Тема 1_Информатика Информация

Кафедра	Связь информации с типом носителя
информатики
	УГАТУ
Сигналом может быть предмет, символ, физический или
химический процесс, явление, т.е. информацию может
переносить любая материальная структура или поток
энергии.
	41
Кафедра	Понятие информации
информатики
	УГАТУ
Один и тот же объект может выступать в качестве разных
сигналов: колебания воздуха могут нести звуки музыки,
речь лектора или шум самолета. Следовательно, в
качестве сигналов используются не сами объекты, а их
состояния.
Посторонние воздействия, нарушающие эти состояния,
называются помехами или шумами.
Условия, обеспечивающие установление и способствующие
сохранению сигнального соответствия состояний,
называются кодом.
	42

Кафедра		Система связи
информатики
						УГАТУ
Совокупность технических средств для передачи
сообщений от источника к получателю информации
называется системой связи.
Сообщение		Сигнал	Принятый		Принятое
				сигнал	сообщение
Источник	Передатчик		Канал	Приемник		Получатель
сообщений	(кодер)		связи	(декодер)		сообщений
			Источник
			шума
			(помехи)
						43
Кафедра		Система связи
информатики
						УГАТУ
Источник сообщений – создает сообщение или
последовательность сообщений, которые должны быть
переданы.
Передатчик (кодер) – перерабатывает сообщение в сигналы,
которые определены характеристиками используемого
канала связи.
Канал связи – совокупность технических устройств,
обеспечивающих передачу сигнала от источника к
приемнику. Это аппаратура, осуществляющая сопряжение
выходного (передатчика) и входного (приемника) сигналов с
линией связи, а также сама линия связи.
						44

Кафедра	Система связи
информатики
	УГАТУ
Линия связи – любая физическая среда: пара проводов,
коаксиальный кабель, область распространения
радиоволн (воздух), световод, СD-диск и т.д.
Приемник (декодер) – восстанавливает сообщение по
сигналам. Сложность приемника обусловлена изменением
формы принимаемых сигналов за счет источника шума
(помех).
Помехи – любые мешающие возмущения, как внешние
(атмосферные), так и внутренние (сама аппаратура связи),
которые вызывают случайные отклонения принятых сигалов
от переданных.
Получатель – это лицо или аппарат, для которого
предназначено сообщение
	45
Кафедра	Сигналы
информатики
	УГАТУ
Для образования сигналов могут использоваться
объекты, состояния которых достаточно устойчивы
по отношению к течению времени или к изменению
положения в пространстве. С этой точки зрения
сигналы делятся на статические и динамические.
Статические – сигналы, являющиеся стабильными
состояниями физических объектов (книга, фотография,
запись на диске, состояние памяти компьютера и т.п.).
используются преимущественно для хранения
информации.
Динамические – состояния силовых полей (звуки,
световые и радиосигналы и т.п.) .), используются
преимущественно для передачи информации.
	46

Кафедра	Сигналы
информатики

УГАТУ

Сигналы также делятся на:

-непрерывные (аналоговые) сигналы, который могут принимать любое значение в пределах некоторого интервала (речь, музыка);

-дискретные (цифровые) сигнал, которые могут принимать конечное число значений в пределах некоторого интервала (текст в книге – дискретная последовательность отдельных букв).

Всоответствии с типами сигналов различают дискретное и непрерывное соообщение, дискретную и непрерывную информацию.

47

Кафедра	Сигналы
информатики

УГАТУ

Непрерывность или дискретность сигнала различается по уровню и во времени.

Непрерывный или аналоговый сигнал.

Определен для всех моментов времени и может принимать все значения из заданного диапазона.

Дискретизированный или дискретно непрерывный сигнал.

Определен лишь в отдельные моменты времени и может принимать любые значения уровня. Временной интервал ∆t называется шагом дискретизации

48

Кафедра

информатики

Сигналы

УГАТУ

Дискретный по уровню или квантованный сигнал.

Определен для всех моментов времени и принимает лишь разрешенные значения уровней отделенных друг от друга на

величину шага квантования ∆z

Дискретный по уровню и по времени сигнал.

Определен лишь в отдельные разрешенные промежутки времени и может принимать лишь разрешенные значения уровней

49

	Кафедра	Дискретизация непрерывного сигнала
	информатики

УГАТУ

Преобразование непрерывного сигнала в дискретный называется дискретизацией.

Дискретизация осуществляется посредством следующих процедур:

•развертки по времени, а именно, наблюдение за изменением значений Z(t) проводится не непрерывно, а только в определенные моменты времени с интервалом

t = tn −t 0 ; n

•квантования по величине, а именно отображения значения Z(t) в конечное множество чисел, кратных шагу квантования z. Шаг квантования определяется чувствительностью приемного устройства.

50

	Кафедра	Дискретизация непрерывного сигнала
	информатики
				УГАТУ
Совместное выполнение
	этих операций
	равносильно:
•	нанесению масштабной
	сетки на график Z(t) в
	соответствии с
	величинами		t и	z ;
•	выбору в качестве пар
	{Zi , ti } значений узлов
	сетки, расположенных
	наиболее близко к Z (ti )
				51
	Кафедра	Дискретизация непрерывного сигнала
	информатики
				УГАТУ
	Дискретизация с математической точки зрения означает
	замену непрерывной функции Z(t) описывающей сигнал
	аналоговой формы на некотором временном интервале
	[t1,t2]	конечным множеством {zi, ti}, i = 0,.., n,
	где n – количество точек разбиения временного
	интервала.
				Увеличивая количество точек
				разбиения временного
				интервала n можно
				значительно повысить
				точность представления
				аналогового сигнала.
				52

Кафедра	Информация и данные
информатики
	УГАТУ
Получатель информации – это субъект или объект,
принимающий сообщение и способный правильно его
интерпретировать.
Получатель информации не равен получателю сообщения
(слышу речь на японском – я получатель сообщения, но
не информации).
Получатель информации лишь фиксирует сигналы. На этом
этапе – зарегистрированные сигналы являются данными.
Данные несут в себе информацию о событиях,
произошедших в материальном мире, поскольку они
являются регистрацией сигналов, возникших в
результате этих событий.
Однако данные не тождественны информации.
	53
Кафедра	Информация и данные
информатики
	УГАТУ
Следует различать понятия информация и данные.
Данные являются формой представления
информации. Однако не всегда данные несут в
себе информацию.
Для того чтобы данные стали информацией,
требуется, как правило, множество
взаимосвязанных методов, с помощью которых
данные воспроизводятся: естественными,
аппаратными или программными.
	54

Кафедра	Информация и данные
информатики
	УГАТУ
Естественные методы – это методы, основанные
на органах чувств человека, а также его
логическое мышление, воображение, сравнение,
сопоставление, анализ, прогнозирование.
Аппаратные методы – это всегда устройства
(приборы), преобразующие данные из формы,
недоступной для естественных методов
человека, в форму, доступную для них.
Программные методы – это обработка данных с
помощью компьютера.
	55
Кафедра	Информация и данные
информатики
	УГАТУ
Таким образом, информация – это продукт
взаимодействия данных и адекватных им методов.
Поэтому содержательная часть информации зависит не
только от того, какие сигналы были зарегистрированы,
но и от того, какими методами данные воспроизводятся
Пример. Наблюдая за состязаниями бегунов, мы с помощью
механического секундомера регистрируем начальное и конечное
положение стрелки прибора - это регистрация данных. Однако, чтобы
получить информацию о времени преодоления дистанции надо
применить к полученным данным метод пересчёта одной физической
величины в другую. Надо знать цену деления шкалы секундомера и
надо также знать, что надо умножить цену деления прибора на
величину перемещения стрелки и уметь выполнить умножение.
	56

Кафедра
информатики
	Энтропийный подход к понятию информации
	УГАТУ
Если предположить, что приемнику информации мало
	известно о некоторой системе, то любое сообщение
	об этой системе, снимает какую-то часть незнания о
	ней. То, насколько мало известно наблюдателю о
	данной системе, в кибернетике связано с понятием
	энтропии или неопределенности состояния системы.
Тогда под информацией понимается количественная
	величина исчезнувшей неопределенности в
	результате получения сообщения об исходе какого-
	либо события (испытания, измерения, процесса,
	состояния), происходящего в системе.
	Таким образом, факт получения информации всегда
	связан с уменьшением энтропии системы.
	57
Кафедра
информатики Раздел 3. Измерение информации
	УГАТУ
	58

Кафедра	Измерение информации
информатики

УГАТУ

Сточки зрения науки (семиотики), занимающейся исследованием свойств знаков и знаковых систем, сообщение можно изучать на трех уровнях:

• Синтаксическом. Сообщение рассматривается как совокупность знаков. При этом полностью абстрагируются от смыслового содержания сообщения, и информацию называют данными.

• Семантическом. В сообщении рассматриваются смысловые связи, формируются понятия и представления, выявляется смысл, содержание информации.

• Прагматическом. На этом уровне рассматривается, насколько сообщение важно для принятия решения, при этом учитывается своевременность его доставки и использования

Для каждого из рассматриваемых уровней передачи информации существуют свои подходы к измерению количества информации и свои меры информации.

59

Кафедра	Измерение информации
информатики	на синтаксическом уровне
		УГАТУ

Существует два подхода к измерению информации на синтаксическом уровне:

-энтропийный (содержательный) основан на том, что информация – это снятая неопределенность, а именно, если до получения сообщения приемнику информации мало известно о некоторой системе, то любое сообщение об этой системе, снимает какую-то часть незнания о ней;

-алфавитный (объемный) исходит из того, что любое сообщение можно представить конечной последовательностью символов некоторого алфавита .

60