Прагматическая мера информации

Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера величина также относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же самых единицах (или близких к ним), в которых измеряется целевая функция.

Пример. В экономической системе прагматические свойства (ценность) информации можно определить приростом экономического эффекта функционирования, достигнутым благодаря использованию этой информации для управления системой:

где: I_n () – ценность информационного сообщения  для системы управления ,

П() – априорный ожидаемый экономический эффект функционирования системы управления ,

П( /) – ожидаемый эффект функционирования системы  при условии, что для управления будет использована информация, содержащиеся в сообщении .

Для сопоставления введенные меры информации представим в таблице 2.

Таблица 2. Единицы измерения информации и примеры

Мера информации	Единицы измерения	Примеры (для компьютерной области)
Синтаксическая: шенноновский подход; компьютерный подход.	Степень уменьшения неопределенности. Единицы представления информации.	Вероятность события. Бит, байт, Кбайт, и т.д.
Семантическая	Тезаурус Экономические показатели	Пакет прикладных программ, персональный компьютер, компьютерные сети и т.д. Рентабельность, производительность, коэффициент амортизации и т.д.
Прагматическая	Ценность использования	Емкость памяти, производительность компьютера, скорость передачи данных и т.д. Денежное выражение. Время обработки информации и принятия решений.

Системы счисления

Снезапамятных времен людям приходилось выполнять элементарные подсчеты, связанные с определением количества животных в стаде, числа убитых и раненых воинов, размера добычи охотника и т. п. Наиболее древние числительные – один, два, пять, десять, двадцать – обязаны своим происхождением самым естественным счетным приспособлениям – пальцам рук и ног.

Английский исследователь первобытной культуры Э. Тейлор описывает происхождение вычислительных терминов на примере языка племени таманак с Ориноко. Для обозначения «пятерки» у них применялось сочетание, означающее в переводе «целая рука». Число «шесть» представлялось как «один с другой руки». И так до числа «десять», звучавшего как «обе руки». Затем в ход шли пальцы ног – «один с ноги» (11), «один с другой ноги» (16), «один человек» (20). Для больших величин приходилось прибегать к аналогичным «разрядам» другого человека – «один с руки другого человека» (21), «два человека» (40) и т. д.

Аналогичная техника использования «пятерок» хорошо прослеживается на письменности индейцев майя. Их жрецы в своих календарных расчетах применяли следующие цифры и производные от них числа.

В древнем Египте привились более близкие нам числовые компоненты – единицы, десятки, сотни и тысячи.

Подобный способ счета заложил основу для аддитивных (от слова складывать – add) систем счисления, в которых число представляется в виде суммы стандартных слагаемых.

Так называемая римская система счисления представляет собой несколько более усложненную аддитивную модель:

1=I 5=V 10=X 50=L 100=C 500=D 1000=M 1972=MCMLXXII

Если меньшая числовая компонента находится справа, то она увеличивает значение предыдущего слагаемого (VI=V+I=6, XII+X+I+I=12), а если слева, то вместо прибавления приходится вычитать (IV=-1+V=4, IX=-1+X=9). И хотя запись чисел в римской системе не так уж сложна, но попробуйте перемножить CCXLVII на MMCDXI или хотя бы сложить эти два числа. А в десятичной системе такая же задача (247*2411) решается за несколько секунд.

Следующий шаг в математическом развитии человечества связан с появлением мультипликативных систем счисления. Теперь каждая цифра множится на некий весовой коэффициент, зависящий от нахождения цифры в числе. Одна из наиболее ранних попыток такого рода предпринималась жрецами майя, которые для записи больших чисел использовали формулу:

Здесь - одна из описанных выше цифр, принадлежащая диапазону. Выбор столь странных весовых коэффициентов объясняется тем, что жрецы делили год на 18 месяцев, каждый из которых насчитывал по 20 дней. В расшифрованных документах было обнаружено довольно большое число:

Появлению современной десятичной системы счисления предшествовали различные счетные приспособления, которыми люди пользовались для ускорения рыночных операций и более сложных рыночных расчетов. К ним относятся и примитивные кучки из камушков разного размера, и более удобные приспособления из доски, разделенные на отсеки со счетными шариками (абак). Кстати, латинское слово для обозначения счета «calculare» произошло от «calculus» – камень.

Одна и та же цифра в разных позициях числа имеет, естественно, разный вес.

Десятичная система, обязанная своим происхождением первобытным средствам счета, далеко не единственная, придуманная людьми. Отголоски системы с основанием 60 можно обнаружить в наших представлениях об измерении времени и угловых величин. В Нидерландах сохранилась тенденция к счету дюжинами. Однако десятичная система доминирует в мире людей. А вот в мире компьютеров с момента появления первой ЭВМ используется только двоичная система. За всю историю информатики известна единственная попытка построить ЭВМ, работающую в троичной системе счисления, она была сконструирована в МГУ и называлась «Сетунь».

Система счисления — это совокупность правил и при­емов записи чисел с помощью набора цифровых знаков (алфавита). Количество цифровых знаков называют ос­нованием системы счисления.

Различают два типа систем счисления:

♦ позиционные, когда значение каждой цифры числа определяется ее местом (позицией) в записи числа;

♦ непозиционные, когда значение цифры в числе не зависит от ее места в записи числа.

Примером непозиционной системы счисления являет­ся римская: XI, IV, XV и т.д. Примером позиционной системы счисления можно назвать десятичную систему, используемую повседневно.

Десятичная система счисления пришла в Европу из Индии, где она появилась не позднее VI века н.э. В этой системе 10 цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, но информацию несет не только цифра, но и место, на котором цифра стоит (то есть ее позиция). В десятичной системе счисления особую роль играют число 10 и его степени: 10, 100, 1000 и т.д. Самая правая цифра числа показывает число единиц, вторая справа - число десятков, следующая - число сотен и т.д.

Двоичная система счисления. В этой системе всего две цифры - 0 и 1. Особую роль здесь играет число 2 и его степени: 2, 4, 8 и т.д. Самая правая цифра числа показывает число единиц, следующая цифра - число двоек, следующая - число четверок и т.д. Двоичная система счисления позволяет закодировать любое натуральное число - представить его в виде последовательности нулей и единиц. В двоичном виде можно представлять не только числа, но и любую другую информацию: тексты, картинки, фильмы и аудиозаписи. Инженеров двоичное кодирование привлекает тем, что легко реализуется технически.

Восьмеричная система счисления.

В этой системе счисления 8 цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Цифра 1, указанная в самом младшем разряде, означает - как и в десятичном числе - просто единицу. Та же цифра 1 в следующем разряде означает 8, в следующем 64 и т.д. Число 100 (восьмеричное) есть не что иное, как 64 (десятичное). Чтобы перевести в двоичную систему, например, число 611 (восьмеричное), надо заменить каждую цифру эквивалентной ей двоичной триадой (тройкой цифр). Легко догадаться, что для перевода многозначного двоичного числа в восьмеричную систему нужно разбить его на триады справа налево и заменить каждую триаду соответствующей восьмеричной цифрой.

Шестнадцатеричная система счисления.

Запись числа в восьмеричной системе счисления достаточно компактна, но еще компактнее она получается в шестнадцатеричной системе. В качестве первых 10 из 16 шестнадцатеричных цифр взяты привычные цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, а вот в качестве остальных 6 цифр используют первые буквы латинского алфавита: A, B, C, D, E, F. Цифра 1, записанная в самом младшем разряде, означат просто единицу. Та же цифра 1 в следующем - 16 (десятичное), в следующем - 256 (десятичное) и т.д. Цифра F, указанная в самом младшем разряде, означает 15 (десятичное). Перевод из шестнадцатеричной системы в двоичную и обратно производится аналогично тому, как это делается для восьмеричной системы.

Любое целое число в позиционной системе можно за­писать в форме многочлена:

X_S={A_nA_n-1...A₁A₀}_S== А_п • Sⁿ + А_п-1, • S^n-1+ ... + A₁- S¹ + А₀ • S⁰,

где S — основание системы счисления; А — значащие цифры числа, записанные в данной системе счисления; n — количество разрядов числа.

Двоичная система счисления — способ записи чисел с помощью цифр 1 и 0, которые являются коэффициента­ми при степени два. Ее обозначение — &В. Например, запись &В11001 говорит о том, что число представлено в двоичной системе счисления.

Двоичная система, как и десятичная, относится к позиционным системам счисления. Основанием у нее является число 2, а двоичные цифры могут принимать только значения 0 и 1.

Каждый из нас умеет складывать и вычитать десятичные числа, умножать их «столбиком», делить «лесенкой». Когда-то в школе учили извлекать квадратные корни.

Научиться складывать и вычитать, умножать и делить двоичные числа гораздо проще, чем выполнять те же операции в десятичной системе. Так, таблицы арифметических действий над парами двоичных разрядов содержат всего по четыре строки.

Сложение: 0₂ + 0₂ = 0₂

0₂ + 1₂ = 1₂

1₂ + 0₂ = 1₂

1₂ + 1₂ = 10₂ и перенос в следующий старший разряд

Вычитание: 0₂ – 0₂ = 0₂

0₂ – 1₂ = -1₂

1₂ – 0₂ = 1₂

1₂ – 1₂ = 0₂

Умножение: 0₂ • 0₂ = 0₂

0₂ • 1₂ = 0₂

1₂ • 0₂ = 0₂

1₂ • 1₂ = 1₂

Усвоив эти простейшие действия над одноразрядными числами, вы легко сумеете выполнить соответствующие операции и над многоразрядными числами. Так же, как и в десятичной системе, сложение, вычитание и умножение начинают с младших цифр и сдвигаются справа налево.

Деление двоичных чисел выполняется точно так же, как и в десятичной системе. Но, оперируя с десятичными числами, приходится соображать, сколько раз можно вычесть делимое из очередного остатка, и это дает очередную десятичную цифру в частном. А в двоичной системе гораздо проще – либо делитель можно вычесть из очередного остатка и тогда текущая цифра частного равна 1, либо вычитание невозможно и тогда в соответствующий разряд частного заносится 0.