Дисциплина «Информатика в психологии».

Задания для самостоятельной работы.

Раздел 1. Информация и персональные компьютеры.

Тема 1. Понятие информации

1.Дать определение понятию «информация»:

• в житейском смысле

Информация – постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают ориентироваться нам в окружающем мире. В интуитивном, житейском смысле под информацией понимают сведения, знания, и т. п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с житейской точки зрения) в них содержится. Информация в интуитивном житейском смысле – это знания, сведения, которыми обладает человек, получая их из окружающего мира

• в семантике

Информация - некоторое знание, имеющее одну ценностную меру по отношению к внешнему миру (семантический аспект)

• в кибернетике

Центральное положение понятия Информации в кибернетике объясняется тем, что кибернетика (ограничивая и уточняя интуитивное представление об информации) изучает машины и живые организмы с точки зрения их способности воспринимать определённую информацию, сохранять её в «памяти», передавать по «каналам связи» и перерабатывать её в «сигналы», направляющие их деятельность в соответствующую сторону. Фундаментальным результатом теории информации является утверждение о том, что в определённых весьма широких условиях можно пренебречь качественными особенностями информации и выразить её количество числом. Только этим числом определяются возможности передачи информации по каналам связи и её хранения в запоминающих устройствах. Здесь информация понимается как компонент системы, направляющий ее деятельность в ту или иную сторону.

• в информатике

Информация та часть сообщения, которая снимает полностью или уменьшает существовавшую до их получения неопределенность какой-либо ситуации.

Согласно американскому ученому и инженеру Клоду Шеннону, информация – это снятая неопределенность. Шеннон впервые ввел такую трактовку в теории связи. Позднее она нашла применение во всех областях науки, где играет роль передача информации в самом широком смысле этого слова, в частности, в математической теории информации

2.Подробно раскрыть свойства информации:

• достоверность

Достоверность информации — это свойство, характеризующее степень соответствия информации реальному объекту с необходимой точностью. При работе с неполным набором данных достоверность информации может характеризоваться вероятностью, например, можно сказать, что при бросании монеты с вероятностью 50 % выпадет герб. В свойствах достоверности выделяются безошибочность и подлинность данных, а также адекватность. Во безошибочностью понимается свойство данных не иметь скрытых случайных ошибок. Случайные ошибки в данных обусловлены, как правило, непредумышленном искажениями смысла человеком или сбоями технических средств при переработке данных в информационной системе.

• полнота

Полнота информации характеризует степень достаточности данных для принятия решения или создания новых данных на основе имеющихся. Неполный набор данных оставляет большую долю неопределенности, т.е. большое число вариантов выбора, а это потребует применения дополнительных методов, например, экспертных оценок, бросание жребия и т.п. Избыточный набор данных затрудняет доступ к нужным данным, создает повышенный информационный шум, что также вызывает необходимость дополнительных методов, например, фильтрацию, сортировку. И неполный и избыточный наборы затрудняют получение информации и принятие адекватного решения.

• ясность

Информация должна быть понятна тому кругу лиц, для которого она предназначена.

• актуальность

Актуальность информации. Информация существует во времени, так как существуют во времени все информационные процессы. Информация, актуальная сегодня, может стать совершенно ненужной по истечении некоторого времени. Например, программа телепередач на нынешнюю неделю будет неактуальна для многих телезрителей на следующей неделе.

• ценность

Ценность информации - определяется обеспечением возможности достижения цели, поставленной перед получателем информации.

• доступность

Доступность информации — это возможность получения информации при необходимости. Доступность складывается из двух составляющих: из доступности данных и доступности методов. Отсутствие хотя бы одного дает неадекватную информацию.

3.Привести классификации информации:

• по способам восприятия - визуальная, аудиальная, тактильная, обонятельная, вкусовая.

• по формам представления - текстовая, числовая, графическая, музыкальная, комбинированная и т. д.

• по общественному значению - Массовая - обыденная, общественно-политическая, эстетическая. Специальная - научная, техническая, управленческая, производственная. Личная – наши знания, умения, интуиция

4.Дать краткую характеристику информационной деятельности человека: речевой этап, возникновение письменности, возникновение книгопечатания, научно-техническая революция.

Речевой этап. Основными событиями на этапе развития речевого общения являются: во-первых, изменение содержания общения и развитие соответствующих этому функций речи как средства общения; во-вторых, овладение произвольной регуляцией речевыми средствами.

Возникновение письменности было вызвано требованием жизни общества и государства, хозяйственной деятельности людей

Возникновение Книгопечатание содействовало становлению и дальнейшему развитию литератур на национальных языках, унификации орфографии и графических форм письма, что, в свою очередь, способствовало развитию образования.

Научно-техническая революция (НТР) — коренное качественное преобразование производительных сил, начавшееся в середине XX в., качественный скачок в структуре и динамике развития производительных сил, коренная перестройка технических основ материального производства на основе превращения науки в ведущий фактор производства, в результате которого происходит трансформация индустриального общества в постиндустриальное.

5.Описать информационные процессы:

• сбор информации

Сбор новой и поиск накопленной в разных источниках информации о состоянии изучаемых или используемых объектов, процессов и явлений.

• передача информации

Передача информации от места сбора к месту обработки или использование с сохранением информации при наличии помех.

• хранение информации

Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга- библиотека, картина- музей, фотография- альбом).

• поиск информации

Поиск информации — один из важных информационных процессов. От того, как он организован, во многом зависит своевременность и качество принимаемых решений. В широком плане поиск является основой познавательной деятельности человека во всех ее проявлениях: в удовлетворении любопытства, путешествиях, научной работе, чтении и т. п. В более узком смысле поиск означает систематические процедуры в организованных хранилищах информации: библиотеках, справочниках, картотеках

• распространение информации

Распространение информации - действия, направленные на получение информации неопределенным кругом лиц или передачу информации неопределенному кругу лиц

• использование информации

Использование информации - это удовлетворение информационных потребностей граждан, юридических лиц и государства.

• защита информации

Защита информации представляет собой принятие правовых, организационных и технических мер, направленных на:

1) обеспечение защиты информации от неправомерного доступа, уничтожения, модифицирования, блокирования, копирования, предоставления, распространения, а также от иных неправомерных действий в отношении такой информации;

2) соблюдение конфиденциальности информации ограниченного доступа;

3) реализацию права на доступ к информации.

6.Дать определение понятию «носитель информации».

Носитель информации - это любой материальный объект, используемый для закрепления и хранения на нем информации.

7.Заполнить таблицу:

:

Носители информации
Носитель информации	Время появления	Емкость	Достоинства и недостатки
Перфокарта	Впервые перфокарты появились приблизительно в 1800 году, их использовал Джеквард Лум. Он производил раскрой ткани по образцам, представленным перфокартами. -В информатике перфокарты впервые были применены в «интеллектуальных машинах» коллежского советника С.Н. Корсакова - 1832	45 и 80 байт	Главным преимуществом перфокарт было удобство манипуляции данными — в любом месте колоды можно было добавить карты, удалить, заменить одни карты другими. Основные недостатки перфокарт - ограниченная информационная плотность записи (до 102 бит на 1 см2) и малая механическая прочность.
Перфолента	Первые перфоленты использовались с середины XIX века в телеграфии, отверстия в них располагались в 5 рядов, для передачи данных использовался код Бодо.	(зависит от длины)	Недостатком бумажных, наиболее массовых, перфолент по сравнению с перфокартами являлась низкая механическая прочность ленты и невозможность «ручного редактирования» текстовых файлов (добавлением или заменой перфокарт в колоде). По сравнению с магнитными лентами основным недостатком была низкая скорость чтения/записи. Емкость бумажной перфоленты составляла лишь несколько десятков килобайт, а срок ее службы был весьма ограничен
Магнитный барабан	Изобретена Густавом Таушеком (en) в 1932 году в Австрии	20K–100K (последние модели до 1 Гб)	Для многих вычислительных машин барабан являлся основной памятью, в которой располагались программы и данные, записываемые или считываемые с барабана при помощи таких носителей информации, как перфолента или перфокарты. На барабане головки не могут перемещаться произвольно для поиска необходимой дорожки. Это означает, что время чтения и записи любого одиночного фрагмента информации меньше, чем оно было бы на диске.
Флоппи-диск	1967 — Алан Шугарт возглавлял команду, которая разрабатывала дисководы в лаборатории фирмы IBM, где были созданы накопители на гибких дисках. Дэвид Нобль (англ. David Noble), один из старших инженеров, работающих под его руководством, предложил гибкий диск (прообраз дискеты диаметром 8″) и защитный кожух с тканевой прокладкой. 1971 — фирмой IBM была представлена первая дискета диаметром в 8″ (200 мм) с соответствующим дисководом.	Дискета 8 дюймов 80К–1,6М Дискета 5,25 дюймов 110К–1,2М Дискета 3,5 дюйма 720К–2,88М	Одной из главных проблем, связанных с использованием дискет, была их недолговечность. Магнитный диск мог относительно легко размагнититься от воздействия металлических намагниченных поверхностей, природных магнитов, электромагнитных полей вблизи высокочастотных приборов, что делало хранение информации на дискетах достаточно ненадежным. Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.
Zip-дискета	1994 год	100М–250М	По причине низкого качества, искажения или других факторов, иногда информацию на диске нельзя прочитать.
Оптический диск CD-R, CD-RW	1997	640М–800М (длина волны считывающего лазера — 780 нм (инфракрасный))	Немаловажным достоинством CD-R является высокая емкость - до 650 Мб и полная совместимость с большинством приводов CD-ROM и со всеми аудиоплеерами компакт-дисков. Диски CD-RW можно многократно записывать и перезаписывать Недостатки: помимо накопителей CD-RW перезаписываемые диски читаются только на дисководах CD-ROM, поддерживающих спецификацию MultiRead.
Лазерный диск DVD-R, DVD-RW	в ноябре 1996 года в Японии, и в марте 1997 года в США и СНГ.	4.7 ГБ (односторонний однослойный – общепринятый) 8.5–8.7 ГБ (односторонний двухслойный ) 9.4 ГБ (двухсторонний однослойный ) 17.08 ГБ (двухсторонний двухслойный – редкость)	Достоинства: Качественная быстрая запись и легкое считывание. Недостатки: царапается поверхность.
Оптический диск HD DVD	2003	54Г (30Г) (длина волны считывающего лазера — 405 нм (фиолетовый))	Главным достоинством HD DVD является использование стандартного защитного слоя – 0,6 мм
Оптический диск Blu-ray Disc	Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Современный вариант представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошёл весной 2006 года.	25 ГБ (однослойный) 50 ГБ (двухслойный) 100/128 ГБ (BDXL)	Достоинства Blu-Ray Disc состоят не только в огромной емкости, но и в том, что его разрабатывали и собираются производить сразу девять крупнейших электронных корпораций, что должно застраховать пользователей от проблем несовместимости приводов. Недостатки - высокая цена приводов и дисков и проблемы обратной совместимости с предыдущими носителями информации.
USB флеш-накопитель	Флеш память была изобретена Фудзи Масуока (Fujio Masuoka), когда он работал в Toshiba в 1984 году. в 1988 году выпущен первый коммерческий флеш-чип NOR-типа.	8М–128М (последние модели до 64Г)	Преимущества Малый вес, бесшумность работы и портативность. Все современные материнские платы персональных компьютеров имеют USB-разъёмы. Более устойчивы к механическим воздействиям (вибрации и ударам) по сравнению с НЖМД. Работоспособность в широком диапазоне температур. Высокая плотность записи (значительно выше, чем у CD или DVD). Отсутствие подвижных частей, что снижает их энергопотребление в 3—4 раза по сравнению с жёстким диском. Не подвержены воздействию царапин и пыли, которые были проблемой для оптических носителей и дискет. Недостатки Ограниченное число циклов записи-стирания перед выходом из строя. Способны хранить данные полностью автономно до 5 лет. Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью USB В отличие от компакт-дисков, имеют недостатки, свойственные любой электронике: чувствительны к электростатическому разряду — обычное явление в быту, особенно зимой; чувствительны к радиации.

8.Дать определение понятию «кодирование информации».

Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки

9. Описать особенности кодирования данных при компьютерной обработке информации:

• Кодирование чисел

Существуют два основных формата представления чисел в памяти компьютера. Один из них используется для кодирования целых чисел, второй (так называемое представление числа в формате с плавающей точкой) используется для задания некоторого подмножества действительных чисел.

Множество целых чисел, представимых в памяти ЭВМ, ограничено. Диапазон значений зависит от размера области памяти, используемой для размещения чисел. В k-разрядной ячейке может храниться 2k различных значений целых чисел.

Чтобы получить внутреннее представление целого положительного числа N, хранящегося в k-разрядном машинном слове, необходимо:

перевести число N в двоичную систему счисления;

полученный результат дополнить слева незначащими нулями до k разрядов.

• Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы, например символ «§».

Если проанализировать организационные трудности, связанные с созданием единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время очевидно, что если, например, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим количеством разрядов, то и диапазон возможных значений кодов станет намного больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной — UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов — этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.

Несмотря на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостаточных ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы автоматически становятся вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспеченности ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования. Для индивидуальных пользователей это еще больше добавило забот по согласованию документов, выполненных в разных системах кодирования, с программными средствами, но это надо понимать как трудности переходного периода.

• Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром издавна принятый в полиграфии.

Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основные цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, B). На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB по первым буквам названий основных цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн различных цветов, что на самом деле близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно, дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, C), пурпурный (Magenta, M) и желтый (Yellow, Y). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска — черная (Black, K). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна прикладываться к графическим данным — без нее нельзя воспользоваться методами воспроизведения информации на экране или бумаге (то есть, воспользоваться, конечно, можно, но из-за неполноты данных полученная информация не будет адекватной: листва на деревьях может оказаться красной, а небо — зеленым).

• Кодирование звуковой и видеоинформации

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но если говорить обобщенно, то можно выделить два основных направления.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки. В то же время, данный метод кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них). В технике такие образцы называют сэмплами.

Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

10.Перечислить единицы измерения информации.

Базовые единицы Бит · Байт

Связанные единицы Ниббл · Слово · Октет

Традиционные битовые единицы Килобит · Мегабит · Гигабит · Терабит · Петабит · Эксабит · Зеттабит · Йоттабит

Традиционные байтовые единицы Килобайт · Мегабайт · Гигабайт · Терабайт · Петабайт · Эксабайт · Зеттабайт · Йоттабайт

Битовые единицы МЭК (IEC) Кибибит · Мебибит · Гибибит · Тебибит · Пебибит · Эксбибит · Зебибит · Йобибит

Байтовые единицы МЭК (IEC) Кибибайт · Мебибайт · Гибибайт · Тебибайт · Пебибайт · Эксбибайт · Зебибайт · Йобибайт

1 Мбайт = 1024 Кбайт = 10²⁰ байт

1 Гбайт = 1024 Мбайт = 10³⁰ байт

1 Тбайт = 1024 Гбайт = 10⁴⁰ байт

11.Дать определение понятиям «файл» и «файловая структура».

Файл — это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.

Требование уникальности имени файла очевидно — без этого невозможно гарантировать однозначность доступа к данным. В средствах вычислительной техники требование уникальности имени обеспечивается автоматически — создать файл с именем, тождественным уже имеющемуся, не может ни пользователь, ни автоматика.

Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ «\» (обратная косая черта). Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Понятно, что в этом случае на одном носителе не может быть двух файлов с тождественными полными именами.

12.Перечислить 10-20 форматов файлов

Видео

3gp

AVI (Audio Video Interleave)

Растровые изображения

BMP (Windows or OS/2 bitmap)

JPEG, JPG, JPE (Joint Photographic Experts Group)

TIFF, TIF (Tagged Image Format)

Обработка текстов

текстовый файл (.txt)

Rich Text Format (.rtf) (принятый Microsoft формат для хранения форматированного текста)

OpenDocument Text (.odt) (вариант открытого текстового формата)

Microsoft Word (.doc, .docx, .docm) (защищённый Microsoft-формат, часто меняется, квази-стандарт)

Электронные книги

DjVu (формат для хранения сканированных книг — удобен, когда распознание недопустимо из-за сложной вёрстки или если надо сохранить особенности документа)

FictionBook (полностью открытый формат)

Mobipocket (для карманных компьютеров)

PDF (зачастую книги «печатают» в PDF после вёрстки)

Языки разметки

HTML/xHTML

XML

SGML