Информация. Информационные процессы

Вещественно-энергетическая картина мира

Информация (от латинского information – «сведения, разъяснения, изложения») – это знания человека (декларативные – «Я знаю, что…» и процедурные – «Я знаю, как…»), которые он получает из окружающего мира и которые реализует с помощью вычислительной техники. Понятие информации со всех без исключения сферах предполагает создание, передачу, обработку и хранение информации. Все эти процессы называются информационными.

Информационные процессы Передача информации Канал связи Информация Информация Помехи (шум) Обработка информации Входная инфор- Обработка Выходная мация (сведения, (преобразование) информация которые получает информации (новая) человек или устройство) + запас Помехи, имеющихся знаний шум и опыта

Свойства информации Объективность Полнота  Актуальность Достоверность Доступность Адекватность 

Виды информации Информация Аналоговая – Дискретная – непрерывная скачкообразная (воспринимается (воспринимается человеком) вычислительной техникой) Визуальная Аудиальная Тактильная Органолептическая Обонятельная Вкусовая

Формы представления информации Некоторое сообщение Множество Шрифт Звук на Жесты для символов Брайля аудиокассете глухонемых на бумаге Условие математической задачи таблица Y = X2 при Х=-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 математическое выражение график

Кодирование информации Код – это система условных знаков для представления информации. Кодирование – это операция преобразования символов или группы символов одного кода в символы или группы символов другого кода. Язык – это знаковая форма представления информации.

Одну и ту же информацию можно кодировать разными способами: КОМПЬЮТЕР – русский язык -- --- -- -- -- -  - - Код Морзе COMPUTER – английский язык 67 79 77 80 85 84 69 82 – код ASCII

В процессе обмена информацией кроме кодирования информации происходит и ее декодирование: Пример: как создается новая мелодия

Система кодирования информации в вычислительной технике называется двоичным кодированием (0 и 1 – Binary Digit - bit). 1 бит кодирует 2 сообщения (0 или 1). 2 бита – 4 разных сообщения (11, 00, 01, 10). 3 бита – 8 различных сообщений. 4 бита – 16 сообщений и т.д. Общая формула имеет вид: N = 2I, где N – количество значений информации, I – количество бит.

Кодирование текстовой информации Подсчитаем примерное достаточное количество символов и по формуле вычислим необходимое количество бит. 33 русских прописных буквы + 33 русских строчных букв + 26 прописных английских букв + 26 строчных английских букв + 10 цифр + знаки препинания + скобки и знаки математических операций + специальные символы (@, #, $, %...) + знаки псевдографики ≈ 256. Для кодирования такого количества символов достаточно 8 бит или 1 байт. 8 бит = 1 байт. С помощью одного байта можно закодировать 256 различных символов.

Вероятностный подход к определению количества информации (количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний) Информация – мера уменьшения неопределенности знаний

Существует два подхода к измерению информаци: Содержательный: Сообщение несет больше информации, если в нем содержатся новые и понятные сведения. Такое сообщение называется информативным. Количество информации в этом случае зависит от информативности сообщения.

2. Вероятностный Чем больше начальное число возможных равновероятных событий, тем в большее количество раз уменьшается неопределенность наших знаний, и тем большее количество информации будет содержать сообщение о результатах опыта. Такое количество информации, которое находится в сообщении о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, принято за единицу измерения информации и равно 1 биту. 1 бит – это количество информации, уменьша-ющее неопределенность знаний в 2 раза.

Формула, которая связывает между собой количество информации и количество возможных равновероятных событий: N = 2I где N – количество возможных событий, I – количество информации. N = 2I  I = log2N

Для неравновероятных событий: Количество информации в сообщении о неравновероятном событии I = log2(1/p) или 1/р = 2I где p – вероятность события. Вероятность события р выражается в долях единицы и вычисляется по формуле: p = K / N где К – величина, показывающая, сколько раз произошло интересующее нас событие, N – общее число возможных исходов какого-либо процесса.

Алфавитный подход к измерению информации

Множество используемых в тексте символов называется алфавитом. В информатике под алфавитом понимают не только буквы, но и цифры, и знаки препинания, и другие специальные знаки. У алфавита есть размер (полное количество его символов), который называется мощностью алфавита – N. Для нахождения количества информации I используется формула №1: N = 2I.

Задача Найти объем информации, содержащейся в текстах из 3000 символов, написанных русскими и немецкими буквами. (К = 3000)

При алфавитном подходе к измерению информации ее количество не зависит от содержания, а зависит от мощности алфавита и количества символов в тексте. Правило для измерения информации с точки зрения алфавитного подхода: Найти мощность алфавита - N. Найти информационный объем одного символа – I = log2N. (N = 2I) Найти количество символов в сообщении – K. Найти информационный объем всего сообщения - IТ = K * I.

Другие единицы измерения информации 1 байт = 8 бит = 23 бит 1 Килобайт (Кб) = 210 байт = 1024 байт 1 Мегабайт (Мб) = 220 байт = 1024 Кб 1 Гигабайт (Гб) = 230 байт = 1024 Мб 1 Терабайт (Тб) = 240 байт = 1024 Гб 1 Петабайт (Пб) = 250 байт = 1024 Тб __________________________________

Примеры объемов информации

Скорость передачи информации называется скоростью информационного потока и выражается в битах в секунду (бит/с), байтах в секунду (байт/с), Кб/с и т.д. Прием и передача информации происходит по каналам связи. Основные характеристики каналов связи: максимальная скорость передачи информации по каналу связи называется пропускной способностью канала; надежность; стоимость; резервы развития.

Характеристики некоторых каналов связи