Определение информации

Определение информации.

Слово " информация" от informatio — сведение, разъяснение, ознакомление.

Информация — это совокупность каких-либо сведений, данных, пе­редаваемых устно (в форме речи), письменно (в виде текста, таблиц, рисун­ков, чертежей, схем, условных обозначений) либо другим способом (напри­мер, с помощью звуковых или световых сигналов, электрических и нервных импульсов, перепадов давления или температуры и т. д.).

В середине XX века термин «информация» стал общенаучным поня­тием, включающим обмен сведениями между людьми, человеком и автома­том (электронной вычислительной машиной — ЭВМ), автоматом и автома­том, обмен сигналами в животном и растительном мире, передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму.

Теоретические и практические вопросы, относящиеся к информации, изучает информатика.

Информатика — наука, изучающая структуру и свойства информа­ции, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переда­чей, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

Еще одно определение информатики.

Информатика — это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров.

 

Дать однозначное определение информации трудно. Существует 4 подхода к определению информации:

• обыденный (в смысле осведомление о положении дел, это информация, сообщаемая по телефону, передаваемая по радио и телевидению),
• философский (информацию получает субъект об объекте в процессе познания; считается, что объект отражается в сознании субъекта),
• кибернетический (информация --- это управляющий сигнал, передаваемый по линии связи, однако это скорее носитель информации, чем сама информация),
• вероятностный (информация --- это мера уменьшения неопределенности состояния объекта исследования).

Поговорим подробнее о вероятностном подходе, так как он позволяет ввести количественную меру информации. Этот подход и принят за основу в современной науке.

Каждому объекту присуща какая либо неопределенность. Например, он может находиться в одном из нескольких фиксированных состояний. Упавшая монета находится в одном из двух состояний, игральный кубик — в одном из шести и т.д. В процессе испытания (бросание монеты, кубика) объект приобретает одно из возможных состояний. Следовательно, неопределенность состояния объекта при этом уменьшается. Тем самым испытатель получает какую-то информацию. Степень уменьшения неопределенности при испытании может быть разной. Она зависит от количества возможных состояний, и от их вероятностей.

Вероятность — это величина в диапазоне от 0 до 1, характеризующая частоту появления того или иного состояния объекта при испытаниях.

Понятно, что при выпадении наименее вероятного состояния получаем наибольшее количество информации. Если объект имеет n равновероятных состояний, то вероятность каждого из них равна 1/n. Например, вероятность выпадения одной из граней кубика при бросании равна 1/6, а вероятности выпадения орла (решки) при бросании монеты равна 0, 5. Это означает, что из 1000 бросаний монеты реализуется примерно 500 выпадений орла (решки).

Пристальное внимание к информатике связано с бурным ростом объема человеческих знаний, который порой называют «информационным взрывом». Общая сумма человеческих знаний изменялась раньше очень медленно. Затем процесс получения новых знаний получил заметное ускорение. Так, общая сумма человеческих знаний к 1800 г. удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. — каждые 10 лет, а к 1970 г. — каждые 5 лет, к 1990 г. —ежегодно

Колоссальный объем информации передается по глобальной сети Ин­тернет, которая связывает страны, расположенные на разных континентах.

Согласно отчету ComputerAlmanacIndustryInc., в 1998 г. во всем ми­ре свыше 147 млн человек имели доступ к Интернету, по сравнению с 61 млн. в 1996 г. В отчете названы 15 наиболее «сетевых» стран мира.

Список возглавили США, где насчитывается 76, 5 млн пользователей, затем следовали Япония и Великобритания с 9, 75 млн и 8, 1 млн пользовате­лей соответственно. В десятке «сильнейших» оказались Германия — 7, 14 млн пользователей, Канада— 6, 49 млн, Австралия— 4, 36 млн, Фран­ция— 2, 79 млн, Швеция— 2, 58 млн, Италия 2, 14 млн и Испания — 1, 98 млн.

Оставшиеся пять стран в списке пятнадцати были: Нидерланды •— 1, 96 млн пользователей Интернетом, Тайвань— 1, 65 млн., Китай — 1, 58 млн., Финляндия — 1, 57 млн и Норвегия — 1, 34 млн. Взятые вместе, эти 15 стран составляют 89% мирового «населения» Интернета.

Таким образом, в настоящее время накоплен большой объем инфор­мации, обработать который вручную людям невозможно (в силу своих психофизических особенностей).

Эффективным инструментом обработки большого объема информации является электронная вычислительная машина (ЭВМ).

Одним из основных факторов ускорения научно-технического прогресса является широкое использование новых информационных технологий, под которыми понимается совокупность методов и средств сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления на базе вычислительной и коммуникационной техники и широкого применения математических методов.

Различают две формы представления информации — непрерывную (аналоговую) и прерывистую (цифровую, дискретную). Непрерывная форма характеризует процесс, который не имеет перерывов и теоретически может изменяться в любой момент времени и на любую величину (например, речь человека, музыкальное произведение). Цифровой сигнал может изме­няться лишь в определенные моменты времени и принимать лишь заранее обусловленные значения (например, только значения напряжений 0 и 3, 5 В). Моменты возможного изменения уровня цифрового сигнала задает тактовый генератор конкретного цифрового устройства.

Для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал требуется провести дискретизацию непрерывного сигнала во времени, квантование по уровню, а затем кодирование отобранных значений.

Дискретизация— замена непрерывного (аналогового) сигнала по­следовательностью отдельных во времени отсчетов этого сигнала. Наиболее распространена равномерная дискретизация, в основе которой лежит теоре­ма Котельникова.

На рисунке схематично показан процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал. Цифровой сигнал в данном случае может при­нимать лишь пять различных уровней. Естественно, что качество такого пре­образования невысокое. Из рисунка видно, что изменение цифрового сигнала возможно лишь в некоторые моменты времени (в данном случае этих момен­тов одиннадцать).

После такого преобразования непрерывный сигнал представляют по­следовательностью чисел. Показанный на рисунке непрерывный сигнал за­меняется числами 2-3-4-4-4-3-2-2-3-4-4. Затем перечисленные десятичные числа преобразуют (кодируют) в последовательность единиц и нулей. Ре­зультаты данного преобразования можно представить таблицей:

После такого преобразования непрерывный сигнал представляют по­следовательностью чисел. Показанный на рисунке непрерывный сигнал за­меняется числами 2-3-4-4-4-3-2-2-3-4-4. Затем перечисленные десятичные числа преобразуют (кодируют) в последовательность единиц и нулей.

 

Первое представление об аналоговом и цифровом способах хранения и распространения информации можно получить, рассматривая два способа записи звуковых сигналов: аналоговую и цифровую аудиозаписи.

При аналоговой аудиозаписи непрерывный электрический сигнал, формируемый источником звука на выходе микрофона, с помощью магнит­ной головки наносится на движущуюся магнитную ленту. Недостатком аналогового способа обработки информации является то, что копия бывает все­гда хуже оригинала.

При цифровой аудиозаписи используется процесс выборки, заключающийся в периодическом измерении уровня (громкости) аналогового зву­кового сигнала (например, поступающего с выхода микрофона) и превраще­нии полученного значения в последовательность двоичных чисел. Для пре­образования аналогового сигнала в цифровой используется специальный конвертор, называемый аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Сигнал на выходе АЦП представляет собой последовательность двоичных чисел, которая может быть записана на лазерный диск или обработана ком­пьютером. Обратная конверсия цифрового сигнала в непрерывный сигнал осуществляется с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП).

Качество аналогово-цифрового преобразования характеризует пара­метр, называемый разрешением. Разрешение— это количество уровней квантования, используемых для замены непрерывного аналогового сигнала цифровым сигналом. Восьмиразрядная выборка позволяет получить только 256 различных уровней квантования цифрового сигнала, а шестнадцатираз­рядная выборка — 65 536 уровней.

Еще один показатель качества трансформации непрерывного сигнала в цифровой сигнал — это частота дискретизации — количество преобразо­ваний аналог-цифра (выборок), производимое устройством в одну секунду.

Этот показатель измеряют килогер­цами (килогерц — тысяча выборок в секунду). Типичное значение час­тоты дискретизации современных лазерных аудиодисков — 44, 1 кГц.

Имеется тенденция перехода к единому цифровому представлению всех видов информации. Глобальная сеть Интернет претендует на то, чтобы объединить все средства вещания и коммуникации, компьютерные, телефон­ные, радио- и видеосети, связав их в единое «киберпространство».