ИНФОРМАЦИЯ И ЕЕ СВОЙСТВА.

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ

Лекция 1. Информация и ее свойства

1. Понятие информации

2. Свойства информации

3. Кодирование информации

4. Единицы измерения информации

Ключевые слова: информация; актуальность; полнота; достоверность; понятность; объективность; стираемость; воспроизводимость; кодирование; бит

Литература:

1. Информатика. 10-11 класс/ под ред. Н.В. Макаровой. – Спб.: Питер, 2005.- 3000 с.: ил

2. Ляхович В.Фю, Крамаров С. О. Основы информатики. Изд. 4-е. – Ростов-н/Д: Феникс, 2004. – 704 с. (Серия «СПО»)

3. Информатика. Задачник-практикум в 2 т. / Л.А. Залогова, М.А. Плаксин, С.В. Русаков и др. Под ред. И.Г. Семакина, Е.К. Хеннера: Том.1. Том.2. – 2-е изд. – М: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 278 с.: ил.

1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ

Информатика – это техническая наука, определяющая сферу деятельности, связанную с процессами хранения, преобразования и передачи информации с помощью компьютера.

Компьютер – универсальный прибор для обработки информации.

То есть мы учимся работать с информацией с помощью компьютера. Поэтому сегодня мы поговорим о том, что такое информация.

Познавая окружающий мир, каждый из нас формирует свое представление о нем. Ежедневно мы узнаем что-то новое — получаем информацию.

Термин «информация» в переводе с латинского означает «разъяснение, изложение, набор сведений».

Информация — это очень емкое и глубокое понятие, которому не просто дать четкое определение.

Информацию вы получаете из разных источников: когда читаете, слушаете, смотрите телепередачу или разглядываете картину, дотрагиваетесь до предмета или пробуете какую-нибудь еду.

Информация несет человеку знания об окружающем мире. В наши дни человечество накопило огромное количество информации! Подсчитано, что общая сумма человеческих знаний до недавнего времени удваивалась каждые 50 лет. Сейчас объем информации удваивается ежегодно. Представьте себе колоссальную библиотеку, содержащую эти сведения! От умения человека правильно воспринимать и обрабатывать информацию зависит во многом его способность к познанию окружающего мира.

Мир вокруг нас полон всевозможных образов, звуков, запахов, и всю эту информацию доносят до сознания человека его органы чувств: зрение, слух, обоняние, вкус и осязание. С их помощью человек формирует свое первое представление о любом предмете, живом существе, произведении искусства, явлении и пр.

• Глазами люди воспринимают зрительную информацию;

• Органы слуха доставляют информацию в виде звуков;

• Органы обоняния позволяют ощущать запахи;

• Органы вкуса несут информацию о вкусе еды;

Органы осязания позволяют получить тактильную информацию.
Виды информации, которые человек получает с помощью органов чувств, называют органолептической информацией.

Практически 90% информации человек получает при помощи органов зрения, примерно 9% — посредством органов слуха и только 1% — при помощи остальных органов чувств.

Большинство ученых в наши дни отказываются от попыток дать строгое определение информации и считают, что информацию следует рассматривать как первичное, неопределимое понятие подобно множества в математике. Некоторые авторы учебников предлагают следующие определения информации:

Информация – это знания или сведения о ком-либо или о чем-либо.

Информация – это сведения, которые можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать, использовать.

Информатика – наука об информации 

или

– это наука о структуре и свойствах информации, способах сбора, обработки и передачи информации 

или
– информатика, изучает технологию сбора, хранения и переработки информации, а компьютер основной инструмент в этой технологии.

Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

1. в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.;

2. в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи);

3. в кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы;

4. в документалистике под информацией понимают То, что зафиксировано в знаковой форме в виде документа

5. в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Информация – это отражение внешнего мира с помощью знаков или сигналов.

Информационная ценность сообщения заключается в новых сведениях, которые в нем содержатся (в уменьшении незнания).

2. СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ

Люди, обмениваясь между собой информацией, постоянно должны задавать себе вопросы: понятна, актуальна и полезна ли она для окружающих, достоверны ли полученные сведения. Это позволит лучше понять друг друга, найти правильное решение в любой ситуации. Вы постоянно анализируете свойства информации, часто не придавая этому значения. В повседневной жизни от свойств информации часто зависят жизнь и здоровье людей, экономическое развитие общества.

Свойства информации:

1. полнота — свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект или процесс;

2. актуальность — способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени;

3. достоверность — свойство информации не иметь скрытых ошибок. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, если устареет и перестанет отражать истинное положение дел;

4. понятность — свойство, характеризующее информацию, изложенную на доступном для приёмника языке;

5. релевантность (полезность) — способность информации соответствовать нуждам (запросам) потребителя;

6. объективность – способность информации не зависеть от личного мнения или суждения

7. защищенность — свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения информации;

8. эргономичность — свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.

Информацию следует считать особым видом ресурса, при этом имеется в виду толкование "ресурса" как запаса неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или каких-либо других характеристик предмета. В отличие от ресурсов, связанных с материальными предметами, информационные ресурсы являются неистощимыми и предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, чем материальные ресурсы.

С этой точки зрения можно рассмотреть такие свойства информации:

1. запоминаемость;

2. передаваемость;

3. воспроизводимость;

4. преобразуемость;

5. стираемость.

Запоминаемость — одно из самых важных свойств. Запоминаемую информацию будем называть макроскопической (имея в виду пространственные масштабы запоминающей ячейки и время запоминания). Именно с макроскопической информацией мы имеем дело в реальной практике.

Передаваемость информации с помощью каналов связи (в том числе с помехами) хорошо исследована в рамках теории информации К.Шеннона. В данном случае имеется в виду несколько иной аспект — способность информации к копированию, т.е. к тому, что она может быть “запомнена” другой макроскопической системой и при этом останется тождественной самой себе. Очевидно, что количество информации не должно возрастать при копировании.

Воспроизводимость информации тесно связана с ее передаваемостью и не является ее независимым базовым свойством. Если передаваемость означает, что не следует считать существенными пространственные отношения между частями системы, между которыми передается информация, то воспроизводимость характеризует неиссякаемость и неистощимость информации, т.е. что при копировании информация остается тождественной самой себе.

Фундаментальное свойство информации — преобразуемость. Оно означает, что информация может менять способ и форму своего существования. Копируемость есть разновидность преобразования информации, при котором ее количество не меняется. В общем случае количество информации в процессах преобразования меняется, но возрастать не может.

Свойство стираемости информации также не является независимым. Оно связано с таким преобразованием информации (передачей), при котором ее количество уменьшается и становится равным нулю.

Данных свойств информации недостаточно для формирования ее меры, так как они относятся к физическому уровню информационных процессов.

Информация всегда связана с материальным носителем. 
Носителем информации может быть:

• любой материальный предмет (бумага, камень и т.д.);

• волны различной природы: акустическая (звук), электромагнитная (свет,радиоволна) и т.д.;

• вещество в различном состоянии: концентрация молекул в жидком растворе, температура и т.д.

• машинные носители информации: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты, и т.д.

Сигнал - способ передачи информации. Это физический процесс, имеющий информационное значение. Он может быть непрерывным или дискретным.
Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в конечном числе моментов времени.

Аналоговый сигнал - сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени.

Сигналы, несущие текстовую, символическую информацию, дискретны.
Аналоговые сигналы используют в телефонной связи, радиовещании, телевидении.

Говорить об информации вообще, а не применительно к какому-то ее конкретному виду беспредметно.

Классифицировать ее можно:

По признаку "область возникновения" информация делится на:

1. Элементарную - отражает процессы и явления неодушевленной природы.

2. Биологическую - отражает процессы растительного и животного мира.

3. Социальную - отражает процессы человеческого общества.

По способу передачи и восприятия различают информацию:

1. Визуальную - передается видимыми образами и символами.

2. Аудиальную – передается звуком

2. Тактильную - передается ощущениями.

3. Органо-лептическую - передается запахами и вкусом.

4. Машинную - выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению делят на виды:

1. Массовая: общественно-политическая, научно-популярная.

2. Специальная: научная, техническая, экономическая, управленческая.

3. Личная: индивидуальная.

• по форме представления (текстовая, числовая, графическая и т. д.);

• по общественному значению (массовая, специальная, личная).

Примеры получения информации:

1) динамик компьютера издает специфический звук, хорошо знакомый Васе, — следовательно, пришло новое сообщение по ICQ;
2) с вертолета пожарной охраны в глубине леса замечен густой дым — обнаружен новый лесной пожар;
3) всевозможные датчики, расположенные в сейсмологически неустойчивом районе, фиксируют изменение обстановки, характерное для приближающегося землетрясения.

1. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.

Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.

Человек выражает свои мысли в виде предложений, составленных из слов. Слова, в свою очередь, состоят из букв. Это — алфавитное представление информации.

Форма представления одной и той же информации может быть различной. Это зависит от цели, которую вы перед собой поставили.
Таким образом, информацию можно представить в различной форме:

• в знаковой письменной

• символьную в виде текста, чисел, различных символов (текст учебника);

• графическую (географическая карта);

• табличную (таблица по физике);

• в виде жестов или сигналов (светофор);

• устной словесной (разговор).

Форма представления информации очень важна при ее передаче. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с помощью: речи, дыма, забавного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка.

Основу любого языка составляет алфавит — набор однозначно определенных знаков (символов), из которых формируется сообщение.
Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка. Например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.

Каждый народ имеет свой язык, состоящий из набора символов (букв): русский, английский, японский и многие другие. Вы уже познакомились с языком математики, физики, химии. Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.

Код — набор символов (условных обозначений) для представления информации.

Кодирование — процесс представления информации в виде кода.

Одну и ту же информацию можно представить разными кодами, т.е. в разных формах.

Формы представления (способы кодирования) информации:
– разговорные языки (более 2000);

– язык мимики и жестов;

– язык рисунков и чертежей;

– научные языки (математики, программирования);

– языки искусства (музыка, живопись, скульптура);

– специальные языки (азбука Брайля, азбука Морзе, флажковая азбука).

Выбор форм представления (способа кодирования) зависит от цели, ради которой оно осуществляется.

Цели кодирования:

• сокращение записи,

• засекречивание (шифровка),

• удобство обработки, хранения , передачи.

Способы кодирования информации:

1) графический (с помощью рисунков, значков, схем, чертежей, графиков);

2) числовой (с помощью чисел);

3) символьный (с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст).

Кодирование – переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Декодирование – действия по восстановлению первоначальной формы представления информации.

Для декодирования нужен код.

Вы встречаетесь с кодированием информации при переходе дороги по сигналам светофора. Код определяет цвета светофора — красный, желтый, зеленый, основу естественного языка, на котором общаются люди, тоже положен код. Только в этом случае он называется алфавитом. При разговоре этот код передается звуками, при письме — буквами. Одну и туже информацию можно представить с помощью различных кодов. Например, запись разговора можно зафиксировать посредством русских букв или специальных стенографических значков.

По мере развития техники появлялись разные способы кодирования информации. Во второй половине XIX века американский изобретатель Сэмюель Морзе изобрел удивительный код, который служит человечеству до сих пор.

Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.

1. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Люди всегда искали способы быстрого обмена сообщениями. Для этого посылали гонцов, использовали почтовых голубей. У народов существовали различные способы оповещения о надвигающейся опасности: барабанный бой, дым костров, флаги и т. д. Однако использование такого представления информации требует предварительной договоренности о понимании принимаемого сообщения.

Знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил еще в XVII веке уникальную и простую систему представления чисел. «Вычисление с помощью двоек... является для науки основным и порождает новые открытия... при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок».

Сегодня такой способ представления информации, с помощью языка содержащего два символа 0 и 1, широко используется в технических устройствах.

Эти два символа 0 и 1 принято называть битами (от англ. binary digit – двоичный знак).

Бит – наименьшая единица измерения информации и обозначается двоичным числом.

Более крупной единицей изменения объема информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит.

1 байт = 8 битов.

Инженеров такой способ кодирования привлек простотой технической реализации — есть сигнал или нет сигнала.

С помощью этих двух цифр можно закодировать любое сообщение.

Название	Условное обозначение	Соотношение с другими единицами
Килобит	Кбит	1 Кбит = 1024 бит = 210 бит ≈ 1000 бит
Мегабит	Мбит	1 Мбит = 1024 Кбит = 220 бит ≈ 1 000 000 бит
Гигабит	Гбит	1 Гбит = 1024 Мбит = 230 бит ≈ 1 000 000 000 бит
Килобайт	Кбайт (Кб)	1 Кбайт = 1024 байт = 210 байт ≈ 1000 байт
Мегабайт	Мбайт (Мб)	1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 байт ≈ 1 000 000 байт
Гигабайт	Гбайт (Гб)	1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 байт ≈ 1 000 000 000 байт

Контрольные вопросы и задания

Задание: 

приведите примеры информации:

• в неживой природе (например, в геологии или археологии);

• в биологических системах (например, из жизни животных и растений);

• в технических устройствах (например, телевидение, телеграфные сообщения);

• в жизни общества (например, исторические сведения, реклама, средства массовой информации, общение людей).

Тест по теме: «ИНФОРМАЦИЯ. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ»

Выберите правильный вариант ответа:

1. Информацию, изложенную на доступном для приёмника языке, называют:

   1. полезной;

   2. понятной.

   3. актуальной;

   4. полной;

   5. достоверной.

1. Информацию, не зависящую от личного мнения или суждения, называют:

   1. достоверной;

   2. объективной;

   3. понятной.

   4. актуальной;

   5. полной.

1. Информацию, отражающую истинное положение вещей, называют:

   1. актуальной;

   2. полезной;

   3. достоверной;

   4. полной;

   5. понятной.

1. Информацию, существенную и своевременную в настоящий момент, называют:

   1. актуальной;

   2. полезной;

   3. понятной.

   4. полной;

   5. достоверной.

1. Наибольший объем информации человек получает при помощи:

   1. вкусовых рецепторов.

   2. органов осязания;

   3. органов слуха;

   4. органов обоняния;

   5. органов зрения.

1. Тактильную информацию человек получает посредством:

   1. органов осязания;

   2. органов слуха.

   3. специальных приборов;

   4. микроскопа;

   5. линейки.

1. Перевод текста с одного языка на другой можно назвать:

   1. процесс хранения информации;

   2. процесс защиты информации;

   3. процесс получения информации;

   4. процесс обработки информации.

   5. процесс передачи информации.

1. Обмен информацией - это:

   1. просмотр телепередачи;

   2. наблюдение за поведением собаки на улице;

   3. разговор по телефону;

   4. написание диктанта.