- •Содержание
- •Тема 1. Информация и информатика
- •Понятие информации
- •Свойства информации
- •Объективность информации
- •Полнота информации. Моделирование
- •Достоверность информации
- •Адекватность информации
- •Актуальность информации
- •Доступность информации
- •Информационные процессы и системы
- •Информационные ресурсы и технологии
- •Информатика и её предыстория
- •Структура информатики и её связь с другими науками
- •Тема 2. Количество и качество информации
- •Уровни проблем передачи информации
- •Меры информации
- •Меры информации синтаксического уровня
- •Меры информации семантического уровня
- •Меры информации прагматического уровня
- •Качество информации
- •Виды и формы представления информации в информационных системах
- •Тема 3. Представление числовой информации в ЭВМ
- •Системы счисления
- •Позиционные системы счисления
- •Перевод чисел из одной системы счисления в другую
- •Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления
- •Двоично-десятичная система счисления
- •Представление числовой информации в ЭВМ
- •Прямой, обратный и дополнительный коды
- •Выполнение арифметических операций над целыми числами
- •Смещённый код и код Грея
- •Представление вещественных чисел в ЭВМ
- •Выполнение арифметических действий над нормализованными числами
- •Погрешности представления числовой информации в ЭВМ
- •Тема 4. Кодирование символьной, графической и мультимедийной информации в ЭВМ
- •Кодирование и запись информации
- •Принципы кодирования информации
- •Аналоговое кодирование
- •Табличное кодирование
- •Цифровое кодирование
- •Аналого-цифровое преобразование
- •Основы цифрового кодирования
- •Двоичный разряд и его особенности
- •Байт
- •Правила записи чисел в различных системах счисления
- •Ранние системы кодирования текстов
- •Двоичное кодирование текста. Система Бэкона
- •Двоичный код переменной длины. Система Морзе
- •Система Бодо. Введение управляющих кодов
- •Система Мюррея. Введение кодов форматирования
- •Система FIELDDATA. Введение кодов-разделителей.
- •Схема кодирования ASCII
- •Отечественные схемы 8-разрядного кодирования текстов
- •Схема кодирования ISO-8859
- •Схема кодирования CP 866
- •Схема кодирования Windows-1251
- •Схема кодирования КОИ-8Р
- •Технология кодирования Unicode
- •Значение стандарта Unicode
- •Механизмы трансформации Unicode
- •Механизм UTF-8
- •Механизм UTF-16
- •Механизм UTF-7
- •Цифровое кодирование изображений
- •Растровая модель компьютерной графики
- •Векторная модель
- •Трёхмерная графическая модель
- •Характеристика графических моделей
- •Кодирование растровых изображений
- •Оптическое разрешение изображения
- •Глубина цвета
- •Кодирование цвета
- •Механизмы образования цвета
- •Теоретические модели RGB и CMY
- •Практические модели sRGB и CMYK
- •Разрядность кодирования цвета
- •Оценка объёма выборки данных
- •Кодирование звукозаписей
- •Цифровое кодирование сигнала
- •Дискретизация сигнала
- •Квантование импульсов сигнала
- •Оценка размера звуковой выборки данных
- •Поток данных
- •Кодирование видеозаписей
- •Оценка размера выборки видеоданных
- •Поток данных при видеозаписи
- •Сжатие данных при кодировании
- •Теоретические аспекты сжатия данных
- •Как измерить данные?
- •Минимальная выборка данных
- •Избыточность кодирования
- •Снижение избыточности данных
- •Обратимость методов сжатия данных
- •Обратимые методы сжатия данных
- •Групповое сжатие
- •Сжатие по словарю
- •Необратимые методы сжатия данных
- •Необратимое сжатие графики. Технология JPEG
- •Необратимое сжатие видео. Технология MPEG
- •Необратимое сжатие звука (технология МР3)
- •Тема 5. Логические функции
- •Основные законы и постулаты алгебры логики
- •Аксиомы (постулаты) алгебры логики
- •Законы алгебры логики
- •Представление функций алгебры логики
- •Тема 6. Помехоустойчивое кодирование
- •Основные определения теории помехоустойчивого кодирования
- •Общий подход к обнаружению ошибок
- •Общий подход к исправлению ошибок
- •Информационная избыточность помехоустойчивых кодов
- •Код Хэмминга
- •Линейные групповые коды
- •Циклические коды
- •Тема 7. Компьютерная обработка информации
- •Поколения электронных вычислительных машин
- •Классификация средств обработки информации
- •Классификация программного обеспечения
- •Системное программное обеспечение ЭВМ
- •Инструментарий технологии программирования
- •Пакеты прикладных программ
- •Тема 8. Автоматизация работы с документами
- •Оформление электронных документов
- •Размер листа
- •Ориентация листа
- •Печатные поля
- •Группировка страниц
- •Колонтитулы
- •Работа с разделами документа
- •Текстовые абзацы, их функции и свойства
- •Свойства шрифта абзаца
- •Выравнивание и переносы
- •Отступы и интервалы
- •Оформление списков, записей и таблиц
- •Оформление списков
- •Оформление записей
- •Параметры табуляции
- •Способ заполнения полей
- •Оформление таблиц
- •Взаимодействие изображений с текстом
- •Способы вставки изображений в документ
- •Режимы взаимодействия изображений и текста
- •Представление нетекстовых объектов в документе
- •Управление представлением изображений
- •Представление невизуальных объектов
- •Визуализация гиперссылкой
- •Визуализация изображением
- •Визуализация значком
- •Числовые диаграммы
- •Структура диаграммы
- •Основные элементы диаграммы
- •Типы диаграмм
- •Автоматизация документооборота
- •Стадии документооборота
- •Принципы стилевого оформления документов
- •Стиль как информационный объект
- •Принцип единства функционального оформления
- •Принцип наследования свойств стилей
- •Применение шаблонов документов
- •Автоматизация настройки программ с помощью шаблонов
- •Принцип наследования шаблонов
- •Корневой шаблон
- •Технология подготовки документов слияния
- •Тема 9. Защита информации
- •Информационные угрозы. Цели и объекты защиты информации
- •Юридические меры защиты информации
- •Способы защиты информации
- •Защита информации от несанкционированного доступа
- •Средства безопасности операционных систем семейства Windows
- •Способы защиты документов Microsoft Office
- •Защита от потерь информации
- •Действия при сбоях в работе программ
- •Вредоносные программы
- •Источники и основные признаки заражения. Способы защиты
- •Средства защиты от вредоносных программ
- •Принцип достаточности защиты
Доступность общественной информации повышают путём совершенствования средств связи. Например, внедрение телеграфа и создание телеграфных информационных агентств дало обществу возможность получать ежедневные сводки новостей о событиях политической жизни, а также о состоянии сырьевых и товарных рынков. В свою очередь развитие Интернета дало возможность получать те же сведения в режиме реального времени.
Доступность научной информации повышают внедрением новых технических информационных методов. Например, современный оптический телескоп даёт гораздо больше информации, чем первый телескоп Галилео Галилея, хотя источник информации в обоих случаях один и тот же — звёздное небо. Кроме оптических сегодня существуют радио- и рентгеновские телескопы.
Существуют условия, когда доступность информации не повышают, а наоборот, понижают. Это необходимо, когда речь идёт о конфиденциальной информации: личных данных, сведениях о состоянии здоровья, финансовых счетах, а также сведениях, имеющих отношение к военной и экономической безопасности государства.
Защищать информацию можно двумя способами. Первый способ — уменьшение доступности данных. Оно достигается с помощью организационных, технических или физических ограничений на доступ к ним. Второй способ — снижение доступности информационных методов, необходимых для воспроизведения защищаемых данных. Например, шифрование данных позволяет ограничить доступ к ним для лиц, не владеющих необходимым методом дешифрования.
Воткрытых информационных сетях доступность зашифрованных данных неразрывно связана
сих актуальностью. Предполагается, что и сами зашифрованные данные доступны, и программный информационный метод шифрования общеизвестен (программа распространяется широко). Но конкретные настройки программы, содержащиеся в ключе шифрования, секретны.
Зная набор данных и метод их шифрования, ключ можно реконструировать (восстановить), но на это необходимо огромное время, в триллионы раз превышающее возраст Вселенной. Если бы ктото и вздумал реконструировать секретные ключи путём их перебора, он воспроизвёл бы информацию, когда она уже никому не нужна. Этот принцип защиты конфиденциальной информации сегодня является основным в технологиях электронной коммерции, при подписании документов электронной цифровой подписью и при проведении финансовых расчётов в электронной среде.
Информационные процессы и системы
В общем случае роль информации может ограничиваться эмоциональным воздействием на человека, однако наиболее часто она используется для выработки управляющих воздействий в автоматических (чисто технических) и автоматизированных (человеко-машинных) системах. В подобных системах можно выделить отдельные этапы (фазы) обращения информации, каждый из которых характеризуется определенными действиями.
Информационный процесс — это любой процесс, в котором присутствует хотя бы один из элементов: передача информации, её приём, хранение, обработка, выдача пользователю.
Информационная система — любая система, реализующая или поддерживающая информационный процесс.
Теория информационных систем является естественным развитием общей теории связи, которая включает в себя следующие основные разделы:
15
теория сигналов;
теория помехоустойчивости;
теория информации.
Основными этапами (фазами) обращения информации в системах являются:
сбор (восприятие) информации;
подготовка (преобразование) информации;
передача информации;
обработка (преобразование) информации;
хранение информации;
отображение (воспроизведение) информации.
Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это будут этапы обращения и преобразования сигналов (рисунок 2).
Объект (процесс) |
|
Потребитель |
|
информации |
|
|
|
|
|
|
|
Отображение Сбор (восприятие) (воспроизведение)
информации
Подготовка |
|
|
|
|
|
|
|
|
(преобразо- |
|
Передача |
|
Обработка |
|
Хранение |
|
Передача |
вание) |
|
|
информации |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
информации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2 — Этапы обращения информации в автоматизированных системах
На этапе восприятия информации осуществляется целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте (процессе), в результате чего формируется образ объекта, проводятся его опознание и оценка. Главная задача на этом этапе — отделить полезную информацию от мешающей (шумов), что в ряде случаев связано со значительными трудностями. Простейшим видом восприятия является различение двух противоположных состояний: наличия («да») и отсутствия («нет»), более сложным — измерение.
На этапе подготовки информации осуществляется её первичное преобразование. На этом этапе проводятся такие операции, как нормализация, аналого-цифровое преобразование, шифрование. Иногда этап подготовки рассматривается как вспомогательный на этапе восприятия. В результате восприятия и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи, хранения или обработки.
16
На этапе передачи информация пересылается из одного места в другое (от отправителя получателю — адресату). Передача осуществляется по каналам различной физической природы, самыми распространёнными из которых являются электрические, электромагнитные и оптические. Извлечение сигнала на выходе канала, подверженного действию шумов, носит характер вторичного восприятия.
На этапах обработки информации выявляются её общие и существенные взаимозависимости, представляющие интерес для системы. Преобразование информации на этапе обработки (как и на других этапах) осуществляется либо средствами информационной техники, либо человеком.
В общем случае под обработкой информации понимается любое её преобразование, проводимое по законам логики, математики, а также неформальным правилам, основанным на «здравом смысле», интуиции, обобщённом опыте, сложившихся взглядах и нормах поведения. Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая ответы на поставленные вопросы (например, решение некоторой задачи). Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами. Кардинальные сдвиги в этой области произошли благодаря созданию ЭВМ как универсального преобразователя информации, в связи с чем появились понятия данных и обработ-
ки данных.
Данными называют факты, сведения, представленные в формализованном виде (закодированные), занесённые на те или иные носители и допускающие обработку с помощью специальных технических средств (в первую очередь ЭВМ).
Обработка данных предполагает производство различных операций над ними, в первую очередь арифметических и логических, для получения новых данных, которые объективно необходимы (например, при подготовке ответственных решений).
На этапе хранения информацию записывают в запоминающее устройство для последующего использования. Для хранения информации используются в основном полупроводниковые, магнитные и оптические носители. Решение задач извлечения хранимой информации (поиска информации) связано с разработкой классификационных признаков и схем размещения хранимой информации, систематизацией, правилами доступа к ней, порядком её пополнения и обновления, т.е. всем тем, что определяет возможность целенаправленного поиска и оперативного извлечения хранимой информации.
Этап отображения информации должен предшествовать этапам, связанным с участием человека. Цель этого этапа — предоставить человеку нужную ему информацию с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств.
Информационные системы можно классифицировать по различным признакам. Так, по сфере применения информационные системы подразделяются на: административные, производственные, учебные, медицинские, военные и др. По территориальному признаку: информационные системы района, города, области и т.п. С точки зрения возможности организации конкретных информационных процессов различают информационно-справочные, информационно-поисковые системы, системы обработки и передачи данных, системы связи.
Большинство автоматизированных информационных систем являются локальными системами и функционируют на уровне предприятий и учреждений. В настоящее время происходит ин-
17
тенсивный процесс интеграции таких систем в корпоративные системы и далее — в региональные и глобальные системы.
Системы более высокого уровня становятся территориально рассредоточенными, иерархичными как по функциональному принципу, так и по их технической реализации. Обеспечение взаимодействия территориально рассредоточенных систем требует протяжённых высокоскоростных и надежных каналов связи, а увеличение объёма обрабатываемой информации — ЭВМ высокой производительности. Это приводит к необходимости коллективного использования дорогостоящих средств автоматизации (ЭВМ и линий связи) и обрабатываемой информации (баз данных). Техническое развитие как самих электронных вычислительных машин, так и средств связи, позволило решить эту проблему путем перехода к созданию распределённых информационно-вычислительных сетей коллективного пользования.
Централизация различных видов информации в одной сети даёт возможность использовать её для решения широкого спектра задач, связанных с административным управлением, планированием, научными исследованиями, конструкторскими разработками, технологией производства, снабжением, учётом и отчётностью.
Если поставляемая информация извлекается из какого-либо объекта (процесса), а выходная применяется для целенаправленного изменения состояния того же объекта (процесса), причем абонентом, использующим информацию для выбора основных управляющих воздействий (принятия решения), является человек, то такую автоматизированную информационную систему называют ав-
томатизированной системой управления (АСУ).
Управление и информация служат основными понятиями кибернетики — науки об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.
Управление — функция организованных систем различной природы (технических, биологических или социальных), направленная на реализацию их целевых установок и поддержание внутренне присущей им структуры.
Понятие «кибернетика» как научный термин введено в первой половине XIX века французским физиком Андре Мари Ампером, который назвал кибернетикой (от греч. слова кибернетикос — искусный в управлении) науку, занимающуюся изучением искусства управления людьми, обществом. В Древней Греции этого титула удостаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами. Впоследствии слово «кибернетикос» было заимствовано римлянами — так в латинском языке появилось слово «губернатор» (управляющий провинцией).
Кибернетика — наука, изучающая с единых позиций связь и управление (самоуправление) в организованных системах любой физической природы.
Основоположником кибернетики считается выдающийся американский математик Норберт Винер (1894—1964), а датой её рождения — 1948 г., когда он опубликовал книгу «Кибернетика или управление и связь в животном и машине». Сущность кибернетики в самом общем виде может быть выражена основными её законами:
1.Всякое управление есть целенаправленный процесс.
2.Всякое управление есть информационный процесс.
3.Всякое управление обычно осуществляется в замкнутом контуре.
18