Форми та засоби передавання інформації

Інформація передається від джерела до споживача в матеріально-енергетичній формі (у вигляді електричних, світлових, звукових та ін. сигналів).

Загальна структурна схема передавання інформації була запропонована американським вченим Клодом Шеноном в 1949 році

Джерело повідомлень — об’єкт, що створює повідомлення.

Структурна схема системи передачі

Передавач — це об’єкт, що перетворює повідомлення в сигнал. В системі зв’язку самі повідомлення не передаються, так як їх форма звичайно не дозволяє вести передачу по каналу (лінії) зв’язку. Наприклад, якщо каналом є нерв, то по ньому не можна безпосередньо передати світлові чи звукові дії. Призначення передавача — перетворити повідомлення у форму, яка відповідає фізичним характеристикам лінії зв’язку.

Результатом перетворення повідомлень передавачем є сигнали.

Сигнал — це матеріальний носій інформації, за допомогою якого здійснюється зв’язок (наприклад, сигналами в нервовій системі є імпульси нервових клітин). Сигнал одержується в результаті виконання однієї чи сукупності таких операцій в передавачеві, як перетворення, кодування і модуляція.

Канал зв’язку — це середовище, по якому передається сигнал. Сигнал при передаванні по лінії зв’язку піддається дії шумів (перешкод) і спотворюється. Канал зв’язку — це така лінія зв’язку, по якій може передаватися в кожний момент тільки одне повідомлення.

Канал (лінія) зв’язку характеризується пропускною здатністю і захистом від перешкод (шумів). Пропускна здатність каналу зв’язку — це максимальна кількість знаків (символів), що передається по каналу при відсутності перешкод. Залежить від фізичних властивостей каналу. Для підвищення захисту каналу від перешкод використовують спеціальні методи передачі повідомлень, що зменшують вплив шумів. Наприклад, вводять надлишкові символи, що не несуть дійсного змісту, а використовуються для контролю правильності повідомлення при його одержанні.

Кількість знаків (символів), що передається за одиницю часу є швидкістю передачі інформації чи швидкістю інформаційного потоку.

Оскільки по каналах зв’язку передається інформація у вигляді послідовностей одиниць та нулів (точніше, їх фізичних кодів), то найменша технічна одиниця вимірювання інформації біт , інтерпретується як кількість інформації, яку несе один двійковий символ “0” чи “1”. Вісім біт складає 1 байт. Швидкість інформаційного потоку вимірюється в бітах за секунду (біт/с) та в байтах за секунду (байт/с). В ролі каналів зв’язку використовують ефір (електронно–магнітні хвилі), кабельний зв’язок, оптичні світлопроводи та цифрові канали.

Приймач — це об’єкт, пристрій чи ряд пристроїв, що одержують сигнал. Приймач відділяє одержаний сигнал від шумів і виконує операції, обернені по відношенню до передавача: декодування, демодуляцію, в результаті чого відновлюється передане повідомлення.

Адресат — це об’єкт, для якого призначено повідомлення.

Джерело шумів — умовне об’єднання всіх факторів, які діють в системі зв’язку і перешкоджають правильному прийманню сигналів. Шуми можуть появлятися як зовні, так і всередині системи зв’язку. В теорії зв’язку предметом вивчення є випадкові шуми, оскільки боротьба з відомими і регулярними шумами (перешкодами) не викликає великих утруднень.

За схемою Шенона реалізуються всі засоби дистанційної передачі інформації (телекомунікації в широкому розумінні), такі як радіо, телебачення, телефон, телеграф, телетайп, телекс, телефакс, а також комп’ютерні телекомунікації. Телекомунікація (від грецького tele — відстань, далеко і латинського communicatio) — це обмін інформацією на відстані.

Опрацювання інформації — це процес перетворення інформації з одного виду в інший (чи той самий), що виконується за строгими формальними правилами. Опрацювання інформації не обов’язково включає в себе її сприймання чи осмислення. На цьому базується можливість автоматизованого опрацювання інформації, зокрема, комп’ютером.

Є два основних типи опрацювання інформації:

1. Опрацювання, пов’язане з одержанням нової інформації, певного змісту знань. До цього типу належить розв’язування математичних та інших задач шляхом застосування логічних міркувань.

2. Опрацювання інформації, пов’язане із зміною її форми, але не змісту. Сюди належать такі види опрацювання інформації як пошук, структурування та кодування.

Пошук інформації здійснюється в деякому сховищі інформації — інформаційному масиві. Прикладами таких масивів є словник, телефонний довідник, каталог книг, розклад польоту літаків, дані про студентів певного факультету тощо. В даному інформаційному масиві необхідно знайти інформацію, що задовольняє певні умови пошуку. Наприклад, треба знайти прізвища студентів першого курсу, які є відмінниками навчання і приймають участь в гуртках художньої самодіяльності.

Пошук завжди здійснюється за певними правилами.

Структурування інформаційного масиву полягає в тому, щоб перетворити цей масив у структуру наперед заданої форми. Наприклад, упорядкувати список студентів груп, курсів за їх прізвищами в алфавітному порядку.

Кодування — це перетворення інформації з однієї форми в іншу при збереження її змісту. Більш детально це питання буде висвітлено в наступному параграфі. Опрацювання інформації виконується за строго визначеними правилами — алгоритмами. Того, хто реалізує процес опрацювання інформації, називають процесором в широкому розумінні. (Процесор у вузькому розумінні — це спеціальний пристрій для опрацювання інформації). В ролі процесора може бути людина чи певний автомат, зокрема, комп’ютер. Процесор опрацьовує вхідну інформацію (вхідні дані) за відповідною програмою. Програма — це алгоритм розв’язування задачі, записаний на мові процесора. Результатом такого опрацювання інформації є вихідна інформація (вихідні дані) — результати.

Кодування – це відображення, яке перетворює повідомлення у комбінації із дискретних сигналів (чи набори певних знаків). Зміст інформації при цьому не змінюється.). Правило, яке описує таке відображення, називається кодом (від латинського cod – закон). Аналогічно називають і множину образів при кодуванні.

Код — ключ для перетворення інформації з однієї форми в іншу із збереженням її змісту.

Код є універсальним способом відображення інформації під час її збереження, передавання та опрацювання у вигляді системи відповідностей між елементами повідомлень і сигналами, що за їхньою допомогою ці елементи можна зафіксувати.

Кодування широко застосовують для відображення дискретної інформації в каналах (лініях) зв’язку, системах автоматики, обчислювальних та інших системах. Кодування використовують в промисловості та торгівлі.

Відображення інформації у вигляді кодів використовується людьми з сивої давнини віків. За свою історію існування людство створило велику кількість мов кодування: розмовні мови, мова міміки і жестів, мова малюнків і креслень, мова науки (математична, хімічна, інформатики та інші), мова мистецтв (живопису, скульптури, музики), спеціальні мови (азбука Морзе, морський семафор, азбука Брайля для незрячих, есперанто).

Коди, побудовані над алфавітом {0, 1} називаються двійковими. Вибір основи “два” обумовлено ще й тим, що в системах обробки та передавання інформації найчастіше використовують дискретні елементи з двома станами.

Зокрема, комп’ютер складається з великої кількості мікросхем (ВІС, ЗВІС), які характеризуються двома рівнями (значеннями) напруги, яким ставлять у відповідність символи 1 і 0. Але при подані інформації у вигляді послідовності слів, складених із букв двійкового алфавіту 0 та 1 (коли є відсутній навіть пропуск — розмежувач між ними), стає важким або неможливим декодування, тобто розуміння одержаної інформації. Зрозуміти її легко тільки за умови наявності погоджень про фіксовану довжину коду із 0 та 1. Такою довжиною стали вважати вісім символів (одиниць та нулів). Кодове слово із 8 одиниць та нулів називають байтом.

Принципово важливим є твердження про те, що двійковий код є універсальним: в ньому можна подати кількісну, текстову, графічну, звукову та керуючу інформацію.