Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
60
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
402.49 Кб
Скачать

Лекция 1. Информация. Информационные процессы и технологии.

Беседа об организации работы в семестре

План лекции:

1. ИНФОРМАЦИЯ. ВИДЫ И СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ. ПОНЯТИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ.

2.ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ

3.КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

1. ИНФОРМАЦИЯ. ВИДЫ И СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ. ПОНЯТИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ.

Понятие информации является основополагающим понятием информатики. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решении и их выполнения. С появлением современных средств вычислительной техники информация стала выступать в качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса.

Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов и газет, сообще- ни-ях радио и телевидения, показаниях приборов и т. д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы. Передаваемая информация обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, происходящими в окружающем нас мире.

В рамках науки информация является первичным и неопределяемым понятием. Оно пред-полагает наличие материального носителя информации, источника информации, передатчика информации, приемника и канала связи между источником и приемником. Понятие информации используется во всех сферах: науке, технике, культуре, социологии и повседневной жизни. Конкретное толкование элементов, связанных с понятием информации, зависит от метода конкретной науки, цели исследования или просто от наших представлений.

Несмотря на то, что с понятием информации мы сталкиваемся ежедневно, строго и общепринятого её определения до сих пор не существует, поэтому вместо определения обычно используют понятие об информации. Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает «сведения, разъяснения, изложение».

Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертеж, радиопередача и т. п.) может содержать разное количество информации для разных людей в зависимости от их накопленных знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему. Так, сообщение, составленное на япон-

1

ском языке, не несет никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно. Поэтому информация есть характеристика не со-

общения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством ка- ких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

Виды информации

Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признакам, т. е. классифицировать по видам.

Например, в зависимости от области возникновения информацию, отражающую процессы и явления неодушевленной природы, называют элементарной, процессы животного и растительного мира — биологической, человеческого общества — социальной.

Виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что

имеет наибольшее значение для информатики, это:

1. Графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован

способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позд-

нее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. матери-

алах, изображающих картины реального мира;

2.Звуковая — задача хранения и тиражирования звуковой информации была реше-

на в 1877 г с изобретение звукозаписывающих устройств. Её разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с ис-

пользованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

3.Текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами —

буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

4.Числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире;

особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного

2

обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод ко-

дирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счис-

ления) могут быть разными;

5.Видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира,

появившийся с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущения-

ми, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др.

Свойства информации

Как и всякий объект, информация обладает свойствами. Характерной отличительной особенностью информации от других объектов природы и общества, является дуализм:

на свойства информации влияют как свойства исходных данных, составляющих ее со-

держательную часть, так и свойства методов, фиксирующих эту информацию.

С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие общие ка-

чественные свойства: объективность, достоверность, полнота, точность, актуальность,

полезность, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость и пр.

Объективность информации. Объективный – существующий вне и независимо от че-

ловеческого сознания. Информация – это отражение внешнего объективного мира. Ин-

формация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения,

суждения.

Пример. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение

«На улице 22°С» – объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения.

Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измери-

тельных приборов. Отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, так как, преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зави-

симости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта.

Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное по-

ложение дел. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Не-

достоверной информация может быть по следующим причинам:

3

преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства;

искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недоста-

точно точных средств ее фиксации.

Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для по-

нимания и принятия решений.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объ-

екта, процесса, явления и т. п.

Актуальность информации – важность для настоящего времени, злободневность,

насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.

Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно ре-

шить с ее помощью.

Понятие количества информации.

Количество информации рассматривают как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.

Пример 1. Человек бросает монету и наблюдает, какой стороной она упадет. Обе стороны монеты равноправны, поэтому одинаково вероятно, что выпадет одна или другая сторона. Такой ситуации приписывается начальная неопределенность, характеризуемая двумя возможностями. После того, как монета упадет, достигается полная ясность и неопределенность исчезает (становится равной нулю).

Пример 2. После сдачи зачета вы мучаетесь неопределенностью, вы не знаете, какую оценку получили. Наконец, учитель объявляет результаты, и вы получаете одно из двух информационных сообщений: "зачет" или "незачет". Информационное сообщение об оценке за зачет приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в два раза, так как получено одно из двух возможных информационных сообщений.

Приведенные пример относятся к группе событий, применительно к которым может быть поставлен вопрос типа «да-нет».

Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию. Существует формула (формула Хартли), которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение:

N = 2i

(1.1)

4

Нужна единица измерения количества информации. Для измерения длины в качестве единицы выбран метр, для измерения массы - килограмм и т. д. Аналогично, для определения количества информации необходимо ввести единицу измерения.

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица названа битом.

Количество информации, которое можно получить при ответе на вопрос типа «да-нет», называется битом (англ. bit — сокращенное от binary digit — двоичная единица). Бит — минимальная единица количества информации, ибо получить информацию меньшую, чем 1 бит, невозможно. При получении информации в 1 бит неопределенность уменьшается в 2 раза. Таким образом, каждое бросание монеты дает нам информацию в 1 бит.

В качестве других моделей получения такого же количества информации могут выступать электрическая лампочка, двухпозиционный выключатель, магнитный сердечник, диод и т. п. Включенное состояние этих объектов обычно обозначают цифрой 1, а выключенное — цифрой 0.

Рассмотрим систему из двух электрических лампочек, которые независимо друг от друга могут быть включены или выключены. Для такой системы возможны следующие состояния:

Лампа А 0 0 1 1 Лампа В 0 1 0 1

Чтобы получить полную информацию о состоянии системы, необходимо задать два вопроса типа «да-нет» — по лампочке А и лампочке В соответственно. В этом случае количество информации, содержащейся в данной системе, определяется уже в 2 бита, а число возможных состояний системы — 4. Если взять три лампочки, то необходимо задать уже три вопроса и получить 3 бита информации. Количество состояний такой системы равно

8 и т. д.

Производные единицы измерения количества информации. Минимальной едини-

цей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей - байт, причем:

1 байт = 8 битов = 23 битов.

В компьютере информация кодируется с помощью двоичной знаковой системы, и по-

этому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n

Так, кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:

1 кб =1024 байта - 210 (1024) байтов.

1 Мб = 1024 кбайта = 220(1024 x 1024) байтов.

5

1 Гб = 1024 Мбайта - 230 (1024х1024 х 1024)байтов. 1 терабайт(Тбайт)= 210 Гбайт=1024 Гбайт

Эти единицы чаще всего используют для указания объема памяти ЭВМ.

2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда играли важную роль в науке, технике и жизни общества. В ходе эволюции человечества просматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов, хотя их внутреннее содержание по существу осталось неизменным.

Сбор информации — это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем — аппаратно. Например, пользователь может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив расписание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие-то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, — в частности, задачи обмена информацией (передачи).

Обмен информацией — это процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель

— принимает. Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошибки, то организуется повторная передача этой информации. В результате обмена информацией между источником и получателем устанавливается своеобразный «информационный баланс», при котором в идеальном случае получатель будет располагать той же информацией, что и источник.

Обмен информации производится с помощью сигналов, являющихся ее материальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты реального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой при-роде, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом-источником является человек, то вырабатываемые им сигналы могут не только не-посредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией.

Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой целью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном, фото, кино и др.). Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации называется накоплением информации. Среди записанных сигналов могут быть такие, которые отражают ценную или часто используемую информацию. Часть информации в данный момент времени особой ценности может не представлять, хотя, возможно, потребуется в дальнейшем.

Хранение информации — это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.

Обработка информации — это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью внешних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

6

Информационная техника представляет собой материальную основу информационной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обработка информации.

До середины XIX века, когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, основу информационной техники составляли перо, чернильница и бумага. Коммуникация (связь) осуществлялась путем направления пакетов (депеш). На смену «ручной» информационной технике в конце XIX века пришла «механическая» (пишущая машинка, телефон, телеграф и др.), что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Понадобилось еще много лет, чтобы перейти от запоминания и передачи информации к ее переработке. Это стало возможно с появлением во второй половине нашего столетия такой информационной техники, как электронные вычислительные машины, положившие начало «компьютерной технологии».

Древние греки считали, что технология (techne — мастерство + togos — учение) — это мастерство (искусство) делать вещи. Более емкое определение это понятие приобрело в процессе индустриализации общества.

Технология — это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов, при которых происходит качественное изменение обрабатываемых объектов.

Технологиям управляемых процессов свойственны упорядоченность и организованность, которые противопоставляются стихийным процессам. Исторически термин «технология» возник в сфере материального производства.

Под технологией материального производства понимают процесс, определяемый сово-

купностью средств и методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья или материала. Технология изменяет качество или первоначальное состояние материи в целях получения материального продукта.

Информация является одним из ценнейших ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др., а значит, процесс ее переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать как технологию. Тогда справедливо следующее определение.

Информационная технология это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Информационные технологии характеризуются следующими основными свойствами:

предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

целью процесса является получение информации;

средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и про-

граммно-аппаратные вычислительные комплексы;

процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами,

принимающими решение;

7

критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки инфор-

мации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИТ (ПО ВИДУ ИНСТРУМЕНТАРИЯ ИТ)

1-й этап ( до второй половины XIX в.)-”ручная” информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологиипредставление информации в нужной форме.

2-й этап (с конца XIX в.)-”механическая” технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме более удобными средствами.

3-й этап ( 40-60-е гг. XIX в. ) - “ электрическая” технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны.

Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания.

4-й этап ( с начала 70-х гг.)- “ электронная” технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы ( ИПС ), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы. Множество объективных и субъективных факторов не позволили решить стоящие перед новой концепцией информационной технологии поставленные задачи. Однако был приобретен опыт формирования содержательной стороны управленческой информации и подготовлена профессиональная, психологическая и социальная база для перехода на новый этап развития технологии.

5-й этап ( с середины 80-х гг.)-” компьютерная” ( “ новая” ) технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.

Как соотносятся информационная технология и информационная система

Информационная технология тесно связана с информационными системами, которые яв-

ляются для нее основной средой. На первый взгляд может показаться, что введенные в

8

учебнике определения информационной технологии и системы очень похожи между со-

бой. Однако это не так.

Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентирован-

ных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над дан-

ными, хранящимися в компьютерах. Основная цель информационной технологии- в ре-

зультате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию.

Информационная система является средой, составляющими элементами которой являют-

ся компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди

,различного рода технические и программные средства связи и т. д. Основная цель ин-

формационной системы - организация хранения и передачи информации. Информацион-

ная система представляет собой человеко-компьютерную систему обработки информа-

ции.

Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии. Информационная технология может существовать и вне сферы информационной системы.

Пример 1.2. Информационная технология работы в среде текстового процессора Winword, который не является информационной системой.

Информационная технология мультимедиа, где с помощью телекоммуникационной свя-

зи осуществляется передача и обработка на компьютере изображения и звука.

Таким образом, информационная технология является более емким понятием, отражаю-

щим современное представление о процессах преобразования информации в информа-

ционном обществе. В умелом сочетании двух информационных технологийуправленче-

ской и компьютерной - залог успешной работы информационной системы.

Обобщая все вышесказанное, предлагаем несколько более узкие, нежели введенные ра-

нее, определения информационной системы и технологии, реализованных средствами компьютерной техники.

Информационная технология-совокупность четко определенных целенаправленных действий персонала по переработке информации на компьютере.

9

Информационная система- человеко - компьютерная система для поддержки принятия решений и производства продуктов, использующая компьютерную информационную технологию.

Перечислим наиболее впечатляющие реализации информационных технологий,

используя, ставшие традиционными, сокращения.

АСУ - автоматизированные системы управления - комплекс технических и про-

граммных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объ-

ектами в производстве или общественной сфере. Например, в образовании используются системы АСУ-ВУЗ.

АСУТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Например, такая система управляет работой станка с числовым программным управле-

нием (ЧПУ), процессом запуска космического аппарата и т.д.

АСНИ - автоматизированная система научных исследований - программно-

аппаратный комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в

него данные измерений автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наиболее удобной для исследователя форме.

АОС - автоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие уча-

щимся осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие препо-

давателям готовить учебные материалы и т.д.

САПР-система автоматизированного проектирования - программно-аппаратный комплекс, который во взаимодействии с человеком (конструктором, инженером-

проектировщиком, архитектором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектиро-

вать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.

Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации про-

дажи билетов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, системы обес-

печения редакционно-издательской деятельности - спектр применения информационных технологий чрезвычайно широк.

10

Соседние файлы в папке Лекции