Базовые понятия информатики. История развития. Передача информации, принципы автоматической переработки информации. Информационные сист

    Лекция 1. (Информатика) 

    Базовые понятия информатики. История развития. Передача информации, принципы автоматической переработки информации. Информационные системы.

    Базовые понятия информатики.

    Фундаментальной чертой цивилизации является рост производства, потребления и накопления информации во всех отраслях человеческой деятельности. Вся жизнь человека, так или иначе, связана с получением, накоплением и обработкой информации. Что бы человек не делал: читает ли он книгу, смотрит ли он телевизор, разговаривает ли - он постоянно и непрерывно получает и обрабатывает информацию.

    В области накопления научной информации ее объем начиная с XVII века удваивался примерно каждые 10 - 15 лет. Поэтому одной из важнейших проблем человечества является лавинообразный поток информации в любой отрасли его жизнедеятельности. Так от изобретения книгопечатания (середина XV века) до изобретения радиоприемника (1895 год) прошло около 440 лет, а между изобретением радио и телевидения - около 30 лет. Разрыв во времени между изобретением транзистора и интегральной схемы составил всего 5 лет.

    Деятельность  отдельных людей, групп и организаций  сейчас все в большей степени  начинают зависеть от их информированности  и способности эффективно использовать имеющуюся информацию.

    Увеличение  информации и растущий спрос на нее обусловили появление отрасли, связанной с автоматизацией обработки информации

    - ИНФОРМАТИКИ.

    Термин  «информатика» возник в 60-е годы во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью ЭВМ.

    Бытует  такое определение: информатика - это информация плюс автоматика.

    Наиболее  общее определение: информатика - научная дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности всех процессов обмена информацией. Значительную часть этих процессов составляет научно-информационная деятельность по сбору, переработке, хранению, поиска и распространению информации.

        Структура информатики.

    Информатика в широком смысле представляет собой  единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации с помощью компьютера и телекоммуникационных средств связи.

    Информатика состоит из трех взаимосвязанных частей – технических средств, программных средств и алгоритмических средств. В свою очередь информатику рассматривают с разных позиций: как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину. 

    Главная функция информатики заключается  в разработке методов и средств  преобразования информации и их использование в организации технологического процесса переработки информации.

    Задачи  информатики состоят в следующем:

• Исследование информационных процессов;
• Разработка информационной техники и создание новейших технологий переработки информации на базе полученных результатов исследований информационных процессов;
• Решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники во всех сферах общественной жизни.

        Информация  и ее свойства.

    Существование области и предмета информатики немыслимы без ее основного ресурса – информации. Термин информации происходит от латинского и означает разъяснение, осведомление, изложение.

    Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах, и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности.

    При работе с информацией всегда имеются  ее источник и потребитель. Пути и  процессы, обеспечивающие передачу сообщения  от источника информации к ее потребителю, называются информационными коммуникациями.

    Для потребителя информации очень важной характеристикой является ее адекватность. Адекватность информации – это определенный уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению.

    Форма адекватности информации.

    1) Синтаксическая адекватность отображает  формально структурные характеристики информации и не затрагивает ее смыслового содержания. Учитываются тип носителя и способ предоставления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов представления информации и т.п.

    2) Семантическая адекватность (смысловая)  определяет степень соответствия образа объекта и самого объекта, служит для формирования понятий и представлений, выявления смысла.

    3) Прагматическая адекватность (потребительская) отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации цели управления. Связана с ценностью, полезностью использования информации при выработке потребителем решения для достижения своей цели.

    Качество  информации.

    Возможность и эффективность использования информации обусловливаются следующими потребительскими показателями качества.

• Репрезентативность. Связана с правильностью отбора информации и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта.
• Содержательность. Отражает количество полезной информации во всем объеме информации.
• Достаточность (полнота). Информация содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав.
• Доступность. Информация преобразовывается в доступную и удобную для восприятия пользователя форме.
• Актуальность. Определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования.
• Своевременность. Поступление информации не позже заранее назначенного момента времени.
• Точность. Определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта.
• Достоверность. Определяется свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.
• Устойчивость. Отражает способность реагировать на изменение исходных данных без нарушения необходимой точности.

    Все многообразие окружающей нас информации можно  сгруппировать по различным признакам. 
 
 
 
 

    Место возникновения: входная информация – поступающая в фирму; выходная информация – поступающая из фирмы; внутренняя – возникает внутри объекта; внешняя – за пределами объекта.

    Стабильность: переменная – отражает фактические количественные и качественные характеристики, может меняться для каждого случая как по назначению, так и по количеству. Постоянная – неизменная и многократно используемая в течение длительного периода времени.

    Стадия  обработки: Первичная – возникает в процессе деятельности объекта и регистрируется на начальной стадии; Вторичная – получается в результате обработки первичной информации и может быть как промежуточной, так и результатной; Промежуточная – используется в качестве исходных данных для последующих расчетов; Результатная – получается в процессе обработки первичной и промежуточной информации.

    Функции управления: Плановая – информация о параметрах объекта управления на будущий период; Нормативно-справочная – содержит различные нормативные и справочные данные; Учетная – характеризует деятельность за определенный прошлый период времени; Оперативная – характеризует производственный процесс в текущий момент времени.

    Количество  информации.

    Разнообразие  источников и потребителей информации привело к существованию различных форм ее представления: символьной, текстовой и графической. Символьная форма, основана на использовании символов - букв, цифр, знаков и т.д., является наиболее простой, но она практически применяется только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает о возможности начала движения пешеходам или водителям автотранспорта.

    Более сложной является текстовая форма представления информации. Здесь так же, как и в предыдущей форме, используются символы: буквы, цифры, математические знаки. Однако информация заложена не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следования. Так, слова КОТ и ТОК имеют одинаковые буквы, но содержат различную информацию. Благодаря взаимосвязи символов и отображению речи человека текстовая информация чрезвычайно удобна и широко используется в деятельности человека: книги, брошюры, журналы, различного рода документы, аудиозаписи и т.д.

    Наиболее  емкой и сложной является графическая  форма представления информации. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки.

    Для определения количества информации нужно  найти способ представить любую ее форму (символьную, текстовую, графическую) в едином виде. Иначе говоря, надо суметь эти формы информации преобразовать так, чтобы она получила единый стандартный вид. Таким видом стала так называемая двоичная форма представления информации. Она заключается в записи любой информации в виде последовательности только двух символов.

    Эти символы могут на бумаге обозначаться любым способом: буквами А, Б; словами  ДА, НЕТ. Однако ради простоты записи взяты  цифры 1 и 0. В электронном аппарате, хранящем либо обрабатывающем информацию, рассматриваемые символы могут также обозначаться по разному: один из них - наличием в рассматриваемой точке электрического тока либо магнитного поля, второй - отсутствием в этой точке электрического тока либо магнитного поля.

    Методику  представления информации в двоичной форме можно пояснить, проведя следующую игру. Нужно у собеседника получить интересующую нас информацию, задавая любые вопросы, но получая в ответ только одно из двух ДА либо НЕТ.

    Известным способом получения во время этого  диалога двоичной формы информации является перечисление всех возможных событий.

    Рассмотрим  простейший случай получения информации. Вы задаете только один вопрос: "Идет ли дождь?". При этом условимся, что  с одинаковой вероятностью ожидаете ответ: "ДА" или "НЕТ". Легко увидеть, что любой из этих ответов несет самую малую порцию информации. Эта порция определяет единицу измерения информации, называемую БИТОМ. Благодаря введению понятия единицы информации появилась возможность определения размера любой информации числом битов. Образно говоря, если, например, объем грунта определяют в кубометрах, то объем информации - в битах.

    Условимся каждый положительный ответ представлять цифрой 1, а отрицательный - цифрой 0. Тогда запись всех ответов образует многозначную последовательность цифр, состоящую из нулей и единиц, например 0100.

    Рассмотренный процесс получения двоичной информации об объектах исследования называют кодированием информации.

    Кодирование информации перечислением всех возможных  событий очень трудоемко. Поэтому  на практике кодирование осуществляется более простым способом. Он основан на том, что один разряд последовательности двоичных цифр имеет уже вдвое больше различных значений - 00, 01, 10, 11, - чем одноразрядная (0 и 1). Трехразрядная последовательность имеет также вдвое больше значений - 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, - чем двухразрядная, и т.д. Добавление одного разряда увеличивает число значений вдвое.

    В информационных документах широко используются русские, латинские буквы, цифры, математические знаки и другие специальные знаки всего примерно 256 символов. Поэтому для кодировки всех указанных символов используется восьмиразрядная последовательность цифр 0 и 1.