Информатика / Тема-1_Лк-1,2

1 СИГНАЛЫ. ДАННЫЕ. ИНФОРМАЦИЯ

1.1Взаимодействия, сигналы и данные

1.2Данные, методы и информация

1.3Диалектическое единство данных и методов в информационном

процессе

1.4Модели и моделирование

1.5Свойства информации

2ДАННЫЕ

2.1Носители данных

2.2Операции с данными

2.3Кодирование данных в ЭВМ

2.4Позиционные системы счисления

2.5Преобразование кодов чисел

2.6Кодирование символьных и текстовых данных

2.7Цифровое кодирование звуковых сигналов

2.8Единицы измерения и хранения данных

1.1 Взаимодействия, сигналы и данные (1)

Взаимодействие объектов сопровождается процессами, которые можно наблюдать либо непосредственно, либо с помощью специальных приборов.

Такие процессы называют сигналами.

Наблюдатель может охарактеризовать (описать) сигналы с использованием тех или иных моделей. Измеряя значения параметров сигналов и соотнося их значения с параметрами и переменными модели, получают множество количественных значений, характеризующих взаимодействие объектов. Зарегистрированные сигналы называю данными.

Если параметр сигнала образует ряд последовательных конечных значений, то сигнал называют дискретным. Если же параметр сигнала является непрерывной функцией, то сигнал называют непрерывным (аналоговым). Данные опосредованно характеризуют свойства объектов окружающего мира.

О1		Д		П	М	Понятия
		а		а	е
	Сигналы	т	Сигналы	м Данные	т Информация
О		ч		я	о
		и
	2				д
		к		т
				ь	ы
		и
Взаимодействие Преобразование				Регистрация	Преобразование

1.1 Взаимодействия, сигналы и данные (2)

Сигнал – результат взаимодействия элементов объективного мира; все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов.

При взаимодействии сигналов с физическими телами изменяются свойства этих тел, что используется при регистрации сигналов.

регистрация

источник звука

микрофон

усилитель/преобразователь

Данные (Data) - сведения, которые

● получены путем измерения, наблюдения, логических или арифметических операций;

● представлены в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и (автоматизированной) обработки.

1.2 Данные, методы и информация

Данные несут в себе информацию о событиях окружающей среды, но данные не тождественны информации.

Информация, в какой бы форме она ни предоставлялась, является некоторым отражением реального или вымышленного мира. Поэтому информация - это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Информация уменьшает степень неопределенности, неполноту знаний о лицах, предметах, событиях и т.д.

Информация позволяет получить ее потребителю новое знание.

Чтобы получить новое знание на основе некоторых данных, необходимо использовать эти данные в системе моделей, адекватно отображающих изучаемые объекты и их взаимодействия.

Преобразование данных обеспечивается применением соответствующих методов их обработки.

Информация выступает связующим звеном между реальным миром (данными) и знанием субъектов.

1.3 Диалектическое единство данных и методов в информационном

процессе

1 Динамический характер информации

Информация не является статичным объектом, она динамически меняется и существует только в момент взаимодействия данных и методов. В другое время взаимодействие объектов отображается данными.

2 Требование адекватности методов

На основании одних и тех же данных может быть получена различная информация в зависимости от выбранных методов обработки данных.

Только соответствующие задаче и данным (адекватные) методы, применяемые специалистом, могут позволить получить информацию об объекте или процессе.

3 Диалектический характер взаимодействия данных и методов

Данные преимущественно объективны по своей сути, поскольку являются результатом регистрации объективно существовавших сигналов, вызванных взаимодействием объектов исследования.

Методы обработки данных субъективны. В основе искусственных методов лежат алгоритмы (упорядоченные последовательности команд), составленные и подготовленные людьми (субъектами).

Информация возникает и существует в момент диалектического взаимодействия объективных данных и субъективных методов.

1.4Модели и моделирование (1)

Всамых разных областях человеческой деятельности используются методы моделирования объектов и их взаимодействий. Моделирование является неотъемлемой частью познания и освоения окружающего мира.

Дети, не осознавая того, в своих играх используют подходы моделирования (имитации), что позволяет им быстрее адаптироваться к требованиям реальной, не игровой, жизни.

Объектом может быть названо все то, что противостоит субъекту в его познавательной и иной деятельности, на что направлена эта деятельность.

В качестве объектов могут рассматриваться любые предметы, явления, процессы окружающего мира. Взаимодействия, происходящие в реальном мире, могут отображаться по-разному в различных моделях.

Моделирование предполагает наличие хотя бы двух объектов: исходного (оригинала) и его модели. Выбор модели не однозначен. Одному оригиналу можно сопоставить множество моделей.

Модель – это такая мысленно представимая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект, способна замещать его так, что ее изучение дает новую информацию об этом объекте.

Моделирование – это процесс изучения объектов-оригиналов и их взаимодействий с использованием заместителей оригиналов – моделей. Моделирование – это способ исследования, при котором изучение реальной системы заменяется изучением ее модели, а затем полученные результаты распространяются на изучаемую систему.

1.4 Модели и моделирование (2)

Два направления использования методов моделирования:

изучение свойств объектов и процессов окружающего мира с целью

использования их полезных свойств или нейтрализации вредных;

Это направление связано с выдвижением и проверкой гипотез – моделей той или иной природы. Научное исследование является характерным примером этого направления. Результатом деятельности в этом направлении является выявление и формализация закономерностей, характерных для изучаемой области, создание и развитие научных теорий.

создание новых объектов или процессов.

Это направление связано с проектированием новых изделий, технологических процессов производства и управления. Результатами моделирования являются уточненные значения параметров и переменных разрабатываемых объектов и процессов.

======================================================================================================================

Классификация моделей

По характеру воздействия на объект

различают системы со стохастическими (случайными, вероятностными) и детерминированными (отсутствуют случайные воздействия) входными сигналами.

По способу оценки параметров объекта

●различают детерминированные системы и стохастические системы.

Вдетерминированных системах значения параметра оцениваются одним показателем для конкретного

набора данных.

●различают статические и динамические модели.

●Статические модели позволяют изучать систему в определенный момент времени. Динамические модели предназначены для рассмотрения движения (изменения) системы во времени.

По области применения

различают универсальные и специализированные модели.

Универсальные модели используют в различных предметных областях, специализированные – для изучения конкретных систем.

1.4 Модели и моделирование (3)

Этапы разработки и использования математической модели при моделировании на ЭВМ

1) Содержательное				2) Набор упрощений и
		+
описание объекта				допущений

3)Выбор класса математических моделей

4)Определение параметров математической модели

5)Выбор алгоритма обработки математической модели

6)Кодирование алгоритма обработки математической модели

(разработка программы для ЭВМ)

7) Проведение вычислений на ЭВМ для тестовой задачи (компьютерное моделирование)

8)Анализ результатов моделирования тестовой задачи

9)Сопоставление результатов моделирования с

	экспериментальными данными и их оценка
	А) Удовлетворительно	Б) Неудовлетворительно
10) Применение модели			10) Коррекция модели

1.5 Свойства информации

1 Объективность и субъективность информации

Методы являются субъективными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается.

2 Полнота информации

Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

3 Достоверность информации

Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» — всегда присутствует какойто уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума». При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается. В этом случае для передачи того же количества информации требуется использовать либо больше данных, либо более сложные методы.

4 Адекватность информации — это степень соответствия реальному объективному состоянию дела

Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

5 Доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию

На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

6 Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени

Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска (или разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится неактуальной и ненужной.

2.1 Носители данных

Данные — диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы.

Физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое.

В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.

Примеры носителей данных – самостоятельно!

Носители данных интересуют потребителя потому, что свойства информации связаны со свойствами ее носителей.

Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность.

Задача преобразования данных с целью смены носителя относится к одной из важнейших задач информатики.

В структуре стоимости вычислительных систем устройства для ввода и вывода данных, работающие с носителями информации, составляют существенную часть.