Сбор и хранение
Сразу стоит отметить, что сам по себе сбор информации не может являться самоцелью. Для того чтобы информационные процессы имели смысл, и полученные данные могли быть тем или иным образом использованы, нужно обеспечить их хранение, то есть использовать способ распространения данных в пространстве и времени. В таком случае способ непосредственно будет зависеть от используемого носителя. ЭВМ применяется для того, чтобы обеспечить компактное хранение нужных данных и при этом предоставить пользователю возможность получения быстрого доступа к интересующим его файлам.
Информационная система сама по себе является универсальным хранилищем информации, имеющим процедуры ввода, поиска, размещения, а также последующего предоставления различных данных. Другими словами, такая система может осуществлять практически любые информационные процессы. Наличие таких процедур – основная особенность современных информационных систем, которая кардинально отличает их от стандартного скопления данных, не выполняющего какие-либо информационные процессы.
К примеру, какая-нибудь личная библиотека, в которой сможет сориентироваться исключительно ее владелец, не имеет ничего общего с тем, что такое информационные процессы в системе. В то же время в различных публичных хранилищах порядок складирования книг является строго определенным. Именно благодаря этому процедура поиска и последующая выдача книг или размещение тех, которые недавно поступили в библиотеку, представляет собой формализованные процедуры. Именно поэтому, посещая библиотеки, человек быстро понимает, что такое информационные процессы и как они выполняются.
1.9. Что такое информационные ресурсы и информационные технологии?
|
Информационные ресурсы это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство. |
Это книги,
статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и опытно-конструкторская
документация, технические переводы, данные о передовом производственном
опыте и др. [].
Информационные
ресурсы (в отличие от всех других видов ресурсов трудовых,
энергетических, минеральных и т.д.) тем быстрее растут, чем больше их
расходуют.
|
Информационная технология это совокупность методов и устройств, используемых людьми для обработки информации. |
Человечество занималось обработкой информации тысячи лет. Первые
информационные технологии основывались на использовании счётов
и письменности. Около пятидесяти лет назад началось исключительно
быстрое развитие этих технологий, что
в первую очередь связано с появлением компьютеров.
В настоящее время термин «информационная технология»
употребляется в связи с использованием компьютеров для обработки
информации. Информационные технологии охватывают всю вычислительную
технику и технику связи и, отчасти, бытовую
электронику, телевидение и радиовещание.
Они находят
применение в промышленности, торговле, управлении, банковской системе,
образовании, здравоохранении, медицине и науке, транспорте и связи, сельском
хозяйстве, системе социального обеспечения, служат подспорьем людям различных
профессий и домохозяйкам.
Народы
развитых стран осознают, что совершенствование информационных технологий
представляетсамую важную, хотя дорогостоящую и трудную задачу.
В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических
систем является экономически возможным, и это обусловливает появление
национальных исследовательских и образовательных программ, призванных
стимулировать их разработку.
1.3. Составляющие информационного процесса
Понятие «информация» тесно связано с понятием «информационный процесс». Под термином «процесс» обычно понимается последовательное изменение состояния системы или явления. Но очень редко можно найти определение понятия «информационный процесс», как правило, только из контекста можно узнать, что под термином «процесс» понимается последовательное изменение состояния системы или явления.
Наиболее полно информационные процессы рассмотрены и определены С.А. Бешенковым и Е.А. Ракитиной :
«Информационный процесс — совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией (в виде данных, сведений, фактов, идей, гипотез, теорий и пр) для получения какого-либо результата (достижения цели)» .
Из этого определения следует, что под информацией понимается и смысл (идеи, гипотезы, теории), и данные. Поскольку здесь происходит смешение понятий, авторы далее разделяют информационные процессы на два типа — «общие» и «основные».
«Наиболее общими информационными процессами являются сбор, преобразование, использование информации.
К основным информационным процессам, изучаемым в курсе информатики, относятся поиск, отбор, хранение, передача, кодирование, обработка, защита информации» .
Теперь перейдем к уточнению определения понятия «информационный процесс».
Из известной общей схемы связи К. Шеннона и данного нами выше определения информации следует: информационный процесс заключается в том, что информация (смысл, знание), существующая в аппарате мышления одного человека (источника), должна с помощью данных, циркулирующих в блоках работы с данными, перейти в аппарат мышления другого человека (адресата). На рисунке представлена схема информационного процесса, где для простоты рассматривается информационное взаимодействие между человеком-источником (слева), желающим передать некую информацию (смысл, понимание) человеку-адресату (справа). Для общности предполагается, что пространственно источник и адресат находятся на таком расстоянии, что вынуждены использовать технические средства для общения между собой. Заметим, что происходит не непосредственный переход, а формирование информации у адресата на основе полученных данных и накопленных опыта и знаний. Итак: Информационный процесс — это совокупность процессов, происходящих в аппаратах мышления людей (инициируемых поступающими данными), и процессов обработки данных.
Выше был употреблен термин «информационное взаимодействие», которому дадим следующее определение:
Информационное взаимодействие — взаимодействие между людьми посредством передачи между ними данных, в результате которого происходят изменения в ощущениях, мнениях, представлениях, знаниях (или, в психологических терминах, в ментальном опыте).
Таким образом, информационный процесс имеет три составляющие:
1) процесс в аппарате мышления человека, готового передать свой опыт (знания, представления);
2) процесс передачи данных;
3) процесс в аппарате мышления человека, получившего данные и формирующего свою информацию в аппарате мышления.
Очевидно, что первый и третий процессы симметричны. Мы будем называть их интеллектуальными процессами. Изучением подобных процессов занимается психология.
Второй процесс обеспечивает прием, хранение, обработку и передачу данных, и его логично назвать информатическим процессом, так как его исследованием и конструированием занимается информатика (по аналогии, физика занимается физическими процессами, химия — химическими). Прилагательное «информатический», по-видимому, ввел в научную и практическую терминологию М.П. Лапчик . Итак:
Интеллектуальный (ментальный) процесс — это психический процесс, который в условиях познавательного контакта человека с миром обеспечивает возможность поступления данных в аппарат мышлениям их преобразование в информацию (ментальный опыт) .
Информатический процесс — это совокупность действий, производимых над данными в рамках информационного процесса .
Обработка информации
Обработка информации как мы уже говорили ранее является одной из трёх ключевых информационных процессов. В ходе выполнения этого процесса, происходит видоизменение информации, при котором меняется либо форма, либо само содержание этой информации.
Обработку информации всегда осуществляет исполнитель по каким либо заданным правилам. В роли исполнителя может быть кто угодно, хоть животное, хоть машина, (например нейросеть) или человек или же группа людей (представьте себе группу ученых которые вместе сидят и думают над решением какой либо задачи)
Обрабатываемая информация будет хранится в «оперативной памяти» или как мы уже говорили ранее во внутренней памяти исполнителя. В результате обработки информации получиться либо новая форма информации, например была письменная, а стала устная, либо совершенно новая информация.
как видите в первом случае меняется форма, а во втором появляется совершенно новая информация (форма может остаться той же)
Давайте вернемся к нашему работяге коле, который занимался переносом своего отчёта в электронный вид. Коля в данном случае является исполнителем, который получил исходную информацию в виде бумажного отчёта. Затем он обработал информацию в соответствии с поставленными правилами (например правило алфавитного расположения товаров) и изменил форму этой информации, теперь из бумажного вида и не сортированного по алфавиту, отчёт стал в электронном формате и отсортированный. Пока Коля переносил информацию она хранилась в его голове, являлась внутренней памятью.
Виды обработки информации
Обработка информации может совершаться несколькими путями, давайте их перечислим:
- первый путь это математические вычисления и логические рассуждения
- второй путь это изменение формы представления информации, как я уже говорил, без изменения содержания.
- третий путь это исправление или добавление информации. Например к чужому рассказу мы добавили и рассказали друзьям ещё и свою историю.
- четвертый путь это структурирования и упорядочивания информации, это кстате как раз то что делал Коля из нашего примера, когда сортировал товары
- и последний пятый путь, это изменения кодирования информации, например перевод этой лекции на французский язык будет как раз изменение кодирования.
Вообще можно сказать что вид обрабатываемой информации и правила её обработки бывают совершенно разными.
Автоматизировать процесс обработки информации получается лишь в том случае когда информация изначально предоставлена специальным образом, а правила её обработки чётко очерчены в рамках требуемого действия.
Хранение
С передачей, сбором и обменом сведений тесно связано их хранение. Эффективное обеспечение информационных процессов невозможно или труднопредставимо без существования определенной базы данных. В таком качестве, например, выступает память. Без нее человеку бы пришлось каждый раз заново уточнять правила или принципы той или иной деятельности. Однако при передаче сведений большому числу людей удобно, когда они размещаются не только в голове у конкретного человека. Для хранения информации используются разнообразные носители. Развитие цивилизации сопровождалось их эволюцией. Носителем может выступать любой материальный предмет, волны разной природы, вещество и так далее. Сегодня огромное место в жизни человека занимают компьютерные хранители информации, с каждым днем становящиеся все более вместительными и совершенными.
Выбор оптимального способа хранения, как и организация информационных процессов в целом, связан с типом носителя. Различные книги, журналы и другая печатная продукция составляют библиотеки. Глиняные таблички, берестяные грамоты и папирусы хранятся в музеях. Аудиосигналы в виде музыки или начитанного текста записываются на кассеты или диски.
«Информационный процесс»
Информационный процесс — совокупность последовательных действий над информацией для получения какого-либо результата.
К информационным процессам относят:
- сбор информации — поиск и отбор необходимых сообщений из разных источников;
- поиск информации — нахождение информации в имеющихся информационных фондах;
- обработка информации — получение новых сообщений из уже имеющихся;
- представление информации — преобразование информации в форму, наиболее удобную для ее понимания и использования;
- передача информации — перемещение сообщений от источника к приемнику по каналу передачи;
- хранение информации — фиксирование сообщений на материальном носителе;
- использование информации — принятие на ее основе каких-либо решений;
- защита информации — предотвращение от случайной потери, повреждения, изменения или несанкционированного доступа к информации.
В процессе передачи информации всегда имеется несколько участников:
- тот, кто предоставляет информацию (выступает ее источником);
- тот, кто принимает информацию и является ее получателем (таких может быть несколько);
- канал связи, по которому передается информация.
Источниками и приемниками информации могут быть живые существа или технические устройства. Каналами связи могут быть, например, электромагнитные, звуковые и световые волны.
Информационные сообщения передаются по каналам связи в форме сигналов. Сигнал — это изменение во времени некоторой физической величины (например, уровня напряжения). Именно изменения некоторых параметров (характеристик) сигнала отображают сообщение. Таким образом, сигналы являются материально-энергетической формой представления информации.
- По способу передачи сигналов различают каналы проводной связи (например, кабельные) и каналы радиосвязи (например, спутниковые).
- По типу среды распространения каналы связи делятся на проводные, акустические, оптические, инфракрасные и радиоканалы.
Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность, или скорость передачи по каналу информации.
Сигналы могут быть аналоговыми (непрерывными) или дискретными (импульсными). В аналоговом сигнале — величина принимает бесконечное число значений, которые изменяются непрерывно; в дискретном — величина принимает конечное множество значений, которые изменяются скачкообразно.
Аналоговые сигналы характеризуются плавным изменением своих параметров. Дискретная информация характеризуется фиксированными уровнями представления своих параметров, взятых в определённые промежутки времени. В компьютерах используются сигналы, которые могут принимать только два дискретных значения — и 1.
Скорость передачи информации (информационных сообщений) — количество информации, переданное в единицу времени. Скорость передачи сообщений обычно измеряется в битах за секунду (бит/с). Кроме того, используются другие единицы: килобиты за секунду (Кбит/с), мегабиты за секунду (Мбит/с), байты за секунду (Б/с), килобайты за секунду (Кб/с).
Таблица. Информационный процесс.
Конспект урока по информатике «Информационный процесс».
Вернуться к Списку конспектов по информатике.
Передача информации
Передача информации – это информационный процесс, заключающийся в перемещении информационных сигналов от источника к приемнику по информационным каналам связи. Особенности информационного процесса передачи информации заключаются в тесной связи с изменением формы представления информации. Так, передаче производится кодирование и декодирование информации для удобства транспортировки сигнала. Например, при передаче электронного письма требуется преобразовать текстовую информацию в электрические сигналы и передать по телекоммуникационным каналам связи. То есть процесс передачи тесно связан с информационным процессом обработки информации.
Разные помехи, возникающие при передаче сигнала, называются шумом. Для защиты от помех применяют избыточное кодирование, которое заключается в многократном повторении передаваемых сигналов
Помехозащищенность является важной характеристикой канала связи
Еще одним параметром, характеризующим канал связи, является пропускная способность, которая выражается в количестве символов переданных за единицу времени по каналу связи в отсутствие помех.
Что мы узнали?
Информация является стратегическим ресурсом, все виды жизнедеятельности современного общества связаны с получением, хранением, преобразованием и распространением информации. Различают информационные процессы передачи, хранения, обработки. Процесс обработки информации может быть направлен как на изменение содержательной части информационного сообщения, так и на преобразование формы выражения информации. С обработкой информации тесно связан процесс передачи, качество которого зависит от свойств канала связи. Для сбора и хранения информации существует большое количество различных приспособлений и устройств.
1.2. Что такое информация?
Термин «информация» происходит от латинского слова
«informatio», что означает сведения, разъяснения, изложение.
Несмотря на широкое распространение этого термина,
понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука
пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию
информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает
различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
-
в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют.
Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.
«Информировать» в этом смысле означает «сообщить нечто, неизвестное раньше»; - в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
-
в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний,
которая используется для ориентирования, активного действия, управления,
т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории
информации науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом,
преобразованием и хранением информации,
рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.
Приведем еще несколько определений:
-
Информация это сведения об объектах и явлениях окружающей среды,
их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них
степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова); - Информация это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);
-
Информация это мера сложности структур (Моль);
- Информация это отраженное разнообразие (Урсул);
- Информация это содержание процесса отражения (Тузов);
- Информация это вероятность выбора (Яглом).
Современное научное представление об информации очень точно сформулировал
Норберт Винер, «отец» кибернетики. А именно:
|
Информация это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств. |
Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение это форма
представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений,
цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.
Одно и то же информационное сообщение (статья в газете,
объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача
и т.п.) может содержать разное количество информации для разных
людей в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня
понимания этого сообщения и интереса к нему.
Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации
человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для
человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение,
изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.
|
Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно. |
В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией
посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь
интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это
сообщение содержит.
|
Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения. |
Более развёрнутое представление о существе рассматриваемых вопросов дается в
.
Передача
Передача данных – это транслирование информации от источника к получателю. При этом, рассматривая, что такое информационные процессы типа передачи, стоит сразу отметить, что здесь обязательно принимает участие источник и приемник, причем первый занимается непосредственно передачей данных, в то время как второй ее получает. Между ними используется определенный канал передачи информации, который в профессиональных кругах принято называть просто каналом связи.
Вспоминая уроки, на которых объяснялись информационные процессы (10 класс), мы отметим, что помимо приемника и получателя, в состав связи входит несколько устройств:
- технические элементы, которые передают сигнал получателю от определенного источника;
- кодирующее устройство, преобразовывающее исходное сообщение в уникальный вид, который является наиболее удобным для передачи;
- декодирующая составляющая осуществляет преображение изначально кодированного устройства в исходное.
Что такое информационные процессы? Наша жизнь непосредственно связана с транслированием данных. В процессе передачи информация может несколько искажаться или даже теряться. Ярким примером этому служат всевозможные атмосферные помехи в радио, изменения звука в телефонной трубке, затемненное изображение в телевизоре, а также множество других ситуаций. Такие моменты, или же, как их называют профессиональные специалисты, шумы, несколько искажают данные, однако благодаря постоянным разработкам в сфере криптологии подобные явления становятся все менее и менее заметными.
Информационный процесс как научное понятие
Любые действия, производимые с информацией, называются информационными процессами. Основную роль тут играют сбор, обработка, создание, сохранение и передача информации. На протяжении всей своей истории человечество развивала эти и другие процессы, а так же смежные отрасли. Одним из основных критериев развития общества было именно совершенствование информационных процессов. Искусство, религия, письменность, шифрование, книгопечатание, авторское право, телеграф, радиоэлектроника, компьютеры, интернет – это лишь основная часть достижений человечества в области работы с информацией.
Нужно отметить, что несмотря на кажущуюся определенность, научном сообществе не прекращаются споры об универсальности самого термина «информация». В частности, «информация» не синоним «данным», хотя в разговорной речи зачастую это и так. «Данные» это интерпретированная, обработанная и зарегистрированная в понятном виде информация, продукт информационного процесса . То есть, информация это ресурс, данные это конечный, обработанный продукт прошедший обработку информационным процессом. Но как и любой продукт, данные потребляются для получения какого-то результата. В самом простом виде, можно представить такую схему:
| ИСТОЧНИК | ИНФОРМАЦИЯ | ПРИЕМНИК/ОБРАБОТЧИК | ДАННЫЕ |
| Звезда ХХХ | Световые, радио и прочие волны | Телескоп и ЭВМ | Температура, яркость, размер, дальность и т.д. |
| Иностранец | Речь на непонятном языке | Переводчик | Речь на понятном языке |
1.5. Как измеряется количество информации?
Какое количество информации содержится, к примеру, в тексте романа
«Война и мир», во 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 следующий 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.
Эти подходы используют математические понятия вероятности и логарифма.
Если вы еще не знакомы с этими понятиями, то можете пока
Подходы к определению количества информации. Формулы Хартли и Шеннона.
Американский инженер Р. Хартли в 1928 г. процесс получения
информации рассматривал как выбор одного сообщения из конечного наперёд
заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I,
содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N.
Формула Хартли:
I = log2N
Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле
Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется:
I = log2100 > 6,644. Таким образом,
сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации,
приблизительно равное 6,644 единицы информации.
Приведем другие примеры равновероятных сообщений:
при бросании монеты: «выпала решка», «выпал орел»;
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 = ( p1log2
p1 + p2
log2 p2
+ .
+ pN log2
pN),
где pi вероятность того, что именно
i-е сообщение выделено в наборе 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 Клод Шеннон предложил принять один бит (англ.
bit binary digit двоичная цифра).
|
Бит в теории информации количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений (типа «орел»»решка», «чет»»нечет» и т.п.). В вычислительной технике битом называют наименьшую «порцию» памяти компьютера, 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 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт
= 210 байт, -
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт
= 220 байт, -
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 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт
= 240 байт, -
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.
