Основные процессы преобразования информации

Введение в теорию информационных систем.

 

Информацию можно:

 

создавать	принимать	комбинировать	хранить
передавать	копировать	обрабатывать	искать
воспринимать	формализовать	делить на части	измерять
использовать	распространять	упрощать	разрушать
запоминать	преобразовывать	собирать	и т. д.

 

Эти свойства являются и процессами. Данные процессы связаны с определёнными операциями над информацией и называются информационными процессами.

Определений информационных процессов (ИП) примерно столько же, сколько и определений информации. Информационные процессы различным образом (отдельно и в совокупности) отражают основные свойства информации, к которым относят процессы: создания, обработки, передачи и распространения, хранения и сохранения информации и др.

Информационные процессы – это процессы создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и потребления информации.

Основные виды информационных процессов можно представить как внутренние и внешние. Внутренние процессы подразумевают хранение, обработку и поиск информации внутри информационной системы. Внешние обеспечивают связь информационной системы с объектами предметной области, т. е. источниками информации и внешней средой (потребителями информации).

Сбор данных и информации можно представить как процесс идентификации и получения данных от различных источников, группирования полученных данных и представления их в форме, необходимой для ввода в электронно-вычислительную машину (ЭВМ).

Для получения информации животные и человек имеются органы чувств (особые нервные клетки – рецепторы): зрение, слух, обоняние, осязание. Для повышения возможностей органов чувств человечество создало различные измерительные и усилительные приборы (например, усилители звуковых сигналов), микроскопы и т. д.

Сбор знаний означает получение информации о предметной области от специалистов (экспертов) и предоставление её в форме, необходимой для записи в базу знаний.

 

Преобразование информации является важным и наиболее часто используемым информационным процессом, представляющим целенаправленную обработку информации.

Передача и хранение информации.

В общем случае человек хранит получаемую им информацию в собственной памяти, то есть в мозгу. Можно говорить, что мозг представляет собой ёмкое хранилище разнообразной информации, например, даже образов. Развитие человечества привело его к созданию различных природных и рукотворных хранилищ и носителей информации. Так, например, человечество научилось использовать для передачи и сохранения графической информации рисунки, чертежи, схемы, а затем фотографии, телевизионные изображения и компьютерные файлы.

Человеческая речь является как средством обмена информацией между людьми, так и носителем человеческих знаний и опыта. Применение множества национальных и специальных языков, приспособленных для передачи информации конкретного содержания, зачастую усложняет не только обмен оной, но и решение определённых задач.

 

Эффективная работа систем требует переработки значительных объемов различной информации.

Система (от греческого «systema» – целое, составленное из частей соединение) – это совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом, образующих определённую целостность, единство.

Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается как единое целое, и как объединённая в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.

Элемент системы – часть системы, имеющая определённое функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою очередь состоящие из более простых взаимосвязанных элементов, часто называют подсистемами.

Основные процессы преобразования информации.

Преобразование одного вида данных в другой обычно связано с переходом сигналов к другому алфавиту. Такая процедура называется перекодировкой или шифрованием, а правило, описывающее однозначное соответствие букв алфавитов при таком преобразовании, называют кодом. Простейшей современной системой кодирования является уличный светофор.

Для кодирования текстовой информации существует созданный в 1963 году международный стандарт ASCII (англ. «American Standard Code for Information Interchange»). Первоначально это была система семибитного кодирования. В такой кодовой таблице зарезервировано 128 семи разрядных кодов для кодирования: символов латинского алфавита, цифр, знаков препинания, математических символов. Добавление восьмого разряда позволяет увеличить количество кодов таблицы ASCII до 255. Коды от 128 до 255 представляют собой расширение таблицы ASCII. В таблице ASCII они использованы для кодирования некоторых символов, отличающихся от латинского алфавита (греческие буквы), а также встречающихся в европейских языках с письменностью, основанной на латинском алфавите: немецком, французском, испанском и др. Кроме этого, часть кодов использована для кодирования символов псевдографики, которые можно использовать, например, для оформления в тексте различных рамок и текстовых таблиц.

Для кодирования символов национальных алфавитов используется расширение кодовой таблицы ASCII, то есть восьми разрядные коды от 128 до 255. В языках использующих кириллический алфавит, в том числе русском, пришлось почти полностью менять вторую половину таблицы ASCII, приспосабливая её под кириллический алфавит.

Отсутствие согласованных стандартов привело к появлению нескольких различающихся кодовых таблиц для кодирования русскоязычных текстов, среди которых: альтернативная кодовая таблица CP-866, международный стандарт ISO 8859, кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows), кодовая таблица, применяемая в ОС Unix KOI-8r. Альтернативная кодовая таблица, учитывающая кириллицу (русский алфавит) KOI-8r, представлена на Рис. 1.

Ныне повсеместно внедряется 16-битный код Unicode (Юникод) – стандарт кодирования символов, допускающий 65536 кодовых комбинаций. Он включает знаки практически всех письменных языков: китайские иероглифы, математические символы, буквы греческого алфавита, латиницы и кириллицы. При этом становятся ненужными кодовые страницы.

Большинство современных операционных систем в той или иной степени обеспечивают поддержку Юникода.

 

Рис. 1. Альтернативная кодовая таблица (KOI·8r)

 

В компьютерных системах используются электрические сигналы. Электрические сигналы могут быть непрерывными (например, синусоидальными и иными) и дискретными. Преобразование сообщения может осуществляться в момент поступления сообщения от источника в канал связи (кодирование) и в момент приёма сообщения получателем (декодирование).

Примеры преобразования аналоговых сигналов в электрические:

а) звук через микрофон;

б) изображение и звук через видеокамеру.

 

С математической точки зрения переход от аналоговой формы сигнала к дискретной означает замену описывающей его непрерывной функции Z(t) на некотором временном интервале [t₁,t₂] конечным множеством {z_i,t_i}, i=0,..n, где n – количество точек разбиения временного интервала.

Это преобразование называется дискретизацией непрерывного сигнала и осуществляется оно путём развёртки по времени и квантования по величине.

Развертка по времени осуществляется путём наблюдения за Z(t) не непрерывно, а лишь в определённые моменты времени с установленным интервалом.

Квантование по величине заключается в отображении значения Z(t) в конечное множество чисел, кратных так называемому «шагу квантования».

Шаг квантования определяется чувствительностью приёмного устройства. Например, если глаз человека способен воспринимать 16 миллионов цветов, то при квантовании просто нет смысла делать большее число градаций.