Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

Булава В. А.

Курс лекций

по информационным технологиям

Волгодонск 2010

ИНФОРМАЦИЯ

Понятие информации

Слово "информация" произошло от латинского слова informatio – разъяснение, изложение. Оказывается, что точно, строго научно определить понятие "информация", вообще говоря, невозможно. Дело в том, что понятие "информация" относится к так называемым первичным, неопределяемым понятиям. Любая попытка каким-либо образом определить ее 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 применение термина. Дадим одно из часто используемых пояснений понятия "информация"

Информация– это отображение в человеческом сознании знаний и фак­тов (сведений, данных), используемых или встречающихся в различных областях человеческой деятельности.

Знания и отдельные факты (сведения или данные) передаются с помощью сообщений. В качестве при­меров сообщений можно привести следующие предложения: "Поезд но­мер 10 задерживается до 12 часов 40 минут московского времени"; "Вес выпавшего осадка 15 мг"; "Уровень радиации не превышает 10 микрорентген в час" и т. д.

Любое сообщение всегда материально, то есть, представлено некоторой материальной субстанцией – камнем, глиной, бумагой, магнитной пленкой, различными сигналами (электромагнитными, акустическими и т.д.)

Сообщение— это материальная форма информации.

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 вследствие того, что разные получатели информации по-разному воспри­нимают, трактуют, интерпретируют сообщение.

Как правило, сообщения записываются или передаются с помощью некоторой последовательности знаков — букв письменной или звуков разговорной речи, специально подобранных значков (точек и тире, математических символов и т.д.). Набор знаков, которые используются для формирования и пере­дачи сообщений, принято называть алфавитомязыка сообщений. Алфавит, обычно, 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.

Таким образом, решающим фактором для извлечения информации из сообщения является зна­ние языка сообщения или способа его кодирования, то есть совокупности правил интерпретации сообщения, истолкования его смысла. Из множества возможных способов кодированиясообщений 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 двоичный код с алфавитом {0, 1}, который применяется при хранении информации в памяти компьютера, в связи с чем его называют еще и машинным кодом.

Отметим, что, несмотря на существенную разницу между понятиями "сообщение" и "инфор­мация", на практике в устной и письменной речи часто используется термин "информация", хотя по смыслу следовало бы использовать термин "сообщение". Поэтому и мы иногда в дальнейшем также говоря об "информации" будем понимать ее материальную форму, т.е. "сообщение".

Основными операциями, выполняемыми над информацией (или точнее говоря, над со­общениями), являются сбор, передача (обмен), хранение и обработка.

Свойства информации

Как правило, свойства любых рассматриваемых объектов можно разделить на внешние и внутренние свойства.

Внутренние свойства — это свойства, органически присущие объекту. Они обычно "скрыты" от изучающего объект и проявляют себя косвенным образом при взаимодействии данного объекта с другими.

Внешние свойства — это свойства, характеризующие поведение объекта при взаимодействии с другими объектами.

Поясним сказанное на примере. Масса является внутренним свойством вещества (материи). Проявляет же она себя во взаи­модействии или в ходе некоторого процесса. Отсюда появляются такие понятия физики, как гравитационная масса и инерциальная масса, которые можно было бы назвать внешними свойствами вещества.

Подобное разделение свойств можно применить и к информации. Сначала рассмотрим ее внутренние свойства.

Среди внутреннихсвойств информации важнейшими являются объем (количество) информации и ее внутренняя организация, структура. По способу внутренней организации информацию делят на две группы:

1. Данные или простой, логически неупорядоченный набор све­дений.

2. Логически упорядоченные, организованные наборы данных.

Упорядоченность данных достигается наложением на данные некоторой структуры (отсюда часто используемый термин – структура данных).

Во второй группе выделяют особым образом организованную информацию – знания. Знания, в отличие от данных, представляют собой информацию не о каком-то единичном и конкретном факте, а о том, как устроены всефакты определенного типа.

Внутренними свойствами инфор­мации, связанными с процессом ее хранения, являются:

1) Живучесть– способность информации сохра­нять свое качество с течением времени.

2) Уникальность (уникальной называют информацию, храня­щуюся в единственном экземпляре).

Чтобы определить внешние свойства необходимо выявить объекты, с которыми информация может взаимодействовать. Для любой информации можно указать три объекта взаимодействия: источник информации, приемник информации (ее потребитель) и объект или явление, которые данная информация отражает. Поэтому можно выделить три группы внешних свойств, проявляемых по отношению одного из указанных объектов взаимодействия.

Для характеристики качества (степени полезности) информации по отношению к ее потребителю, можно использовать следую­щие свойства информации:

Релевантность— способность информации соответствовать нуждам (запросам) потребителя.

Полнота— свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект и/или процесс.

Своевременность— способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени.

Достоверность— свойство информации не иметь скрытых ошибок.

Доступность— свойство информации, характеризующее воз­можность ее получения данным потребителем.

Защищенность— свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения.

Эргономичность— свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.

Из другой группы внешних свойств информации, проявляемых по отношению к отражаемому объекту или явлению, можно выделить одно наиболее важное свойство – адек­ватность.

Адекватность— свойство информации однозначно соответ­ствовать отображаемому объекту или явлению. Адекватность ока­зывается для потребителя внутренним свойством информации, проявляющем себя через релевантность и достоверность.

Дисциплина информатика

Термин "информатика" (франц.) происходит от французских слов informatique (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".

Широко распространён также англоязычный вариант этого термина – "Computerscience", что означает буквально "компьютерная наука".

Информатика – это фундаментальная естественная наука, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, поиска, хранения, обработки, передачи и применения, преимущественно с помощью компьютерной техники, в различных сферах человеческой деятельности.

Приоритетными направлениями информатики являются:

• разработка вычислительных систем и программного обеспечения;

• теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;

• математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;

• методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);

• системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;

• биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;

• социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;

• методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

• телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;

• разнообразные прикладные программы, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

В настоящее время повсеместно достаточно бурно протекают процессы компьютеризации и информатизации.

Компьютеризация – это процесс оснащения организаций, предприятий и рабочих мест отдельных специалистов различными средствами вычислительной техники, объединения отдельных машин в компьютерные сети, установки и освоения современных программных систем.

Информатизация – представляет собой процесс внедрения современных информационных технологий во все сферы человеческой деятельности.

Информационная технология – это какая-либо конкретная система средств, методов и способов сбора, накопления, поиска, обработки, приема и передачи информации.

Основные этапы развития информатики и вычислительной техники.

Этапы развития информатики (весьма условные):

1. ручной этап (10 век до н.э.) – появление письменности;

2. механический этап (15 век) – появление печатных станков, арифмометров (механических устройств для выполнения операций +-*/), перфокарт и перфолент (бумажные устройства для хранения информации);

3. электромеханический этап (конец 19 века) – появление электрических устройств и начало развития электротехники;

4. электронный этап (40-е годы 20 века).

Этапы создания ЭВМ условно делятся на поколения:

1-е поколение, 50-е годы - ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

2-е поколение, 60 годы – ЭВМ на транзисторах;

3-е поколение, 70 годы – ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции;

4-е поколение, 80 годы - ЭВМ на больших и сверхбольших полупроводниковых интегральных схемах – микропроцессорах, эра ПК;

5-е поколение, 90 годы - ЭВМ с несколькими десятками параллельно работающих микропроцессоров.