Продолжение ответа №5 (основные направления в информатике)

Многочисленные исследования, направленные на совершенствование элементной базы вычислительных машин. Основное содержание микроэлектроники составляют теория, методы расчета и технология изготовления интегральных микросхем. Микросхемы стали основной элементной базой большинства современных средств электронной техники. Информатика в обществе. Мир сейчас находится на пороге информационного общества. В этом обществе огромную роль будут играть системы распространения, хранения и обработки информации. Со временем, подобно мировой системе связи, возникнет единая информационная среда, которая обеспечит любому человеку доступ ко всей нужной для него информации, накопленной человечеством. Широкое внедрение компьютеров во все сферы человеческой деятельности наряду с использованием интеллектуальных роботов коренным образом изменит традиционную среду обитания людей. Информация становится товаром, имеющим большую ценность, и индустрия информации в обществе будущего становится весьма значимым явлением. Информатика в природе. Основная задача этого направления — изучение информационных процессов, протекающих в биологических системах, и использование накопленных знаний при организации и управлении природными системами и создании технических систем. Три самостоятельные науки, входящие в эту ветвь информатики, решают указанные задачи: биокибернетика, бионика, биогеоценология.

6. Перечислите, какие вы знаете информационные процессы.

Процессы, связанные с поиском, хранением, передачей, обработкой и использованием информации, называются информационными процессами. Поиск информации: наблюдение, общение со специалистами, чтение литературы, просмотр видео, прослушивание радиопередач, запрос к базам и банкам компьютерных данных. Хранение информации – процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации. Уже в древности человек столкнулся с необходимостью хранения информации: зарубки на деревьях, чтобы не заблудиться во время охоты. С рождением письменности возникло специальное средство фиксирования и распространения мысли в пространстве и во времени. Различная информация требует разного времени хранения. Информационная система – это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур – главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов. Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря чему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляют собой стандартные, формализованные процедуры.

7. Раскройте субъективный подход к информации.

Невозможно однозначно определить, что же такое информация. Известно более четырехсот определений этого понятия. Каждый вариант определения информации обладает некоторой неполнотой. Субъективный подход к определению понятия “информация”. Вся жизнь человека постоянно связана с получением, накоплением и обработкой информации. Информация является предметом интеллектуальной деятельности человека, продуктом этой деятельности. Информация для человека – знания, которые он получает из различных источников. Все что знает человек, он когда-то узнал родителей, из книг, личного практического опыта и сохранил в своей памяти. В свою очередь все, что написано в книгах, отражает знания авторов этих текстов, а потому это тоже информация. В содержательном подходе возможна качественная оценка информации: новая, срочная, важная и т.д. Содержательный подход часто называют субъективным, так как разные люди (субъекты) информацию об одном и том же предмете оценивают по-разному. Но если число исходов не зависит от суждений людей (случай бросания кубика или монеты), то информация о наступлении одного из возможных исходов является объективной.

8. Раскройте кибернетический подход к информации.

Кибернетический подход к определению понятия “информация”. Кибернетика – наука об общих законах управления и связи в природе и обществе. Кибернетика имеет дело со сложными системами, живыми организмами, общественными системами. Но она не стремится разобраться в их внутреннем механизме. Кибернетику интересуют процессы взаимодействия между такими системами или их компонентами. Информация между кибернетическими системами передается в виде некоторых последовательностей сигналов. Информационные обмены происходят всюду: между людьми, между работающими совместно техническими устройствами, между различными органами человека или животного и т.п. Во всех этих случаях информация передается в виде последовательностей сигналов разной природы: акустических, световых, графических и др. В последовательностях сигналов закодированы содержание определенные смысловые символы, в которых и заключается содержание сигналов. Можно сказать, что информация – отражение реального (материального) мира, выражаемое в виде сигналов.

9. Раскройте содержательный подход к измерению информации.

Сообщение – информационный поток, который в процессе передачи информации поступает к принимающему его субъекту. Это и речь, которую мы слушаем, и воспринимаемые нами зрительные образы, и текст книги, которую мы читаем и так далее. Сообщение информативно, если оно пополняет знания человека, то есть несет для него информацию. Для разных людей одно и тоже сообщение, с точки зрения его информативности, может быть разным. Если сведения “старые” или содержание сообщения непонятно человеку, то такое сообщение для него неинформативно. Информативно только то сообщение, которое содержит новые и понятные сведения. Понятия “информация” и “информативность сообщения” различны. Так, например, вузовский учебник по высшей математике, безусловно, содержит информацию: в нем заключены знания авторов этого учебника, знания создателей математического аппарата и современных математиков. Но будет ли информативен текст этого учебника для первоклассника? Может ли первоклассник с помощью этого учебника пополнить свои знания? Очевидно, ответ отрицательный. Читая учебник, первоклассник ничего не поймет, а значит, не сможет обратить содержащую информацию в собственные знания. Неопределенность знания о результате некоторого события – число возможных вариантов результата: при подбрасывании монеты их 2, кубика – 6. Пере подбрасыванием монеты было возможно два равновероятных варианта исхода, а после получения сообщения о результате остался один – неопределенность знаний уменьшилось в два раза. Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза, несет 1 бит информации. Приближенно можно считать, что количество информации в сообщении о результате события – количество вопросов, ответами на которые могут быть только “да” или “нет”, некоторое необходимо задать для прояснения ситуации. Причем, события должны быть равновероятны.

10. Объясните, в чем заключается кибернетический (алфавитный) подход к изменению информации.

Алфавитный подход - это единственный способ измерения информации, который может применяться по отношению к информации, циркулирующей в информационной технике, в компьютерах. Алфавитный подход основан на том, что всякое сообщение можно закодировать с помощью конечной последовательности символов некоторого алфавита. Носителями информации являются любые последовательности символов, которые хранятся, передаются и обрабатываются с помощью компьютера. Согласно Колмогорову, информативность последовательности символов не зависит от содержания сообщения, а определяется минимально необходимым количеством символов для ее кодирования. Алфавитный подход является объективным, т.е. он не зависит от субъекта, воспринимающего сообщение. Смысл сообщения учитывается на этапе выбора алфавита кодирования либо не учитывается вообще. На первый взгляд определения Шеннона и Колмогорова кажутся разными, тем не менее, они хорошо согласуются при выборе единиц измерения.

11. Дайте определение измерению информационного объема текста с алфавитной точки зрения.

Алфавитный подход — это единственный способ измерения информации, который может применяться по отношению к информации, циркулирующей в информационной технике, в компьютерах. Опорным в этой теме является понятие алфавита. Алфавит — это конечное множество символов, используемых для представления информации. Число символов в алфавите называется мощностью алфавита (термин взят из математической теории множеств). В основном содержании базового курса алфавитный подход рассматривается лишь с позиции равновероятного приближения. Это значит, что допускается предположение о том, что вероятности появления всех символов алфавита в любой позиции в тексте одинаковы. Разумеется, это не соответствует реальности и является упрощающим предположением. В рассматриваемом приближении количество информации, которое несет в тексте каждый символ (i), вычисляется из уравнения Хартли: 2i = N, где N — мощность алфавита. Величину i можно назвать информационным весом символа. Отсюда следует, что количество информации во всем тексте (i), состоящем из К символов, равно произведению информационного веса символа на К: I = i´К. Эту величину можно назвать информационным объемом текста. Такой подход к измерению информации еще называют объемным подходом. Бит — основная единица измерения информации. 1 бит — это исходная единица. Следующая по величине единица — байт. Байт вводится как информационный вес символа из алфавита мощностью 256. Поскольку 256 = 28, то 1 байт = 8 бит. Мы снова встречаемся с темой, которая является своеобразной пропедевтикой к будущему изучению компьютера.

12. Раскройте сущность определений понятия байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.

Бит — основная единица измерения информации. 1 бит — это исходная единица. Единица измерения информации называется бит (bit) - сокращение от английских слов binary digit, что означает двоичная цифра. В компьютерной технике бит соответствует физическому состоянию носителя информации: намагничено - не намагничено, есть отверстие - нет отверстия. При этом одно состояние принято обозначать цифрой 0, а другое - цифрой 1. Выбор одного из двух возможных вариантов позволяет также различать логические истину и ложь. Последовательностью битов можно закодировать текст, изображение, звук или какую-либо другую информацию. Такой метод представления информации называется двоичным кодированием. В информатике часто используется величина, называемая байтом и равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт, соответственно, 1 из 256 (2⁸). В большинстве современных ЭВМ при кодировании каждому символу соответствует своя последовательность из восьми нулей и единиц, т. е. байт. Соответствие байтов и символов задается с помощью таблицы, в которой для каждого кода указывается свой символ. Наряду с байтами для измерения количества информации используются более крупные единицы: 1 Кбайт (один килобайт) = 2¹⁰ байт = 1024 байта; 1 Мбайт (один мегабайт) = 2¹⁰ Кбайт = 1024 Кбайта; 1 Гбайт (один гигабайт) = 2¹⁰ Мбайт = 1024 Мбайта. В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как: 1 Терабайт (Тб) = 1024 Гбайта = 2⁴⁰ байта, 1 Петабайт (Пб) = 1024 Тбайта = 2⁵⁰ байта.

13. Что такое скорость информационного потока и пропускная способность канала.

Информационный поток - совокупность циркулирующих в логистической системе, между логистической системой и внеш. средой сообщений, необходимых для управления и контроля логистических операций. ИП соответствует материальному потоку и может существовать в виде бумажного или электронного. ИП характеризуется направлением, периодичностью, объемом, скоростью передачи и т.д. В логистике различают также горизонтальный, вертикальный, внеш., внутр., входной, выходной ИП. Если перечисленные выше характеристики ИП известны заранее, то под него можно зарезервировать ресурсы связи, выбрав оптимальный режим его транспортирования. Скорость передачи и пропускная способность. Следующим важнейшим понятием является скорость передачи информации. Скорость пе​редачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др. В дискретном случае единицей времени удобно считать время передачи одного символа. Скорость передачи информации по каналу связи зависит от многих факторов — от энергии сигнала, числа символов в алфавите, избыточности, полосы частот, способа кодирования и декодирования. Если имеется возможность изменять некоторые из них, то, естественно, следует делать это так, чтобы максимально увеличить скорость. Оказывается, что существует предел, выше которого увеличение скорости невозможно. Этот предел называется «пропускной способностью канала». Прямыми измерениями установлено, что пропускная способность зрительного, слухового и тактильного каналов связи человека имеют порядок 50 бит/с (вопреки распространенному мнению о сильном отличие зрительного канала). Возможно, ограничивающим фактором являются не сами рецепторы, а нервные волокна, передающие возбуждение. Если включить в канал и «исполнительные» органы человека (например, предложить ему нажимать кнопку в темпе получения сигналов), то пропускная способность близка к 10 бит/с. Интересно отметить, что многие бытовые технические устройства слабо согласованы с органами чувств человека. Например, канал телевидения имеет пропускную способность в десятки миллионов бит/с.

14. Какие вы знаете носители информации. Перечислите виды информации.

В настоящее время используются носители информации: жесткий диск HD (Винчестер), карты памяти (флэш накопитель на микросхемах), CD – оптические диски, DVD – оптические диски, Blu-ray - оптические диски, магнитная лента, магнитные дискеты. Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это: графическая, звуковая (акустическая), текстовая, числовая, видеоинформация. Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др.

15. Дайте определение понятия» информационные процессы»

Под информационными процессами понимаются любые действия с информацией. Процессы, связанные с поиском, хранением, передачей, обработкой и использованием информации, называются информационными процессами. Информация проявляется в информационных процессах. Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации. В результате исполнения информационных процессов осуществляются информационные права и свободы, выполняются обязанности соответствующими структурами производить и вводить в обращение информацию, затрагивающую права и интересы граждан, а также решаются вопросы защиты личности, общества, государства от ложной информации и дезинформации, защиты информации и информационных ресурсов ограниченного доступа от несанкционированного доступа. С точки зрения информационного права, при выполнении информационных процессов возникают общественные отношения, подлежащие правовому регулированию в информационной сфере.

16. В чем сущность хранилища информации. Раскройте основные свойства хранилищ информации.

В основе концепции хранилища данных лежат две основные идеи - интеграция разъединенных детализированных данных в едином хранилище и разделение наборов данных и приложений, используемых для оперативной обработки и применяемых для решения задач анализа. Хранилище данных - предметно-ориентированное, интегрированное, содержащее исторические данные хранилище, не разрушающее совокупность данных, предназначенное для поддержки принятия управленческих решений. Хранилище данных - база данных, содержимое которой имеет следующие свойства: предметная ориентация, интегрированность данных, инвариантность во времени, неразрушаемость и стабильность информации, минимизация избыточности информации. Данные подобраны в соответствии с конкретными приложениями. Данные в информационное хранилище поступают из различных источников, где они могут иметь разные имена, атрибуты, единицы измерения и способы кодировки. Истинность данных гарантирована только в момент чтения, поскольку уже в следующее мгновение они могут измениться в результате очередной транзакции. записи могут регулярно добавляться, удаляться и редактироваться. Как следует из требования временной инвариантности, однажды загруженные данные теоретически никогда не меняются.

17. Какие понятия связаны с хранением информации.

С хранением информации связаны следующие понятия: носитель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации. Чтобы полученная информация могла использоваться, причем многократно, необходимо ее хранить. Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга- библиотека, картина- музей, фотография- альбом). PC предназначен для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней. Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации.

18. Опишите общую схему процесса обработки информации.

Обработка информации - преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам. Общая схема процесса обработки информации выглядит так: «входная информация» => «обработка информации» => «выходная информация». В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает. Между ними действует канал передачи информации - канал связи. Канал связи совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.
Кодирующее устройство - предназначено для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи. Декодирующее устройство - для преобразования кодированного сообщения в исходное.

19. В чем заключается постановка задачи обработки информации.

В процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных, требуется получить некоторые результаты. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Объект или субъект, осуществляющий обработку, называют исполнителем обработки. Для успешного выполнения обработки информации исполнителю (человеку или устройству) должен быть известен алгоритм обработки, т.е. последова​тельность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужного результата. Различают два типа обработки информации. Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний (решение математических задач, анализ ситуации и др.). Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением фор​мы, но не изменяющая содержания (например, перевод текста с одного языка на другой). Важным видом обработки информации является кодирование – преобра​зование информации в символьную форму, удобную для ее хра​нения, передачи, обработки.