Информация и способы ее представления

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Что такое информация? Какова ее природа?...................................................2
2. Форма представления информации…………………………………………...4
3. Как измерить информацию……………………………………………………10
4. Список использованной  литературы. ……………………………………….15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЧТО ТАКОЕ ИНФОРМАЦИЯ? КАКОВА ЕЕ ПРИРОДА?

 

Информатика - наука о законах и методах накопления, обработки и передачи информации. В наиболее общем виде понятие информации можно выразить так:

Информация - это отражение  предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Принято говорить, что решение  задачи на ЭВМ, в результате чего создается  новая информация, получается путем  вычислений. Потребность в вычислениях  связана с решением задач: научных, инженерных, экономических, медицинских  и прочих.

Каким образом отыскивается решение задачи?

Задача становится разрешимой, если найдено правило, способ получения  результата. В информатике такое  правило называют алгоритмом.

Содержание алгоритма - составляющие его действия и объекты, над которыми эти действия выполняются, - определяют средства, которые должны присутствовать в машине, предназначенной для  исполнения алгоритма.

При решении задачи ЭВМ  вводит в себя необходимую информацию и через какое-то время выводит (печатает, рисует) результаты - информацию, для получения которой и была создана. Таким образом, работа ЭВМ - это своеобразные манипуляции с  информацией. И, следовательно, ЭВМ - это  техническое средство информатики.

В обыденной жизни под  информацией понимают всякого рода сообщения, сведения о чем-либо, которые  передают и получают люди.

Сами по себе речь, текст, цифры - не информация. Они лишь носители информации. Информация содержится в  речи людей, текстах книг, колонках цифр, в показаниях часов, термометров  и других приборов. Сообщения, сведения, т.е. информация, являются причиной увеличения знаний людей о реальном мире. Значит, информация отражает нечто, присущее реальному  миру, который познается в процессе получения информации: до момента  получения информации что-то было неизвестно, или, иначе, не определено, и благодаря информации неопределенность была снята, уничтожена.

Рассмотрим пример. Пусть нам известен дом, в котором проживает наш знакомый, а номер квартиры неизвестен. В этом случае местопребывание знакомого в какой-то степени не определено. Если в доме всего две квартиры, степень неопределенности невелика. Но если в доме 200 квартир - неопределенность достаточно велика.

Этот пример наталкивает  на мысль, что неопределенность связана  с количеством возможностей, т.е. с разнообразием ситуаций. Чем  больше разнообразие, тем больше неопределенность.

Информация, снимающая неопределенность, существует постольку, поскольку существует разнообразие. Если нет разнообразия, нет неопределенности, а, следовательно, нет и информации.

Итак, информация - это отражение  разнообразия, присущего объектам и  явлениям реального мира. И, таким  образом, природа информации объективно связана с разнообразием мира, и именно разнообразие является источником информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

 

Информация - очень емкое  понятие, в которое вмещается  весь мир: все разнообразие вещей  и явлений, вся история, все тома научных исследований, творения поэтов и прозаиков. И все это отражается в двух формах - непрерывной и дискретной. Обратимся к их сущности.

Объекты и явления характеризуются  значениями физических величин. Например, массой тела, его температурой, расстоянием  между двумя точками, длиной пути (пройденного движущимся телом), яркостью света и т.д. Природа некоторых  величин такова, что величина может  принимать принципиально любые  значения в каком-то диапазоне. Эти  значения могут быть сколь угодно близки друг к другу, исчезающе малоразличимы, но все-таки, хотя бы в принципе, различаться, а количество значений, которое может принимать такая величина, бесконечно велико. Такие величины называются непрерывными величинами, а информация, которую они несут в себе, непрерывной информацией.

Слово “непрерывность”  отчетливо выделяет основное свойство таких величин - отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которые  может принимать величина. Масса  тела - непрерывная величина, принимающая  любые значения от 0 до бесконечности. То же самое можно сказать о  многих других физических величинах - расстоянии между точками, площади  фигур, напряжении электрического тока.

Кроме непрерывных существуют иные величины, например, количество людей  в комнате, количество электронов в  атоме и т.д. Такого рода величины могут принимать только целые  значения, например, 0, 1, 2, ..., и не могут  иметь дробных значений. Величины, принимающие не всевозможные, а лишь вполне определенные значения, называют дискретными. Для дискретной величины характерно, что все ее значения можно пронумеровать целыми числами 0,1,2,...

Примеры дискретных величин:

- геометрические фигуры (треугольник, квадрат, окружность);

- буквы алфавита;

- цвета радуги;

Можно утверждать, что различие между двумя формами информации обусловлено принципиальным различием  природы величин. В то же время  непрерывная и дискретная информация часто используются совместно для  представления сведений об объектах и явлениях.

Пример. Рассмотрим утверждение “Это окружность радиуса 8,25”.

Здесь:

”окружность“- дискретная информация, выделяющая определенную геометрическую фигуру из всего разнообразия фигур;

значение “8,25” - непрерывная  информация о радиусе окружности, который может принимать бесчисленное множество значений.

Что объединяет непрерывные  и дискретные величины?

В качестве простого примера, иллюстрирующего наши рассуждения, рассмотрим пружинные весы. Масса  тела, измеряемая на них, - величина непрерывная  по своей природе. Представление  о массе (информацию о массе) содержит в себе длина отрезка, на которую  перемещается указатель весов под  воздействием массы измеряемого  тела. Длина отрезка - тоже непрерывная  величина.

Чтобы охарактеризовать массу, в весах традиционно используется шкала, отградуированная, например, в  граммах. Пусть, например, шкала конкретных весов имеет диапазон от 0 до 50 граммов.

При этом масса будет характеризоваться  одним из 51 значений: 0, 1, 2, ..., 50, т.е. дискретным набором значений. Таким образом, информация о непрерывной величине, массе тела, приобрела дискретную форму.

Любую непрерывную величину можно представить в дискретной форме. И механизм такого преобразования очевиден.

Зададимся вопросом, можно  ли по дискретному представлению  восстановить непрерывную величину. И ответ будет таким: да, в какой-то степени можно, но сделать это  не так просто, и восстанавливаемый  образ может отличаться от подлинника.

Как представлять непрерывную информацию?

Для представления непрерывной  величины могут использоваться самые  разнообразные физические процессы.

В рассмотренном выше примере  весы позволяют величину “масса тела”  представить “длиной отрезка”, на который переместится указатель  весов (стрелка). В свою очередь, механическое перемещение можно преобразовать, например, в “напряжение электрического тока”. Для этого можно использовать потенциометр, на который подается постоянное напряжение, например, 10 вольт, от источника питания. Движок потенциометра  можно связать с указателем весов.

В таком случае изменение  массы тела от 0 до 50 граммов приведет к перемещению движка в пределах длины потенциометра (от 0 до L миллиметров) и, следовательно, к изменению напряжения на его выходе от 0 до 10 вольт.

Выводы.

1. Информация о массе  тела может представляться, вообще  говоря, многими способами.

2. В качестве носителей  непрерывной информации могут  использоваться любые физические  величины, принимающие непрерывный  “набор” значений (правильнее было  бы сказать принимающие любое  значение внутри некоторого интервала).

Отметим, что физические процессы (перемещение, электрический  ток и др.) могут существовать сами по себе или использоваться, например, для передачи энергии. Но в ряде случаев  эти же процессы применяются в  качестве носителей информации. Чтобы  отличить одни процессы от других, введено  понятие “сигнал”.

Если физический процесс, т.е. какая-то присущая ему физическая величина, несет в себе информацию, то говорят, что такой процесс  является сигналом. Именно в этом смысле пользуются понятиями “электрический сигнал”, “световой сигнал” и  т.д. Таким образом, электрический  сигнал - не просто электрический ток, а ток, величина которого несет в  себе какую-то информацию.

Как представлять дискретную информацию?

Как уже говорилось, дискретность - это случай, когда объект или  явление имеет конечное (счетное) число разнообразий. Чтобы выделить конкретное из всего возможного, нужно  каждому конкретному дать оригинальное имя (иначе, перечислить). Эти имена  и будут нести в себе информацию об объектах, явлениях и т. п.

В качестве имен часто используют целые числа 0, 1, 2,... Так именуются (нумеруются) страницы книги, дома вдоль  улицы, риски на шкалах измерительных  приборов. С помощью чисел можно  перенумеровать все “разнообразия” реального мира. Именно такая цифровая форма представления информации используется в ЭВМ.

В обыденной жизни, тем  не менее, цифровая форма представления  информации не всегда удобна. Первенство принадлежит слову! Традиционно информация об объектах и явлениях окружающего мира представляется в форме слов и их последовательностей.

Основной элемент в  этой форме - слово. Слово - имя объекта, действия, свойства и т.п., с помощью  которого выделяется именуемое понятие  в устной речи или в письменной форме.

Слова строятся из букв определенного  алфавита (например, А, Б, ... , Я). Кроме букв используются специальные символы - знаки препинания, математические символы +, -, знак интеграла, знак суммы и т.п. Все разнообразие используемых символов образует алфавит, на основе которого строятся самые разные объекты:

- из цифр - числа;

- из букв - собственно слова,

- из цифр, букв и математических символов - формулы и т.д.

И все эти объекты несут в себе информацию:

- числа - информацию о значениях;

- слова - информацию об именах и свойствах объектов;

- формулы - информацию о зависимостях между величинами и т.д.

Эта информация (и это  очевидно) имеет дискретную природу  и представляется в виде последовательности символов. О такой информации говорят  как об особом виде дискретной информации и называют этот вид символьной информацией.

Наличие разных систем письменности, в том числе таких, как иероглифическое  письмо, доказывает, что одна и та же информация может быть представлена на основе самых разных наборов символов и самых разных правил использования  символов при построении слов, фраз, текстов.

Из этого утверждения  можно сделать следующий вывод:

Разные алфавиты обладают одинаковой “изобразительной возможностью”, т.е. с помощью одного алфавита можно  представить всю информацию, которую  удалось представить на основе другого  алфавита. Можно, например, ограничиться алфавитом из десяти цифр - 0, 1, ..., 9 и  с использованием только этих символов записать текст любой книги или  партитуру музыкального произведения. При этом сужение алфавита до десяти символов не привело бы к каким-либо потерям информации. Более того, можно использовать алфавит только из двух символов, например, символов 0 и 1. И его “изобразительная возможность” будет такой же.

Итак, символьная информация может представляться с использованием самых различных алфавитов (наборов  символов) без искажения содержания и смысла информации: при необходимости  можно изменять форму представления  информации - вместо общепринятого  алфавита использовать какой-либо другой, искусственный алфавит, например, двухбуквенный.

Форма представления информации, отличная от естественной, общепринятой, называется кодом. Коды широко используются в нашей жизни: почтовые индексы, телеграфный код Морзе и др. Широко применяются коды и в ЭВМ и в аппаратуре передачи данных. Так, например, широко известно понятие “программирование в кодах”.

Кроме рассмотренных существуют и другие формы представления дискретной информации. Например, чертежи и схемы содержат в себе графическую информацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. КАК ИЗМЕРИТЬ ИНФОРМАЦИЮ