Главная страница

01-Информатика Лекция 1. Лекция 1


Скачать 1.55 Mb.
НазваниеЛекция 1
Анкор01-Информатика Лекция 1.docx
Дата19.11.2017
Размер1.55 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файла01-Информатика Лекция 1.docx
ТипЛекция
#5189
страница1 из 2

Подборка по базе: УГФС Лекция71.ppt, Уход лекция.pdf, Источники права социального обеспечения лекция.doc, Введение в научн Лекция 10 неделя.docx, Собрание лекций. Курс. Лекция история фтизиатрии и кафедры.doc
  1   2

Информатика

Лекция 1.

Понятие информатики и информации, свойства информации, количество и качество информации, энтропия, меры информации, сообщения и сигналы.

Лектор

Попов

Дмитрий Иванович

Доктор технических наук, заведующий кафедрой Информатика и вычислительная техника МГУП, директор Института открытого образования МГУП

На этой лекции мы рассмотрим понятия информатики и информации, свойства информации, количество и качество информации, энтропию, меру информации, сообщения и сигналы. План лекции у нас следующий:

  1. Понятие информатики

  2. Понятие информации

  3. Определение данных, знаний, сообщений и сигналов

  4. Основные свойства информации

  5. Меры информации

  6. Определения количества информации и энтропии

  7. Единицы измерения информации

  8. Основные показатели качества информации.

Перейдем к рассмотрению указанных понятий. Итак, понятие информатики.

Информатика-это наука и технология обеспечения информационного обмена с помощью систем, основанных на применении ЭВМ; информатика изучает все аспекты получения, хранения, преобразования и использования информации.

Сам термин информатика, пришел к нам из французского языка, где-то в 60х годах этот термин вошел в научно-техническую литературу. В англоязычных странах используется термин « computer science» это дословно (может быть переведено, как) вычислительная наука. Эти термины и изучают основные понятия, связанные с информатикой.

Информатика является комплексной дисциплиной:

Во-первых, это естественная наука, например фундаментальные и прикладные исследования.

Во вторых информатика – это отрасль промышленности, т.е. есть определенный опыт в конструкторской деятельности, есть определенные предприятия, которые реализуют те или иные технические решения.

В третьих это некоторая инфраструктурная область, например, профессиональная деятельность, эксплуатация систем информатизации, информатизация в образовании, в промышленности и т.д. Как фундаментальная наука информатика связана:

-с философией – через учение об информации и теорию познания

-с математикой – через теорию математического моделирования, математическую логию, теорию алгоритмов и т.д.

- с лингвистикой – через учение о формальных языках и о знаковых системах

Она так же тесно связана с теорией информации и управления.

Структура информатики может быть представлена в виде трех основных направлений.

Первое направление – теоретическая информатика. В эту область относятся такие дисциплины, научные направления как – теория алгоритмов, автоматов, параллельных вычислений; матлогика, вычислительная математика и геометрия; теория информации, дискретная математика; системный анализ, теория систем, имитационное моделирование, теория массового обслуживания; теория принятий решений, теория игр, математическое программирование, исследование операций.

Второе направление – техническая информатика. Это направление связано разработкой аппаратных и программных средств. Здесь широко известны такие направления и дисциплины как – вычислительная техника и программное обеспечение; сети ЭВМ, телекоммуникации и связь, кибернетика, теория автоматического управления и подобного рода дисциплины.

Третье направление – прикладная информатика. Оно связано с применения информатики в разнообразных направлениях деятельности человека. Здесь мы можем взять любую науку, любую дисциплину и, добавив слова информационные технологии, получим прикладную дисциплину, связанную с информатикой. Приведём примеры: информатика в природе, информатика в обществе, юридическая информатика, экономическая и т.д. К этому же направлению относятся сугубо прикладные дисциплины и исследования в области технологий программирования, искусственного интеллекта, нейрокибернетика, информационные системы, экспертные системы, системы автоматизированного проектирования, автоматизированные системы обработки информации и управление и прочие.

Таким образом, мы видим, что информатика представляет собой очень большую и обширную область знаний, несмотря на то, что это молодая наука и, как мы уже обозначили, ее развитие относится к середине ХХ века.

Теперь перейдем к понятию информации. Как мы с вами видели, в определении информатики ключевым понятием является информация.

Само слово информация достаточно древнее, оно происходит от латинского названия, которое обозначает разъяснение, ознакомление, осведомление. Под информацией понимается вся совокупность сведений об объектах, событиях, процессах и фактах, имеющих место в живой и неживой природе, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. Это понятие неопределенности и неполноты знаний, которое фигурирует в определении информатики, является ключевым. Оно служит дальнейшему развитию изучения термина энтропия, который мы рассмотрим несколько позже.

В самом термине информация, как вы видите, есть несколько элементов, связанных с понятиями сообщения, т.е. фактически с позиции материалистической философии информация есть отражения реального мира с помощью сведений (сообщений). В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами.

Теперь рассмотрим понятия, которые непосредственно связаны с понятием информации: это понятия данных, знаний и сообщений.

Для передачи и хранения информации используются различные знаки (символы), позволяющие выразить (представить) ее в некоторой форме.

Сообщение – это форма представления информации в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

Как правило, носителем информации считается сигнал и это термин происходит от одноименного латинского термина sgnum – знак. Если дать более четкое определение, то сигнал – это физический процесс, отражающий передаваемое сообщение и распространяющийся в определенном направлении. Приведем примеры некоторых сигналов: аналоговые и цифровые. В следующей лекции будет более подробно рассматриваться различие этих сигналов. Посмотрим на график некоторой функции (рис1). Каждая точка на этом графике – есть сигнал, а совокупность точек, принадлежащих этому графику, есть сообщение. В данном случае мы видим, что сигналы представляют собой непрерывную последовательность точек, т.е. график. График некоторой функции – это аналоговый сигнал.



Рис 1

Приведем пример цифрового сигнала. На следующем графике мы видим, что сигналом представляет собой некоторое определенное, дискретное или конечное значение функции, не так как в предыдущем, когда значение может быть любым. В этом случае сигнал это есть значение дискретной величины той или иной функции. А сообщение это совокупность этих сигналов, которые вы видите на графиках. Сигналы и сообщения встречаются повсюду, например, мы можем закодировать с помощью нулей и единиц некоторую последовательность информации, которая будет нести определенный смысл и значение для получателя. В данном случае эти нули и единицы будут представлять собой сигнал, а вся совокупность этих нулей и единиц – сообщение, как вы видите на следующем графике. Точно так же может быть не в двоичной, а в любой другой системе счисления с положительными или отрицательными (вещественными) значениями. Например, сообщение 2х2=4 это тоже сообщение, которое состоит из сигналов, в данном случае символьных сигналов, которые вы видите на экране.

И, наконец, представим себе графическое изображение – это тоже сообщение. Каждая точка на определенном рисунке представляет собой сигнал, который отображается в виде контрастности, яркости - это тоже сигналы и из них составляется сообщение, которое в данном случае представляет собой некоторое изображение.

Таким образом, мы видим, что сигналы и сообщения повсеместны и в деятельности человека представляет собой прием и обработку информации. Это еще раз подчеркивает важность и актуальность науки информатики.

Чем же отличаются данные от информации?

Данные – это информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека. Например, обработка информации в базе данных (приход, расход денежных средств и др.). Для того чтобы проиллюстрировать отличие данных от информации приведем пример: представим, что вы написали на листе бумаги номера телефонов своих друзей и эти цифры, написанные в строчку, вы передали своему товарищу. Для него этот листочек представляет обычные данные, какие-то цифры. Но когда вы к этим данным приписали имена и фамилии друзей, то эти данные превратились в информацию. Теперь он знает, что это телефоны ваших друзей. Это основное отличие данных от информации. То есть, если появляется возможность использовать какие-либо, данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию. Это уменьшение неопределенности опять встречается в определении, оно будет сквозить по всей теоретической части информатики и информации.

Поэтому можно утверждать, что информацией являются используемые данные.

Знания – это информация, на основании которой, путем логических рассуждений, могут быть получены определенные заключения.

То есть знания фактически позволяют нам делать новые выводы, получать новые знания. Здесь тавтология уместна, потому что знания дают новые знания. На основании имеющихся фактов получаем новые факты, потом эти факты переходят в новые знания. Например, на базе собранных данных о работе предприятия принимается решение о дальнейших планах работы. Это элемент, который может проиллюстрировать отличие данных от знаний и то, как они связаны с понятием информации.

Рассмотрим теперь основные свойства информации. Их в целом можно разделить на три категории:



-атрибутивные свойства (без чего информация не существовать)

-прагматические (степень полезности информации)

-динамические (изменение информации во времени)

Рассмотрим более подробно каждое из этих свойств. Прежде всего, приступим к рассмотрению атрибутивных свойств информации. Одно из важных свойств информации это неотрывность информации от носителя. Это означает, что информация приходит к нам (приемнику информации) на каких–либо носителях. И без наличия носителей информация не существует. Например, звуковая информация - посредствам колебания волн и среды, визуальная информация – носителем является также среда и органы зрения, информация, которая изложена на листе бумаги – тоже носитель; приведём пример из области вычислительной техники: носителями могут быть жесткие диски, флешь память, любые другие устройства, на которых эта память располагается.

Другим важным атрибутивным свойством информации является дискретность. Здесь речь идет о том, что содержащиеся в информации сведения и знания дискретны, т.е. характеризуют отдельные фактические данные и закономерности, также свойства изучаемых объектов, которые распространяются в виде различных сообщений, состоящих, например, из линий каких – то, из букв, символов, знаков и т.д. Все это дискретно, значит, имеет границы и окончания.

С другой стороны, атрибутивным свойством является непрерывность информации. Это говорит о том, что информация имеет свойство сливаться с уже зафиксированной и накопленной ранее, тем самым способствуя поступательному развитию и накоплению.

Рассмотрим прагматические свойства информации, т.е. те свойства, которые позволяют нам говорить о степени полезности информации.

Смысл и новизна – понятно, что если информация не несет смысла и является устаревшей, то она возможно не нужна потребителю, как та информация, которая будет иметь более глубокий смысл и обладать большей новизной.

Полезность – это свойство, которое говорит о количественных характеристиках, которые позволяют уменьшать неопределенность сведений об объекте. Информация является полезной, если она сильно и на много уменьшает неопределенность знаний об объекте. В связи с этим в определении полезности всегда дается понятие – дезинформация. Дезинформация – это отрицательное значение полезности информации, т.е. когда полученные сведения не уменьшают неопределённость сведений об объекте, а наоборот, сведения об объекте становятся еще более нечеткими. Ценность информации говорит о том, что для разных потребителей одна и та же информация может нести различную ценность. Например, для школьника, если мы дадим основы молекулярной физики, ценность информации будет нулевой. А если студент обучающийся на физтехе получит ту же самую информацию, то для него эта информация будет более высокой ценности чем для того же самого школьника.

Кумулятивность – это способность накопления и хранения информации.

Перейдем к динамическим свойствам информации. Здесь очевидно и понятно, что любая информация имеет возможность роста, т.е. она увеличивает определенные знания, растут определенные данные. И так же если в динамике рассматривать информацию – это свойство старения информации. За определенное время та информация, которая была ценна для нас и важна несколько лет назад теряет эти качества и информация устаревает. Поэтому динамические свойства также являются очень важными.

Рассмотрим теперь меры информации. Существует три направления в определении мер: синтаксическая мера, семантическая мера, прагматическая мера.



Более подробно перейдем к рассмотрению
  1   2


написать администратору сайта