- •Глава 4 информационные ресурсы и информатизация общества 64
- •Раздел II прикладная информатика 82
- •Глава 5. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и хранения информации 82
- •Глава 6. Технические средства реализации информационных процессов 105
- •Глава 11 глобальная информационная сеть internet 222
- •Глава 12 искусственный интеллект 270
- •Глава 13 экспертные системы 297
- •Острейковский в.А. Информатика
- •Введение
- •Раздел I теоретическая информатика глава 1 основные понятия и определения информатики
- •1.1. Терминология информатики
- •1.2. Объект информатики
- •1.3. Предметная область информатики как науки
- •1.4. Краткая история развития информатики
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 информатика как наука
- •2.1. Категории информатики
- •2.2. Аксиоматика информатики
- •2.3. Виды и свойства информации
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Математические основы информатики
- •3.1. Методы и модели оценки количества информации
- •3.2. Основные понятия теории алгоритмов
- •3.3. Системы счисления
- •3.3.1. Позиционные системы счисления
- •3.3.2. Двоичная система счисления
- •3.3.3. Другие позиционные системы счисления
- •3.3.4. Смешанные системы счисления
- •3.3.5. Перевод чисел из одной системы счисления в другую
- •3.4. Формы представления и преобразования информации
- •3.4.1. Числовая система эвм. Представление целых чисел без знака и со знаком
- •3.4.2. Индикаторы переноса и переполнения
- •3.4.3. Представление символьной информации в эвм
- •3.4.4. Форматы данных
- •Контрольные вопросы, упражнения и задачи
- •Глава 4 информационные ресурсы и информатизация общества
- •4.1. Особенности информационного ресурса
- •4.2. Формы и виды информационных ресурсов
- •4.3. Информатизация общества
- •4.3.1. Сущность и цели информатизации
- •4.3.2. Создание информационных структур
- •4.3.3. Формирование индустрии информатики
- •4.3.4. Развитие интеллектуального и информационного рынков
- •4.4. Перспективы перехода к информационному обществу
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II прикладная информатика глава 5. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и хранения информации
- •5.1. Восприятие информации
- •5.2. Сбор информации
- •5.3. Передача информации
- •5.4. Обработка информации
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Технические средства реализации информационных процессов
- •6.1. Определение и принципы организации информационных процессов в вычислительных устройствах
- •6.2. Функционирование эвм с шинной организацией
- •6.3. Функционирование эвм с канальной организацией
- •6.4. Информационная модель эвм
- •6.5. Основные команды эвм
- •6.6. Персональные эвм
- •6.6.1. Общие сведения о пэвм и их классификация
- •6.6.2. Структурная схема пэвм
- •6.6.3. Внешние устройства пэвм
- •6.6.4. Внешние запоминающие устройства пэвм
- •6.6.5. Печатающие устройства пэвм
- •6.6.6. Перспективы развития пэвм
- •6.7. Вычислительные системы
- •6.8. Поколения вычислительных средств
- •Контрольные вопросы, упражнения и задачи
- •Глава 7 алгоритмизация и программирование
- •7.1. Определение алгоритма
- •7.2. Методы разработки алгоритма
- •7.2.1. Метод частных целей
- •7.2.2. Метод подъема
- •7.3. Программирование с отходом назад
- •7.4. Алгоритмы ветвей и границ
- •7.5. Жизненный цикл программного обеспечения
- •Контрольные вопросы, упражнения и задачи
- •Раздел III элементы информационных технологий глава 8 базы и банки данных
- •8.1. Автоматизированные банки данных
- •8.2. Модели данных
- •8.3. Схема функционирования субд
- •8.4. Организация поиска данных
- •8.5. Администратор базы данных
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 пакеты прикладных программ
- •9.1. Классификация ппп
- •9.2. Проблемно-ориентированные ппп
- •9.4. Интегрированные ппп
- •9.4. Пакеты прикладных программ для решения научно-технических задач
- •9.5. Библиотеки стандартных программ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10 вычислительные сети
- •10.1. Принципы построения и классификация вычислительных сетей
- •10.2. Способы коммутации и передачи данных
- •10.3. Программное обеспечение вычислительных сетей
- •10.4. Локальные вычислительные сети
- •10.4.1. Классификация лвс
- •10.4.2. Организация обмена информацией в лвс
- •10.4.3. Методы доступа в лвс
- •10.4.4. Модели взаимодействия в лвс
- •10.5. Обеспечение безопасности информации в вычислительных сетях
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11 глобальная информационная сеть internet
- •11.1. Краткая характеристика основных информационных ресурсов internet
- •11.2. Принципы функционирования internet
- •11.2.1. Иерархия протоколов internet
- •11.2.3. Спецификация универсального адреса информационного ресурса в internet
- •11.3. Технология world wide web (www)
- •11.3.1. Общая характеристика www
- •11.3.2. Программы-клиенты www
- •11.3.3. Стратегия поиска информации в сети
- •11.3.4. Язык гипертекстовой разметки web-документов html
- •11.3.5. Поисковые машины www
- •11.4. Электронная почта в internet
- •11.5. Технологии доступа к ресурсам internet, отличные от www
- •11.5.1. Удаленный доступ к ресурсам сети telnet
- •11.5.2. Обмен файлами по протоколу ftp. Служба архивов ftp
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12 искусственный интеллект
- •12.1. Направление исследований в области искусственного интеллекта
- •12.2. Машинный интеллект и робототехника
- •12.3. Интеллектуальные роботы
- •12.4. Моделирование биологических систем
- •12.5. Эвристическое программирование и моделирование
- •12.6. Система знаний
- •12.7. Модели представления знаний
- •12.7.1. Логическая модель представления знаний
- •12.7.2. Сетевая модель представления знаний
- •12.7.3. Фреймовая модель представления знаний
- •12.7.4. Продукционная модель представления знаний
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13 экспертные системы
- •13.1. Общая характеристика эс
- •13.2. Структура и режимы использования эс
- •13.3. Классификация инструментальных средств эс
- •13.4. Организация знаний в эс
- •13.5. Отличие эс от традиционных программ
- •13.6. Виды эс
- •13.7. Типы задач, решаемых эс
- •Контрольные вопросы
- •Приложение 3 глоссарий экспертных систем
Контрольные вопросы
1. Расскажите, как Вы понимаете смысл понятия <информационный ресурс>.
2. Что такое <социальная энтропия> ?
3. В чем разница между информационной средой и информационной технологией ?
4. Что такое напряженность информационного поля?
5. Дайте определение категории <искусственный интеллект>.
6. Какое Вы видите отличие индивидуального интеллекта от социального?
7. Расскажите о процессе функционирования творческой системы.
8. Что такое квант знания?
9. Проанализируйте первую аксиому информатики.
10. В чем смысл второй аксиомы информатики ?
11. Раскройте содержание третьей и четвертой аксиом информатики.
12. Расскажите о пятой и шестой аксиомах информатики.
13. Перечислите известные Вам виды информации.
14. Как Вы понимаете свойства информации?
Глава 3. Математические основы информатики
Так как понятие <информация> занимает центральное место в информатике, то является естественным начать изучение математических основ информатики с методов и моделей количественной оценки информации. В этой главе дается краткое знакомство с теорией алгоритмов, детальное изложение которой должно быть сделано в курсе <Дискретная математика>. Теория алгоритмов является основополагающей теорией для наук, связанных с вычислительной техникой основным инструментарием информатики. Трудно себе представить материал главы о математических основах информатики без раздела <Системы счисления>. В третьей главе рассмотрены основные на сегодня системы счисления, используемые в вычислительной технике: позиционные и смешанные, перевод чисел из одной системы счисления в другую. Приведены доходчивые примеры. Глава заканчивается . рассмотрением форм представления и преобразования информации. Раскрывается числовая система ЭВМ, представление чисел, кодирование и декодирование символьной информации в ЭВМ, форматы данных.
3.1. Методы и модели оценки количества информации
Для теоретической информатики информация играет такую же роль, как и вещество в физике. И подобно тому, как веществу можно приписывать довольно большое количество характеристик: массу, заряд, объем и т. д., так и для информации имеется пусть и не столь
большой, но достаточно представительный набор характеристик. Как и для характеристик вещества, так и для характеристик информации имеются единицы измерения, что позволяет некоторой порции информации приписывать числа - количественные характеристики информации.
На сегодняшний день наиболее известны следующие способы измерения информации: объемный, энтропийный и алгоритмический.
Объемный является самым простым и грубым способом измерения информации. Соответствующую количественную оценку информации естественно назвать объемом информации. Объем информации в сообщении - это количество символов в сообщении. Поскольку, например, одно и то же число может быть записано многими разными способами (с использованием разных алфавитов), то этот способ чувствителен к форме представления (записи) сообщения. В вычислительной технике вся обрабатываемая и хранимая информация вне зависимости от ее природы (число, текст, отображение) представлена в двоичной форме (с использованием алфавита, состоящего всего из двух символов 0 и 1). Такая стандартизация позволила ввести две стандартные единицы измерения: бит и байт. Байт - это восемь бит.
В теории информации и кодирования принят энтропийный подход к измерению информации. Этот способ измерения исходит из следующей модели. Получатель информации (сообщения) имеет определенные представления о возможных наступлениях некоторых событий. Эти представления в общем случае недостоверны и выражаются вероятностями, с которыми он ожидает то или иное событие. Общая мера неопределенности (энтропия) характеризуется некоторой математической зависимостью от совокупности этих вероятностей. Количество информации в сообщении определяется тем, насколько уменьшится эта мера после получения сообщения.
Однако в теории информации получила использование другая количественная оценка, а именно - логарифм от описанной выше оценки по основанию 2:
H=log2m, (3.1)
где m -число возможных равновероятных выборов.
К. Шеннону принадлежит обобщение Н на случай, когда Н зависит от вероятностей возможных выборов (для сообщения - вероятности выбора символов). Для количества собственной индивидуальной информации он предложил соотношение
H=-j Pj log2Pj, (3.2)
где Pj - вероятность выбора j-го символа алфавита.
В алгоритмической теории информации (раздел теории алгоритмов) предлагается алгоритмический метод оценки информации в сообщении. Этот метод кратко можно охарактеризовать следующими рассуждениями. Каждый согласится, что слово 0101...01 сложнее слова 00...0, а слово, где 0 и 1 выбираются из эксперимента - бросания монеты (где 0 - герб, 1 - решка), сложнее обоих предыдущих.
Компьютерная программа, производящая слово из одних нулей, крайне проста: печатать один и тот же символ. Для получения 0101...01 нужна чуть более сложная программа, печатающая символ, противоположный только что напечатанному. Случайная, не обладающая ни какими закономерностями последовательность не может быть произведена никакой <короткой> программой. Длина программы, производящей хаотичную последовательность, должна быть близка к длине последней.
Приведенные рассуждения позволяют предположить, что любому сообщению можно приписать количественную характеристику, отражающую сложность (размер) программы, которая позволяет ее произвести.
Так как имеется много разных вычислительных машин и разных к языков программирования (разных способов задания алгоритма), то или определенности задаются некоторой конкретной вычислительной машиной, например машиной Тьюринга (см. раздел <Теория алгоритмов>), а предполагаемая количественная характеристика сложность слова (сообщения) определяется как минимальное число внутренних состояний машины Тьюринга, требующиеся для его воспроизведения. Так же в алгоритмической теории информации используются и другие способы задания сложности.