Упражнения.

1. Вы подошли к светофору, когда горел желтый свет. После этого загорелся зеленый. Какое количество информации вы при этом получили?

2. Вы подошли к светофору, когда горел красный свет. После этого загорелся желтый. Какое количество информации вы при этом получили?

3. Была получена телеграмма: «Встречайте, вагон 9». Известно, что в составе 16 вагонов. Какое количество информации было получено?

4. При угадывании целого числа в некотором диапазоне было получено 7 бит информации. Сколько чисел содержит этот диапазон.

5. В коробке содержится 16 карандашей из них: 2 черных, 4 зеленых, 6 красных, 4синих и голубых. Какое количество информации в среднем вы получаете, вытаскивая конкретный карандаш?

6. Собщение, записанное буквами из 64-х символьного алфавита, содержит 20 символов. Какое количество информации оно несет?

7. Информационное сообщение объемом 1,5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение?

8. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16-и символьного алфавита, если объем его составил 1/16 часть Мбайта.

9. Два сообщения содержат одинаковое количество символов. Количество информации в первом тексте в 1,5 раза больше, чем во втором. Сколько символов содержат алфавиты, с помощью которых записаны сообщения, если известно, что число символов в каждом алфавите не превышает 10 и на каждый символ приходится целое число битов?

10. ДНК человека (генетический код) можно представить себе как некоторое слово в четырехбуквенном алфавите, где каждой буквой помечается звено цепи ДНК, или нуклеотид. Сколько информации (в битах) содержит ДНК человека, содержащий примерно 1,5  10²³ нуклеотидов?

Общая характеристика информационных процессов.

В конце ХХ были очень распространены разговоры о том, что человечество захлестывает волна информации, что оно не справимся с ее обузданием. Кстати, сейчас таких опасений все меньше, видимо, благодаря развитию информационных технологий. Опасения эти были не беспочвенны, т.к. количество информации, циркулирующей в обществе, удваивается примерно каждые 8-12 лет. Если обратится в далекое прошлое, то жалобы на обилие информации обнаруживаются тысячелетия назад. На глиняной дощечке (шумерское письмо IV тысячелетия до нашей эры) начертано: «Настали тяжелые времена. Дети перестали слушаться родителей, и каждый норовит написать книгу».

В настоящее время стала появляться уверенность в том, что специальные средства и методы обработки информации, ее хранения и использования, могут справиться с этой проблемой. Безусловно, для этого необходимо развивать появившиеся новые научные дисциплины — информатику, кибернетику, бионику, робототехнику и др., имеющие своей целью изучение закономерностей информационных процессов, то есть процессов, цель которых — получить, передать, сохранить, обработать или использовать информацию.

В наиболее общем виде информационный процесс (ИП) определяется как совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией (в виде данных, сведений, фактов, идей, гипотез, теорий и пр.) для получения какого-либо результата (достижения цели).

Информация не существует сама по себе, она проявляется в информационных процессах.

Информационные процессы всегда протекают в каких-либо системах.

Информационные процессы могут быть целенаправленными или стихийными, организованными или хаотичными, детерминированными или вероятностными, но какую бы мы ни рассматривали систему, в ней всегда присутствуют информационные процессы, и какой бы информационный процесс мы ни рассматривали, он всегда реализуется в рамках какой-либо системы — биологической, социальной, технической, социотехнической.

Пример. «Танец» пчел — процесс передачи информации от пчел-разведчиков пчелам-сборщикам меда. Обучение в школе — это процесс передачи информации, накопленной предыдущими поколениями людей, подрастающему поколению.

Электронная почта (как совокупность соответствующих аппаратных средств и программ) предназначена для обеспечения передачи информации между компьютерами. В зависимости от того, какого рода информация является предметом информационного процесса, и кто является его субъектом (техническое устройство, человек, коллектив, общество в целом), можно говорить о глобальных информационных процессах, или макропроцесссах, и локальных информационных процессах или микропроцессах.

Так как мы рассматриваем информацию в рамках науки информатики или близкой к ней теории информации, то определяющими для нас будут те информационные процессы, которые связаны со сбором, передачей, хранением, обработкой информации, и осуществляемые с использованием автоматических устройств – компьютеров. Именно эти процессы будут для нас основными. Эта позиция находит подтверждение в таких источниках, как «Математическая энциклопедия», издания 1977 года, французский энциклопедический словарь “Larousse”, изд. Bordas 1998 г. Отказ от такой классификации приводит к тому, что в одном учебном издании можно насчитать четырнадцать типов информационных процессов! При более детальном рассмотрении все они сводятся к четырем основным. Не случайным является и использование термина обработка информации, т.к. используемое в ряде источников понятие преобразование информации, ỳже в смысловом плане. Преобразование есть изменение по форме. «Преобразовать – превратить из одного вида в другой, из одной формы в другую», словарь С.И. Ожегова, 1985 г. Обработка же, информации подразумевает не только изменение по форме, но и изменение по «существу», т.е. получение новой информации на основании имеющейся.

Каждый из основных информационных процессов может распадается, в свою очередь, на ряд подпроцессов, причем некоторые из последних могут входить в другой основной процесс. Таким образом образуется сложная внутренняя взаимосвязь основных процессов. Рассмотрим каждый из процессов подробнее.

Так, сбор информации состоит из процессов целенаправленного поиска и отбора. В свою очередь поиск информации осуществляется в результате выполнения процедур целеполагания и использования конкретных методов поиска.

Методы поиска бывают «ручные» или автоматизированные. Они включают в себя такие процедуры, как формирование поискового образа (в явном или неявном виде), просмотра поступающей информации с целью сравнения её с поисковым образом.

Отбор информации производится на основе ее анализа и оценки ее свойств (объективность, достоверность, актуальность и пр.) в соответствии с выбранным критерием оценки. Отобранная информация сохраняется.

Хранение информации — это распространение её во времени. Хранение информации невозможно без выполнения этапов структурирования, формализации, информации, процессов кодирования и передачи. Человечество во все времена искало способы сохранения информации: изобретение письменности, книгопечатание и т.д. В настоящее время наиболее эффективны компьютерные способы хранения информации.

В то же время кодирование, формализацию, структурирование можно вполне обоснованно отнести к процессам обработки информации. Наряду с вышеперечисленными к процессам обработки информации относятся также информационное моделирование, вычисления по формулам (численные расчеты), обобщение, систематизация, классификация, схематизация и т. п.

Приведем наиболее характерные примеры обработки информации «по существу», т.е. получения новой информации на основании имеющейся.

а) В результате изучения жалоб пациента, а также видимых и невидимых симптомов, врач ставит диагноз, т.е. получает новую информацию.

б) Изучая донесения разведки о возросшей интенсивности перевозок военной техники и живой силы противника по дорогам, командование делает выводы о готовящемся наступлении.

в) Зная радиус и высоту цистерны, мы можем определить количество горючего, которое можно в ней сохранить.

Процесс изменения содержания информации включает в себя такие процедуры, как численные расчёты, редактирование, упорядочивание, обобщение, систематизация и т. д.

Примером обработки информации лишь по форме могут служить, например, увеличение размеров рисунка, усиление громкости звукового сигнала.

Если правила преобразования информации строго формализованы и имеется алгоритм их реализации, то можно построить устройство для автоматизированной обработки информации. Возможность автоматизированной обработки информации основывается на том, что преобразование информации по формальным правилам не подразумевает ее осмысления.

Важно отметить, что обработка информации всегда осуществляется с какой-либо целью и по сути своей является основой процессов использования информации.

Информация может быть передана (распространена в пространстве) для её последующего использования, обработки или хранения. Благодаря передаче информации, общество организует совместные действия своих членов. Практически любая деятельность людей связана с общением, а общение невозможно без передачи информации.

Говоря о передаче информации, мы всегда отмечаем наличие источника, канала связи и приемника информации – этой неразрывной триады, определяющей процесс передачи.

В процессе передачи информации источник передает информацию, приёмник её принимает. Передача информации – это реальный физический процесс, протекающий в среде разделяющей их. Для преодоления ее действует канал передачи информации — канал связи. Физическая природа каналов связи может быть самой разнообразной. Важнейшей характеристикой их является способность проводить те или иные носители информации. Каналами связи являются вода и воздух, проводящие акустические и радиоволны, токопроводящие среды, оптоволоконные среды и т. д.

Передача информации возможна с помощью любого языка. Процесс передачи информации также может включать в себя процессы кодирования, восприятия, расшифровки и пр.

При передаче информации в канале связи, какова бы ни была его природа, могут возникнуть помехи. Шенноном был получен очень важный и довольно неожиданный результат: всегда существует способ кодирования, при котором сообщения будут передаваться с какой угодно высокой достоверностью (со сколь угодно малой вероятностью ошибок), если только скорость передачи не превышает пропускной способности канала связи. При этом под пропускной способностью канала понимают максимальное количество символов передаваемых по нему в единицу времени при отсутствии помех.

Пример. Скорость передачи информации по каналу связи (Кбайт/ч) меняется в течение суток по закону R=220 , где t – текущее время в часах. Какую пропускную способность должен иметь канал связи для бесперебойной передачи информации? Решение. Скорость передачи информации по каналу не должна превышать его пропускной способности. Так как функция синус имеет максимум равный 1 (он достигается, например, в районе 9 часов), то максимум функции R, будет соответственно равен 220 , т.е. 720. Значит, пропускная способность канала должна быть не меньше 720 Кбайт/ч.

Подводя итог, констатируем, что основными информационными процессами являются процессы сбора, передачи, хранения и обработки информации.