Как существует и передается информация
Информация может существовать в самых разнообразных формах, в виде:
1. текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
2. световых или звуковых сигналов;
3. радиоволн;
4. электрических и нервных импульсов;
5. магнитных записей;
6. жестов и мимики;
7. запахов и вкусовых ощущений;
8. хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.
Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.
Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал (рис.1). Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
| Канал связи | ||
| ИСТОЧНИК | 
| ПРИЁМНИК |
Рис.1. Передача сигнала по каналу связи
Примеры.
1. Сообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника - специалиста-метеоролога посредством канала связи - телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
2. Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.
|
|
|
Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.
Пример. Документ объёмом 40 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя способами.
А. Сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать.
Б. Передать по каналу связи без использования архиватора.
Какой способ быстрее и насколько, если: средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 223 бит в секунду; объём сжатого архиватором документа равен 90% исходного; время, требуемое на сжатие документа, – 16 секунд, на распаковку – 2 секунды? В ответе напишите букву А, если быстрее способ А, или Б, если быстрее способ Б. Сразу после буквы напишите число, обозначающее, на сколько секунд один способ быстрее другого?
Решение: вспомним, что 1 Мбайт = 210 Кбайт = 220 байт = 223 бит, время передачи несжатого файла (по варианту Б): 40 ´ 223 / 223 = 40 с, время передачи файла по варианту А: 16 + 0,9 ´ 40 + 2 = 18 + 36 = 54 с, таким образом, быстрее вариант Б на 54 – 40 = 14 с. Ответ: Б14.
|
|
|
1.4. Мера информации
Какое количество информации содержится, к примеру, в тексте романа «Война и мир», в фресках Рафаэля или в генетическом коде человека? Ответа на эти вопросы наука не даёт и, по всей вероятности, даст не скоро.
А возможно ли объективно измерить количество информации? Важнейшим результатом теории информации является вывод: в определенных, весьма широких условиях можно пренебречь качественными особенностями информации, выразить её количество числом, а также сравнить количество информации, содержащейся в различных группах данных.
В настоящее время получили распространение подходы к определению понятия «количество информации», основанные на том, что информацию, содержащуюся в сообщении, можно нестрого трактовать в смысле её новизны или, иначе, уменьшения неопределённости наших знаний об объекте.
Так, американский инженер Р. Хартли процесс [3] получения информации рассматривает как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определяет, как двоичный логарифм N.
|
|
|
Формула Хартли: I = log2N. (1)
Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле (1) Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log2100 
6,644. То есть сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единиц информации.
Приведем другие примеры равновероятных сообщений:
1. при бросании монеты: "выпала решка", "выпал орел";
2. на странице книги: "количество букв чётное", "количество букв нечётное".
Определим теперь, являются ли равновероятными сообщения "первой выйдет из дверей здания женщина" и "первым выйдет из дверей здания мужчина". Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это, например, станция метро, то вероятность выйти из дверей первым одинакова для мужчины и женщины, а если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины.
Для задач такого рода американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе.
|
|
|
Формула Шеннона:
I = - (p1 log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN), (2)
где pi - вероятность того, что именно i-е сообщение выделено в наборе из N из N сообщений.
Легко заметить, что, если вероятности p1, ..., pN равны, то каждая из них равна 1/N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.
Помимо двух рассмотренных подходов к определению количества информации, существуют и другие. Важно помнить, что любые теоретические результаты применимы лишь к определённому кругу случаев, очерченному первоначальными допущениями.
В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bit - binary, digit - двоичная цифра). Бит в теории информации - количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений. А в вычислительной же технике битом называют наименьшую "порцию" памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.
Бит - слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица - байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).
Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:
1. 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,
2. 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,
3. 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.
В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:
1. 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,
2. 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.
За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.
Свойства информации
Можно привести немало разнообразных свойств информации. Каждая научная дисциплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие свойства: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность информации.
Объективность и субъективность информации. Понятие объективности информации является относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъективными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка природного объекта или явления образуется более объективная информация, чем в результате наблюдения рисунка того же объекта, выполненного человеком. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается. Это свойство учитывают, например, в правовых дисциплинах, где по-разному обрабатываются показания лиц, непосредственно наблюдавших события или получивших информацию косвенным путем (посредством умозаключений или со слов третьих лиц).
Достоверность информации – степень соответствия объективной реальности (как текущей, так и прошедшей) окружающего мира.
Полнота информации – степень ее достаточности для принятия решения.
Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Именно с актуальностью и полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Оперирование с абсолютно достоверной и полностью адекватной, но устаревшей информацией может стать причиной принятия ошибочного решения. Многие современные системы шифрования данных не гарантируют абсолютной защиты, но обеспечивают необходимую задержку по времени, чтобы секретная информация потеряла свою актуальность и, соответственно, связанную с ней практическую ценность для злоумышленника.
Адекватность информации – степень соответствия информации, полученной потребителем, тому, что автор вложил в ее содержание.
Доступность информации – это мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность методов для их интерпретации. Таким образом, информация недоступна, если нет данных, или нет возможности их расшифровать.
Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.
Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.
Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.
Обработка информации
Обработка информации - получение одних информационных объектов из других путем выполнения некоторых алгоритмов [1].
Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объёма и разнообразия информации.
Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией и главным средством увеличения объема и разнообразия информации представленная в таблице 1.
Таблица 1
Примеры обработки информации можно увидеть в таблице
| Примеры обработки информации | |||
| примеры | Входная информация | Выходная информация | Правило |
| Таблица умножения | множители | Произведение | Правила арифметики |
| Определение времени полета рейса «Москва-Ялта» | Время вылета из Москвы и время прилета в Ялту | Время в пути | Математическая формула |
| Отгадывание слова в игре «Поле чудес» | Количество букв в слове и тема | Отгаданное слово | Формально не определено |
| Получение секретных сведений | Шифровка от резидента | Дешифрованный текст | Свое в каждом конкретном случае |
| Постановка диагноза болезни | Жалобы пациента + результаты анализов | диагноз | Знание + опыт врача |
Средства обработки информации – это всевозможные устройства системы, созданные человечеством и, в первую очередь, компьютер – универсальная машина для обработки информации. Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.
Хранение информации – это ее накопление на различных носителях. Носитель информации – это среда для записи и хранения информации.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 498; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!