1.Понятие информации. Предмет информатики.

  Различные уровни представлений об информации

 Понятие «информация» является одним из фундаментальных в современной науке вообще и базовым для изучаемой нами информатики. Информацию наряду с веществом и энергией рассматривают в качестве важнейшей сущности мира, в котором мы живем.

Слово «информация» появилось в XVII веке и произошло от латинского «informatio», в буквальном переводе означающего «представление, понятие о чем-либо». Информация как единица языка – понятие – «мысль о предметах и явлениях действительности, отражающая их общие и существенные признаки…». Между понятиями и словами, обозначающими, например, конкретные предметы или процессы, есть определенные различия. Здесь целесообразно привести учащимся такой пример. Так, в Солнечную систему входят Меркурий, Венера, Земля, Марс, … , Плутон. Общим для них признаком является то, что они видны как блуждающие по небу звезды – планеты. Меркурий,…, Плутон – обозначения конкретных космических тел. Планета – понятие. Среди понятий особое место занимают научные понятия.

  Понятие – мысль о предметах и явлениях, отражающая их общие и существенные признаки

 Любому понятию соответствует определение – «формулировка, раскрывающая содержание, сущность чего-либо, характеризующая основные черты чего-либо».

 Информация

 Понятие «информация» является одним из фундаментальных в современной науке вообще и базовым для информатики. Информацию наряду с веществом и энергией рассматривают в качестве важнейшей сущности мира, в котором мы живем.

 Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

 

Информация является предметом внимания ряда наук. Существует множество определений информации, и сегодня их насчитывается более ста. Единого же внимания, признанного во всех областях научных знаний, пока нет, и вряд ли оно необходимо. В наиболее общем виде информацию изучает философия. За тридцать с небольшим лет в этой области сложилось два направления, два подхода, две концепции. В первой информация рассматривается как неотъемлемая часть материального мира, как его атрибут, подобный массе, энергии и т.п.. Вторая трактует информацию исключительно как процесс. Обе теории не противоречат друг другу, а дополняют.

 В прикладном плане, пожалуй, наиболее глубоко информацию исследует кибернетика – наука об управлении. Здесь информация понимается как компонент системы, направляющий ее деятельность в ту или иную сторону.

 В информатике нас прежде всего интересует определение Шеннона. Согласно американскому ученому и инженеру Клоду Шеннону, информация – это снятая неопределенность. Шеннон впервые ввел такую трактовку в теории связи. Позднее она нашла применение во всех областях науки, где играет роль передача информации в самом широком смысле этого слова, в частности, в математической теории информации, большую роль в становлении которой  сыграл и великий российский ученый – математик А.Н. Колмогоров.

 Согласно Шеннону, информативность сообщения характеризуется содержащейся в нем полезной информацией, то есть той частью сообщения, которая снимает полностью или уменьшает существовавшую до их получения неопределенность какой-либо ситуации.

 

Информационный процесс определяется как совокупность действий, проводимых над информацией для получения какого-либо результата. В настоящее время выделены типовые действия над информацией, общие для различных систем: обработка, передача, хранение.

 

Процесс обработки информации может представлять собой:

 

·                   поиск и отбор информации в различных источниках. Поиск информации отнесен к процессу обработки, поскольку при его осуществлении, независимо от того, осуществляется это вручную или с помощью компьютера, происходит процесс идентификации имеющейся (найденной) информации с требуемой в соответствии с определенными критериями поиска;

 

·                   получение новой информации. При решении задач любой дисциплины человек, обрабатывая имеющиеся исходные данные в соответствии с требуемым результатом, получает некоторую новую информацию. Получение новой по содержанию информации из исходной информации возможно путем как математических вычислений, так и логических рассуждений.

 

·                   структурирование означает изменение формы информации без изменения ее содержания. Если процесс обработки информации связан с тем, что ее содержание не изменяется, а изменяется только форма представления, то происходит упорядочивание, систематизация или структурирование информации.

 

·                   кодирование (упаковка) информации. В настоящее время достаточно распространен процесс кодирования, т.е. преобразования информации из одной символьной формы в другую, удобную для ее обработки, хранения или передачи. К этой деятельности можно отнести упаковку (архивирование), шифрование с использованием различных алгоритмов.

 

Процесс передачи информации представляет собой создание копии информации на расстоянии от исходного места хранения. Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представление передаваемой информации. Примерами сообщений являются музыкальное произведение; телепередача. При этом предполагается, что имеются «источник информации» и «получатель информации». Сообщение от источника к получателю передается посредством какой-нибудь среды, являющейся в таком случае «каналом связи». Так, при передаче речевого сообщения в качестве канала связи можно рассматривать воздух, в котором распространяются звуковые волны, а в случае передачи письменного сообщения (например, текста, распечатанного на принтере) каналом сообщения можно считать лист бумаги, на котором напечатан текст.

 

Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция — носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя, — сигнал. В общем случае сигнал — это изменяющийся во времени физический процесс. Сигнал может характеризоваться несколькими параметрами. Один из параметров может быть использован для представления сообщений.

 

В случае, когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений (при этом все они могут быть пронумерованы), сигнал называется дискретным, а сообщение, передаваемое с помощью таких сигналов, — дискретным сообщением. Если же источник вырабатывает непрерывное сообщение (соответственно параметр сигнала — непрерывная функция от времени), то соответствующая информация называется непрерывной. Пример дискретного сообщения — текст книги, непрерывного сообщения — человеческая речь, передаваемая  звуковой волной.

Непрерывное сообщение может быть представлено непрерывной функцией, заданной на отрезке .

 

Непрерывное сообщение можно преобразовать в дискретное (такая процедура называется дискретизацией). Таким образом, любое непрерывное сообщение может быть представлено как дискретное, иначе говоря, последовательностью знаков некоторого алфавита.

 

К процессу хранения информации можно отнести:

·                   размещение (накопление). Информация, полученная в результате поиска, размещается на каком-либо носителе информации, происходит ее накопление. Процесс, в результате которого информация оказывается на носителе в виде, пригодном для последующего извлечения, называется размещением. Таким образом, мы создаем некоторый информационный ресурс.

 

·                   коррекцию. Информация в хранилищах нуждается в коррекции по различным причинам, такм как: механические повреждения или изменения свойств носителя, устаревание информации, модернизация структуры для оптимизации доступа к информации и пр.

 

·                   доступ. Организация оптимального доступа к различной по ценности информации с использованием процедур защиты от несанкционированного доступа.

 

Непрерывная и дискретная информация

Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция – носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя, назовем сигналом. В общем случае, сигнал – это изменяющийся во времени физический процесс. Такой процесс может содержать различные характеристики (например, при передаче электрических сигналов могут изменяться напряжение и сила тока). Та из характеристик, которая используется для представления сообщений, называется параметром сигнала.

В случае, когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений (при этом они все могут быть пронумерованы), сигнал называется дискретным, а сообщение, передаваемое с помощью таких сигналов – дискретным сообщением. Информация, передаваемая источником, в этом случае также называется дискретной.

Если же источник вырабатывает непрерывное сообщение (соответственно параметр сигнала – непрерывная функция во времени), соответствующая информация называется непрерывной.

Пример дискретного сообщения – процесс чтения книги, информация в которой представлена текстом, т.е. дискретной последовательностью отдельных значков (букв).

Пример непрерывного сообщения – человеческая речь, передаваемая звуковой волной, параметром сигнала в этом случае является давление, создаваемое этой волной в точке нахождения приемника – человеческого уха.