Теоретические основы информационных процессов введение
из истории науки. В 1948 году вышла в свет работа Клода Шеннона «Математическая теория связи», в которой развивались идеи помехоустойчивого кодирования при передаче сообщений по каналам с шумами. Этот труд лег в основу нового научного направления, получившего название «Теория информации». В рамках теории информации был получен ряд значительных результатов, связанных с различными вопросами кодирования передаваемых сообщений. Это результаты «в области алгебраической теории кодирования, построения различных оптимальных кодов, в области декодирования избыточных кодов, получения границ вероятности ошибки и различных информационных пределов избыточности» [Советов, с.13]. Многие из них были успешно использованы на практике, например, при решении задачи выбора комплекса технических средств и обеспечения его оптимального функционирования.
Однако с развитием вычислительной техники – появлением персональных ЭВМ и их сетей – наиболее актуальными оказались проблемы не оптимального кодирования, а оптимального поиска и хранения данных в искусственной памяти, а также другие вопросы, связанные с обработкой данных. Поэтому в 80-е годы прошлого столетия на основе классической теории информации сформировалась новая наука с более широкой предметной областью - теоретическая информатика, включившая теорию информации как один из разделов. Курс «ТОИП» охватывает некоторые основные направления развития теоретической информатики.
Предметная область теоретической информатики. Теоретическая информатика – это наука о типовых информационных процессах и их наиболее общих закономерностях. Она обобщает результаты других наук с точки зрения их значимости для обработки данных, базируясь на философских законах и категориях. Предметная область теоретической информатики не имеет строго очерченных границ и мнения различных исследователей о том, что к ней следует относить, расходятся.
Согласно некоторым, наиболее общим представлениям в теоретической информатике можно выделить следующие основные направления:
1. Хранение данных (организация баз данных и знаний, моделирование данных и т.п.).
2. Поиск данных (виды поиска, их эффективность, помехоустойчивость поиска и т.п.).
3. Передача данных (кодирование сообщений, помехоустойчивость кодирования и другие вопросы теории информации).
4. Преобразование данных (конечные и бесконечные автоматы, формальные языки и грамматики, рекурсивные функции, алгоритмы, нечеткие множества, нейронные сети и т.п.).
Изучаемый курс включает материал, относящийся ко второму и третьему из указанных направлений.
Цели и задачи курса. Овладение набором теоретических сведений, используемых при проектировании алгоритмов обработки данных.
1.Кодирование сообщений
§1. Информационные процессы
С категорией «информация» (см. разд.1, §5) тесно связано понятие информационного процесса (ИП). Под ИП понимается:
1) Процесс движения данных. При движении данных осуществляется не только их передача, но и преобразование из одной формы в другую (см., например, рис. 1.1);
Рис.1.1
Движение данных в АИС
2) Процесс обработки данных. Напомним (см. курс «ТЭИС»), что обработка данных – это всевозможные действия, производимые над данными. Процессы обработки данных связаны с процессами их движения – в процессе обработки происходит преобразование данных из одной формы в другую. Например, на рис. 1.1 показана взаимосвязь процесса движения данных с тремя процессами обработки;
3) Система информационных процессов (т.е. совокупность взаимосвязанных ИП).
Таким образом, определение ИП строится по принципу рекурсии. Рассмотрим теперь информационные процессы передачи и кодирования данных в АИС, являющихся подсистемами различных АСУ.