Конспект лекции на тему: "Информация. Свойства информации". Основные понятия информатики. Аналоговая и цифровая информация
Слово «информация » происходит от латинского слова informatio,что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление. Понятие «информация» является базовым в курсе информатики, однако невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия.
Понятие «информация» используется в различных науках, при этом в каждой науке понятие «информация»связано с различными системами понятий. Информация в биологии : Биология изучает живую природу и понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов. В живых организмах информация передается и храниться с помощью объектов различной физической природы (состояние ДНК), которые рассматриваются как знаки биологических алфавитов. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Филосовский подход : Информация – это взаимодействие, отражение, познание. Кибернетический подход : Информация – это характеристики управляющего сигнала, передаваемого по линии связи
Можно выделить следующие подходы к определению информации:
* традиционный (обыденный) - используется в информатике: Информация – это сведения, знания, сообщения о положении дел, которые человек воспринимает из окружающего мира с помощью органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания).
* вероятностный - используется в теории об информации: Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости и неполноты знаний.
Для человека: Информация – это знания, которые он получает из различных источников с помощью органов чувств
Знания делят на две группы:
1. Декларативные – от слова декларация (утверждения, сообщения) начинаются со слов «Я знаю, что …»;
2. Процедурные – определяют действия для достижения какой-либо цели, начинаются со слов «Я знаю, как …»
Классификация информации:
По способам восприятия - Визуальная, Аудиальная, Тактильная, Обонятельная, вкусовая;
По формам представления –Текстовая, Числовая, Графическая, Музыкальная,Комбинированная и тд.
По общественному значению : Массовая - обыденная, общественно-политическая, эстетическая
Специальная - научная, техническая, управленческая, производственная
Личная – наши знания, умения, интуиция
Основные свойства информации :
Объективность – не зависит от чего-либо мнения
Достоверность – отражает истинное положение дел
Полнота – достаточна для понимания и принятия решения
Актуальность – важна и существенна для настоящего времени
Ценность (полезность, значимость) - обеспечивает решение поставленной задачи, нужна для того чтобы принимать правильные решения
Понятность (ясность) – выражена на языке, доступном получателю
Кроме этого информация обладает еще следующими свойствами:
1) Атрибутивные свойства (атрибут – неотъемлемая часть чего-либо). Важнейшими среди них являются:- дискретность (информация состоит из отдельных частей, знаков) и непрерывность (возможность накапливать информацию)
2) Динамические свойства связаны с изменением информации во времени:
Копирование – размножение информации
Передача от источника к потребителю
Перевод с одного языка на другой
Перенос на другой носитель
Старение (физическое – носителя, моральное – ценностное)
3) Практические свойства - информационный объем и плотность
Информация храниться, передается и обрабатывается в символьной (знаковой) форме. Одна и та же информация может быть представлена в различной форме:1) Знаковой письменной, состоящей из различных знаков среди которых выделяют символьную в виде текста, чисел, спец. символов; графическую; табличную и тд.; 2) В виде жестов или сигналов; 3) В устной словесной форме (разговор)
Представление информации осуществляется с помощью языков, как знаковых систем, которые строятся на основе определенного алфавита и имеют правила для выполнения операций над знаками.
Язык – определенная знаковая система представления информации. Существуют:
Естественные языки – разговорные языки в устной и письменной форме. В некоторых случаях разговорную речь могут заменить язык мимики и жестов, язык специальных знаков (например, дорожных);
Формальные языки – специальные языки для различных областей человеческой деятельности, которые характеризуются жестко зафиксированным алфавитом, более строгими правилами грамматики и синтаксиса. Это язык музыки (ноты), язык математики (цифры, математические знаки), системы счисления, языки программирования и т.д.
В основе любого языка лежит алфавит – набор символов/знаков. Полное число символов алфавита принято называть мощностью алфавита .
Носители информации – среда или физическое тело для передачи, хранения и воспроизведения информации. (Это электрические, световые, тепловые, звуковые, радио сигналы, магнитные и лазерные диски, печатные издания, фотографии и тд.)
Информационные процессы - это процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации (т.е. действия, выполняемые с информацией). Т.е. это процессы, в ходе которых изменяется содержание информации или форма её представления.
Для обеспечения информационного процесса необходим источник информации, канал связи и потребитель информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник её получает (воспринимает). Передаваемая информация добивается от источника до приемника с помощью сигнала (кода). Изменение сигнала позволяет получить информацию
Дидактические единицы: Информатика. Связь информатики с другими областями науки и техники. Понятие информации. Виды информации и способы её обработки. Информационные процессы. Единство информационных процессов в живой природе, обществе, технике. Информационная деятельность человека.
Вопросы к изучению:
Предмет информатики. Понятие "информация". Свойства информации.
Информационная деятельность человека. Информационные процессы: хранение, передача, обработка информации.
Существа и вещества как носители информации.
У всякой науки есть свой предмет и объект. Объект науки - тот класс явлений, который она изучает. Предмет науки - угол её зрения на свой объект. Объекты у некоторых наук могут совпадать, как это имеет место быть у гео графии и гео логии. Их единый объект - планета Земля. Предмет геологии - земные недра, предмет географии - поверхность планеты. Объект химии - вещества. Предмет химии - законы превращения веществ друг в друга.
У информатики тоже есть свои объект и предмет. Объект информатики - информация. В определении предмета информатики отражается её особенности: информатика - молодая научная дисциплина, изучающая процессы хранения, обработки и передачи информации. Для объяснения и уточнения предмета науки используют словосочетание "метод науки". "Метод информатики" понимается как обработка информации с помощью электронно-вычислительных устройств, счётных машин, компьютеров. Русскому термину “информатика” соответствуют английское словосочетание “computer science” и французское слово “informatique”.
Жизнь так сложна и многообразна, что всякому вольно понимать, что такое "информация", по-своему. Значит, "информация" - нечёткое понятие. Можно встретить такое определение информации: сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах, воспринимаемые человеком непосредственно с помощью органов чувств или с помощью специальных устройств (термометр, барометр, счётчик Гейгера и пр.). Такое определение раскрывает обыденный смысл понятия информации, используемый в бытовом общении.
В различных областях науки под термином "информация" понимаются существенно разные вещи.
- в теории информации под информацией понимают сведения, уменьшающие неопределённость,
- в теории управления - сведения, получаемые и используемые в целях сохранения, совершенствования и развития общественной или технической системы;
- в документалистике - сведения, зафиксированные на бумаге в виде текста (в текстовой, числовой, символьной, графической или табличной форме);
- в семантической теории - сведения, обладающие новизной;
- в технике - сообщения, передаваемые в форме световых сигналов, электрических импульсов и пр.;
- в криптографии (науке тайнописи, искусстве шифрования) - текст (цепочка сигналов), подлежащий изменению (защите) по принятым правилам так, чтобы стать непонятным для непосвящённых лиц;
- в философии - отражение окружающей действительности в сознании человека в виде системно-информационной картины мира.
Слово “Informatia” пришло к нам в XVIII веке из польского языка. По свидетельству Антонио Менегетти, слово “информация” происходит от латинского “in actio formo” - “форма, содержащаяся в действии”. Действие - это результат внутренней формы, которая ему предшествует. Отсюда «форма в действии», «направление в действии», «способ действия».
Можно также рассмотреть однокоренные слову “информация” романизмы:
| По-русски | По-латыни | З н а ч е н и е |
| Форма ция | Forma
tio
(от лат. образование) |
1. В социологии - общество на данном этапе своего развития, исторически определённый тип общества. |
| Деформа ция | Deforma tio |
1. Изменение объёма или формы твёрдого тела под действием внешней силы (растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб). |
| Трансформа ция | Transforma tio | преобразование, превращение |
| Информа ция | Informa tio | осведомление; сообщение, осведомляющее о положении дел или о чьей-л. деятельности, сведения о чём-либо. |
Сложности определения того, что есть «информация».
Различные точки зрения на информацию составляют основу для многочисленных (более десятка) теорий информации, выражающих отдельные аспекты этого сложного явления.
Выясним, дома или нет наш приятель? Будет ли при этом получена информация и какая? Естественно считать, что информация будет получена: раньше не знали, позвонили – узнали. Это и есть информация, точнее: информация есть прирост знания.
Следующий вопрос: сколько информации мы получим? Для этого связывают объём получаемой информации со степенью её неожиданности. Чем более неожиданно сообщение, тем больше оно содержит информации.
Если приятеля не обнаружим дома в рабочее время, то информация, полученная при этом, не будет большой. А вот если ночью? Таким образом, объём информации связывается с вероятностью события: чем менее вероятное событие произошло, тем больше информации содержит сообщение о том, что оно совершилось.
На объём информации влияет не только вероятность события, но и заинтересованность в нём человека, получившего это сообщение. Оценка объёма информации в сообщении о том, что «господин N.N. сегодня ночью не ночевал дома» зависит от того, кто Вы – его сослуживец или жена. В первом случае информация может показаться ничтожной, в последнем случае информация будет по важности огромной.
Измерение количества информации связано с её последствиями для поведения человека. Если эти последствия не требуют измерения поведения, то информации мало или вообще нет. Но если вам придётся после получения сообщения бежать куда-то сломя голову, то можно смело сказать, что полученная информация велика.
Переработка информации вычислительной машиной позволяет получить на её выходе нечто такое, что не подавалось на вход ЭВМ. Если подать на вход машины два числа и операцию умножения, то в данных не содержится искомое произведение, которое будет результатом работы машины по решению указанной задачи. Поэтому можно считать, что ЭВМ вырабатывает, т.е. создаёт новую, информацию.
Есть и другие представления о процессе переработки информации с помощью ЭВМ. Считается, что регулярные преобразования лишь меняют форму представления информации, не внося ничего принципиально нового. Т.е. выражения на входе машины «2х2» и результат «4» одинаковые, в сущности, записи. В результате такого подхода к пониманию информации получается, что машина производит новую информацию, лишь когда совершает ошибки в вычислениях.
Подходы к пониманию термина «информация»Существует несколько подходов к тому, что такое информация. До XX века под словом “informatia” понимали некоторые сведения, данные, знания о чём-либо. Это можно назвать обыденным, бытовым толкованием термина “информация”.
Итак, 1-й уровень понимания, как уже упоминалось выше: информация, используемая в бытовом общении - это сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах, воспринимаемые человеком непосредственно (с помощью органов чувств) или с помощью специальных устройств (термометр, барометр и пр.).
2-й уровень: Одновременно существовало и толкование теологов (богословов), восходящее к учению Аристотеля Стагирита о форме. “Forma” (το μορφη) есть то, что определяет функцию предмета, его предназначение, то, чем или для чего предмет служит. Информация – последствие, след воздействия Творца, демиурга на своих тварей, отражение, образ творца в своём творении, печать творца на своём творении (человек создан по образу и подобию Божию). То есть информация – посредник формы и материи.
Примером служит вязание свитера: в клубок шерсти нельзя одеться, функция свитера определяется его формой, для изготовления свитера нужны шерсть, спицы, человек с руками, головой и знающий технологию изготовления. Значит, свитер, как и любое изделие, любой предмет материального мира, несёт в себе информацию о своём создании, происхождении, о том, что в него вложено создателем. Поэтому информацию связывают с сущностью предмета.
Информацию может быть «считана» с предмета в процессе его изучения (с вещества, существа, материального образования, изделия), «распредмечена». Информацию о предмете можно добыть из него самого приблизительно так же, как добывается ядро ореха из скорлупы. После распредмечивания информация может быть записана с помощью какой-либо знаковой системы на внешний носитель или в нервные структуры живого существа, человека. Затем информация может быть однократно или многократно «опредмечена», воплощена в изделие (серию изделий).
3-м уровнем понимания термина “информация” является научный (физико-математический). С этой точки зрения информация есть мера уменьшения неопределённости наших знаний о чём-либо.
4-й уровень: философское толкование понятия “информация”. Понимаемая как атрибут материи (или сущность вещей), информация определяется философами как “мера упорядоченности”, “мера организации” или “мера энтропии” вещества.
Информация как знания."Информацию-для-человека" иногда удобнее понимать как знания, получаемые из различных источников. Знания человеку нужны, чтобы выжить и жить. Знания можно подразделить так:
Информацию можно считать особым видом ресурса. Под “ресурсом” обычно понимают запас некоторых знаний о материальных предметах, об их (предметов) энергетических, структурных или каких-либо других характеристиках. Информационные ресурсы считаются неистощимыми, предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, нежели материальные ресурсы. Информационные ресурсы можно охарактеризовать отношением их прироста (появляется новое знание) к устареванию (часть знаний утрачивают достоверность). Известно, что за последние 40 лет объёмы новых знаний росли так, что нашей стране потребовалась реформа системы образования.
Следует также упомянуть о том, что информация, накапливаемая человечеством в процессе его исторического существования, не исчезает бесследно, но может устаревать, ветшать, изнашиваться.
Законодательно, юридически определены сроки износа нематериальных активов в коммерции, в бизнесе. Законодатель считает, что нематериальные активы (know, how...), как составляющая бизнеса, устаревают (изнашиваются) за 5 лет. Соотнесём формулу вещи и формулу бизнеса ниже:
Разные виды информации:Информация, не зависящая от личного мнения или суждения, называется объективной.
Человеку свойственно субъективное восприятие информации. Субъективность в восприятии информации характеризуется такими её свойствами, как новизна, повторяемость, важноcть, достоверность, доступность и т.д. Определим некоторые из них:
Информацию, отражающую истинное положение дел, называют достоверной
Информацию, изложенную на доступном для получателя языке, называют понятной.
Использование терминов “больше информации” и “меньше информации” предполагает возможность её измерения или хотя бы количественного соотнесения. Как измерять информацию, излагается в других темах школьного курса информатики.
При анализе информации социального происхождения на первый план могут выступать такие её свойства как истинность, своевременность, ценность, полнота, практическая значимость и т.д. Определим некоторые термины:
Информацию, существенную и важную в настоящий момент, называют актуальной.
Информацию, с помощью которой можно решить поставленную задачу, называют полезной.
Информацию, достаточную для решения поставленной задачи, называют полной.
Информацию, соответствующую действительности, называют истинной.
Информацию, не соответствующую действительности, называют ложной.
Получение информацииЧеловек получает информацию с помощью органов чувств в символьной (знаковой) форме. С этой стороны информация может быть понята как содержание воспринимаемого образа, используемое для выбора одной программы действий из множества возможных. Примером информационных процессов могут служить процессы получения, поиска, хранения, передачи, обработки и использования информации.
По способу восприятия информации человеком обычно различают следующие её виды: визуальную (зрительную), звуковую (аудиальную), тактильную (осязательную), обонятельную (одоральную), вкусовую. Но нельзя забывать и чувство гравитации, которое помогает воспринимать наш вестибулярный аппарат, сигнализирующий человеку также и о изменении положения его тела в пространстве. Внутренние рецепторы тела сигнализируют нам о правильной или неправильной работе наших органов. Наука относит рецепторы наших мышц к осязательным. Известно, что при повреждении двигательного нерва конечности она перестаёт двигаться, а человек перестаёт её ощущать.
Как объяснить другому, что такое "дом"? Сразу сказать, что такое “дом” без толкового словаря русского языка не получится. Если объяснять человеку иной культуры (иностранцу), что такое «дом», можно нарисовать свои представление о доме (образ дома, хранящийся в наших представлениях о мире) секунд за 15. Если свои представления о доме рисуют несколько человек, можно попросить их показать рисунки друг другу. Это и послужит нам наглядной иллюстрацией того, что такое «содержание воспринимаемого образа». У людей одной культуры образы домов совпадут.
Хранение информации
Человек хранит информацию в собственной памяти или на каких-то внешних носителях в символической записи. Сведения, которые мы помним, всегда нам доступны. Свою память человек может назвать оперативной, внутренней.
Внешние хранилища информации - наша внешняя память, данные из которой считываются в нашу оперативную память. Для считывания надо знать код символов, которым записана информация (речевой, текстовый, графический, жестовый, флажковый и пр.) или иметь технические устройства, преобразующие информацию из технического кода в понятный человеку.
Передача информацииИнформация передаётся в виде сообщений, определяющих формы и представление передаваемой информации(музыкальное произведение, телепередача, команды регулировщика на перекрёстке, текст, распечатанный на компьютере и т.п.). При этом предполагается, что существует такая схема:
Под термином "канал связи" в информатике понимаются: физическая линия (прямое соединение), телефонная, телеграфная или спутниковая линия связи и аппаратные средства, используемые для передачи данных.
Информация запоминается на макроскопическом уровне некоторой достаточно сложной системой. Например, существуют сплавы с термической памятью. Из них можно отливать изделия при фиксированной температуре. Если изделие деформировать после того, как оно остынет, а затем нагреть до температуры создания изделия, оно примет исходную форму. Когда фокусник берёт холодную чайную ложку из такого материала в руки и держит её некоторое время в ладони, то она изгибается. Зрителей в этот момент убеждают, что фокусник «гнёт ложку взглядом».
Если говорить о передаче информации, то это есть характеристика её способности к копированию, т.е. информация может быть “запомнена” другой макроскопической системой и может при этом остаться равной сама себе. Так информация вопроизводится в других предметах или субъектах.
Информация может менять форму и способ своего существования (менять облик, преобразовываться). Известно, что человек помнит людей, с которыми встречался в этой жизни. Но сами люди - источники воспоминаний - остаются снаружи наших голов. При копировании количество информации не меняется. При стирании информация преобразуется так, что её количество уменьшается или становится равным нулю.
К обработке информации относятся такие процессы, как:
- получение новой информации из данной путём математических вычислений или логических рассуждений;
- изменение формы представления информации без изменения её содержания (перевод текста с одного языка на другой, кодирование);
- упорядочение (сортировка) информации по выбранному критерию;
- поиск нужной информации в некотором информационном массиве (номер телефона в телефонной книге, перевод слова в иностранном словаре, сведения о рейсе самолёта в расписании аэропорта).
Уместно было бы подумать вот о чём: информация о вещи заключена в самой вещи (её внутренней структуре), или в описании этой вещи, сделанной на внешнем носителе. Это значит, что невозможно хранить информацию без материального носителя. Тогда информация может быть понята как результат снятия абстрактного тождества предмета самому себе, отражённый в структуре предмета. Движение веществ или развитие существ отражается и запечатлевается (ин-формируется) в их наружном облике и внутренней организации, составе, устроении, тектонике.
Так, если коробчатая кольчуга один раз создана мастером-оружейником, и этот мастер не оставил после себя учеников, а знания его о технологии создания кольчуги умерли вместе с ним (носителем этого знания), то это не значит, что секрет изготовления коробчатой кольчуги утрачен. Кольчуга сама содержит в себе информацию о способе своего создания и о своём создателе, точно так же, как и все иные живые существа, неживые предметы - естественные и артефакты. Они - сами себе описание процесса своего возникновения. Поэтому справедливо утверждение: “Идеи умирают вместе с их носителями”.
Однако же процесс создания вещи может быть описан на предмете, ином данной вещи - на внешнем носителе. Поэтому шпионаж и разведка разного уровня стремятся добыть, вывезти либо сам предмет (техническое устройство), либо его описание, техническую документацию (когда выкрасть или перекупить предмет невозможно).
Σταυρος Τεκτονος
Слово “информация” происходит от латинского information , которое переводится как разъяснение, изложение. В толковом словаре В.И. Даля нет слова “информация”. Термин “информация” вошел в употребление в русскую речь с середины ХХ века.
В наибольшей степени понятие информации обязано своим распространением двум научным направлениям: теории связи и кибернетике . Результатом развития теории связи стала теория информации , основателем которой является Клод Шеннон. Однако К.Шеннон не давал определения информации, в то же время, определяя количество информации . Теория информации посвящена решению проблемы измерения информации.
В науке кибернетике , основанной Норбертом Винером, понятие информации является центральным (см. “Кибернетика” ). Принято считать, что именно Н.Винер ввел понятие информации в научное употребление. Тем не менее в своей первой книге, посвященной кибернетике, Н.Винер не дает определения информации. “Информация есть информация, а не материя и не энергия ”, - писал Винер. Тем самым понятие информации, с одной стороны, противопоставляется понятиям материи и энергии, с другой - ставится в один ряд с этими понятиями по степени их общности и фундаментальности. Отсюда по крайней мере понятно, что информация - это то, что не может быть отнесено ни к материи, ни к энергии.
Информация в философии
Осмыслением информации как фундаментального понятия занимается наука философия. Согласно одной из философских концепций, информация является свойством всего сущего , всех материальных объектов мира. Такая концепция информации называется атрибутивной (информация - атрибут всех материальных объектов). Информация в мире возникла вместе со Вселенной. В этом смысле информация - это мера упорядоченности, структурированности любой материальной системы . Процессы развития мира от первоначального хаоса, наступившего после “Большого взрыва”, до образования неорганических систем, затем органических (живых) систем связаны с нарастанием информационного содержания. Это содержание объективно, не зависимо от человеческого сознания. В куске угля содержится информация о событиях, происходивших в далекие времена. Однако извлечь эту информацию способен лишь пытливый ум человека.
Другую философскую концепцию информации называют функциональной . Согласно функциональному подходу, информация появилась с возникновением жизни, так как связана с функционированием сложных самоорганизующихся систем, к которым относятся живые организмы и человеческое общество. Можно еще сказать так: информация - это атрибут, свойственный только живой природе. Это один из существенных признаков, отделяющих в природе живое от неживого.
Третья философская концепция информации - антропоцентрическая , согласно которой информация существует лишь в человеческом сознании, в человеческом восприятии . Информационная деятельность присуща только человеку, происходит в социальных системах. Создавая информационную технику, человек создает инструменты для своей информационной деятельности.
Можно сказать, что употребление понятия “информация” в повседневной жизни происходит в антропоцентрическом контексте. Для любого из нас естественно воспринимать информацию как сообщения, которыми обмениваются люди. Например, СМИ - средства массовой информации предназначены для распространения сообщений, новостей среди населения.
Информация в биологии
В ХХ веке понятие информации повсеместно проникает в науку. Информационные процессы в живой природе исследует биология. Нейрофизиология (раздел биологии) изучает механизмы нервной деятельности животного и человека. Эта наука строит модель информационных процессов, происходящих в организме. Поступающая извне информация превращается в сигналы электрохимической природы, которые от органов чувств передаются по нервным волокнам к нейронам (нервным клеткам) мозга. Мозг передает управляющую информацию в виде сигналов той же природы к мышечным тканям, управляя, таким образом, органами движения. Описанный механизм хорошо согласуется с кибернетической моделью Н.Винера (см. “Кибернетика” ).
В другой биологической науке - генетикеиспользуется понятие наследственной информации, заложенной в структуре молекул ДНК, присутствующих в ядрах клеток живых организмов (растений, животных). Генетика доказала, что эта структура является своеобразным кодом, определяющим функционирование всего организма: его рост, развитие, патологии и пр. Через молекулы ДНК происходит передача наследственной информации от поколения к поколению.
Изучая информатику в основной школе (базовый курс), не следует углубляться в сложности проблемы определения информации. Понятие информации дается в содержательном контексте:
Информация - это смысл, содержание сообщений, получаемых человеком из внешнего мира посредством его органов чувств .
Понятие информации раскрывается через цепочку:
сообщение - смысл - информация – знания
Сообщения человек воспринимает с помощью своих органов чувств (по большей части через зрение и слух). Если человеку понятен смысл , заключенный в сообщении, то можно сказать, что это сообщение несет человеку информацию . Например, сообщение на незнакомом языке не содержит информации для данного человека, а сообщение на родном языке понятно, поэтому информативно. Воспринятая и сохраненная в памяти информация пополняет знания человека. Наши знания - это систематизированная (связанная) информация в нашей памяти .
При раскрытии понятия информации с точки зрения содержательного подхода следует отталкиваться от интуитивных представлений об информации, имеющихся у детей. Целесообразно вести беседу в форме диалога, задавая ученикам вопросы, на которые они в состоянии ответить. Вопросы, например, можно задавать в следующем порядке.
- Расскажите, откуда вы получаете информацию?
Наверняка услышите в ответ:
Из книг, радио и телепередач.
- Утром по радио я слышал прогноз погоды.
Ухватившись за такой ответ, учитель подводит учеников к окончательному выводу:
- Значит, вначале ты не знал, какая будет погода, а после прослушивания радио стал знать. Следовательно, получив информацию, ты получил новые знания!
Таким образом, учитель вместе с учениками приходит к определению: информация для человека - это сведения, пополняющие знания человека, которые он получает из различных источников. Далее на многочисленных знакомых детям примерах следует закрепить это определение.
Установив связь между информацией и знаниями людей, неизбежно приходишь к выводу, что информация - это содержимое нашей памяти, ибо человеческая память и есть средство хранения знаний. Разумно назвать такую информацию внутренней, оперативной информацией, которой обладает человек. Однако люди хранят информацию не только в собственной памяти, но и в записях на бумаге, на магнитных носителях и пр. Такую информацию можно назвать внешней (по отношению к человеку). Чтобы человек мог ей воспользоваться (например, приготовить блюдо по кулинарному рецепту), он должен сначала ее прочитать, т.е. обратить во внутреннюю форму, а затем уже производить какие-то действия.
Вопрос о классификации знаний (а стало быть, информации) очень сложный. В науке существуют различные подходы к нему. Особенно много занимаются этим вопросом специалисты в области искусственного интеллекта. В рамках базового курса достаточно ограничиться делением знаний на декларативные и процедурные. Описание декларативных знаний можно начинать со слов: “Я знаю, что…”. Описание процедурных знаний - со слов: “Я знаю, как…”. Нетрудно дать примеры на оба типа знаний и предложить детям придумать свои примеры.
Учитель должен хорошо понимать пропедевтическое значение обсуждения данных вопросов для будущего знакомства учеников с устройством и работой компьютера. У компьютера, подобно человеку, есть внутренняя - оперативная - память и внешняя - долговременная - память. Деление знаний на декларативные и процедурные в дальнейшем можно увязать с делением компьютерной информации на данные - декларативная информация и программы - процедурная информация. Использование дидактического приема аналогии между информационной функцией человека и компьютером позволит ученикам лучше понять суть устройства и работы ЭВМ.
Исходя из позиции “знания человека - это сохраненная информация”, учитель сообщает ученикам, что и запахи, и вкусы, и тактильные (осязательные) ощущения тоже несут информацию человеку. Обоснование этому очень простое: раз мы помним знакомые запахи и вкусы, узнаем на ощупь знакомые предметы, значит, эти ощущения хранятся в нашей памяти, а стало быть, являются информацией. Отсюда вывод: с помощью всех своих органов чувств человек получает информацию из внешнего мира.
Как с содержательной, так и с методической точки зрения очень важно различать смысл понятий “информация ” и “данные ”. К представлению информации в любой знаковой системе (в том числе используемой в компьютерах) следует применять термин “данные ”. А информация - это смысл, заключенный в данных, заложенный в них человеком и понятный только человеку .
Компьютер работает с данными : получает входные данные, осуществляет их обработку, передает человеку выходные данные - результаты. Смысловую же интерпретацию данных осуществляет человек . Тем не менее в разговорной речи, в литературе часто говорят и пишут о том, что компьютер хранит, обрабатывает, передает и принимает информацию. Это справедливо, если компьютер не отрывать от человека, рассматривая его как инструмент, с помощью которого человек осуществляет информационные процессы.
1. Андреева Е .В ., Босова Л .Л ., Фалина И .Н . Математические основы информатики. Элективный курс. М.: БИНОМ. Лаборатория Знаний, 2005.
2. Бешенков С .А ., Ракитина Е .А . Информатика. Систематический курс. Учебник для 10-го класса. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001, 57 с.
3. Винер Н . Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине. М.: Советское радио, 1968, 201 с.
4. Информатика. Задачник-практикум в 2 т. / Под ред. И.Г. Семакина, Е.К. Хеннера. Т. 1. М.: БИНОМ. Лаборатория Знаний, 2005.
5. Кузнецов А.А., Бешенков С.А., Ракитина Е.А., Матвеева Н.В., Милохина Л.В. Непрерывный курс информатики (концепция, система модулей, типовая программа). Информатика и образование, № 1, 2005.
6. Математический энциклопедический словарь. Раздел: “Словарь школьной информатики”. М.: Советская энциклопедия, 1988.
7. Фридланд А .Я . Информатика: процессы, системы, ресурсы. М.: БИНОМ. Лаборатория Знаний, 2003.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
Факультет N4 Факультет вычислительных систем и программирования
ОЦЕНКА
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛА
Санкт-Петербург 2011
Понятие информации и информатики
Основные понятия информации
Большинство ученых в наши дни отказываются от попыток дать строгое определение информации и считают, что информацию следует рассматривать как первичное, неопределимое понятие подобно множества в математике. Некоторые авторы учебников предлагают следующие определения информации:
Информация
– это знания или сведения о ком-либо или о чем-либо.
Информация
– это сведения, которые можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать, использовать.
Информатика – наука об информации
или
– это наука о структуре и свойствах информации, способах сбора, обработки и передачи информации
или
– информатика, изучает технологию сбора, хранения и переработки информации, а компьютер основной инструмент в этой технологии.
Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
1. в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.;
2. в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи);
3. в кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы;
4. в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.
Информация
– это отражение внешнего мира с помощью знаков или сигналов.
Информационная ценность сообщения заключается в новых сведениях, которые в нем содержатся (в уменьшении незнания).
Свойства информации:
1. полнота - свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект или процесс;
2. актуальность- способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени;
3. достоверность - свойство информации не иметь скрытых ошибок. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, если устареет и перестанет отражать истинное положение дел;
4. доступность - свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем;
5. релевантность - способность информации соответствовать нуждам (запросам) потребителя;
6. защищенность - свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения информации;
7. эргономичность - свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.
Информацию следует считать особым видом ресурса, при этом имеется в виду толкование "ресурса" как запаса неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или каких-либо других характеристик предмета. В отличие от ресурсов, связанных с материальными предметами, информационные ресурсы являются неистощимыми и предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, чем материальные ресурсы.
С этой точки зрения можно рассмотреть такие свойства информации:
1. запоминаемость;
2. передаваемость;
3. воспроизводимость;
4. преобразуемость;
5. стираемость.
Запоминаемость - одно из самых важных свойств. Запоминаемую информацию будем называть макроскопической (имея в виду пространственные масштабы запоминающей ячейки и время запоминания). Именно с макроскопической информацией мы имеем дело в реальной практике.
Передаваемость информации с помощью каналов связи (в том числе с помехами) хорошо исследована в рамках теории информации К.Шеннона. В данном случае имеется в виду несколько иной аспект - способность информации к копированию, т.е. к тому, что она может быть “запомнена” другой макроскопической системой и при этом останется тождественной самой себе. Очевидно, что количество информации не должно возрастать при копировании.
Воспроизводимость информации тесно связана с ее передаваемостью и не является ее независимым базовым свойством. Если передаваемость означает, что не следует считать существенными пространственные отношения между частями системы, между которыми передается информация, то воспроизводимость характеризует неиссякаемость и неистощимость информации, т.е. что при копировании информация остается тождественной самой себе.
Фундаментальное свойство информации - преобразуемость . Оно означает, что информация может менять способ и форму своего существования. Копируемость есть разновидность преобразования информации, при котором ее количество не меняется. В общем случае количество информации в процессах преобразования меняется, но возрастать не может.
Свойство стераемости информации также не является независимым. Оно связано с таким преобразованием информации (передачей), при котором ее количество уменьшается и становится равным нулю.
· Данных свойств информации недостаточно для формирования ее меры, так как они относятся к физическому уровню информационных процессов.
Информация всегда связана с материальным носителем.
Носителем информации может быть:
1) любой материальный предмет (бумага, камень и т.д.);
волны различной природы: акустическая (звук), электромагнитная (свет,радиоволна) и т.д.;
2) вещество в различном состоянии: концентрация молекул в жидком растворе, температура и т.д.
Сигнал
- способ передачи информации. Это физический процесс, имеющий информационное значение. Он может быть непрерывным или дискретным.
Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в конечном числе моментов времени.
Аналоговый сигнал
- сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени.
Сигналы, несущие текстовую, символическую информацию, дискретны
.
Аналоговые сигналы используют в телефонной связи, радиовещании, телевидении.
Говорить об информации вообще, а не применительно к какому-то ее конкретному виду беспредметно. Классифицировать ее можно:
· по способам восприятия (визуальная, тактильная и т.д.);
· по форме представления (текстовая, числовая, графическая и т. д.);
· по общественному значению (массовая, специальная, личная).
Примеры получения информации:
1) динамик компьютера издает специфический звук, хорошо знакомый Васе, - следовательно, пришло новое сообщение по ICQ;
2) с вертолета пожарной охраны в глубине леса замечен густой дым - обнаружен новый лесной пожар;
3) всевозможные датчики, расположенные в сейсмологически неустойчивом районе, фиксируют изменение обстановки, характерное для приближающегося землетрясения.
Основные направления в информатике: кибернетика, программирование, вычислительная техника, искусственный интеллект, теоретическая информатика, информационные системы. Понятие информатики является относительно новым в лексиконе современного человека. Несмотря на повсеместное употребление, его содержание остается не проясненным до конца в силу своей новизны. Интуитивно ясно, что оно связано с информацией, а также с ее обработкой на компьютерах. Это подтверждается существующей легендой о происхождении данного слова: считается, что оно составлено из двух слов – Информация и автоматика (как средство преобразования информации).
Вследствие широкого распространения компьютеров и информационного бума, который переживает человечество, с азами информатики должен быть знаком всякий грамотный современный человек; вот почему ее преподавание включено в курс средней школы и продолжается в высшей школе.
Основные понятия информатики
Информатика – область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и других средств вычислительной техники. С информатикой часто связывают одно из следующих понятий: это либо совокупность определенных средств преобразования информации, либо фундаментальная наука, либо отрасль производства, либо прикладная дисциплина.
Информатика как совокупность средств преобразования информации включает технические средства (hardware), программные продукты (software), математические методы, модели и типовые алгоритмы (brainware). В состав технических средств входят компьютеры и связанные с ними периферийные устройства (мониторы, клавиатуры, принтеры и плоттеры, модемы и т.д.), линии связи, средства оргтехники и т.п., т.е. те материальные ресурсы, которые обеспечивают преобразование информации, причем главенствующую роль в этом списке играет компьютер. По своей специфике компьютер нацелен на решение очень широкого круга задач по преобразованию информации, при этом выбор конкретной задачи при использовании компьютера определяется программным средством, под управлением которого функционирует компьютер. К программным продуктам относятся операционные системы и их интегрированные оболочки, системы программирования и проектирования программных продуктов, различные прикладные пакеты, такие, как текстовые и графические редакторы, бухгалтерские и издательские системы и т.д. Конкретное применение каждого программного продукта специфично и служит для решения определенного круга задач прикладного или системного характера. Математические методы, модели и типовые алгоритмы являются тем базисом, который положен в основу проектирования и изготовления программного, технического средства или другого объекта в силу исключительной сложности последнего и, как следствие, невозможности умозрительного подхода к созданию.
Слово «информация» происходит от латинского слова informatio
, что означает сведение, разъяснение, ознакомление. Информация – это фундаментальное понятие информатики, очень емкое и глубокое, которое невозможно определить однозначно. В науке, технике, жизни в это слово вкладывается разный смысл. Поэтому рассмотрим понятие информации с разных точек зрения. В математике информация – это сведения, которые человек создал с помощью умозаключений; в биологии – это генетический код человека; в кибернетике информация связана с процессами управления в сложных системах; в обычной жизни – это сведения об окружающем мире. С точки зрения вычислительной техники информация – это сигналы.
Таким образом, в информатике понятие информации рассматривается как знания человека, которые он получает из окружающего мира и которые реализует с помощью вычислительной техники.
Общим в рассмотренных точках зрения является то, что понятие информации предполагает создание, передачу, обработку и хранение информации. Эти процессы называются информационными.
Информационный процесс – это процесс, в результате которого осуществляется прием, передача, обработка и использование информации. Работа с информацией может выполняться по следующей схеме:
Любую информацию возможно разделить на входную, которую получает человек или устройство и выходную которая получается после обработки человеком или устройством.
Передача информации
–
информация передается в форме сообщений от некоторого источника информации к приемнику посредством канала связи между ними.
Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
В общем виде процесс приема и передачи информации можно представить следующей схемой:.
В качестве источника информации может выступать живое существо или техническое устройство. От него информация попадает на кодирующее устройство, которое предназначено для преобразования исходного сообщения в удобную форму. По каналу связи информация попадает на декодирующее устройство получателя, которое преобразует кодированное сообщение в форму понятную получателю. Одни из самых сложных декодирующих устройств – человеческие ухо и глаз.
В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться. Это происходит из-за различных помех, как на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. Вопросами, связанными методами кодирования и декодирования информации занимается специальная наука – криптография.
Пример: сообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передается приемнику (телезрителю) от источника – специалиста-метеоролога посредством канала связи – телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
Обработка информации
– получение одних информационных объектов из других информационных объектов путем выполнения некоторых алгоритмов.
Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией и главным средством увеличения объема и разнообразия информации.
Примеры обработки информации можно увидеть в таблице.
Средства обработки информации
–
это всевозможные устройства системы, созданные человечеством и, в первую очередь, компьютер – универсальная машина для обработки информации. Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.
Хранение информации
–
это ее накопление на различных носителях. Носитель информации – это среда для записи и хранения информации.
