Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации icon

Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации




Скачать 150.17 Kb.
НазваниеЛекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации
Дата12.10.2012
Размер150.17 Kb.
ТипЛекция
источник

Лекция №2

Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике.

План


  1. Понятие информации.

  2. Виды информации.

  3. Свойства информации.

  4. Информационные процессы.

  5. Информационная деятельность человека

  6. Управление – как информационный процесс

    1. Замкнутые и разомкнутые системы управления.

    2. Назначение обратной связи.

    3. Примеры


1. Понятие информации

Информация относится к фундаментальным, неопределяемым понятиям науки информатика. Тем не менее, смысл этого понятия должен быть разъяснен. Попробуем рассмотреть это понятие с различных позиций.

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:

  • 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.;

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

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

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

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

  1. Виды информации.

Информация может существовать в виде:

  • текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

  • световых или звуковых сигналов;

  • радиоволн;

  • электрических и нервных импульсов;

  • магнитных записей;

  • жестов и мимики;

  • запахов и вкусовых ощущений;

  • хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т.д.

  1. Свойства информации.

Свойства информации (с точки зрения бытового подхода к определению информации):

Релевантность - способность информации соответствовать нуждам (запросам) потребителя;

Полнота - свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект или процесс;

Актуальность - способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени;

Достоверность - истинность информации, подтвержденная экспериментом, логическим доказательством или иным способом (достоверная информация со временем может стать недостоверной, если устареет и перестанет отражать истинное положение дел);

Доступность - свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем;

Защищенность - свойство информации, характеризующее невозможность ее несанкционированного использования или изменения;

Эргономичностъ - свойство, характеризующее удобство формы представления или объема информации с точки зрения данного потребителя.

  1. ^ Информационные процессы.

Под информационным понимают процесс, связанный с определенными операциями над информацией, в ходе которого может измениться содержание информации или форма ее представления. В информатике к таким процессам относят получение, хранение, передачу, обработку, использование информации.

Получение информации основано на отражении различных свойств объектов, явлений и процессов окружающей среды. В природе такого рода отражение выражается в восприятии с помощью органов чувств. Человек пошел дальше по этому пути и создал множество приборов, которые многократно усиливают природные способности к восприятию.

Человек воспринимает с помощью органов чувств следующую информацию:

  • визуальную (восприятие зрительных образов, различение цветов и т.д.) — с помощью зрения;

  • звуковую (восприятие музыки, речи, сигналов, шума и т.д.) — с помощью слуха;

  • обонятельную (восприятие запахов) — с помощью обоняния;

  • вкусовую (восприятие посредством вкусовых рецепторов языка) — с помощью вкуса;

  • тактильную (восприятие посредством кожного покрова информации о температуре, качестве предметов и т.д.) — с помощью осязания.

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.

Хранение информации имеет большое значение для ее многократного использования, передачи информации во времени. С точки зрения человека, различная информация, в зависимости от степени ее важности и ценности, может иметь разное по длительности время хранения. Некоторую информацию человек хранит в течение всей жизни (а может и передать потомкам), другую же — от нескольких секунд до нескольких дней. Память человека не способна хранить всю получаемую информацию (следует иметь в виду, что получение информации не прекращается ни на секунду). Для долговременного хранения используются книги, в настоящее время — компьютерные носители, устройства внешней памяти и др. Следует заметить, что информация чаще всего хранится для неоднократной дальнейшей работы с ней. В этом случае для ускорения поиска информация должна быть тем или иным образом упорядочена. В библиотеках используются картотеки, при хранении с использованием компьютера — базы данных, информационно-поисковые системы и т.д., в простейшем случае информацию размещают в определенных папках. При указанных способах хранения информация хранится в знаковой форме.

Передача информации необходима для того или иного ее распространения. Простейшая схема передачи такова:

источник информации канал связи приемник (получатель)

информации

Для передачи информации с помощью технических средств необходимо кодирующее устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для передачи, и декодирующее устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.

При передаче информации необходимо учитывать тот факт, что информация при этом может теряться или искажаться, т.е. при передаче информации могут присутствовать помехи. Для нейтрализации помех при передаче информации зачастую используют помехоустойчивый избыточный код, который позволяет восстановить исходную информацию даже в случае некоторого искажения. Другой случай — преднамеренное искажение информации злоумышленниками. На этот счет тоже предусмотрены свои средства. Существует специальная наука, которая разрабатывает способы защиты информации, — криптология.

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Обработка информации подразумевает преобразование ее к виду, отличному от исходной формы или содержания.

Наиболее общая схема обработки информации такова:

входная информация преобразователь информации выходная информация

Процесс изменения информации может включать в себя, например, такие действия: численные расчеты, редактирование, упорядочивание, обобщение, систематизацию и т.д.

Примеры изменения формы информации при обработке: перевод с одного языка на другой, двоичное кодирование изображения и т.д. Вообще чаще всего изменение формы представления информации предполагает наличие процесса кодирования и декодирования.

Частные примеры обработки информации:

  1. в приведенном выше примере с сейсмологической станцией после получения информации о приближающемся землетрясении все полученные данные обобщаются, процесс землетрясения моделируется и прогнозируется возможные его ход и последствия;

  2. учителю приносят личные дела учащихся, поступивших в первый класс. На основе анализа этих материалов учитель составляет классный журнал, где список студентов составлен в алфавитном порядке, заполнена необходимая справочная информация об студентов и т.д.;

  3. ученый-математик доказывает новую теорему, т.е. на основе имеющейся системы аксиом, определений и ранее доказанных теорем обосновывается новое утверждение.

Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем. Компьютер является устройством, которое по разработанным человеком программам производит автоматическую обработку информации. Чаще всего, с точки зрения человека, он действует по принципу "черного ящика", т.е. для определенных наборов данных по указанной выше схеме позволяет получить соответствующие им выходные результаты (алгоритм обработки при этом неизвестен).

Результаты обработки информации в дальнейшем используются в тех или иных целях.

  1. ^ Информационная деятельность человека

Деятельность человека, которая связана с процессами получения, преобразования, накопления, передачи и использования информации, управления, называют информационной деятельностью.

Вот основные вехи в процессе развития и совершенствования информационной деятельности человека.

^ Появление речи. Значительно расширило возможности информационной деятельности человека, в особенности передачи информации.

Возникновение письменности. Дало возможность долговременного хранения информации и передачи накопленных знаний и культурных ценностей последующим поколениям.

^ Изобретение книгопечатания. Революция в мире тиражирования знаний, хранящихся в письменном виде. Расширение научной информации, развитие художественной литературы и т.д.

Возможность быстрого тиражирования книг приводит к росту количества библиотек, архивов, аккумулирующих знания человечества. Целенаправленная обработка информации по-прежнему остается прерогативой человека.

^ Изобретение ЭВМ — универсальных инструментов информационной деятельности. В последние десятки лет рост объема информации настолько велик, что это стало объективной предпосылкой появления такого рода инструментов. Практически во все сферы информационной (да и не только) деятельности человека внедряются компьютеры.

Разработка способов и методов представления информации, технологий решения повседневных и научных задач с использованием компьютеров стала важным аспектом деятельности людей многих профессий.

  1. ^ Управление – как информационный процесс

В повседневной жизни мы встречаемся с процессами управления очень часто: пилот управляет самолетом, а помогает ему в этом автоматическое устройство — автопилот; директор и его заместители руководят производством, а преподаватель — обучением студентов; процессор обеспечивает синхронную работу всех узлов компьютера, а каждым его внешним устройством руководит специальный контроллер; без дирижера большой оркестр не может согласованно исполнить музыкальное произведение, а хоккейная или баскетбольная команда обязательно имеет одного или нескольких тренеров, которые организуют подготовку спортсменов к соревнованиям. В наиболее общем виде управление есть совокупность действий, осуществляемых человеком, группой людей или автоматическим устройством (автоматом), направленных на поддержание или улучшение работы некоторого объекта. Эта деятельность ведется либо по заданным извне правилам, либо планируется самостоятельно в соответствии с известной целью управления. Управлять — значит влиять на ход какого-либо процесса в живом организме, машинах, обществе или на состояние некоторого объекта. Управление обязательно ведется целенаправленно, а случайные хаотические воздействия на систему не имеют к этому прямого отношения.

Независимо от природы исполнительных и управляющих органов процесс управления имеет определенные общие закономерности. Их изучением занимается специальная наука, которая называется кибернетикой.

Основоположником кибернетики является американский ученый Норберт Винер (1894—1964). В 1948 году вышла его книга "Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине", заложившая основы новой науки. В Советском Союзе большой вклад в развитие теоретической и прикладной кибернетики внесли академики Аксель Иванович Берг (1893—1979) и Виктор Михайлович Глушков (1923—1982).

Кибернетические исследования заключаются в изучении наиболее общих свойств процессов управления в живых и неживых системах. При этом используются в основном абстрактные системы, т.е. некоторые обобщенные модели реальных систем различной природы — технических, биологических или социальных. Именно такой подход позволяет отразить наиболее общие закономерности, не обращая внимания на второстепенные детали устройства конкретных систем.

^ Управление является информационным процессом. Действительно, для принятия тех или иных решений и их реализации требуется постоянно производить различные действия с информацией. Сначала нужно получить и обработать данные о состоянии регулируемого объекта и окружающей его среды. Затем сформированные в результате проведенного анализа управляющие команды необходимо передать контролируемому объекту для изменения его состояния в соответствии с целью управления. Часто при организации процесса управления требуется также хранить поступающую информацию, для того чтобы использовать ее в дальнейшем. Таким образом, в ходе управления применяются все наиболее важные виды работы с информацией, фигурирующие в определении информационного процесса.

Итак, в рассматриваемой научной дисциплине основными являются понятия управление и информация. Необходимо отметить, что первоначально все исследования в области информации относились к кибернетике, так как считалось, что использование информации в системах управления является центральной проблемой. Однако с развитием науки область ее проблем расширялась, изучались все новые аспекты работы с информацией, и в конце концов проблемы управления выделились в самостоятельную область. В результате возникла более общая наука — информатика, в которую в качестве одной из составных частей вошла кибернетика.

Системы, изучаемые в кибернетике, могут быть очень сложными, включающими в себя множество взаимодействующих объектов. Однако для понимания базовых понятий теории можно обойтись простейшей из таких систем, которая содержит всего два объектауправляющий и исполнительный. Практическим примером может служить, например, система, состоящая из светофора и автомобиля. Как ни удивительно, даже в таких небольших системах информационное взаимодействие может быть построено по разным схемам.

В простейшем случае управляющий объект посылает свои команды исполнительному объекту, никак не учитывая его состояния.



На схеме изображены управляющая и исполнительная системы, а также информационные потоки, которые они используют. В рассматриваемом сейчас случае каждая система состоит из единственного объекта, но это, разумеется, совсем не обязательно. Например, на практике автомобилей на перекрестке обычно несколько. Для того чтобы управляющая система начала работать, в нее необходимо ввести некоторую исходную информацию о способах управления (в случае светофора она содержит программу переключения управляющих сигналов). Используя входную информацию, управляющая система начинает выдавать команды управления для исполнительной системы (объекта управления). Поскольку в описанной схеме воздействия передаются только в одном направлении, она называется разомкнутой. Помимо описанной выше, разомкнутыми системами являются всевозможные информационные табло на вокзалах и аэропортах, которые управляют перемещениями многочисленных пас­сажиров. К рассматриваемому классу систем можно отнести и всевозможные современные программируемые бытовые приборы. В обществе также существует способ управления, когда состояние его членов никак не влияет на принимаемые законы и решения, он называется диктатурой. Как правило, описанная схема управления не очень эффективна и нормально работает только до возникновения экстремальных условий. Так, при больших потоках транспорта возникают пробки, в аэропортах и вокзалах приходится дополнительно открывать справочные бюро, в микроволновой печи при неправильной программе может произойти перегрев, из-за которого кусочки продуктов разлетятся по стенкам; диктаторы чаще всего вынуждены бежать из своей страны, спасаясь от справедливого гнева населения.

Более совершенные системы управления отслеживают результаты деятельности исполнительной системы.



В таких системах дополнительно появляется еще один информационный поток, на этот раз от объекта управления к системе управления; в литературе его принято называть обратной связью. Именно по каналу обратной связи передаются сведения о состоянии объекта и степени достижения (или, наоборот, не достижения) цели управления. Из рисунка видно, почему такая система называется замкнутой. Главным принципом управления в замкнутой системе является выдача управляющих команд в зависимости от получаемых сигналов обратной связи. Легко понять, что управляющая система стремится скомпенсировать любое отклонение объекта от состояния, предусмотренного целями управления. Например, если на одной из улиц перекрестка машин накопилось много, а на другой их практически нет, то алгоритм поочередного перекрытия улиц требуется нарушить, чтобы по возможности пропустить максимум машин по перегруженной улице. Обратную связь, при которой управляющий сигнал стремится уменьшить (скомпенсировать) отклонение от некоторой поддерживаемой величины, принято называть отрицательной. Сущность , управления с помощью обратной связи хорошо описал основоположник кибернетики Н.Винер в своей статье "Мое отношение к кибернетике. Ее прошлое и будущее":

"Мысль моя заключалась в следующем. В устройствах управления применяется метод стабилизации действия, при котором какая-либо величина, зависящая от успеха действия, подается обратно на вход устройства как новая регулирующая порция информации. Так как каждое отклонение от заданного значения здесь компенсируется корректирующим действием в противоположном направлении, то подобная обратная связь называется отрицательной. Нам. пришло в голову, что такие простые человеческие действия, как вождение автомобиля, регулируются отрицательными обратными связями. Мы поворачиваем рулевое колесо автомобиля не по заранее составленной программе, а так, что если мы отклоняемся слишком влево, то правим вправо, и наоборот. Поэтому мы были убеждены, что отрицательная обратная связь участвует в человеческом механизме управления, и в частности, в том, при помощи которого мы следим взглядом за самолетом".

Приведем еще несколько примеров замкнутых систем управления. Начнем с хорошо знакомого вам обучения в классе. Здесь управляющую систему представляет преподаватель, а студенты являются объектом управления. Прямой канал передачи информации — это передача знаний преподавателем, а обратная связь — ответы студентов, результаты контрольных работ, тестов и т.п. Благодаря обратной связи в результате анализа проведенной контрольной преподаватель может, например, провести дополнительный урок по данной теме или, наоборот, особо отличившихся студентов освободить от каких-то заданий.

Интересный пример замкнутой системы автоматического управления описан в книге известного писателя-сценариста Майкла Краитона "Крылья".

"Все современные самолеты нуждаются в компьютерах для стабилизации в полете — и не потому, что ими не могут управлять пилоты. Пилоты могут водить их, тут нет никаких сложностей. Однако авиакомпании желают иметь экономичные машины. Максимальная экономия топлива достигается при минимальной тяге.

... Чтобы минимизировать тягу, ... самолет должен очень точно выдерживать определенное положение в воздухе. Самое эффективное положение — легкий наклон носом вверх. При крейсерском полете самолет удерживается в этом положении при помощи компьютеров. Это самое обычное дело".

К чему может приводить неправильное управление при наличии автопилота, прочтите в указанной книге сами.

Завершая обсуждение принципов работы управляющих систем, отметим, что их изучение не является самоцелью, а служит основой для разработки устройств автоматического управления. Кибернетика разделяет системы управления на три группы: неавтоматические, автоматизированные и автоматические. Как очевидно из названия, в неавтоматических системах управлением человек занимается самостоятельно. Автоматизированные системы управления (АСУ) занимают некоторое промежуточное место — сбор необходимой для принятия решения информации и ее обработка производятся автоматически, а окончательное решение принимает человек. Наконец, в системах автоматического управления (САУ) все операции, связанные с процессами управления, происходят без участия человека. Разумеется, программы (алгоритмы) управления предварительно готовит человек. Количество автоматизированных и автоматических систем вокруг нас неуклонно растет.


Вопросы для самоконтроля

  1. Понятие информации.

  2. В каких видах может существовать информация.

  3. Свойства информации.

  4. Информационный процесс – это …

  5. Какие процессы в информатике относят к информационным?

  6. Как человек воспринимает информацию?

  7. Как человек храниет информацию?

  8. Какие Вы знаете носители информации?

  9. Что необходимо для передачи информации в простейшем случае?

  10. Что понимают под избыточным кодом, для чего его применяют?

  11. Какая наука занимается защитой информации?

  12. Что понимают под управлением в общем виде?

  13. Какая наука изучает процессы управления в природе, обществе, технике?

  14. Что понимают под замкнутыми и разомкнутыми системами в управлении?

  15. Дайте определение обратной связи.

  16. Какую обратную связь называют отрицательной?

  17. На какие три группы кибернетика разделяет системы управления?



Похожие:

Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconЧто такое "информация"
Понятие информации. Виды информации. Роль информации в живой природе и в жизни людей. Язык как способ представления информации: естественные...
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации icon1. Понятие информации. Виды информации. Роль информации в живой природе и в жизни людей. Язык как способ представления информации: естественные и формальные языки. Основные информационные процессы: хранение, передача и обработка информации
Информация относится к фундаментальным, неопределяемым понятиям науки информатика
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconЭкзаменационные билеты по информатике за курс основной школы (2011/12 уч год) Билет 1
Понятие информации. Виды информации. Роль информации и живой природе и в жизни людей. Язык как способ представления информации: есте­ственные...
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconУчебник главы 1-2 §1 12
Техника безопасности, Информация, Обмен информацией, Сигналы, единицы измерения информации, свойства информации, характеристики информации....
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconЛекция №3 Тема: Представление информации. Количество и единицы измерения информации План Кодирование информации. Количество информации
Одну и ту же информацию можно передать разными сигналами и даже совсем разными способами. Важно не то, как передавать информацию,...
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconУчебник для 10 11 классов /И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер М.,Бином. Лаборатория знаний, 2008. 2
Основные подходы к определению понятия «информация». Носители информации. Виды и свойства информации
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconУрок по теме «Информация и информационные процессы» Актуальность использо­вания средств икт
Сформировать у учащихся понимание алфавитного подхода к измерению информации, сформировать у них навыки и умения находить количество...
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconВариант №4 100 тестовых заданий Информация: свойства, способы восприятия и представления
В соответствии с федеральным законом РФ “Об информации, информатизации и защите информации” (1995) информация — это
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconЛекция 1
Теория информации представляет собой математическую теорию, посвященную измерению информации, ее потока, "размеров" канала связи...
Лекция №2 Тема: Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. План Понятие информации. Виды информации. Свойства информации iconЛекция практические рекомендации Как защитить коммерческую тайну
РФ, информация является самостоятельным объектом гражданских прав. Информация это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib3.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Лекции
Доклады
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Программы
Методички
Документы

опубликовать

Документы