Файл: Диалектическое единство данных и методов в информационном процессе.pdf

Глава 3 Способы восприятия и передачи информации

Формы представления информации изменялись с эволюцией человека. В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций - преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации, что способствовало качественным изменениям человеческого общества:

1) изобретение письменности - усовершенствовалась передача знаний от поколения к поколениям

2) (середина 16 века) изобретение книгопечатания - радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности

3) (конец 19 в.) обусловлена изобретением электричества - появился телеграф, телефон, радио

4) (70-е годы) изобретение микропроцессорной технологии и появление персонального компьютера.

По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации:

• визуальную – передаваемую видимыми образами (в том числе знаками, символами),
• аудиальную – звуками,
• тактиальную – ощущениями,
• органолептическую – запахами и вкусом,

- машинную – воспринимаемую и выдаваемую техническими средствами.

Знаковая форма предполагает использование какого-либо языка. Языки делятся на:

1. естественные (разговорные)
2. формальные. Формальные языки чаще всего относятся к специальной области человеческой деятельности (математический, азбука Морзе, язык флажков на флоте, «пляшущие человечки» при шифровке и т.п.). Так или иначе, любая знаковая форма представления информации предполагает наличие некоторого конечного набора знаков, из которых конструируются сообщения, который образует алфавит некоторого языка. Последовательность символов алфавита, кодирующая состояние источника и воспринимаемая адресатом как сообщение, как информация, образует слово на этом языке.

Примером формализованного представления информации, с определенными правилами по ее переработке может служить математическая логика, которая изучает логические связи и отношения, лежащие в основе дедуктивного (логического) вывода. Язык логики положен в основу некоторых информационных систем и языков программирования, для которых обработка информации возможна с помощью технических устройств. Математическая логика с развитием техники оказалась в тесной взаимосвязи с вопросами конструирования и программирования вычислительной техники. Свойства информации тесно связаны со своим носителем.

Глава 4 Данные, носители данных

Данные – диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.

Самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным, по-видимому, является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик ее поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски.

Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии. На биохимическом уровне происходит накопление и передача данных в живой природе. Носители данных интересуют нас не сами по себе, а постольку, поскольку свойства информации весьма тесно связаны со свойствами ее носителей. От свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность. Например, мы можем рассчитывать на то, что в базе данных, размещаемой на компакт диске, проще обеспечить полноту информации, чем в аналогичной по назначению базе данных, размещенной на гибком магнитном диске, поскольку в первом случае плотность записи данных на единице длины дорожки намного выше. Для обычного потребителя доступность информации в книге заметно выше, чем той же информации на компакт-диске, поскольку не все потребители обладают необходимым оборудованием. И, наконец, известно, что визуальный эффект от просмотра слайда в проекторе намного больше, чем от просмотра аналогичной иллюстрации, напечатанной на бумаге, поскольку диапазон яркостных сигналов в проходящем свете на два-три порядка больше, чем в отраженном. Задача преобразования данных с целью смены носителя относится к одной из важнейших задач информатики. В структуре стоимости вычислительных систем устройства для ввода и вывода данных, работающие с носителями информации, составляют до половины стоимости аппаратных средств.

Итак, среди носителей данных выделяют следующие основные виды:

1. Бумажные носители. (Наиболее распространённый носитель информации до активного развития информационных технологий. В настоящее время наблюдается тенденция к отказу от данного носителя в пользу электронных носителей. Главная причина - низкая экономическая эффективность бумажных носителей. Одним из проявлений данной тенденции является внедрение на многих предприятиях электронного документооборота.)
2. Электронные носители .(CD-ROM, DVD-ROM, полупроводниковые (флеш-память и т. п., дискеты)

Носители данных классифицируются по различным основаниям: по природе носителя, по происхождению, назначению, количеству циклов записи и долговечности. На данный момент ведутся активные разработки новых электронных устройств для хранения данных, позволяющих организовать хранение всё большего объёма информации с минимальными издержками. Данные различаются по своей природе, источнику, способу их хранения и представления.

При передаче и переработке информации важно сигналами какой природы отображается информация, т.е. каким кодом она задана. При кодировании информации дискретными сигналами используется конечное множество символов (алфавит), поэтому их (сигналы) принято кодировать буквами алфавита того или иного естественного языка или цифрами той или иной системы счисления. Таким образом, дискретная информация отождествляется с алфавитно-цифровой. Простейшим алфавитом, которым удобно пользоваться при «электронном счете» на электронном вычислительном устройстве является алфавит, состоящий из двух состояний: «есть электрический сигнал» и «нет электрического сигнала» (это упрощенное представление, правильнее говорить о силе сигнала), для удобства, эти состояния принято обозначать соответственно цифрами 1 и 0.

Таким образом, алфавитом первой ЭВМ стали две цифры 0 и 1, такая система счисления называется двоичной. Со временем, человек поставил задачу переложить на ЭВМ не только функции счета, но и задачи, связанные с хранением, обработкой информации различного вида. В этой связи встал вопрос о представлении текстовой, графической, звуковой информации в памяти компьютера, о выборе алфавита (кодов), с помощью которого можно было закодировать все виды используемой ЭВМ информации. Объем данных в сообщении измеряется количеством разрядов, требуемых для его кодирования. В различных системах счисления один разряд имеет различный вес и, соответственно, меняется единица измерения данных. В двоичной системе счисления единица измерения – двоичный разряд, который назвали бит.

При кодировании более длинных сообщений, требуется больше разрядов. В восьми двоичных разрядах умещается 256 целых чисел –достаточно для того, чтобы дать уникальное восьмибитовое обозначение каждой заглавной, каждой строчной букве английского и родного алфавитов, цифр, служебным символам. Отсюда выбор в качестве единицы измерения объема информации – восьмибитовое число - байт.

Решение проблемы измерения количества информации, объема информационного сообщения неоднозначно. Как человек вообще что-либо измеряет? При измерении расстояния и массы человек использует, принятый в качестве единицы измерения, эталон длинны (метр) и эталон массы (1 кг) соответственно.

Для человека важны разные свойства информации, что должно отражаться при ее измерении. Для измерения информации используют два параметра: количество информации и объем данных. Эти параметры имеют разные выражения и смысловое значение.

Количество информации связано с понятиями полезности информации и степенью новизны, что, в свою очередь, связано с уровнем подготовки приемника информации. Так, сообщение: «в нашей галактике несколько солнечных систем» для ученика 1 класса совершенно непонятно, для ученика 5 класса содержит новую информацию и понятно, а для ученика 10 класса понятно, но никакой новой информации не несет.

Глава 5 Способы измерения информации

Существуют различные подходы к измерению информации:

1. Вероятностный подход к измерению информации.
2. Определение степени сложности кодирования
3. Определение объема информации при алфавитно-цифровом представлении информации, при котором длина символьного сообщения сравнивается со словом минимальной длины, т.е., состоящим из одного символа.. Если мы конструируем сообщение, используя двузначный алфавит из двух цифр 0 и 1, то любая из этих цифр становится эталонной единицей количества информации. Величину, способную принимать лишь два различных значения (0 1), называют бит (binary digit- двоичный знак) Таким образом, бит –минимальная единица количества информации. Более крупные единицы измерения информации: килобайт, мегабайт, гигабайт и т.д., они получаются путем умножения основной единицы на 2¹⁰, таким образом,

2¹⁰ байт = 1024 байт = 1 Кбайт;

2²⁰ байт = 1048576 байт = 1 Мбайт;

2³⁰ байт = 1073741824 байт = 1 Гбайт;

2⁴⁰ байт = 1099511627776 байт = 1 Тбайт.

Иногда используют такую единицу измерения информации как «слово». Слово состоит из 16 бит, т.е. 2 байт. 2¹⁶ =65536, поэтому, 16-ти разрядным словом можно выразить натуральные числа от 0 до 65535, либо целые от –32768 до 32767.

Примеры единиц измерения информации

Глава 6 Операции с данными

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают.

Прежде всего это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.

В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные:

1. Сбор данных – накопление данных для обеспечения полноты информации, достаточной для принятия на основе этих данных решения.

2. Формализация данных – приведение данных различной структуры, поступающих из разных источников, к единому формату. Позволяет осуществлять операции с данными единым образом.

3. Фильтрация данных – удаление данных, в которых на данный момент нет необходимости. Отбор данных производится по заданным формальным критериям.

4. Сортировка данных – перестановка данных в определённом порядке по тому или иному признаку.

5. Группировка данных – разделение данных на группы, каждая из которых объединяет данные по определённому признаку.