Глава 1. Введение в информатику

1.1. Что такое инфоpматика?

Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.

Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные и алгоритмические.

Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению, используется слово Software (буквально — «мягкие изделия»), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.

Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brainware (англ. brain — интеллект).

Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни.

Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.

1.2. Что такое информация?

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.

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.

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.

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.

1.3. В каком виде существует информация?

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

1.4. Как передаётся информация?

1.5. Как измеряется количество информации?

Подходы к определению количества информации. Формулы Хартли и Шеннона.

Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log 2 100 > 6,644. Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единицы информации.

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.

1.6. Что можно делать с информацией?

Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

1.7. Какими свойствами обладает информация?

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

1.8. Что такое обработка информации?

Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объёма и разнообразия информации.

Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации.

Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.

Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем.

1.9. Что такое информационные ресурсы и информационные технологии?

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.

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.

В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических систем является экономически возможным, и это обусловливает появление национальных исследовательских и образовательных программ, призванных стимулировать их разработку.

1.10. Что понимают под информатизацией общества?

Цель информатизации — улучшение качества жизни людей за счет увеличения производительности и облегчения условий их труда.

Информатизация — это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Он требует серьёзных усилий на многих направлениях, включая ликвидацию компьютерной неграмотности, формирование культуры использования новых информационных технологий и др.

1.11. Вопросы для самоконтроля

1.1. Что означает термин «информатика» и каково его происхождение?

1.2. Какие области знаний и административно-хозяйственной деятельности официально закреплены за понятием «информатика» с 1978 года?

1.3. Какие сферы человеческой деятельности и в какой степени затрагивает информатика?

1.4. Назовите основные составные части информатики и основные направления её применения.

1.5. Что подразумевается под понятием «информация» в бытовом, естественно-научном и техническом смыслах?

1.6. Приведите примеры знания фактов и знания правил. Назовите новые факты и новые правила, которые Вы узнали за сегодняшний день.

1.7. От кого (или чего) человек принимает информацию? Кому передает информацию?

1.8. Где и как человек хранит информацию?

1.9. Что необходимо добавить в систему «источник информации — приёмник информации», чтобы осуществлять передачу сообщений?

1.10. Какие типы действий выполняет человек с информацией?

1.11. Приведите примеры ситуаций, в которых информация

1.12. Приведите примеры обработки информации человеком. Что является результатами этой обработки?

1.14. Назовите системы сбора и обработки информации в теле человека.

1.15. Приведите примеры технических устройств и систем, предназначенных для сбора и обработки информации.

1.16. От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком?

1.17. Почему количество информации в сообщении удобнее оценивать не по степени увеличения знания об объекте, а по степени уменьшения неопределённости наших знаний о нём?

1.18. Как определяется единица измерения количества информации?

1.19. В каких случаях и по какой формуле можно вычислить количество информации, содержащейся в сообщении?

1.20. Почему в формуле Хартли за основание логарифма взято число 2?

1.21. При каком условии формула Шеннона переходит в формулу Хартли?

1.22. Что определяет термин «бит» в теории информации и в вычислительной технике?

1.23. Приведите примеры сообщений, информативность которых можно однозначно определить.

1.24. Приведите примеры сообщений, содержащих один (два, три) бит информации.

1.12. Упражнения

1.1. Запишите множество вариантов загорания двух светофоров, расположенных на соседних перекрёстках.
[ Ответ ]

1.2. Три человека, Иванов, Петров и Сидоров, образуют очередь. Запишите все возможные варианты образования этой очереди.
[ Ответ ]

1.3. Назовите все возможные комбинации из двух различных нот (всего нот семь: до, ре, ми, фа, соль, ля, си).
[ Ответ ]

1.4. Пусть голосуют 3 человека (голосование «да»/»нет»). Запишите все возможные исходы голосования.
[ Ответ ]

1.5. Предположим, что имеются 3 автомобильные дороги, идущие от Парижа до Тулузы, и 4 — от Тулузы до Мадрида. Сколькими способами можно выбрать дорогу от Парижа в Мадрид через Тулузу? Попытайтесь найти систематический метод для последовательного нахождения решения так, чтобы можно было составить список способов, не пропустив ни одного из них.
[ Ответ ]

1.6. Поезд находится на одном из восьми путей. Сколько бит информации содержит сообщение о том, где находится поезд?
[ Ответ ]

1.7. Сколько существует различных двоичных последовательностей из одного, двух, трех, четырёх, восьми символов?
[ Ответ ]

1.8. Каков информационный объём сообщения «Я помню чудное мгновенье» при условии, что один символ кодируется одним байтом и соседние слова разделены одним пробелом?
[ Ответ ]

1.10. Сколько бит необходимо, чтобы закодировать оценки: «неудовлетворительно», «удовлетворительно», «хорошо» и «отлично»?
[ Ответ ]

1.12. Сколько байт памяти необходимо, чтобы закодировать изображение на экране компьютерного монитора, который может отображать 1280 точек по горизонтали и 1024 точек по вертикали при 256 цветах?
[ Ответ ]

1.13. Решите уравнение: 8 x (бит) = 32 (Кбайт).
[ Ответ ]

1.15. Определите правила формирования приведённых ниже последовательностей и вставьте пропущенные числа [49] :

Источник

Что такое информация в информатике

Потяние информации довольно неоднозначное. Несмотря на то что оно существует уже довольно давно, в настоящее время ученые до сих пор не могут дать точное определение этому термину и говорят о том, что его необходимо рассматривать в виде неопределимого первичного понятия.

В современных учебниках по информатике можно найти различные толкования этого термина: информация является сведениями или знаниями о чём-либо; информация является знаниями, которые возможно передавать, собирать, хранить, использовать, обрабатывать; информация в информатике является базовым понятием науки, так как информатика — это наука об информации. В информатике изучение данного понятия происходит с помощью главного инструмента — компьютера.

Давайте более подробно ознакомимся с тем, что собой представляет данное понятие в информатике.

Определение понятия

Если перевести сам термин «информация» с латинского языка, то он будет означать «изложение» или «сведение». В настоящее время наука до сих пор ищет общие свойства и закономерности, которые являются присущими информации, однако, данные в информатике являются неким интуитивным понятием, которое несет различные смыслы в различных сферах деятельности человека.

Несмотря на то что в настоящее время существует огромное количество определений данного термина, необходимо выделить наиболее общие и понятные из них. Данные являются отражением окружающего мира методом каких-то знаков и сигналов. Ценность сообщения, которую несут сведения, заключается в новых знаниях, содержащихся в данном сообщении.

Типы информации

Они могут отличаться в зависимости от способа восприятия. Данные могут восприниматься с помощью наших чувств. Способы получения информации:

Кроме этого, сведения разделяют и относительно их формы. По форме они могут быть:

Сюда также можно отнести и видеоинформацию.

Информация в информатике

Понятие данного термина в информатике имеет целый ряд свойств. К таким свойствам относятся следующие:

Информация является особым видом ресурсов, который обладает свойствами, характерными именно для него. К таким свойствам относятся следующие:

Рассмотрим каждое из данных свойств более подробно.

Носители и сигналы

Информация будет в любом случае связана с материальным носителем. Такими носителями могут быть:

Сигналом называется способ передачи данных. Сигнал представляет собой физический процесс, который имеет информационное значение. Сигналы могут быть дискретными или непрерывными. Дискретный сигнал может принимать только конечное число значений в конечном числе моментов времени.

Аналоговым сигналом называется тот сигнал, который непрерывно изменяется по амплитуде и по времени. Аналоговые сигналы, как правило, используются во время телефонной связи, радиовещания и телевидения.

Сигналы, которые несут текстовую или символическую информацию, являются дискретными.

Основные понятия информатики

Информатика является областью человеческой деятельности, которая связывается с процессами преобразования сведений при помощи компьютеров или других вычислительных аппаратов. Информатику также называют часто совокупностью определенных методов преобразования информации. Также ею называется прикладная дисциплина или отрасль производства.

В информатику, как правило, включаются технические средства, математические методы, программные продукты, типовые алгоритмы и модели. Говоря о технических средствах, сюда можно отнести компьютеры и разнообразные периферийные устройства в виде мониторов, клавиатур, принтеров, модемов. В состав технических средств ещё входят линии связи, средства оргтехники. Таким образом, можно сказать, что это те материальные ресурсы, которые способны обеспечить преобразования сведений, при этом главную роль в списке будет играть только компьютер.

В настоящее время информатика отличается довольно стремительным развитием. Уже сегодня наука о данных имеет целый ряд новых направлений: программирование, искусственный интеллект, кибернетика, информационные системы, теоретическая информация и вычислительная техника.

Само понятие информации в информатике является довольно новым в лексиконе человека. Содержание данного понятия можно назвать нечетким и размытым. Информатика связывается с данными и обработкой их на компьютерах. На поверхностном уровне может быть всё понятно, но если присмотреться получше, то вопрос становится очень сложным, чем кажется на самом деле.

Так как компьютеры в настоящее время являются очень распространенными, а человечество переживает так называемый информационный бум, азы информатики должны понимать все современные индивиды, которые хоть немного хотят шагать в ногу со временем. Именно данные факторы стали основой того, что преподавание информатики было введено в школьную программу. Поэтому в настоящее время каждый школьник получает возможность освоить эту интересную, новую и необходимую науку.

Источник

Информация что это информатика

1. Понятие информации с точки зрения различных наук

В любой науке основные понятия определить достаточно сложно. Так и понятие «информация» невозможно определить через другие, более «простые» понятия. В каждой науке оно связано с различными системами понятий. Например, в определении понятия «информация» необходимо отразить, что она:

1. существует в неживой природе;

2. существует в биологических системах;

3. не всегда может быть выражена словами;

4. возникает в процессе общения;

5. хранится, обрабатывается, передается, и т.д.

В зависимости от области знания существуют различные подходы к определению понятия «информация».

Впервые как научное понятие термин «информация» стал применяться в теории журналистики в 30-х годах ХХ века, хотя в исследованиях по библиотечному делу он появился еще раньше. Под информацией понимались различные сведения, сообщения. Что соответствует переводу с латинского языка informatio – сведение, разъяснение, ознакомление.

В физике понятие информация рассматривается как антиэнтропия или энтропия с обратным знаком. Поскольку мерой беспорядка термодинамической системы является энтропия системы, то информация (антиэнтропия) является мерой упорядоченности и сложности системы. По мере увеличения сложности системы величина энтропии уменьшается, и величина информации увеличивается. Процесс увеличения информации характерен для открытых, обменивающихся веществом и энергией с окружающей средой, саморазвивающихся систем живой природы (белковых молекул, организмов, популяций животных и т.д.).

Под информацией в технике понимают сообщение, передаваемое с помощью знаков и символов. В теории связи, например, под информацией принято понимать любую последовательность символов, не учитывая их смысл. В основанной американским ученым Клодом Шенноном математической теории информации под информацией понимались не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность (неизвестность). Каждому сигналу в теории Шеннона соответствует вероятность его появления. Например, при передаче текста телеграммы вероятность появления буквы «т» равна 1/33. Чем меньше вероятность появления того или иного сигнала, тем больше информации он несет для потребителя. В обыденном понимании, чем неожиданнее новость, тем больше ее информативность.

Математическая теория информации не охватывает всего богатства содержания понятия информация, поскольку отвлекается от содержательной (смысловой, семантической) стороны сообщения. С точки зрения этой теории фраза из 100 слов, взятая из газеты, пьесы Шекспира или теории относительности Эйнштейна имеют приблизительно одинаковое количество информации.

Наш соотечественник математик Ю.А. Шрейдер оценивал информацию по увеличению объема знаний у человека под воздействием информационного сообщения. Академик А.А. Харкевич измерял содержательность сообщения по увеличению вероятности достижения цели после получения информации человеком или машиной. Таким образом, под информацией в семантической теории понимают сведения обладающие новизной.

В кибернетике – науке об управлении в живых, неживых и искусственных системах – понятие информации связывают воедино с понятием управления (Норберт Винер, Б.Н. Петров). Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства зависит от процессов управления, благодаря которым поддерживаются в необходимых пределах значения их параметров. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации. Информация является обозначением содержания, полученного из внешнего мира в процессе приспособления к нему наших чувств. Информацию составляет та часть знания, которая используется для ориентирования, принятия решений, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования и развития системы.

Данная концепция отрицает существование информации в неживой природе, не дает ответа на вопросы: являются ли информацией неиспользованные знания, являются ли информацией неосмысленная информация?

Для преодоления этих противоречий академик В.П. Афанасьев ввел понятие информационных данных. Информационные данные – это всякие сведения, сообщения, знания, которые могут храниться, перерабатываться, передаваться, но характер информации они приобретут лишь тогда, когда получат содержание и форму пригодную для управления и используются в управлении.

Дальнейшим развитием математического подхода к феномену информация послужили работы Р. Карнапа, И. Бар-Хиллела, А.Н. Колмогорова и многие др.

В этих теориях понятие информации не связано с содержанием сообщений, передаваемых по каналу связи. Информация – абстрактная величина, не существующая в физической реальности, подобно тому, как не существует мнимое число или не имеющая линейных размеров материальная точка.

В биологии, которая изучает живую природу, понятие «информация» связано с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования организмом информации об окружающей среде.

Понятие информация используется в связи с исследованием механизмов наследственности. В генетике сформулировано понятие генетической информации, которое определяется как программа (код) биосинтеза белков, представленных цепочками ДНК. Реализуется эта информация в ходе развития особи. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т.е. созданию точных копий организмов их одной клетки.

В социальных науках (социологии, психологии, политологии и др.) под информацией понимают сведения, данные, понятия, отраженные в нашем сознании и изменяющие наши представления о реальном мире. Эту информацию, передающуюся в человеческом обществе и участвующую в формировании общественного сознания, называют социальной информацией.

Под информацией в документолистике понимают все то, что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов.

С точки зрения индивидуального человеческого сознания информация – это то, что поступает в наш мозг из многих источников в разных формах и, взаимодействуя там, образует структуру нашего знания. Под информацией в быту (житейский аспект) понимают сведения об окружающем мире и протекающем в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами. Информацией для человека являются не только сухие факты, строгие инструкции, но и то, что радует нас, волнует, печалит, заставляет переживать, восторгаться, презирать, негодовать. Более половины общего объема сведений, полученных в процессе разговора, приходится на так называемую несмысловую информацию. Эту информации говорящий по своему желанию, а иногда и непроизвольно, сообщает нам своей тональностью разговора, своей возбужденностью, жестикуляцией, выражением лица, глаз и т.д.

Все знания об окружающем мире человек получает с помощью органов чувств. Насколько мы им можем доверять?

Информация нам нужна для того, чтобы принимать правильные решения. Поэтому необходимо, чтобы она обладала следующими свойствами или качественными признаками

Пример. а) На улице тепло. б) Температура воздуха 22 ºС (если термометр исправен).

1) преднамеренное искажение (дезинформация);

2) искажение в результате действия помех;

3) когда значение отдельного факта или ряда фактов преуменьшается или преувеличивается (слухи, рыбацкие истории).

4. Актуальность (своевременность) информации – важность, существенность для настоящего времени. Только вовремя полученная информация может принести пользу. Неактуальной может быть информация по двум причинам:

1) она может быть устаревшей (прошлогодняя газета);

2) незначимой, ненужной (сообщение, что цены в Италии снижены на 5%).

5. Ценность (полезность или бесполезность) информации оценивается применительно к задачам, которые можно решить с ее помощью.

Самая ценная информация – это достаточно полезная, полная, объективная, достоверная и новая.

Самая достоверная информация не может быть новой.

6. Ясность, понятность. Информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя.

Некоторые представления о разнообразии информации может дать следующее определение (энциклопедический словарь). Информация – общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетки, от организма к организму. Из этого определения следует существование 4 видов информации:

1. социальная (человек-человек);

2. техническая (человек-автомат, автомат-автомат);

3. биологическая (информация в живом и растительном мире);

4. генетическая (передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму).

Другие основания классификации информации:

· по способам и формам получения (восприятия);

· по характеру носителя;

· по характеру источника;

· по сфере применения;

· по общественному значению.

У человека 5 органов чувств:

Человек воспринимает информацию по зрительному каналу: текстовую, числовую, графическую.

Человек воспринимает звуковую информацию: речь, музыка, звуковые сигналы, шум.

Человек воспринимает запахи окружающего мира.

Вкусовые рецепторы языка дают возможность получить информацию о вкусовых качествах предмета.

Человек имеет возможность получить информация «наощупь», через кожу.

Источник