Информационные технологии
Представления информации
Сообщение как материальная форма представления информации
Одно из (специфических) свойств информации заключается в том, что она существует в виде различных материальных форм. Форма представления информации может меняться в процессе ее обработки или использования. Например, информация, передаваемая по телеграфу, сначала может быть представлена в виде текста на бумаге, затем телеграфист переносит ее на магнитный носитель, где она существует в виде различным образом намагниченных участков, далее она может быть преобразована в электрические импульсы в проводнике и т.д. Информация является общим абстрактным содержанием в различных формах представления.
Еще одним подобным примером является возможность записи чисел в различных системах счисления. Следует заметить, что информация может быть облечена не только в графическую форму. Произнесенное человеком слово «четыре» также является сообщением, представляющим число 4. Нетрудно привести множество других примеров такой «многоликости» информации.
Следует заметить, что практический интерес представляют только такие материальные формы представления информации, которые могут быть восприняты человеком и другими живыми существами. Предполагается, что человек воспринимает сообщения непосредственно своими органами чувств или с использованием специальных приборов или средств. Органы чувств человека можно рассматривать как естественные (созданные природой) регистрирующие и измерительные средства (датчики).
Формы сообщений (сигналы, изображения, знаки, языковые сообщения)
Можно выделить несколько основных форм сообщений (в порядке возрастания их сложности).
Сигналы представляют собой некоторые физические величины или свойства физической среды, изменяющиеся во времени. Чаще всего такими величинами являются: напряженность электрического поля, величина электрического тока, интенсивность светового потока, давление газа и т.п.
Чаше всего информация в виде сигналов используется в системах управления техническими объектами для описания изменения состояния объектов с течением времени. Отклонение этих сигналов от требуемых по условиям эксплуатации значений приводит к выработке системой управления сигналов, представляющих управляющую информацию. Получение, обработка и анализ сигналов о состоянии управляемого объекта и внешней среды, а также генерация управляющих сигналов рассматриваются в теории управления.
Изображения можно рассматривать как многомерные и пространственные сигналы (фотографии, карты, графики и т.п.), в которых регистрируемые параметры физической среды зависят не от времени, а от пространственного положения. Для черно-белой фотографии таким параметром является степень почернения фотоматериала (фотопленки или фотобумаги ).
Физические величины, изменения которых рассматриваются как сигналы или изображения, называются параметрами сигналов. Если параметры сигналов принимают конечное число значений, то такой сигнал называется дискретным.
Последовательность знаков, сменяющих друг друга во времени, можно рассматривать как дискретный сигнал. Например, последовательность фонем представляет собой речевое сообщение. Аналогичным образом расположение графем может восприниматься как письменное сообщение. Таким образом, представление информации в виде знаков является основой речи, письменности, а также способов хранения, передачи и обработки информации.
Информация и формы её представления
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «УРАЛЬСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
ИНФОРМАЦИЯ И ФОРМЫ ЕЁ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
09.02.03 Программирование в компьютерных сетях
Выполнил обучающийся гр. П-270 ________ Аликин Максим Андреевич
Оценка за выполнение ______________
Проверила ______________ Малышева Светлана Ивановна
Новый Уренгой 2020
Основные понятия 4
Формы представления информации 5
Передача информации 6
Понятие информации является основополагающим понятием информатики. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решений и их выполнения. С появлением современных средств вычислительной техники информация стала выступать в качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса.
Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов и газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т. д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы.
Понятие информации используется во всех сферах: науке, технике, культуре, социологии и повседневной жизни. Конкретное толкование элементов, связанных с понятием информации, зависит от метода конкретной науки, цели исследования или просто от наших представлений.
С позиции философии информация есть отражение реального мира с помощью сведений (сообщений).
Более узкое определение дается в технике, где это понятие включает в себя все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.
С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение и данные.
Сигнал (от латинского signum — знак) представляет собой любой процесс, несущий информацию.
Сообщение — это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.
Данные — это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, ЭВМ.
Формы представления информации
Различают две формы представления информации — непрерывную и дискретную (рис.1).
Поскольку носителями информации являются сигналы, то в качестве последних могут использоваться физические процессы различной природы. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс механического перемещения тела, процесс распространения света и т. д. Информация представляется (отражается) значением одного или нескольких параметров физического процесса (сигнала), либо их комбинацией.
Следует различать непрерывность или дискретность сигнала по уровню и во времени.
Результат регистрации сигналов информатика рассматривает как данные.
Таким образом, в информатике данные — это зарегистрированные сигналы. 
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщений от источника информации к ее потребителю, называются информационными коммуникациями .
Информацию можно сгруппировать по различным признакам, т. е. классифицировать по видам. Например, в зависимости от области возникновения информацию, отражающую процессы и явления неодушевленной природы, называют элементарной, отражающую процессы животного и растительного мира — биологической, человеческого общества — социальной.
Для потребителя информации очень важной характеристикой является ее адекватность.
В реальной жизни вряд ли возможна ситуация, когда вы сможете рассчитывать на полную адекватность информации. Всегда присутствует некоторая степень неопределенности. От степени адекватности информации реальному состоянию объекта или процесса зависит правильность принятия решений человеком.
Информация и сообщения. Формы представления сообщений.
Информация существует в виде сообщений. Сообщения – это форма представления информации. Сведения передаются в форме сообщений, но из этих сведений информацией является только та часть, которая снимает имеющуюся неопределённость предыдущих сведений.
Сообщение – это некая единица информации, которая обладает единством и полнотой. Единство означает, что все составляющие сообщения взаимосвязаны между собой и должны существовать вместе, либо при раздельном существовании будут приводить к снижению каких-то качеств информации этого сообщения. Полнота означает, что включённая в сообщение информация достаточно полно и подробно представляет объекты или явления, имеющие отношения к содержащейся в этом сообщении информации.
В большинстве современных языков сообщение – это текст законченного предложения от большой буквы до точки. Следовательно, сообщение – это связный текст на какую-то тему. В некоторых случаях сообщениями считаются несколько предложений, совокупность которых раскрывает эту тему и не может быть разделена на отдельные суждения без потери единства и полноты описания этой темы.
Изначально в истории человечества сообщения передавались только между теми или иными человеческими индивидами, иногда опосредовано, например, через письменные тексты, а не через личные контакты. Но в современной информатике пришлось адаптировать понятие сообщения к возможности их передачи техническими устройствами. Для этого во многих случаях приходится отказываться от полноты информации в сообщении: технические устройства передачи данных по компьютерным сетям, например, делят передаваемую информацию на сообщения, т.е. единицы информации, игнорируя их смысл. После передачи потока таких технических сообщений, они автоматически объединяются в те, которые становятся понятными человеку, имеют для него смысл и полноту информации. Так, в частности, происходит передача сообщений по электронной почте: исходные сообщения, сформированные пользователями, делятся на так называемые пакеты информации, т.е. технические сообщения со служебными символами в их началах и концах. Эти технические сообщения (или пакеты информации) передаются по компьютерным сетям, а для восприятия адресатом снова объединяются в соответствии со значениями служебных символов. Такой способ передачи сообщений по сетям связи был выбран потому, что в них без ошибок легче передавать относительно короткие сообщения, которые для человека редко бывают содержательными.
Сообщения представляют информацию в различных видах, например, в виде речи, письменного текста, изображений, графиков, таблиц, цифровых данных, массивов чисел, компьютерных файлов, баз данных и т.п.
Сообщения целенаправленно перемещаются от их создателей к их получателям. Получатели сообщений часто называются их потребителями, потому что они потребляют информацию, получая сообщения. Но сообщения могут распространяться как адресно, так и безадресно. Адресное распространение сообщений проводится, когда их передают конкретным потребителям по их адресам. Так пересылаются письма от одного гражданина другому гражданину. Безадресное распространение сообщений производится тогда, когда одно и тоже сообщение пересылается сразу многим адресатам, которых создатель сообщения не знает. Это ситуация распространения рекламы в средствах массовой информации, например, на телевидении. В такой ситуации рекламное сообщение получит тот, кто в момент трансляции соответствующего рекламного ролика посмотрел на экран своего телевизора. Но кто конкретно посмотрел, распространителей рекламы не интересует. А аналогично действуют безадресные рассылки рекламных сообщений по электронной почте: одно и то же сообщение пересылается сотням и тысячам адресатов за один раз. Такое распространение информации по компьютерным сетям нередко называют СПАМ-ом.
По форме сообщения бывают недокументальные и документальные. Недокументальные сообщения появились намного раньше документальных, практически с появлением человечества, когда сообщения передавались жестами, нечленораздельными звуками, запахами, а потом речью, танцами и т.п. После окончания процесса передачи таких недокументальных сообщений никаких материальных свидетельств их передачи не оставалось. Со временем человек научился фиксировать свои сообщения в тех или иных документах, так появились документальные сообщения. К документальным сообщениям относятся сообщения, переданные на бумажных документах, в письмах, текстах книг, журналов, газет, фотографиях, аудиозаписях, видеозаписях и т.п.
Формы представления сообщения это
Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.
Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.
Форма представления информации очень важна при ее передаче: если человек плохо слышит, то передавать ему информацию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обоняние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с помощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка.
На уроках математики вы используете специальный язык, в основе которого — цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики. На уроках физики при рассмотрении какого-либо физического явления вы используете характерные для данного языка специальные символы, из которых составляете формулы. Формула — это слово на языке физики.
На уроках химии вы также используете определенные символы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка.
Существует язык глухонемых, где символы языка — определенные знаки, выражаемые мимикой лица и движениями рук.
Основу любого языка составляет алфавит — набор однозначно определенных знаков (символов), из которых формируется сообщение. Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка. Например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.
Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена информация.
В процессе развития человеческого общества люди выработали большое число языков. Примеры языков:
Язык –– это знаковая система, используемая для целей коммуникации и познания. Основой большинства языков является алфавит – набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.
Все языки можно разделить на естественные и искусственные.
Естественными называются “обычные”, “разговорные” языки, которые складываются стихийно и в течение долгого времени. История каждого такого языка неотделима от истории народа, владеющего им. Естественный язык, предназначенный, прежде всего, для повседневного общения, имеет целый ряд своеобразных черт:
Основными функциями естественного языка являются:
Искусственные языки создаются людьми для специальных целей либо для определенных групп людей: язык математики, морской семафор, язык программирования. Характерной особенностью искусственных языков является однозначная определенность их словаря, правил образования выражений и правил придания им значений.
Любой язык –– и естественный и искусственный –– обладает набором определенных правил. Они могут быть явно и строго сформулированными (формализованными), а могут допускать различные варианты их использования.
Формализованный (формальный) язык –– язык, характеризующийся точными правилами построения выражений и их понимания. Он строится в соответствии с четкими правилами, обеспечивая непротиворечивое, точное и компактное отображение свойств и отношений изучаемой предметной области (моделируемых объектов).
В отличие от естественных языков формальным языкам присущи четко сформулированные правила семантической интерпретации и синтаксического преобразования используемых знаков, а также то, что смысл и значение знаков не изменяется в зависимости от каких-либо прагматических обстоятельств (например, от контекста).
Большинство формальных языков (созданных конструкций) строится по следующей схеме. сначала выбираетсяалфавит, или совокупность исходных символов, из которых будут строиться все выражения языка; затем описываетсясинтаксис языка, то есть правила построения осмысленных выражений. Буквами в алфавите формального языка могут быть и буквы алфавитов естественных языков, и скобки, и специальные знаки и т.п. Из букв, по определенным правилам можно составлять слова и выражения. Осмысленные выражения получаются в формальном языке, только если соблюдены определенные в языке правила образования. Для каждого формального языка совокупность этих правил должна быть строго определена и модификация любого из них приводит чаще всего к появлению новой разновидности (диалекта) этого языка.
Формальные языки широко применяются в науке и технике. В процессе научного исследования и практической деятельности формальные языки обычно используются в тесной взаимосвязи с естественным языком, поскольку последний обладает гораздо большими выразительными возможностями. В то же время формальный язык является средством более точного представления знаний, чем естественный язык, а следовательно, средством более точного и объективного обмена информацией между людьми.
Формальные языки часто конструируются на базе языка математики. Веком бурного развития различных формальных языков можно считать XX век.
С точки зрения информатики, среди формальных языков наиболее значительную роль играют формальный язык логики(язык алгебры логики) и языки программирования.
Возникновение языков программирования приходится на начало 50-х годов XX века.
Языков программирования и их диалектов (разновидностей) насчитывается несколько тысяч. Классифицировать их можно по-разному. Некоторые авторы разбивают все многообразие языков программирования на процедурные и декларативные. В процедурных языках преобразование данных задается с помощью описания последовательности действий над ними. В декларативных языках преобразование данных задается посредством описания отношений между самими данными. Согласно другой классификации, языки программирования можно разделить на процедурные, функциональные, логические, объектно-ориентированные. Однако любая классификация несколько условна, поскольку, как правило, большинство языков программирования включает в себя возможности языков разных типов.Особое место среди языков программирования занимают языки, обеспечивающие работу систем управления базами данных (СУБД). Часто в них выделяют две подсистемы: язык описания данных и язык манипулирования
Теория кодирования – это раздел теории информации, связанный с задачами кодирования и декодирования сообщений, поступающих к потребителям и посылаемых из источников информации.
Теория кодирования близка к древнейшему искусству тайнописи – криптографии. Над разработкой различных шифров трудились многие известные ученые: философ Ф. Бэкон, математики Д.Кардано, Д. Валлис. Одновременно с развитием методов шифровки развивались приемы расшифровки, или криптоанализа.
В середине ХIХ в. ситуация изменилась. Изобретение телефона и искрового телеграфа поставило перед учеными и инженерами проблему создания новой теории кодирования. Первой ориентированной на технику системой кодирования оказалась азбука Морзе, в которой принято троичное кодирование (точка, тире, пауза).
Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.
Двоичный алфавит состоит из двух цифр 0 и 1.
Цифровые ЭВМ (персональные компьютеры относятся к классу цифровых) используют двоичное кодирование любой информации. В основном это объясняется тем, что построить техническое устройство, безошибочно различающее 2 разных состояния сигнала, технически оказалось проще, чем то, которое бы безошибочно различало 5 или 10 различных состояний.
К недостаткам двоичного кодирования относят очень длинные записи двоичных кодов, что затрудняет работу с ними.
ДВОИЧНОЕ КОДИРОВАНИЕ СИМВОЛЬНОЙ (ТЕКСТОВОЙ) ИНФОРМАЦИИ
При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.
Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.
Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.
Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.
Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.
В настоящее время большая часть пользователей при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др.
т. е. для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов.
Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.
Одному и тому же двоичному коду ставится в соответствие различные символы.
| Двоичный код | Десятичный код | КОИ8 | СР1251 | СР866 | Мас | ISO |
| 11000010 | 194 | б | В | — | — | Т |
