Тема 2.2. Виды информации и способы ее представления в ЭВМ Свойства информации, виды и формы представления (5-ое занятие)
Свойства информации
Вспомним о том, что информация является частью окружающего нас мира, т.е. его объектом. И как любой объект информация должна обладать некоторыми свойствами, позволяющими отличать ее от других объектов. Что же это за свойства?
Можно привести немало разнообразных свойств информации. Связано это с тем, что (как вам уже известно) в разных науках существует свое определение понятия информации. Соответственно и свойства информации рассматриваются с точки зрения каждой научной дисциплины. Для информатики наиболее важными представляются следующие свойства: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность.
Запишем все перечисленные свойства информации в виде следующей таблицы:
Свойство
|
Его признаки
|
Пример
|
Операции с информацией, усиливающие свойство
|
Объективность и субъективность
|
Зависимость от человеческого фактора
|
1. Фотоснимок природного объекта более объективен, чем картина нарисованная человеком.
2. Игра «Глухой телефон»
3. У разных стран и народов одни и те же события выглядят по-разному
|
Исключение человеческого фактора т.е. поручение выполнять различные, действия с информацией техническому устройству
|
Полнота
|
Характеризует качество и достаточность информации
|
Рассматривая растение на фотографии, мы получаем меньше информации о нем, чем рассматривая его непосредственно на лугу
|
Повышает полноту информации
|
Актуальность
|
Это степень соответствия информации текущему моменту времени
|
1. Прогноз погоды на сегодня более актуален, чем на вчера
2. Предупреждения о различных природных катастрофах
|
|
Достоверность
|
Зависит от уровня «информационного шума». Чем он выше, тем меньше достоверность информации тем большее ее количество необходимо и более сложные операции ее обработки
|
1. Если мешать разговору двух людей, достоверность информации уменьшается
2. Просматривая слайд,
мы получаем более достоверную информацию, чем с картинки в учебнике.
3. Не вся информация в Интернете обладает достоверностью
|
Фильтрация — отсеивание «лишней»
информации
|
Доступность
|
Мера возможности получить ту или иную информацию
|
Если у вас нет компьютера, то информация в книге, для вас более доступна, чем на компакт-диске
|
Формализация информации — при введение информации из разных источников к одинаковой форме
|
Адекватность 
|
Это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Степень адекватности зависит от совокупности всех остальных свойств
|
1. Чем крупнее масштаб, тем адекватнее географические карты.
2. Чем сложнее конструкторы, тем более адекватную модель дома можно построить
|
Фильтрация информации
|
Одна и та же информация при различных обстоятельствах обладает разными свойствами. И в ходе информационного процесса человек или техническое устройство отбирает из всего потока информации только ту, которая обладает свойствами, наиболее приемлемыми в данной ситуации.
Упражнение 1.
Приведите примеры ситуаций, в которых одна и та же информация обладает различными свойствами.
Ко мне поступила следующая информация:
|
Ситуация, в которой эту информацию можно принять к сведению (укажите ее присутствующие свойства)
|
Ситуация, в которой я эту информацию игнорирую (назовите ее отсутствующие свойства)
|
На улице идет дождь
|
Мне нужно выйти из дома
|
Я выходить из дома не собираюсь
|
Процессор — это устройство для обработки информации
|
|
Я собираюсь в музыкальную школу
|
Я слушаю рассказ на китайском языке
|
Я начинаю изучать китайский язык
|
|
Я читаю роман М. Булгакова «Мастер и Маргарита»
|
|
|
Внутренние свойства информации – это свойства, органически присущие объекту. Они обычно «скрыты» от изучающего объект и проявляют себя косвенным образом при взаимодействии данного объекта с другими.
Внешние свойства, характеризующие поведение объекта при взаимодействии с другими объектами.
Подобное разделение свойств можно провести и для информации. Для любой информации можно указать три объекта взаимодействия: источник информации, приемник информации (ее потребитель), и объект или явление, которые данная информация отражает. Поэтому можно выделить три группы внешних свойств, важнейшими из которых являются свойства информации с точки зрения потребителя.
Качество информации – обобщенная положительная характеристика информации, отражающая степень ее полезности для пользователя.
Свойства информации: релевантность, полнота, своевременность, доступность, достоверность, защищенность, эргономичность.
Кроме этого информацию можно классифицировать с точки зрения ее использования на следующие виды: политическая, техническая, биологическая и т. д. Это по существу классификация по потребителю.
Обобщенно характеризуя качество информации, часто используют следующее определение. Логическая, адекватно отражающая объективные закономерности природы, общества и мышления – это научная информация. Отметим, что данное определение характеризует взаимоотношение «информация – отражаемый объект/ явление» то есть это уже группа внешних свойств информации. Здесь наиболее важным является свойство адекватности.
Адекватность – свойство информации однозначно соответствовать отражаемому объекту или явлению. Адекватность оказывается для потребителя внутренним свойством информации, проявляющим себя через релевантность и достоверность. Среди внутренних свойств информации важнейшими являются объем (количество) и ее внутренняя организация, структура. По способу организации информацию делят на две группы:
Данные или простой логически не упорядоченный набор сведений.
Логически упорядоченные, организованные наборы данных.
Упорядоченность данных достигается наложением на данные некоторой структуры (отсюда часто используемый термин – структура данных). Остаются еще свойства, свойства связанные с процессом ее хранения. Здесь важнейшим является свойство живучесть – способность информации сохранять свое качество с течением времени. К этому еще можно добавить свойство уникальности. Уникальной называют информацию, хранящуюся в единственном экземпляре.
Сообщение от источника к получателю передается по средствам какой-нибудь среды, являющейся в таком случае «каналом связи». Так, при передаче речевого сообщения в качестве канала связи можно рассматривать воздух, в котором распространяются звуковые волны, а в случае передачи письменного сообщения (например, текста, распечатанного на принтере) каналом сообщения можно считать лист бумаги, на котором напечатан текст.
Человеку свойственно субъективное восприятие информации через некоторый набор ее свойств: важность, достоверность, своевременность, доступность, «больше-меньше» и т. д. Использование терминов «больше информации» или «меньше информации» подразумевает некоторую возможность ее измерения (или хотя бы количественного соотнесения). При субъективном восприятии измерение информации возможно лишь в виде установления некоторой субъективной порядковой шкалы для оценки «больше – меньше». При объективном измерении количества информации следует заведомо отрешиться от восприятия ее с точки зрения субъективных свойств, примеры которых перечислены выше. Более того, не исключено, что не всякая информация будет иметь объективно измеряемое количество.
Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима материальная субстанция – носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя, - сигнал. В общем случае сигнал – это измеряющийся во времени физический процесс. Та из характеристик процесса, которая используется для представления сообщений, называется параметром сигнала.
В случае, когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений (при этом все они могут быть пронумерованы), сигнал называется дискретным, а сообщение, передаваемое с помощью таких сигналов, - дискретным сообщением. Если же источник вырабатывает непрерывное сообщение (соответственно параметр сигнала – непрерывная функция от времени), то соответствующая информация называется непрерывной. Примеры дискретного сообщения – текст книги, непрерывного сообщения – человеческая речь, передаваемая модулированной звуковой волной; параметром сигнала в последнем случае являться давление, создаваемое этой волной в точке нахождения приемника – человеческого уха.
Непрерывное сообщение может быть представлено непрерывной функцией, заданной на некотором интервале. Непрерывное сообщение можно преобразовать в дискретное (такая процедура называется дискретизацией). Из бесконечного множества значений параметра сигнала выбирается их определенное число, которое приближенно может характеризовать остальные значения. Для этого область определения функции разбивается на отрезки равной длинны и на каждом из этих отрезков значение функции принимается постоянным и равным, например, среднему значению на этом отрезке. В итоге получим конечное множество чисел. Таким образом, любое непрерывное сообщение может быть представлено как дискретное, иначе говоря, последовательностью знаков некоторого алфавита.
Возможность дискретизации непрерывного сигнала с любой желаемой точностью (для возрастания точности достаточно уменьшить шаг) принципиально важна с точки зрения информатики. Компьютер – цифровая машина, т. е. внутреннее представление информации в нем дискретно. Дискретизация входной информации (если она непрерывна) позволяет сделать ее пригодной компьютерной обработки.
Виды информации и формы представления
Информация как объект, кроме того, что обладает различными свойствами, еще и классифицируется по видам. Таких классификаций существует несколько. Кроме того, опять-таки каждая наука вводит свою систему классификации. Для информатики главным является то, каким образом информационные процессы реализуются средствами вычислительной техники. Поэтому в информатике принята следующая классификация видов информации.
Упражнение 2
Попробуйте назвать источники аналоговой и цифровой информации.
Источники аналоговой информации:
1. Скрипка. Может создать звук любой высоты. Переход от тона к тону происходит плавно и непрерывно.
2. Телевизор. Луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану, и яркость отдельных участков меняется плавно.
3. Телефон. Громкость звука меняется плавно и непрерывно.
4. Картина, нарисованная художником с использованием большого количества оттенков красок.
5. Графики функций.
Источники цифровой информации:
Фортепьяно. Нельзя исполнить звуки между нотами «ми» и «фа». Переход от ноты к ноте осуществляется скачком.
Монитор. Яркость луча изменятся скачком - есть луч (яркая белая или цветная точка), нет луча (черная точка).
Музыкальный проигрыватель компакт-дисков.
Компьютер.
Мобильные телефоны.
Аналоговую информацию можно превратить в цифровую (для этого достаточно, например, разным цветам присвоить номер или музыку записать нотами) и наоборот.
В вычислительной технике такие преобразования производят специальные устройства, которые называются аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи — АЦП и ЦАП.
И, наконец, так как аналоговую информацию человек воспринимает с помощью своих органов чувств, то он стремится зафиксировать ее таким образом, чтобы она стала понятна другим. При этом одна и та же информация может быть представлена в разных формах.
Любую информацию можно представить в форме, наиболее удобной для восприятия. При этом таких представлений может быть несколько, и все эти формы будут являться различными моделями объектов, процессов или явлений.
Упражнение 3
Приведите различные формы представления:
Некоторого сообщения;
Условия математической задачи.
Задание 1. какие виды информации получают животные и растения? Приведите пример информации и ситуации, в которой она будет наиболее адекватной. Какими свойствами обладает историческая информация? Почему? Как со временем изменялись свойства следующей информации: «ЭВМ — это устройство, выполняющее вычислительные операции».
Задание 2. придумайте или вспомните какую-нибудь информацию и представьте ее в различных формах. Воспользуйтесь для этого традиционными способами и инструментами или соответствующими программными средствами (графическим и текстовым редактором, электронными таблицами и др.).
Дополнительные задания
Задание 1. Ответьте на вопросы, составляя краткий опорный конспект
Вопрос 1. Какое одно из перечисленных понятий не относится к термину "информация":
а) сведения, получаемые человеком из окружающей природы;
б) уменьшаемая в результате получения сообщения неопределенность;
в) отражение реального мира, выраженное в виде сигналов и знаков;
г) создание знаний;
д) характеристика разнообразия в любых объектах и процессах живой и неживой природы?
Вопрос 2. Какой из перечисленных терминов шире? Что они обозначают и как соотносятся?
Вопрос 3. Какие вы можете привести примеры волновых носителей информации; материальных тел, выступающих носителями информации?
Вопрос 4. Имеется какое либо соотношение между количеством передаваемой информации и ее затратами на ее передачу. Привести примеры.
Вопрос 5. Какую информацию нельзя воспринять во время:
а) просмотр видеофильма;
б) игры в футбол;
в) прослушивание музыки;
г) поиска в темноте кнопки выключателя;
д) снятия пробы с пищи.
Вопрос 6. Какая из сред не является средой для передачи звуковой информации - вакуум, воздух, вода, земля, рельс?
Вопрос 7. С помощью каких носителей можно передать информацию в пространстве.
Вопрос 8. Какие носители не предназначены для передачи информации во времени: книга, голос, записная книжка, злектронная книжка на 10 пикселей, запах от еды?
Вопрос 9. Назовите средства, предназначенные только для:
а) передачи информации;
б) хранения информации;
в) передачи и хранения информации.
Вопрос 10. Какие недостатки свойственны внутренней (иногда говорят, оперативной) человеческой памяти?
Вопрос 11. Перечислите как можно больше свойств информации.
Вопрос 12. Ценная информация - это информация:
а) полезная;
б) о каком - либо явлении;
в) переданная законному лицу;
г) во время зафиксированная на носителе;
д) полученная только адресатом.
Вопрос 13. На уроке геометрии в 11 классе учитель доказывает теорему. Кто получит больше информации:
а) коллега учителя;
б) нерадивый ученик 11 класса;
в) отличник - второклассник;
г) учитель русского языка;
д) ученик 11 класса, активно занимающейся геометрией, но не знающий доказательства данной теоремы;
е) ученик 11 класса, активно занимающейся геометрией и знающий доказательство данной теоремы? Почему?
Можно ли сказать, кто из перечисленного списка получит информации меньше всего? Почему?
Вопрос 14. Известно, что один символ русского алфавита несет 5 бит информации. Какое количество бит содержится в предложении "У нас урок информатики?" А какое количество бит информации содержится в этом предложении, если учитывать знаки препинания и пробел?
Задание 2. Ответьте на следующие вопросы:
Является ли информацией для Вас сведения, содержащиеся в библиотеке затонувшей Атлантиды или хотя бы в Библиотеке Конгресса США?
Является ли информацией нерасшифрованные космические послания?
Получаете ли Вы информацию при повторном прочтении книги, учебника?
Является ли вакуум носителем информации?
При ответе на вопросы заполните следующую таблицу:
Определения
информации
|
Ответы
|
Вопрос 1
|
Вопрос 2
|
Вопрос 3
|
Вопрос 4
|
Отражение внешнего мира с помощью знаков и сигналов
|
|
|
|
|
Все то, что, так или иначе, зафиксировано в знаковой форме в виде документов
|
|
|
|
|
Полученные сведения, обладающие новизной
|
|
|
|
|
Снятая неопределенность
|
|
|
|
|
Сообщения, передаваемые с помощью знаков или сигналов
|
|
|
|
|
Сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами
|
|
|
|
|
Задание 3. Подумайте, каким образом можно поставить в соответствие тексту «Я помню чудное мгновенье» какое - либо цифровое выражение. Вы можете это сделать, так как текстовая информация дискретна.
Задание 4. Приведите примеры информации представленной в
текстовой форме;
графической форме;
числовой форме.
Придумайте пример, в котором
числовая информация используется вместе с текстовой;
графическая вместе с числовой.
Задание 5. Назовите виды информации, которые являются основными
для студентов;
для птиц;
для ЭВМ.
Задание 6. Рассмотрите следующие примеры информации.
задача по геометрии;
картина Репина;
опера Чайковского;
научная радиопередача;
телевизионная музыкальная передача;
аромат розы;
вкус перца;
красный цвет.
Укажите, в каком виде представлена информация (по способу восприятия, по форме представления) и что является носителем информации.
При ответе заполните следующую таблицу:
Пример
|
Вид информации
|
Носители
|
По способу восприятия
|
По форме представления
|
задача по геометрии
|
|
|
|
Задание 7. Приведите примеры:
достоверной, но не объективной информации;
объективной, но не достоверной информации;
полной, достоверной, но бесполезной информации;
неактуальной информации;
актуальной, но непонятной информации.
Задание 8. В следующих примерах определите свойства встречающейся информации:
1) Идет экзамен по математической логике. Вы попросили решение задачи у соседа. Шпаргалка содержала правильное и полное решение, но … почерк соседа вы не смогли разобрать.
После экзамена вы узнали, как правильно надо было решать задачу из вашего билета.
Задание 9. Проанализируйте, что мы потеряли или приобрели, если бы пользовались «экономными» кодами (без избыточности в сообщениях) в общении, в художественной литературе, в точных науках?
Свой ответ обоснуйте, заполнив следующую таблицу:
|
Потери
|
Приобретения
|
Общение
|
|
|
Художественная литература
|
|
|
Точные науки
|
|
|
Задание 10. Какая из перечисленных моделей не является информационной?
Рассказ о строящемся доме;
Манекен;
Анкета поступающего на работу;
Медицинская карта больного.
Задание 11. Ответьте на следующие вопросы:
В чем различие информации и данных?
Что такое адекватность и в каких формах она проявляется?
какие существуют показатели качества информации?
Что такое система классификации информации?
|
