Эволюция информатики Информационный кризис.

Человечество в процессе своего существования прежде всего уделяло внимание созданию орудий труда с целью повышения его эффективности. Только в современном обществе ведущую роль стали играть информационные технологии.

При исследовании производственных процессов в организациях, осуществляющих обработку информации (министерствах, различных ведомствах, офисах фирм и т.д.) фиксируется, что до 90% всех транспортных перемещений людей связано с информационными целями (передача опыта, согласование технологий, совещания, справки, подписи и т.д.). Поэтому целью создания ИС в организации является замена подобных «транспортных перемещений» движением информации по каналам связи.

Век 20 –й называли по разному. Одно из его названий было «век научно-технической революции». В результате в 60-70-х годах на человека хлынул лавинообразный поток информации. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становилось все труднее. Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, чем вести розыск аналога, сделанного ранее. Как результат — наступает информационный кризис (взрыв), который имеет следующие проявления:

появляются противоречия между ограниченными возможностями человека по восприятию и переработке информации и существующими мощными потоками и массивами хранящейся информации;

существует большое количество избыточной информации (информационный шум), которая затрудняет восприятие полезной для потребителя информации;

возникают определенные экономические, политические и другие социальные барьеры, которые препятствуют распространению информации. Например, по причине соблюдения секретности часто необходимой информацией не могут воспользоваться работники разных ведомств.

Эти причины породили весьма парадоксальную ситуацию — в мире накоплен громадный информационный потенциал, но люди не могут им воспользоваться в полном объеме в силу ограниченности своих возможностей.

Информационный кризис поставил общество перед необходимостью поиска путей выхода из создавшегося положения

Внедрение ЭВМ, современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности послужило началом нового эволюционного процесса, называемого информатизацией, в развитии человеческого общества, находящегося на этапе индустриального развития.

 

 

Измерение информации

Бит – равная одному двоичному разряду минимальная единица колчества информации. Элементарная ячейка памяти ЭВМ имеет длину 8 бит. Байт – наименьшая единица памяти компьютера – равен 8 битам.

Одним битом могут быть выражены 0 или 1 – правда или ложь в логике ЭВМ. N битами можно акодировать 2ⁿ различных значений.

Системой счисления называют систему приемов и правил, позволяющих устанавливать взаимно-однозначное соответствие между любым числом и его представлением в виде совокупности конечного числа символов. Множество символов, используемых для такого представления, называют цифрами.

Формула Хартли: 2 ⁱ = N, где i – количество информации в сообщении, N – число равновероятных событий. i = log ₂ N.

Измерение информации – содержательный подход: измеряется количество информации в сообщении о результате некоторого события. Равновероятные результаты: никакой результат не имеет преимущества перед другими. Неопределенность знания – число возможных результатов (вариантов сообщения) – N. Количество информации в сообщении об одном результате события – i битов. Главная формула информатики: 2 ⁱ = N. Частный случай: два равновероятных результата события. N =2. i =1 бит. 1 бит – количество информации в сообщении об одном из двух равновероятных результатов некоторого события

1 бит - количество информации, содержащееся в сообщении, уменьшающем неопределенность знаний в два раза {0;1}.

1 байт = 8 бит.

1 Килобайт (Кб) = 2¹⁰ байт = 1024 байт.

1 Мегабайт (Мб) = 2¹⁰ Кб = 2²⁰ байт.

1 Гигабайт (Гб) = 2¹⁰ Мб = 2²⁰ Кб = 2³⁰ байт.

1 Терабайт (Тб) = 2¹⁰ Гб = 2²⁰ Мб = 2³⁰ Кб = 2⁴⁰ байт.

Необходимые действия:

Определение требуемого размера хранилища данных.

Определение пропускной способности.

Сравнение и анализ.

Определение степени достоверности сообщения.

Виды представления информации:

Аудио – принимается и передается в виде звуков.

Визуальная –видимые образы и символы.

Тактильная - принимается и передается через ощущения.

Органолептическая - принимается и передается запахами и вкусом.

Важность информации - определяется возможностью ее использования тем или иным приемником информации (субъектом).

Представление звука:

Амплитуда сигнала записывается через равные промежутки времени. Частота дискретизации составляет 8000 отсчетов в секунду. Используется в голосовой спутниковой связи и т.п. системах дальней голосовой связи.

Для студийной звукозаписи высокого качества используется частота дискретизации 44100 отсчетов в секунду. Для данных при каждом отсчете отводится 16 или 32 бита (2-4 байта). Для одной секунды звучания требуется более 100 КБ.

Цифровой интерфейс музыкальных инструментов   MIDI Musical Instrument Digital Interface более экономен. Эта система кодирует указания для генерации музыки, считая, что она генерируется оркестром стандартного для этого формата MIDI состава инструментов, каждому из которых указывается нотная запись. Недостаток такой системы в том что человеческий голос она недостаточно правдоподобно воспроизводит (он становится не очень узнаваемым, как бы роботоподобным в стиле компьютерных игр).

Представление изображений

Сканеры и видеокамеры конвертируют изображения в растровый формат. Цвет пикселя представляется в виде трех составляющих: красной, зеленой и синей. Для каждого пикселя тогда требуется три байта (по одному на цвет) то есть на изображение 1 МП требуется 3 МБ места на диске. Это вынуждает хранить изображения в форматах, занимающих меньше места.

Растровые форматы не допускают увеличения изображения, а только увеличение размера пикселя (они становятся размером в несколько экранных пикселей монитора).

Векторные форматы ищут сходство элементов изображения с математически описанными линиями и фигурами. Они несколько искажают изображение.

Линии раздела резко контрастных областей они преобразуют в линии, описанные математическими формулами, то есть несколько искажают их.

Обширные части изображения с мало различающимися оттенками цвета могут стать однородно закрашены одним цветом.

Однако их можно неограниченно увеличивать. Кроме того они при том же размере файла содержат больше информации об изображении (оно более разборчивое), т.к. в первую очередь сохраняют линии раздела цветов, линии раздела яркости (свет и тень).

 При просмотре векторных фотографий и особенно фильмов они приобретают сходство с мультфильмами в стиле компьютерной графики (компьютерных игр).

Текстовые шрифты в векторном представлении называются масштабируемыми.

наборы ASCII кодов – 1 байт на символ ANSI X3.4, ISO-8859; кириллические кодовые страницы: windows-1251, CP866, KOI8-R, ISO-8859.

Юникод (Unicode) – 1-4 байта на символ; UCS - universal character set UCS-2, UCS-4, UTF - unicode transformation format, UTF-8, UTF-16, UTF-32

Трехмерная графика

В трехмерной графике используется векторный формат. Она часто бывает сгенерирована компьютерными программами

С целью улучшить качество (приблизить многоцветность и плавность смены цветов и светотени к растровым форматам) трехмерная графика имеет часто большие размеры на кадр изображения.

Сжатие данных

Кодирование длины серии run-length encoding. Оптимален для сжатия данных, содержащих длинные последовательности одинаковых элементов. Содержит описание элемента и количество его повторов подряд.

Для кодирования таким способом целесообразно разбивать исходную информацию на последовательности одинаковых элементов

Относительное кодирование

Относительное кодирование relative encoding. Записываются различия между соседними блоками информации. Особенно хорошо для векторной графики.

Удобен для съемок неподвижной камерой объекта, движущегося на неподвижном фоне.