лекции по ИТ / 4 Тема 2_2 Кодирование Свойства информации

Занятие №4.

Тема 2. Информация и информационные технологии.

Тема 2.2. Кодирование и формы представления информации.

1. Кодирование данных и информации.

2. Формы представления информации и передачи данных.

Одно и то же информационное сообщение (письмо, документ, телепередача и т.д.) может содержать разное количество инфор­мации для разных людей в зависимости от накопленных ими зна­ний и уровня понимания этого сообщения. В этом смысле инфор­мация определяется не только сигналами источника информации, но и соглашением между ним и потребителем информации о смыс­ле, вкладываемом в ту или иную последовательность сигналов. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об ин­формации бессмысленно.

Для описания соглашения между источником и потребителем информации используется понятие предметной области, означа­ющее совокупность объектов реального мира, из которых и бу­дут отбираться объекты, соответствующие поступающим сигна­лам.

Информационный образ объекта предметной области, т. е. пред­ставление совокупности свойств объекта в виде последовательно­сти сигналов, называется информационным объектом. Таким обра­зом, процессу обмена информацией должна предшествовать про­цедура установления соответствия между объектами предметной области и последовательностями информационных сигналов. Важно отметить, что только это соответствие позволяет вкладывать в передаваемую информацию какой-либо смысл и наполнять ее содержанием.

Описание предметной области является первым шагом при создании информационных систем и технологий. В случае, когда это описание носит полный и систематизированный характер, его называют тезаурусом.

Виды информации

Хотя человек может воспринимать информацию с помощью практически всех органов чувств, не все виды информации ис­пользуются во взаимодействии человека с компьютером. Суще­ствует самая разнообразная информация, не предназначенная для компьютерной обработки, например эстетическое восприятие, взаимоотношения между людьми и др. Поэтому имеет смысл вы­делить те виды информации, для работы с которыми использова­ние компьютеров является наиболее успешным. К ним можно от­нести:

• текстовую информацию;

• числовую информацию;

• информацию о дате и времени;

• звуковую информацию;

• графическую информацию, анимацию и видеофильмы;

• специальную двоичную информацию.

Первоначально компьютеры (называвшиеся тогда электронны­ми вычислительными машинами — ЭВМ), применялись только для обработки числовой информации, однако быстро выяснилось, что их возможности гораздо шире. В то же время возможности ком­пьютеров не безграничны, и наибольший эффект они дают там, где их применение оправдано. В настоящее время практически все компьютерные технологии ограничиваются обработкой перечис­ленных видов информации, и по мере развития компьютерной техники лишь увеличиваются объемы перерабатываемой инфор­мации.

Кодирование информации

Мы уже отмечали, что в зависимости от предметной области одну и ту же последовательность сигналов разные потребители могут понимать по-разному. С другой стороны, при разных спосо­бах интерпретации сигналов различным информационным пос­ледовательностям могут соответствовать одни и те же объекты предметной области. Это позволяет преобразовывать одну после­довательность сигналов в другую таким образом, что им будут соответствовать одинаковые или близкие объекты предметной области. Такое преобразование называется кодированием информа­ции. При этом если в результате такого преобразования информа­ционным последовательностям соответствуют идентичные объек­ты, то говорят о кодировании без потери информации, в против­ном случае — о кодировании с потерями информации.

Кодирование очень широко применяется при обработке ин­формации. Например, система почтовых адресов — типичный при- мер кодирования информации. Вместо того, чтобы говорить «дом хромого Елистрата на холме», можно использовать «Нагорная, 3». При обработке лицевых счетов в банках ключевым является не детальное описание клиента, а его код — номер лицевого счета. Основным преимуществом такого вида кодирования является су­щественное сокращение количества передаваемой информации, т.е. размера соответствующей последовательности сигналов. Этот процесс обычно называют сжатием информации.

Приведенные примеры относились к кодированию и сжатию информации без потерь. Наряду с этим широко распространено и кодирование с потерями. Во-первых, преобразование непрерыв­ной информации в дискретную (аналого-цифровое преобразова­ние — АЦП) и дискретной в непрерывную (цифроаналоговое — ЦАП) возможны только с потерями за счет принципиально раз­личного характера этих видов информации. Во-вторых, использо­вание кодирования с потерями при сжатии информации позво­ляет добиться гораздо большего коэффициента сжатия, чем при кодировании без потерь. Так, при сжатии информации без потерь в типичных случаях можно добиться сокращения количества пе­редаваемой информации в 1,5 —2 раза, в то время как при сжатии с потерями значение коэффициента сжатия достигает сотен и тысяч раз. Особенно широко используется сжатие с потерями в сфере мультимедиа: аудио-, графической и видеоинформации, где, во-первых, просто необходимы аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразования, а во-вторых, объемы информации крайне велики.

Еще одной разновидностью кодирования является введение избыточной информации, что позволяет при передаче информа­ции по каналам, подверженным воздействию помех, добиваться распознавания или даже исправления ошибок. Из неочевидных примеров такого кодирования упомянем электронные сертифи­каты и электронную цифровую подпись.

Информационные процессы

Понятие информации предусматривает определенные действия с ней: сбор, обработку, хранение и передачу. Эти действия назы­ваются информационными процессами. При разработке информаци­онных систем следует отделять эти процессы друг от друга и опи­сывать их отдельно, поскольку разные информационные процес­сы могут использовать совершенно различные устройства и тех­нологии. Так, для первоначального сбора информации могут ис­пользоваться технические устройства (датчики), документы, ком­пьютерные экранные формы. Для компьютерной обработки дан­ных применяются процессоры, число которых в современном пер- сональном компьютере может доходить до 10 и более (централь­ный, графический, принтерный и т.д.). Хранение информации может осуществляться как в бумажной форме (в виде докумен­тов), так и в электронной с использованием магнитных, опти­ческих и других носителей (например, флеш-память). Наконец, для передачи информации могут применяться те же виды носите­лей информации, что и для хранения, а также сети связи.

Свойства информации

При разработке информационных систем и технологий важно оценить свойства поступающей, хранимой и передаваемой ин­формации. К числу таких свойств можно отнести:

• достоверность — насколько информация соответствует истин­ному положению дел;

• полноту — наличие сведений, достаточных для реализации целей информационной системы или технологии;

• точность — степень близости к действительному состоянию объекта, процесса, явления;

• актуальность — степень соответствия информации текущему моменту времени;

• ценность — насколько информация важна для решения задачи;

• понятность — выражение информации на языке, понятном тем, кому она предназначена.

Можно назвать и другие свойства (доступность, краткость и т.д.), однако следует отметить, что учитывать следует только те из них, которые действительно оказывают влияние на рассматри­ваемую систему или технологию.

Вопросы:

1. Назовите виды информации.

2. В чем суть кодирования информации?

3. Зачем применяется кодирование при обработке информации?

4. Назовите основные информационные процессы.

5. Назовите свойства информации.