Общие сведения об информатике и информации презентация

1. Информатика, её предмет и задачи.
2. Информация, информационные процессы, системы, технологии.
3. Классификация информации.
4. Свойства и качества информации.
5. Измерение информации. Понятие вероятности. Формулы Хартли и Шеннона.
6. Единицы измерения информации в компьютере
Вопросы лекции:

Фундаментальной чертой цивилизации является рост производства, потребления и накопления информации во всех отраслях человеческой деятельности.
Вся жизнь человека, так или иначе, связана с получением, накоплением и обработкой информации.

Для современной цивилизации характерна небывалая скорость развития науки, техники и новых технологий.
От изобретения книгопечатания (середина XV в.) до изобретения радиоприемника (1895 год) прошло около 440 лет, а между изобретением радио и телевидения - около 30 лет.
Разрыв во времени между изобретением транзистора и интегральной схемы составил всего 5 лет.

В области накопления научной информации ее объем, начиная с XVII века, удваивался примерно каждые 10 - 15 лет. Сейчас объем информации удваивается через каждый год.
Поэтому одной из важнейших проблем человечества является лавинообразный поток информации в любой отрасли его жизнедеятельности.

Увеличение информации и растущий спрос на нее обусловили появление отрасли, связанной с автоматизацией обработки информации – ИНФОРМАТИКИ.
Основным объектом внимания её является процесс информатизации и компьютеризации современного общества.

ИНФОРМАТИКА – это техническая наука, систематизирующая приёмы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи, данных средствами вычислительной техники (ВТ), а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Предмет информатики составляют следующие понятия:
аппаратное обеспечение средств ВТ;
программное обеспечение средств ВТ;
средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом.
Соответственно, существуют:
аппаратные интерфейсы;
программные интерфейсы;
аппаратно – программные интерфейсы.

Основная задача информатики заключается в определении общих закономерностей, в соответствии с которыми происходит создание научной информации, ее преобразование, передача и использование в различных сферах деятельности человека.
В структуре информатики как науки выделяют алгоритмическую, программную и техническую области.

Информатика входит в состав кибернетики, изучающей общую теорию управления и передачи информации.
Кибернетика - наука об общих законах получения, хранения, передачи и обработки информации в сложных системах.
Кибернетика пригодна для исследования любой системы, которая может записывать, накапливать и обрабатывать информацию, благодаря чему ее можно использовать в целях управления.

2. Информация, информационные процессы, системы, технологии

Термин «информация» происходит от латинского information, что означает разъяснение, осведомление, изложение.
В широком смысле информация – это отражение реального мира, выражаемое в виде сигналов и знаков. Сигналы отражают физические характеристики различных процессов и объектов.

ИНФОРМАЦИЯ - это сведения, снимающие неопределенность об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.
Сведения - это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т.д.

Данными называется информация, представленная в удобном для обработки виде. Данные могут быть представлены в виде текста, графики, аудиовизуального ряда.
Представление данных называется языком информатики, представляющим собой совокупность символов, соглашений и правил, используемых для общения, отображения, передачи информации в электронном виде.

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами (ИП).
Их можно разложить на следующие составляющие: сбор, обработку, передачу, хранение, поиск и защиту информации.
Составляющие ИП обеспечиваются наличием информационной системы.

Информационная система (ИС) – это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.
Современное понимание ИС предусматривает использование компьютеров, оснащенных специализированными программными средствами. Компьютеры являются технической базой и инструментом ИС.

Информационная технология (ИТ) – это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.
Цель ИТ – производство информации для её анализа человеком и принятия на её основе решения по выполнению какого-либо действия.

Внедрение компьютеров и применение телекоммуникационных средств связи определили новый этап развития ИТ.
Новая ИТ, обладающая «дружественным» интерфейсом работы пользователя, базируется на следующих принципах:
интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером;
интегрированность с другими программными продуктами;
гибкость процесса изменения данных и постановок задач.

В качестве инструментария ИТ используются распространенные виды программных продуктов:
текстовые процессоры;
издательские системы;
электронные таблицы;
системы управления базами данных;
электронные календари;
информационные системы функционального назначения.

Информатизацией называется внедрение информационных технологий во все сферы человеческой деятельности.
Информатизация общества – организованный социальный и научный процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, организаций на основе формирования и использования информационных ресурсов.

Информационное общество – это общество, в котором большая часть населения занята управлением информационными процессами.
Информационная культура – умение целенаправленно работать с информацией и использовать для её получения, хранения, обработки и передачи компьютерные информационные технологии, современные технические средства и методы.

3. Классификация информации

1). Информация подразделяется по форме представления на 2 вида:
дискретная (прерывистая, цифровая) форма представления информации;
аналоговая или непрерывная форма представления информации.

2). По области возникновения выделяют информацию:
элементарную, отражающую процессы, явления неодушевленной природы;
биологическую, отражающую процессы животного и растительного мира;
социальную, отражающую процессы человеческого общества.

3). По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации:
визуальную, передаваемую видимыми образами и символами;
аудиальную, передаваемую звуками;
тактильную, передаваемую ощущениями;
органолептическую, передаваемую запахами и вкусами;
машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами ВТ.

4). Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению
можно разбить на три вида:
личную, предназначенную для конкретного человека;
массовую, предназначенную для любого желающего ее пользоваться;
специальную, предназначенную для использования узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики.

5). По способам кодирования выделяют следующие типы информации:
символьную, основанную на использовании символов – букв, цифр, знаков и т.д.;
текстовую, основанную на использовании комбинаций символов, их сочетания и порядка следования;
графическую, основанную на использовании произвольного сочетания в пространстве графических примитивов.

4. Свойства и качества информации

Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах:
техническом - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.;
семантическом - это передача смысла текста с помощью кодов;
прагматическом - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

Качество информации можно определить как совокупность свойств, обуславливающих возможность её использования для удовлетворения определённых потребностей.
Возможность и эффективность использования информации для управления обуславливается
такими её показателями качества, как:

достоверность,
полнота,
точность,
ценность
своевременность,
понятность,
доступность,
краткость и др.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел.
Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать.
Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений.
Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи.
Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу.
Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной. Информация понятна, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по-разному излагаются в учебниках и научных изданиях.
Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко или пространно (подробно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

5. Измерение информации. Понятие вероятности.
Формулы Хартли и Шеннона

Измерить информацию можно
двумя способами:
субъективно (оценить степень важности информации, тогда одна и та же информация для одного человека будет нести большую, а для другого меньшую ценность);
объективно (ввести единицу измерения информации).

Впервые объективный подход к измерению информации был предложен американским инженером Ральфом Хартли в 1928 году, затем в 1948 году обобщен американским учёным Клодом Элвудом Шенноном.

Вероятность - численная мера достоверности случайного события, которая при большом числе испытаний близка к отношению числа случаев, когда событие осуществилось с положительным исходом, к общему числу случаев.
Два события называют равновероятными, если их вероятности совпадают.
Например, при бросании монеты: «выпала решка», «выпал орел».

Вероятность достоверного события
(которое обязательно должно произойти) равна 1, невозможного события (не произойдёт никогда) – 0.
Вероятность случайного (которое может произойти, а может не произойти) события лежит в интервале (0,1)
Например: вероятность выпадения каждой из граней при игре в кости – 1/6.

Хартли рассматривал процесс получения информации как выбор одного сообщения из конечного наперед заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N.

Формула Хартли:
Из которой следует, что N = 2I, где
I - количество информации,
N - количество возможных равновероятных событий.

Один разряд двоичного числа позволяет сформировать два знака (символа): 0 и 1.
То есть N = 2, а количество информации
I = 1 бит.
Для восьмиразрядного числа N = 256 (28),
тогда I = 8 бит = 1 байт.

Формула Шеннона:
где pi – вероятность появления i-го сообщения.
Если вероятности p1, … pN равны, то каждая из них равна 1/N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.

6. Единицы измерения информации в компьютере

Поскольку каждый регистр арифметического устройства и каждая ячейка памяти состоит из однородных элементов, а каждый элемент может находиться в одном из двух устойчивых состояний (которое можно отождествить с нулём и единицей), то Шенноном была введена единица измерения информации – бит.

Все команды и все данные в компьютере представлены комбинациями битов.
То есть, все виды информации – текст, звук, графика, видео в компьютерной технологии отображаются конечными наборами двух цифр: 1 и 0.

Бит – наименьшая единица измерения .
На практике чаще применяется более крупная единица – байт, равная восьми битам.
Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).