляется при помощи сигналов. Сигналы имеют различную физическую природу и являются продуктами энергообмена, имеющие в своей основе материальную природу. Технические средства, преобразующие сигналы в форму, удобную для восприятия (человеком, техническим средством) называются первичными преобразователями информации или датчиками.

Данные

Данные – это зарегистрированные сигналы. Данные не тождественны информации.

Например, напишем последовательность нескольких телефонных номеров:

202 65 21;

245 44 75;

450 05 67 и т.д.

Непосвященный человек воспримет эти цифры как данные ему ни о чем не говорящие. Если теперь подписать рядом с числами название и имена абонентов – это уже данные с которыми можно работать, использовать - т.е. ИНФОРМАЦИЯ. Для получения информации необходим алгоритм обработки данных.

Основные структуры данных

ДАННЫЕ могут иметь следующие основные структуры: линейная, иерархическая и табличная.

Например, книгу разобрали на отдельные листы и смешали, набор данных есть, но подобрать адекватный метод получения информации трудно. Если же собрать все листы в правильной последовательности, мы получим простейшую структуру данных – ЛИНЕЙНУЮ. Однако читать придется с самого начала до конца, что не всегда удобно.

Для быстрого поиска требуемой информации применяется ИЕРАРХИЧЕСКАЯ структура. Оглавление – разделы – параграфы и т.д. Элементы структуры более низкого уровня обязательно входят в элементы более высокого уровня.

Если мы свяжем линейную и иерархическую структуры, то есть свяжем разделы, главы, параграфы с номерами страниц (содержание), то тем самым создадим НАВИГАТОРА, который еще более упростит поиск. Это называется ТАБЛИЧНОЙ структурой.

Обработка данных

Обработка данных или преобразование данных включает следующие операции:

• сбор данных;

• формализация данных, приведение к единому формату;

• фильтрация данных, уменьшение уровня «шума»;

• сортировка данных, повышение доступности информации;

• архивация данных, организация хранения;

• защита данных;

• транспортировка данных;

• преобразование данных, важнейшая и наиболее дорогая задача, связанная, как правило, с изменением носителя.

Формы адекватности информации

При оценке информации необходимо установить качественные характеристики (ценность, достоверность) и количественные (объем, поток, пропускная способность).

Что бы выяснить уровень соответствия информации образу реального объекта (адекватность) применяются три формы соответствия:

• Синтаксическая адекватность – отображает формально-структурные характеристики информации, не затрагивая ее смыслового содержания.

Пример: сообщение в двоичном коде 10110110, объем данных V=8 бит, или слово бурбум – 48 бит, но смысл этих сообщений неизвестен.

• Семантическая (смысловая адекватность) – определяет степень соответствия образа объекта самому объекту, предполагает учет смыслового содержания информации. Информация в виде документов, формул, таблиц, текста и т.п. называется семантической информацией, т.е. информацией, имеющей значение, смысл в некотором языке, понимание семантической информации может осуществить только человек и адресатом семантической информации может быть только человек.

Пример: слово Тезаурус, для непосвященного набор букв, для специалиста в области информатики – совокупность сведений, которыми располагает пользователь (например словари синонимов, антонимов и т.д.).

• Прагматическая (потребительская) адекватность – отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации цели управления. Ценность, полезность информации при выработке решения для достижения цели.

Пример:

• вчера в Киеве было сумрачно и дождливо, температура +1, +3 градуса;

• завтра в Киеве будет сумрачно и дождливо, температура +1, +3 градуса.

Естественно, вторая информации является более ценной.