Алфавитный подход к определению количества информации.

При определении количества информации на основе уменьшения неопределенности наших знаний мы рассматриваем информацию с точки зрения содержания, ее понятности и новизны для человека. С этой точки зрения в опыте по бросанию монеты одинаковое количество информации содержится и в зрительном образе упавшей монеты, и в коротком сообщении «Орел», и в длинной фразе «Монета упала на поверхность земли той стороной вверх, на которой изображен орел».

Однако при хранении и передаче информации с помощью технических устройств целесообразно отвлечься от содержания информации и рассматривать ее как последовательность знаков (букв, цифр, кодов цветов точек изображения и так далее).
Набор символов знаковой системы (алфавит) можно рассматривать как различные возможные состояния (события). Тогда, если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, по формуле можно рассчитать, какое количество информации несет каждый символ.

Так, в русском алфавите, если не использовать букву ё, количество событий (букв) будет равно 32. Тогда: 32 = 2^I,откуда I = 5 битов.
Каждый символ несет 5 битов информации (его информационная емкость равна 5 битов). Количество информации в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации, которое несет один символ, на количество символов.
Количество информации, которое содержит сообщение, закодированное с помощью знаковой системы, равно количеству информации, которое несет один знак, умноженному на количество знаков

Билет№2

Информационные процессы.

Компьютер — это электронный прибор, предназначенный для работы с информацией посредством автоматизированной регистрации, хранения, приема, передачи, обработки и воспроизведения данных.

Понятие данных. Все явления природы сопровождаются энергетическим обменом. В его ходе тела выделяют и поглощают энергию. Энергетический обмен свойствен всем известным природным процессам: физическим, химическим, биологическим и их комбинациям.

Энергия распространяется в форме сигналов. При взаимодействии сигналов с веществом происходит изменение состояний и свойств материальных тел. Если изменение зафиксировано, говорят о том, что произошла регистрация сигнала. Так образуются данные. Данные -это зарегистрированные сигналы любой физической природы.

Текст на бумаге — это зарегистрированный результат взаимодействия бумаги и красителя. Запись на магнитной ленте — это зарегистрированные результаты изменения магнитного поля вблизи записывающей магнитной головки. Кратеры на Луне — это зарегистрированные результаты взаимодействия космических тел с ее поверхностью. Кратеры на Земле — это зарегистрированные результаты активности внутреннего вещества планеты.

Информация. Когда говорят о том, что компьютеры предназначены для работы с информацией, имеют в виду, что информация содержится в данных. Компьютеры работают только с данными, а информация образуется в момент взаимодействия данных с информационными методами.

Информационные методы. Чтобы получить информацию из данных, надо обладать соответствующими информационными методами. Некоторые информационные методы, основанные на органах чувств, свойственны большинству людей от рождения. К ним относятся: зрение, слух, осязание, обоняние и вкус. Некоторые информационные методы развиваются в процессе обучения, например чтение, знание языка общения, аналитическое мышление и др. Информационный метод определяет способ взаимодействия с данными с целью получения содержащейся в них информации.

Роль информационных методов. Отсутствие необходимого информационного метода не позволяет получить информацию даже при наличии данных. Например, книга представляет собой набор данных, зафиксированных в типографии краской на бумаге. Чтобы получить из нее информацию, читатель должен обладать зрением, знанием русского языка и его азбуки, умением читать и мыслить логически, а также понимать использованные термины. Но даже и этот длинный перечень не представляет полный набор необходимых методов. Например, необходимо еще располагать естественным или искусственным методом для создания достаточной освещенности. Если хотя бы одного из перечисленных методов не хватает, то либо для него подбирают адекватную замену, либо данные, содержащиеся в книге, не станут информацией.

Мы не случайно выделили слова адекватную замену. Например, если читатель книги не знаком с русским языком, то он может привлечь переводчика, но информация, которую он при этом получит, будет не совсем той, которую получит читатель, владеющий русским языком. То есть содержательная часть информации зависит как от содержательной части данных, так и от использованных информационных методов.

Б2. Информационные процессы. Информация образуется в момент взаимодействия данных с информационными методами. Такое взаимодействие называется информационным процессом. Для человека частные информационные процессы сливаются в один общий непрерывный информационный процесс — он постоянно сопровождает общение людей с внешним миром, даже во сне. У объектов живой природы общий информационный процесс прекращается вместе с процессом обмена веществ, то есть после смерти.

Процессы, связанные со сбором, хранением, поиском, обработкой, кодированием и передачей информации, называют информационными процессами.

Технические устройства также могут участвовать в информационных процессах. Простейшие примеры: теле- и радиоприемники. Для них информационный процесс прекращается вместе с прекращением рабочего энергетического обмена, то есть после выключения устройства.

Содержательная часть данных: сведения и команды. От содержательной части данных (хотя и не только от нее, но и от использованного информационного метода) зависит содержательная часть информации. Люди уделяют повышенное внимание содержательной части данных и различают в ней две составляющие: сведения и команды.

Для человека сведения и команды достаточно близки. Например, перечень инструкций, описывающих порядок вычисления корней квадратного уравнения, можно рассматривать как совокупность команд, исполнение которых приводит к правильному решению, но можно рассматривать и как сведения о приемах решения уравнений.

Для технических устройств различие между данными, содержащими сведения и команды, более существенно. Например, телевизионный приемник, принимающий сигналы из эфира или от видеомагнитофона, одновременно обрабатывает оба эти типа данных. Данные, содержащие сведения, он преобразует в форму, удобную для органов чувств человека, а данные, содержащие команды, используются для управления самим приемником.

Естественные и искусственные информационные методы. Зрение, слух, мышление и другие информационные методы, относящиеся к биологическим объектам, считаются естественными. Некоторые из них свойственны только человеку, некоторые — всем живым организмам. Общими для живой природы являются генетические методы наследования, связанные с передачей информации от предков потомкам через данные, хранящиеся в цепочках ДНК.

В тех случаях, когда человеку недостаточно естественных методов для работы с данными, он может использовать искусственные методы. Широко известно использование телескопов, микроскопов, радиоприемников, телевизионных приемников, магнитофонов и других устройств. Например, человек не обладает естественными органами чувств, способными регистрировать радиоволны. В этом случае он использует радиоприемник, с помощью которого получает информацию из данных, регистрируемых антенной.

Аппаратные и программные информационные методы. Аппаратные информационные методы представлены техническими устройствами — приборами. Мы можем говорить о том, что микроскоп предоставляет человеку информационный метод для получения данных от объектов, не видимых невооруженным глазом. Реализован этот метод аппаратно. Так же аппаратно, с помощью приборов, реализованы методы прослушивания радиопередач и просмотра телевизионных передач.
Значительно позже появился новый класс искусственных методов работы с данными — программные методы. Возьмем автоматическую стиральную машину. Она способна без участия человека выполнить замачивание, стирку, полоскание и отжим белья. В ходе работы машина руководствуется информацией, поступающей от устройства управления, в которое предварительно заложены данные, представляющие собой команды.

Компьютеры в информационных процессах. Важная особенность компьютеров, отличающая их от других приборов, предназначенных для работы с информацией, заключается в том, что современный компьютер использует все три класса информационных методов одновременно.
1. Данные обрабатываются аппаратно.
2. Характер этой обработки зависит от работающих программ.
3. Результат обработки представляется в виде данных, пригодных для взаимодействия с естественными информационными методами, которыми располагает человек, или с искусственными методами, которыми располагают другие устройства, подключенные к компьютеру.

Благодаря гибкости компьютеры могут взаимодействовать не только с человеком, но и с любыми другими техническими устройствами, в том числе и с другими компьютерами — так образуются компьютерные сети. Именно благодаря неограниченным возможностям работы с любыми устройствами компьютер и стал универсальным прибором, способным выполнять столь разнородные функции, как регистрация, хранение, обработка, прием, передача и воспроизведение данных.

 

 

Билет№3