Лекция 1. Информация и информатика

Лекция 1. Информация и информатика

Информатика

Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации; технические и программные средства реализации информационных процессов; модели решения функциональных и вычислительных задач; алгоритмизация и программирование; языки программирования высокого уровня; базы данных; программное обеспечение и технологии программирования; локальные и глобальные сети ЭВМ; основы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну; методы защиты информации; компьютерный практикум.

Основная литература:

1. Информатика. Базовый курс. 2 – е издание/ Под ред. С.В. Симоновича. -  СПб.: Питер, 2004. – 640 с.: ил.

2. Емелина Е.И. Основы программирования на языке Паскаль. – М.: Финансы и статистика, 1997. – 208 с.: ил

3. Богумирский Б.С. Руководство пользователя ПЭВМ: В 2 – х ч. Ч. 1. – Санкт-Петербург: Печатный Двор 1994 – 356 стр

4. Сети РС/ Пер. с англ. В.Л. Григорьева. – М.: Компьютер ЮНИТИ, 1996. – 304 с.: ил.

5. Язык программирования Turbo Pascal 6.0. – М.: Унитех, 1992. – 298 с.: ил

6. www.intuit.ru

272 часа 24-лек, 24-пр, 24-лаб, экз 1сем КР- 2сем,  176 – сам.раб.

                               Чоракаев О.Э.

1.        Определение информатики.

2.        Определение и кодирование информации.

3.        Данные

4.        Место и роль информационных технологий в жизни общества и в производстве.

5.        Значимость специальности.

6.        Порядок изучения дисциплины.

1. Определение информатики

Информатика – область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования, хранения и организации доступа к информации при помощи компьютеров, а также их взаимодействием  со средой применения.

Термин информатика возник в конце 60  гг.  во Франции. Он образован путем слияния  слов information (информация) и automatigue (автоматика) означает “автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (компьютерные науки).

Как самостоятельная наука информатика возникла на базе сформировавшейся в конце 40 гг. кибернетики –  науке  об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических,  социальных и др.

Главная функция информатики - заключается в разработке новых методов и средств преобразования информации и их использовании на практике.

Информатика решает следующие задачи:

¨      Исследование информационных процессов любой природы.

¨      Разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов.

¨      Решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни. 

Условно информатику можно разделить на три взаимосвязанных части:

¨      Аппаратно-технические средства

¨      Программные средства

¨      Алгоритмические средства

Также информатику рассматривают как отрасль народного хозяйства, фундаментальную науку, прикладную дисциплину. Как отрасль хозяйства она представляет совокупность предприятий, занимающихся производством вычислительной техники, программного обеспечения и т.д.

Как фундаментальная наука информатика занимается разработкой методологии информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных технологий.

Как прикладная дисциплина она занимается разработкой информационных систем в конкретных областях производственной деятельности  человека.

Для того, чтобы рассматривать проблемы информатики, необходимо понимание термина информация.

2. Определение и кодирование информации

 Термин информация происходит от латинского informatio, что означает разъяснение, осведомление, изложение.

Саму информацию можно определить как набор сообщений об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности и неполноты знаний.

Сообщение в свою очередь является формой представления информации в виде речи, текста, изображения, графиков, таблиц, видеоизображения, звука и т. п.

В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, людьми и машинами, живой и не живой природой.

Данное определение не претендует на полноту и законченность так как информация относится к наиболее фундаментальным понятиям таким как материя, поле, энергия, которые лишь описываются и трактуются.

Мы живём в материальном мире. Всё, что нас окружает, и с чем мы сталкиваемся, относится либо к физическим телам, либо физическим полям. Все виды энергообмена  сопровождаются появлением сигналов, т.е., все сигналы имеют в своей основе материальную энергетическую природу. При взаимодействии сигналов с физическими телами, в них возникают определённые изменения свойств – это явление называется регистрацией сигналов. В результате образуются данные – зарегистрированные сигналы.

Все мы непосредственно участвуем в информационном процессе. Любой информационный  процесс будет происходить по следующей схеме:

Источниками (объектами) информации являются физические тела, поля или виртуальные объекты. Источники информации проявляются в виде сигналов. Сообщением является форма представления информации в виде, понимаемом получателем. Получатель информации – человек, понимающий эту информацию или техническая система.

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. Понятие об информации, введённое в рамках одной научной дисциплины, может опровергаться конкретными примерами и фактами, полученными в рамках другой дисциплины.

Для информатики как для технической науки понятие информации не может основываться на таких антропоцентрических понятиях, как знание, и не может опираться только на объективность фактов и свидетельств. Средства вычислительной техники обладают способностью обрабатывать информацию автоматически, без участия человека. Эти средства могут работать с искусственной, абстрактной и даже с ложной информацией, не имеющей объективного отражения ни в природе, ни в обществе. Итак, информация – продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.

Более подробно о том, что такое информация и какова ее природа.

В обыденной жизни под информацией понимают всякого рода сообщения, сведения о чем-либо, которые передают и получают люди.

Сами по себе речь, текст, цифры - не информация. Они лишь носители информации. Информация содержится в речи людей, текстах книг, колонках цифр, в показаниях часов, термометров и других приборов. Сообщения, сведения, т.е. информация, являются причиной увеличения знаний людей о реальном мире. Значит, информация отражает нечто, присущее реальному миру, который познается в процессе получения информации: до момента получения информации что-то было неизвестно, или, иначе, не определено, и благодаря информации неопределенность была снята, уничтожена.

Рассмотрим пример. Пусть нам известна книга, в которой приведена формула, а номер страницы неизвестен. В этом случае местоположение формулы в какой-то степени не определено. Если в книге десять страниц, степень неопределенности невелика. Но если их 1000 - неопределенность достаточно велика. Неопределенность связана с количеством возможностей, т.е. с разнообразием ситуаций. Чем больше разнообразие, тем больше неопределенность.

Информация, снимающая неопределенность, существует постольку, поскольку существует разнообразие. Если нет разнообразия, нет неопределенности, а, следовательно, нет и информации.

Итак, информация - это отражение разнообразия, присущего объектам и явлениям реального мира. И, таким образом, природа информации объективно связана с разнообразием мира, и именно разнообразие является источником информации.

Каковы формы представления информации? Любая. Для технической обработки – цифровая, непрерывная и дискретная.

Любую непрерывную величину можно представить в дискретной форме. И механизм такого преобразования очевиден.

Как представлять дискретную информацию?

Как уже говорилось, дискретность - это случай, когда объект или явление имеет конечное (счетное) число разнообразий. Чтобы выделить конкретное из всего возможного, нужно каждому конкретному дать оригинальное имя (иначе, перечислить). Эти имена и будут нести в себе информацию об объектах, явлениях и т. п.

В качестве имен часто используют целые числа 0, 1, 2,... Так именуются (нумеруются) страницы книги, дома вдоль улицы, риски на шкалах измерительных приборов. С помощью чисел можно перенумеровать все “разнообразия” реального мира. Именно такая цифровая форма представления информации используется в ЭВМ.

В обыденной жизни, тем не менее, цифровая форма представления информации не всегда удобна. Первенство принадлежит слову! Традиционно информация об объектах и явлениях окружающего мира представляется в форме слов и их последовательностей.

Основной элемент в этой форме - слово. Слово - имя объекта, действия, свойства и т.п., с помощью которого выделяется именуемое понятие в устной речи или в письменной форме.

В письменности слова строятся из букв определенного алфавита (например, А, Б, ... , Я). Кроме букв используются специальные символы - знаки препинания, математические символы +, -, знак интеграла, знак суммы и т.п. Все разнообразие используемых символов образует алфавит, на основе которого строятся самые разные объекты:

Эта информация (и это очевидно) имеет дискретную природу и представляется в виде последовательности символов. О такой информации говорят как об особом виде дискретной информации и называют этот вид символьной информацией.

Наличие разных систем письменности, в том числе таких, как иероглифическое письмо, доказывает, что одна и та же информация может быть представлена на основе самых разных наборов символов и самых разных правил использования символов при построении слов, фраз, текстов.

Из этого утверждения можно сделать следующий вывод:

Разные алфавиты обладают одинаковой “изобразительной возможностью”, т.е. с помощью одного алфавита можно представить всю информацию, которую удалось представить на основе другого алфавита. Можно, например, ограничиться алфавитом из десяти цифр - 0, 1, ..., 9 и с использованием только этих символов записать текст любой книги или партитуру музыкального произведения. При этом сужение алфавита до десяти символов не привело бы к каким-либо потерям информации. Более того, можно использовать алфавит только из двух символов, например, символов 0 и 1. И его “изобразительная возможность” будет такой же.

Итак, символьная информация может представляться с использованием самых различных алфавитов (наборов символов) без искажения содержания и смысла информации: при необходимости можно изменять форму представления информации - вместо общепринятого алфавита использовать какой-либо другой, искусственный алфавит, например, двухбуквенный.

Форма представления информации, отличная от естественной, общепринятой, называется кодом. Коды широко используются в нашей жизни: почтовые индексы, телеграфный код Морзе и др. Широко применяются коды и в ЭВМ и в аппаратуре передачи данных. Так, например, широко известно понятие “программирование в кодах”.

Кроме рассмотренных существуют и другие формы представления дискретной информации. Например, чертежи и схемы содержат в себе графическую информацию.

Как и всякий объект, информация обладает свойствами. Характерной отличительной особенность информации от других объектов природы и общества, является дуализм: на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих её содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данным в ходе информационного процесса.  По окончании процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, т.е. свойства методов могут переходить на свойства данных.

С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие свойства: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность информации.

Понятие объективности информации является относительным, это понятно, если учесть, что методы являются субъективными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективные элемент.

Полнота информации во многом характеризует её качество и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» - всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определённым уровнем «информационного шума».  Если полезный сигнал зарегистрирован более чётко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается. В этом случае при передаче того же количества информации требуется использовать либо больше данных, либо более сложные методы.

Адекватность информации – степень соответствия реальному  объективному состоянию дела. Адекватность задает определенный уровень соответствия образа  построенного  на основе полученной информации реальному объекту.  Адекватность выражают в трех основных формах:

¨       Синтаксическая адекватность – определяет сам процесс передачи ее скорость, точность, систему кодирования, наличие помех и т. п.

¨       Семантическая адекватность –  учитывает смысловое содержание передаваемой информации, соответствие образа объекта и его реального аналога.

¨       Прагматическая адекватность – определяет соответствие полученной информации     той цели управления, которая на ее базе реализуется.

Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

Доступность информации – мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной.

Актуальность информации – степень соответствия информации текущему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска (или разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке получения информации, что она становится неактуальной и ненужной. На этом, в частности, основаны многие современные системы шифрования данных с открытым к

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.