- •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
информация объективна, так как это свойство материи – отражение;
информация проявляется в виде сигналов и лишь при взаимодействии объектов;
одна и та же информация различными получателями может быть интерпретирована поразному, в зависимости от «настройки» «приёмника».
Человек воспринимает сигналы посредством органов чувств, которые «идентифицируются» мозгом. Поэтому, например, при наблюдении одного и того же объекта человек с лучшим зрением может получить больше информации об объекте чем тот, у которого зрение хуже. В то же время, при одинаковой остроте зрения, в случае, например, прочтения текста на иностранном языке, человек, не владеющий эти языком, вообще не получит никакой информации, так как его мозг не сможет её «идентифицировать». Приёмники информации в технике воспринимают сигналы с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. При этом приёмник, обладающий большей чувствительностью при регистрации сигналов и более совершенными алгоритмами их обработки, позволяет получить большие объёмы информации.
Информация имеет определённые функции и этапы обращения в обществе. Основными из них являются:
познавательная, цель которой — получение новой информации. Функция реализуется в основном через такие этапы обращения информации, как:
‒её синтез (производство),
‒представление,
‒хранение (передача во времени),
‒восприятие (потребление);
коммуникативная — функция общения людей, реализуемая через такие этапы обращения информации, как:
‒передача (в пространстве),
‒распределение;
управленческая, цель которой — формирование целесообразного поведения управляемой системы, получающей информацию. Эта функция информации неразрывно связана с познавательной и коммуникативной и реализуется через все основные этапы обращения, включая обработку.
Без информации не может существовать жизнь в любой форме и не могут функционировать созданные человеком любые информационные системы. Без неё биологические и технические системы представляют груду химических элементов. Общение, коммуникации, обмен информацией присущи всем живым существам, но в особой степени — человеку. Будучи аккумулированной и обработанной с определённых позиций, информация даёт новые сведения, приводит к новому знанию. Получение информации из окружающего мира, её анализ и генерирование составляют одну из основных функций человека, отличающую его от остального живого мира.
Свойства информации
Объективность информации
Объективность — это характеристика информации, выражающая степень её соответствия реальной действительности.
10
Объективность — важнейшее свойство информации, которое, к сожалению, крайне редко бывает абсолютным. Казалось бы, объективная и материальная природа данных, в которых информация хранится, должна давать все основания, чтобы информация тоже была объективной. Однако так происходит далеко не всегда, ведь данные — это только один компонент информации. Второй компонент — информационные методы — связан с источником или потребителем информации и имеет субъективную природу. В зависимости от того, какой компонент превалирует в информационном процессе, результирующая информация может быть объективной более или менее.
Для накопления знаний и решения задач управления людям нужна объективная информация, иначе знания могут оказаться лженаучными, а управление — некорректным. В науке принято считать объективной информацию воспроизводимую. Например, законы физики воспроизводимы, а законы астрологии — нет. Соответственно, физика считается объективной наукой, а астрология — нет.
Основной способ повышения объективности информации заключается в увеличении её полноты. Оценка выступления спортсмена в фигурном катании всегда субъективна, но чем больше разных арбитров, не имеющих внутренних информационных связей друг с другом, её поставили, тем выше её объективность.
Экзаменационная оценка тоже всегда субъективна. Поэтому в особо важных случаях экзамен сдают не одному экзаменатору, а экзаменационной комиссии. Коллегиальность принятия окончательного решения — это мера, направленная на повышение его объективности.
Кроме экзаменационной, существует апелляционная комиссия. Она тоже предназначена для повышения объективности экзаменационных оценок, но приступает к работе только в спорных, сомнительных случаях. Апелляционная комиссии не задает дополнительных вопросов учащемуся (это запрещено), а работает только с объективными материалами: экзаменационными листами. Тот, кто во время экзамена не поленился обстоятельно заполнить экзаменационный лист, имеет реальные шансы на то, что апелляционная комиссии повысит объективность его оценки.
Количество людей, проголосовавших на выборах органов власти, является оценкой объективности результатов выборов. Никто не знает заранее, какой из кандидатов или какая партия победит на выборах, но объективность нужна всем: и победителям, и проигравшим, и участникам голосования» и организаторам выборов. Общество заинтересовано в объективных результатах, потому что объективность является залогом того, что избранные органы власти будут пользоваться общественной поддержкой и смогут эффективно работать. История знает множество примеров того, как из-за недостаточной объективности выборов возникали общественные конфликты, приводящие к тяжёлым последствиям.
Из сказанного можно предположить, что люди всегда стремятся к повышению объективности информации. На самом деле — нет. Они стремятся к её повышению «как правило», но не всегда. В области культуры можно найти примеры обратного подхода. Все зависит от того, что именно представляет художник, писатель или артист. Если он намерен представить окружающую действительность, то, конечно, он стремится к максимально детальному, точному и объективному её описанию. Но творческий человек может представлять не действительность, а свой информационный метод, своё умение выразить чувства и эмоции ограниченными средствами. В этом случае художественное полотно может быть весьма далёким от реализма и, тем не менее, оставаться выдающимся произведением искусства. Кубизм, примитивизм, импрессионизм и многие другие стили и направления живописи имеют целью в первую очередь представить не саму действительность, а новые, необычные
11
средства художественной выразительности. В таких случаях на первое место выходят не данные, а метод, не объективность, а выразительность.
Полнота информации. Моделирование
Полнота информации — это относительная характеристика, определяющая количество информации, собранной об объекте или явлении.
Полнота информации тесно связана с объективностью. Чем полнее информация, собранная об объекте или явлении, тем выше её потенциальная объективность. Фотография даёт более полное представление о действительности, чем рисунок, поэтому фотоматериалы могут приниматься как объективные свидетельства (после соответствующей экспертизы), а рисунки — нет. Видеозапись, в отличие от фотографии, представляет информацию не только о внешнем облике объекта, но и о его действиях, поэтому объективность видеозаписи выше, чем объективность отдельно взятого кадра.
Людям свойственно стремиться к повышению полноты информации, но достичь абсолютной полноты в естественной природе и обществе практически невозможно. Однако это возможно в искусственных технических или абстрактных системах, если они закрыты, то есть имеют конечное (и заранее известное) количество состояний и взаимосвязей. Например, информация о состоянии монеты после броска может быть полной, потому что количество состояний монеты конечно: «орёл» или «решка». Если информация неполна (монета еще не упала), мы можем точно оценить степень её неполноты — 50%.
В природе не бывает закрытых систем. Какой бы объект и явление мы ни рассматривали, всегда можно рассмотреть её подробнее и найти дополнительные взаимосвязи и состояния. Поэтому информация об объектах и явлениях природы общества никогда не бывает полной, но это не значит, что её полнотой нельзя управлять. Глубже анализируя состояние объекта, шире рассматривая его взаимосвязи, мы увеличиваем степень полноты информации.
Чтобы довести полноту информации до 100%, существует искусственный практический приём
— закрыть рассматриваемую систему, но для этого приходится отбрасывать (не учитывать) какие-то взаимосвязи её элементов. Именно это мы и делаем, рассматривая модели. Так, решая задачи по физике, мы отбрасываем некоторые связи между телами как несущественные. Например, решая задачу механики о работе подвижного блока, мы «отбрасываем» сопротивление воздуха, притяжение Солнца и Луны, силы трения между волокнами каната и в осях блоков.
Моделирование — это информационный метод, заключающийся в логическом закрытии рассматриваемой системы. В результате моделирования количество состояний системы и число взаимосвязей между её элементами становится конечным. Цель моделирования — рассмотрение полученной системы с исчерпывающей полнотой.
Достоверность информации
Согласно бытовым представлениям, достоверность информации — это её «правдивость», соответствие реальной действительности. В информатике это не совсем так. Напомним, что соответствие реальной действительности называется объективностью. А достоверность — это совсем другое свойство.
Достоверность информации — это характеристика её неискажённости.
12
Абсолютно достоверной или абсолютно недостоверной может быть только информация, рассматриваемая в закрытой системе (в модели). В первом случае её называют истиной, а во втором —
ложью.
Большую часть информации мы получаем из открытых информационных систем, поэтому она обладает частичной достоверностью. Информационные искажения, снижающие достоверность ин-
формации, называют информационным шумом.
Информационный шум может быть вызван как случайным или преднамеренным искажением данных, так и использованием некорректных информационных методов. Например, при попытке замерить с помощью канцелярской линейки размер атома водорода и размер атома вольфрама (если бы такой опыт было возможно поставить) получится одинаково недостоверный нулевой результат. Причина — в использовании непригодного информационного метода (метода измерений).
Не следует путать достоверность с объективностью. Необъективная информация действительно не может быть достоверной, но обратное возможно: недостоверная информация вполне может быть объективной. На этом основаны все естественные и технические науки. Мы сталкиваемся с этим явление каждый день, когда что-либо измеряем.
Рассмотрим какое-либо иррациональное число, например √ . Мы не знаем (и не можем знать) его достоверное значение, потому что это число бесконечно. Кто-то считает, что оно равно 1,41, а кто-то полагает, что его значение 1,4142. На самом деле оба значения недостоверны, однако, записав это число с любым количеством знаков, мы всегда достоверно можем указать предел допущенной погрешности. Значит, объективно мы это число знаем.
Примеров может быть очень много. Невозможно достоверно знать длину береговой линии островов и материков. Невозможно достоверно определить площадь поверхности листьев на дереве. В физике мы не можем достоверно измерить ни массу, ни длину, ни время, а потому не можем абсолютно достоверно знать значения ни одной физической константы. Но мы всегда можем абсолютно достоверно указать предельную погрешность принятого значения. Это делает математику, физику, химию, физическую географию и астрономию объективными науками.
Недостоверная информация может быть объективной. Для этого предельная величина её недостоверности должна быть объективно известна.
Адекватность информации
Адекватность — ещё одно свойство, которое часто путают с объективностью и достоверностью, называя необъективную или недостоверную информацию неадекватной. На самом деле адекватность — это особое свойство информации, которое не следует путать с другими свойствами.
Адекватность информации — это её соответствие целям и задачам информационного об-
мена.
Вы научитесь безошибочно отличать адекватность от других свойств, если запомните, что она играет роль только при рассмотрении моделей. Натурные, физические, графические, математические, виртуальные и прочие модели в принципе не могут быть ни объективными, ни достоверными. Если бы модель объекта (системы) была объективна и достоверна, то это была бы не модель, а копия, что противоречит принципу моделирования.
13