Контрольные вопросы

1. Какую роль играет информация в живой природе? Какие действия с информацией осуществляют живые организмы?

2. Укажите традиционно используемые человеком носители информации.

3. Что такое знания? Укажите возможные способы хранения и передачи знаний.

4. Какую роль сыграли речь, письменность и книгопечатание в общественном развитии?

5. Укажите средства, применявшиеся человеком для обработки информации до появления ЭВМ. В чем их особенности?

6. В чем состояли идеи Бэббиджа?

7. Укажите основные причины и последствия информационного взрыва.

8. Назовите первые вычислительные машины и укажите их особенности.

9. Укажите основные предпосылки перехода к безбумажной информатике.

10. Дайте определение терминам «пользователь», «информатика», «компьютеризация», «информатизация», «информационная технология».

11. Назовите и охарактеризуйте основные этапы в развитии средств обработки информации.

12. Проследите связь между изменениями в средствах и способах хранения и обработки информации и общественным развитием.

Глава 2. Основные понятия информатики

Основными понятиями информатики являются: «информация», «информационная модель», «алгоритм» и «электронно-вычислительная машина» («компьютер»),

Информация

Понятие «информация» относится к так называемым первичным, неопределяемым понятиям. В математике существует группа понятий, дать строгое определение которым в принципе невозможно. К ним относятся понятия «множество», «точка» и некоторые другие. Любая попытка каким-либо образом определить их сведется к использованию синонимов. Например, часто используемыми синонимами для термина «информация» являются термины «сведения» и «данные». В таких случаях понятие вводится путем его объяснения, которое опирается на интуицию, здравый смысл или бытовое использование термина.

В вышеприведенном определении предмета «информатика» дано одно из часто используемых пояснений понятия «информация».

ВНИМАНИЕ

Под информацией понимается отображение знаний и фактов (сведений, данных), используемых в различных областях человеческой деятельности.

Смысл термина «знание», в котором мы его применяем, также раскрыт выше: это осознанные и запомненные людьми свойства предметов, явлений и связей между ними, а также способы выполнения тех или иных действий для достижения нужных результатов. Примерами знаний являются: знания правил хорошего тона, знания иностранных языков, знания правил выполнения четырех арифметических операций, высказывания типа «при нормальном давлении вода кипит при 100 градусах Цельсия» или «сумма квадратов катетов в прямоугольном треугольнике равна квадрату гипотенузы» и т. д.

Как знания, так и отдельные систематизированные и несистематизированные факты сведения или данные передаются с помощью сообщений. В качестве примеров таких сообщений можно привести следующие предложения: «Поезд номер 10 задерживается до 12 часов 40 минут московского времени»; «Подозреваемому на вид 40-45 лет, рост 190 см»; «Вес выпавшего осадка 15 мг»; «Уровень радиации не превышает 10 микрорентген в час» и т. д.

Сообщения могут передаваться между людьми: устно или письменно на различных языках — русском, английском, китайском, закодированными с помощью точек и тире, которые передаются по рации (азбука Морзе), закодированными с помощью флажковой азбуки на флоте и т. д. В общем, человечество использует для этого множество самых разнообразных способов. Однако любое сообщение всегда материально, то есть представлено некоторой материальной субстанцией — камнем, глиной, бумагой, магнитной пленкой, электромагнитными или акустическими колебаниями, молекулами или атомами вещества и т. д.

ВНИМАНИЕ

Сообщение — это материальная форма информации.

Фактически все вышеприведенные примеры, которые трактовались как информация (наскальные рисунки, запахи, звуки, бумажные тексты, фотографии и т. д.), представляют собой примеры сообщений, несущих человеку некоторую важную или не важную для него информацию.

ВНИМАНИЕ

Информация — это нематериальный смысл, извлекаемый человеком из сообщения.

Соответствие между информацией и сообщением, с помощью которого она передается, не является взаимно однозначным. Одна и та же информация может передаваться с помощью различных сообщений. Например, сообщение о задержке рейса, передаваемое в аэропорту на различных языках, — одна и та же информация, а сообщения разные. И наоборот, одно и то же сообщение может нести различную информацию. Сообщение «Над всей Испанией безоблачное небо» было воспринято большинством радиослушателей как часть метеосводки. И лишь очень немногие посвященные знали, что это условный сигнал к началу фашистского мятежа в Испании в 1936 году. Возможность извлекать разную информацию из одного и того же сообщения является следствием того, что разные получатели информации по-разному воспринимают, трактуют, интерпретируют сообщение. А в том случае, когда сообщение передается на неизвестном слушателю языке или же неизвестным образом закодированным (зашифрованное сообщение), его получатель, если он не обладает «ключом» для данного шифра, вообще не сможет извлечь из такого сообщения никакой информации.

Таким образом, возникает вопрос о способе, качестве и полноте извлечения информации из сообщения. Обычно способ выявления смысла сообщения является общепринятым (естественные языки), результатом договоренности между отправителем и получателем сообщения (шифрованные сообщения) или же он может быть предписан заранее им обоим (азбука Морзе). В общем случае говорят, что задается правило или группа правил интерпретации сообщений. Решающим фактором для извлечения информации из сообщения является знание языка сообщения или способа его кодирования, то есть совокупности правил интерпретации сообщения, истолкования его смысла. В качестве наглядных примеров правил интерпретации сообщений можно указать жаргоны, сленги, естественные, профессиональные и научные языки, криптографические шифры и т. д. Исходя из рассмотренных примеров и аналогий, группу правил, используемую для истолкования смысла, интерпретации сообщений, то есть для извлечения из сообщения полезной для получателя информации, часто называют языком интерпретации сообщений.

Как правило, сообщения записываются или передаются с помощью некоторой последовательности знаков — букв письменной или звуков разговорной речи, специально подобранных значков: точек и тире, «пляшущих человечков» из рассказов о Шерлоке Холмсе, математических, химических символов и т. д. Набор знаков, которые используются для формирования и передачи сообщений, принято называть алфавитом языка интерпретации сообщений. Алфавит, как правило, задается прямым перечислением всех входящих в него знаков. Например, набор знаков (цифр) {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} представляет собой алфавит, обычно используемый для записи чисел. Человечество за свою историю придумало большое количество различных наборов знаков, которые могут быть использованы для записи или передачи сообщений. Примерами могут служить алфавиты естественных языков, знаки зодиака, набор знаков азбуки Брайля (для слепых), азбука Морзе, международные флажковый и семафорный коды, которые широко применяются на флоте, набор знаков регулирования дорожного движения и т. д. Поскольку в общем случае для формирования сообщения могут использоваться не только буквы алфавитов естественных языков, принято говорить, что сообщение кодируется тем или иным набором знаков, а сам алфавит или набор знаков иногда называют еще и кодом.

Как было отмечено ранее, одна и та же информация может быть передана с помощью различных сообщений, причем эта разница обычно проявляется в различном выборе языка или кода, с помощью которого оно формируется. Например, международный морской сигнал бедствия SOS можно передать сообщением на английском языке «Save our soul», аналогичным сообщением на русском - «Спасите наши души», с помощью азбуки Морзе - «... ---...» и многими другими способами. Но во всех случаях, на любых языках и при любых способах кодирования смысл всех сообщений один и тот же - подан сигнал бедствия. Этот важный момент можно трактовать по-другому, а именно можно считать, что существует только одно сообщение, но применяются разные способы его записи, кодировки. Иначе говоря, одно и то же сообщение может быть без потери его смысла закодировано разными способами.

Из множества возможных способов кодирования сообщений наиболее важным для информатики частным случаем является кодирование двоичными наборами знаков, то есть наборами, состоящими всего из двух различных знаков, символов, цифр. Именно к таким наборам относится набор {есть отверстие, нет отверстия}, который использовался для записи информации на перфокартах в упомянутых выше примерах, и двоичный код — набор знаков, алфавит {0,1}, который применяется при хранении информации в памяти компьютера.

ПРИМЕЧАНИЕ

Несмотря на существенную разницу между понятиями «сообщение» и «информация», в соответствии с установившейся практикой устной и письменной речи в дальнейшем изложении практически везде используется термин «информация», хотя по контексту следовало бы использовать термин «сообщение».