Понятие информации. Информатика
Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что означает разъяснение, высказывания, осведомленность. Само слово информация лишь сравнительно недавно стало превращаться в точный термин. До этого информацию воспринимали как то, что присутствует в языке, письме или передается при общении. Сейчас смысл, который вкладывается в это понятие, очень изменился и расширился. Возникла особая математическая дисциплина — теория информации.
Хотя в теории информации и вводится несколько ее конкретных определений, все они не охватывают всего объема этого понятия. Рассмотрим некоторые определения.
Информация — это отражение реального (материального, предметного) мира, которое выражается в виде сигналов, знаков.
Информация — любая совокупность сигналов, сведений (данных), которые какая-либо система воспринимает из окружающей среды (входная информация), выдает в окружающую среду ( исходящая информация ) или сохраняется внутри определенной системы (внутренняя информация).
Информация существует в виде документов, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, энергетических и нервных импульсов и т.п.
Под информацией понимают сведения об объектах окружающего мира, которые воспринимаются человеком, животным, растительным миром или специальными устройствами и повышают их уровень информированности.
Информация передается с помощью сообщений. Сообщение бывают устными, письменными, в виде рисунков, жестов, специальных знаков или организованными каким-то другим образом. Примерами сообщений являются: показания измерительного устройства, дорожные знаки, текст телеграммы, устный рассказ и тому подобное.
С помощью сообщений происходит обмен информацией между людьми, между людьми и машинами, между машинами; обмен сигналами в растительном и животном мире, от клетки к клетке, от организма в организм и тому подобное. Рекомендуем также прочитать статью «Информационные сообщения и процессы«.
Понятие информации — что это
Термин образовался от латинского слова informatio, что переводится как «разъяснение, представление, понятие». Есть и другое слово на латыни — informare, которое означает «мыслить, создавать форму, обучать, представлять».
Информация — это любые сведения, которые воспринимаются живыми организмами, электронными устройствами и другими системами, об окружающем мире, процессах, предметах и явлениях.
Сведения — это знания, передаваемые в виде сообщений, уведомлений и сигналов.
Информационное сообщение — это совокупность элементов информации, объединенных внутренними связями.
Вот газета пишет, что российская экономика испытывает небывалый рост. Или коллега по секрету говорит, что скоро урежут зарплаты. Все это информационные сообщения.
При этом одно и то же сообщение может содержать разное количество информации в зависимости от того, кто его получатель. Например, нам присылают сообщение: 明天该公司的股票将翻倍. Если мы не знаем языка, на котором написано послание, для нас нет никакой информации. А вот игрок на фондовой бирже из Китая сразу поймет — здесь сказано, что завтра акции некой компании удвоятся в цене.
В разных сферах деятельности понятие информации характеризуется при помощи специфических признаков. Например, в области компьютерной техники термин имеет следующее определение:
«информация — это набор символов и знаков, который имеет смысл и понятен для компьютера».
Такая информация может выглядеть как последовательность нулей и единиц: 00010001110001100011.
Цели и способы кодирования
Теперь обратим внимание на то, что может существовать много способов кодирования одного и того же текста на одном и том же языке. Например, русский текст мы привыкли записывать с помощью русского алфавита. Но то же самое можно сделать, используя латинский алфавит. Иногда так приходится поступать, отправляя SMS по мобильному телефону, на котором нет русских букв, или электронное письмо на русском языке за границу, если у адресата нет русифицированного программного обеспечения. Например, фразу «Здравствуй, дорогой Саша!» приходится писать так: «Zdravstvui, dorogoi Sasha!».
Существует множество способов кодирования. Например, стенография — быстрый способ записи устной речи. Стенография появилась во времена, когда не существовало техники звукозаписи. Ею владели лишь немногие специально обученные люди — стенографисты. Они успевали записывать текст синхронно с речью выступающего человека. В стенограмме один значок обозначает целое слово или сочетание букв. Расшифровать (декодировать) стенограмму мог только сам стенографист.
Посмотрите на текст стенограммы на рис. 1.2. Там написано следующее: «Говорить умеют все люди на свете. Даже у самых примитивных племен есть речь. Язык — это нечто всеобщее и самое человеческое, что есть на свете».
Можно придумать и другие способы кодирования.
Приведенные примеры иллюстрируют следующее важное правило: для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств.
Если надо записать текст в темпе речи, делаем это с помощью стенографии; если надо передать текст за границу, пользуемся латинским алфавитом; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, записываем его по правилам грамматики русского языка.
Еще одно важное обстоятельство: выбор способа кодирования информации может быть связан с предполагаемым способом ее обработки. Обсудим это на примере представления чисел — количественной информации. Используя русский алфавит, можно записать число «тридцать пять». Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем: 35. Пусть вам надо произвести вычисления. Скажите, какая запись удобнее для выполнения расчетов: «тридцать пять умножить на сто двадцать семь» или «35 х 127»? Очевидно, что для перемножения многозначных чисел вы будете пользоваться второй записью.
Заметим, что эти две записи, эквивалентные по смыслу, используют разные языки: первая — естественный русский язык, вторая — формальный язык математики, не имеющий национальной принадлежности. Переход от представления на естественном языке к представлению на формальном языке можно также рассматривать как кодирование. Человеку удобно использовать для кодирования чисел десятичную систему счисления, а компьютеру — двоичную систему.
Широко используемыми в информатике формальными языками являются языки программирования.
В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа. В таком случае секретный текст шифруется. В давние времена шифрование называлось тайнописью. Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование — процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст.
Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука криптография.
Носители и сигналы
Информация будет в любом случае связана с материальным носителем. Такими носителями могут быть:
- Любые материальные предметы в виде камня, бумаги и так далее,
- Различные волны: звук, радиоволна, свет и так далее,
- Вещества в разном состоянии: температура, концентрация молекул в жидком растворе и так далее.
Сигналом называется способ передачи данных. Сигнал представляет собой физический процесс, который имеет информационное значение. Сигналы могут быть дискретными или непрерывными. Дискретный сигнал может принимать только конечное число значений в конечном числе моментов времени.
Аналоговым сигналом называется тот сигнал, который непрерывно изменяется по амплитуде и по времени. Аналоговые сигналы, как правило, используются во время телефонной связи, радиовещания и телевидения.
Сигналы, которые несут текстовую или символическую информацию, являются дискретными.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Если есть сигнал — единичка, если нет — нолик
В статье «Пять поколений ЭВМ» перечисляется элементная база компьютеров разных поколений: электронные лампы, транзисторы, микросхемы. До сих пор ничего принципиально нового не появилось.
Перечисленные элементы четко распознают только два состояния: включено или выключено, есть сигнал или нет сигнала. Для того чтобы закодировать эти два состояния, достаточно двух цифр: 0 (нет сигнала) и 1 (есть сигнал).
Таким образом, с помощью комбинации 0 и 1 компьютер (с первого поколения и по сей день) способен воспринимать любую информацию: тексты, формулы, звуки и графику.
Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, состоящей из двух цифр 0 и 1. Все необходимые преобразования (в привычную для нас форму или, наоборот, в двоичную систему счисления) могут выполнить программы, работающие на компьютере.
Обычная для нас десятичная форма счисления состоит из десяти цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Кстати, числа 10 в этом списке нет: оно состоит из 0 и 1 — чисел, входящих в десятичную систему счисления.
Двоичное кодирование информации
В разговорной речи часто встречаются такие выражения, как передача информации, сжатие информации, обработка информации. В таких случаях всегда идет об определенном сообщении, которое закодировано и передано тем или иным способом.
В вычислительной технике наиболее часто применяется двоичная форма представления информации, основанной на представленные данных последовательностью двух знаков: 0 и 1
Также используется восьмеричная форма представления информации (основана на представленные последовательности цифр 0, 1, …, 7) и шестнадцатеричная форма представления информации (основана на представленные последовательностью 0, 1, …, 9, A, B, C, …, F).
Информационным объемом сообщение называется количество битов в этом сообщении. Подсчет информационного объема сообщение является чисто техническим заданием, так как при таком подсчете содержание сообщения не играет никакой роли.
В современной вычислительной технике биты принято объединять в восьмерки, которые называются байтами : 1 байт = 8 бит. Наряду с битами и байтами используют и большие единицы измерения информации.
С помощью двух бит кодируются четыре различных значения: 00, 01, 10, 11. Тремя битами можно закодировать 8 состояний:
Вообще с помощью n бит можно закодировать 2 n состояний.
Скорость передачи информации измеряется количеством битов, передаваемых за одну секунду. Скорость передачи бит за одну секунду называется 1 Бодом. Производные единицы скорости передачи называются Кбод, Мбод и Гбод:
Пример. Пусть модем передает информацию со скоростью 2400 бод. Для передачи одного символа текста нужно передать около 10 битов. Таким образом, модем способен за 1 секунду передать около 2400/10 = 240 символов.
На ЭВМ можно обрабатывать не только числа, но и тексты. При этом нужно закодировать около 200 различных символов. В двоичном коде для этого нужно не менее 8 разрядов ( 2 8 = 256 ). Этого достаточно для кодирования всех символов английского и русского алфавитов (строчные и прописные), знаков препинания, символов арифметических действий некоторых общепринятых спецсимволов.
В настоящее время существует несколько систем кодирования.
Наиболее распространенными являются следующие системы кодирования: ASCII, Windows-1251, KOИ8, ISO.
ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена)
В системе ASCII закреплены 2 таблицы кодирования: базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, расширенная от 128 до 255.
В первых 32 кодах (0-31) размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно коды не выводятся ни на экран, ни на устройстве печати.
Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита.
Символы национального алфавита размещены в кодах от 128 до 255.
KOИ8 (код обмена информацией) является стандартным кодированием в сообщениях электронной почты и телеконференций.
ISO ( International Standard Organization ) — международный стандарт. Это кодирования используется редко.
Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях. Основной инструмент информатики — компьютер.
Компьютер, получивший свое название от первоначального назначения — выполнения вычислений, имеет второе очень важное применение. Он стал незаменимым помощником человека в его интеллектуальной деятельности и основным техническим средством информационных технологий. А быстрое развитие в последние годы технических и программных возможностей персональных компьютеров, распространение новых видов информационных технологий создают реальные возможности их использования, открывая перед пользователем качественно новые пути дальнейшего развития и адаптации к потребностям общества.
Заключение
Я постарался максимально полно ответить на вопрос о том, что такое информация. В следующей статье мы поговорим о единицах ее измерения – битах, байтах, мегабайтах и их переводе друг в друга.
Подписывайтесь на нашу рассылку. Я каждую неделю буду присылать вам новые статьи рубрики Образование.
Если статья кажется вам поверхностной, сложной, запутанной – покритикуйте ее в комментариях. Ваш комментарий поможет мне сделать этот текст лучше.
