Информация и информационные процессы. Лекция 1.1

1. ФГБОУ ВО ЧГУ им. И.Н. Ульянова факультет радиоэлектроники и автоматики кафедра «Автоматики и управления в технических системах»

ФГБОУ ВО ЧГУ ИМ. И.Н. УЛЬЯНОВА
ФАКУЛЬТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
КАФЕДРА «АВТОМАТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМАХ»
ИНФОРМАЦИЯ И
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ПРОЦЕССЫ
Лекция 1.1.
доцент Васильева Л.Н.

2. ЛИТЕРАТУРА

• Информатика. Базовый курс: учебное пособие для
студентов втузов/ под ред. С.В. Симоновича. — СПб.:
Питер, 2012.
• Акулов О.А., Медведев Н.В. Информатика: базовый
курс. М.: Омега-Л, 2005. 552 с.
• Гвоздева, В. А. Базовые и прикладные информационные технологии : учебник для студентов вузов, обучающихся по техническим направлениям, Москва :
Форум, 2014.
• Степанов, А.Н. Информатика. Базовый курс:
учебное пособие для студентов вузов/ А.Н. Степанов.
— СПб.: Питер, 2010.

3.

4.

5.

6. Информатика. Определение.

ИНФОРМАТИКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ.
Информатика — это наука, изучающая все
аспекты получения, хранения, преобразования,
передачи
и
использования
информации
помощью компьютерной техники.
с

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14. Концепции определения информации

КОНЦЕПЦИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
• Первая концепция (концепция К. Шеннона).
• Вторая концепция рассматривает информацию как
свойство материи.
• Третья концепция основана на логико-семантическом
подходе
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.

15.

По способам восприятия:
Визуальная — воспринимаемая органами зрения;
Аудиальная — воспринимаемая органами слуха;
Тактильная — воспринимаемая тактильными
рецепторами;
Обонятельная — воспринимаемая обонятельными
рецепторами;
Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми
рецепторами.

16.

Процентное
соотношение
9% 1%
90
%
Зрен
ие
Сл
ух
Остальн
ые

17.

По форме представления:
Текстовая — передаваемая в виде символов;
Числовая — в виде цифр и знаков;
Графическая — в виде изображений, событий,
предметов, графиков;
Звуковая — устная или в виде записи передача лексем
(слово, выражение, оборот речи) языка аудиальным
путём.

18.

По предназначению:
Массовая — содержит тривиальные сведения и
оперирует набором понятий, понятным большей части
социума
Специальная — содержит специфический набор
понятий, при использовании происходит передача
сведений, которые могут быть не понятны основной
массе социума, но необходимы и понятны в рамках
узкой социальной группы, где используется данная
информация
Личная — набор сведений о какой-либо личности,
определяющий социальное положение и типы
социальных взаимодействий внутри популяции

19.

С ПОНЯТИЕМ ИНФОРМАЦИИ СВЯЗАНЫ ТАКИЕ
ПОНЯТИЯ, КАК:
Сигнал (от
латинского signum —
знак) представляет
собой любой
процесс, несущий
информацию.
Данные — это
информация,
представленная в
формализованном
виде и
предназначенная
для обработки ее
техническими
средствами.
Методы
необходимы для
того чтобы данные
стали информацией

20.

21. Методы воспроизведения и обработки данных

МЕТОДЫ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И
ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
• Естественные методы.
• Аппаратные методы.
• Программные методы.
Информация - это продукт
взаимодействия данных и методов,
рассмотренный в контексте этого
взаимодействия.

22.

Информационные процессы
ХРАНЕНИЕ
ИНФОРМАЦИИ
Внутренняя память
М О З Г человека
носитель информации
ПЕРЕДАЧА
ИНФОРМАЦИИ
ИСТОЧНИК
ИНФОРМАЦИИ
КДУ
Кодирующее
устройство
Внешняя память
Внешние носители
информации
Канал
передачи
информации
помехи
Энциклопедии
Магнитная запись
Оптическая запись
ДКДУ
Оперирование
исходной информацией
по определенным
правилам
с целью
получения
новой
информации
Математические
вычисления
Логические
рассуждения
Записные книжки
Справочники
ОБРАБОТКА
ИНФОРМАЦИИ
Декодирующее
устройство
ПРИЕМНИК
ИНФОРМАЦИИ
КОДИРОВАНИЕ
СТРУКТУРИРОВАНИЕ
Поиск информации

23.

ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Внутренняя память
Внешняя память
(оперативная память)
(на внешних носителях)
2 2=4
Записные книжки
Справочники
Энциклопедии
Магнитные
записи
Оптические
записи
Карты памяти

24.

ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ
ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ – это процесс перемещения информации от
источника к приемнику по информационным каналам связи.

25.

ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Математические вычисления
2 2=4
32+5-4 3=2
Логические рассуждения
–•– – – – –•
Кодирование информации
Код
Сортировка информации
г, б, е, а, д, в
Структурирование
информации
Поиск информации
а, б, в, г, д, е

26. ИЗМЕРЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Содержательный подход к измерению информации. Сообщение – информативный поток, который
в процессе передачи информации поступает к приемнику. Сообщение несет информацию для
человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными
Алфавитный подход к измерению информации не связывает кол-во информации с содержанием
сообщения. Алфавитный подход - объективный подход к измерению информации. Он удобен при
использовании технических средств работы с информацией, т.к. не зависит от содержания сообщения
Вероятностный подход к измерения информации. Все события происходят с
различной вероятностью, но зависимость между вероятностью событий и количеством
информации, полученной при совершении того или иного события можно выразить
формулой.

27.

Содержательный подход
Человек
ИЗМЕРЕНИЕ
Алфавитный подход
Техническое устройство
ИНФОРМАЦИЯ
Неопределенность знаний
Последовательность символов
N
N
Количество символов в алфавите
(его размер) – МОЩНОСТЬ АЛФАВИТА
i
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ВЕС СИМВОЛА
Количество
равновероятных
возможных
событий
i
2i = N
Количество
информации
в сообщении о том,
что произошло одно из N
равновероятных событий
N=2
i = 1 бит
I = K i
(количество информации в одном символе)
K
Количество символов
в символьном сообщении
I
Количество информации
в символьном сообщении
i = 8 бит = 1 байт
N = 256
1 байт
1024
1 Кб
1024
1 Мб
1024
1 Гб

28.

Содержательный подход к измерению информации
Сообщение о том , что произошло одно событие из двух
равновероятных (неопределенность знания уменьшилась в два раза),
несет 1 бит информации.
Что такое неопределенность знания? Допустим вы бросаете монетку, загадывая,
что выпадет: орел или решка. Есть всего два варианта возможного результата бросания
монеты. Причем ни один из этих вариантов не имеет преимущества перед другим. В
таком случае говорят, что они равновероятны. В этом случае перед подбрасыванием
монеты неопределенность знания о результате равна двум. Игральный кубик с шестью
гранями может с равной вероятностью упасть на любую из них. Значит
неопределенность знания о результате бросания кубика равна шести.
Неопределенность знания о некотором событии – это количество возможных
результатов этого события (бросания монеты, кубика, жеребьевки и пр.)

29.

КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ В СООБЩЕНИИ
N
2i =N
i
Количество равновероятных возможных событий
Количество информации в сообщении о том, что
произошло одно из N равновероятных событий.
Задача 1. При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N
было получено
6 бит информации .
Чему равно N ?
Задача 2. В корзине лежат 16 шаров разного цвета . Сколько информации
несет сообщение о том , что из корзины достали красный шар ?

30.

Вероятность и информация
В реальности возможные
события не равновероятны
Условие задачи:
Расчет вероятности оценок
P5 = 60 / 100 = 0,6 = 60 %
P4 = 25 / 100 = 0,25 = 25 %
P3 = 10 / 100 = 0,1 = 10 %
P2 = 5 / 100 = 0,05 = 5 %
за прошедший год ученик
получил 100 оценок:
• 60 пятерок
Определить
количество
• 10 троек
информации в сообщении
• 25 четверок о получении каждой из
оценок
• 5 двоек
Количество
информации
в
сообщении о некотором событии
зависит от вероятности этого
события
Клод Шеннон
(1916 —2001)
2i=1/P
i = log 2 (1 / P)
i5 = log 2 (1 / 0.6) = 0,737 бит
i4 = log 2 (1 / 0.25) = 2 бита
i3 = log 2 (1 / 0.1) = 3,3219 бита
i2 = log 2 (1 / 0.05) = 4,3219 бита

31.

Алфавитный подход к измерению информации
АЛФАВИТ – это набор букв, знаков препинания, цифр, скобок и других символов,
используемых в тексте.
МОЩНОСТЬ АЛФАВИТА ( N ) – это полное число символов в алфавите.
i
2 = N
N
I = K i
N
i
i
I
K
I
МОЩНОСТЬ АЛФАВИТА
rоличество символов в алфавите (его размер)
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ВЕС СИМВОЛА
количество информации в одном символе
K
КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛОВ В СООБЩЕНИИ
КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ В СООБЩЕНИИ

32.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЪЕМ ТЕКСТА
ЗАДАЧА
Книга, подготовленная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой
странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов (включая пробелы между словами).
Каков объем информации в книге?
РЕШЕНИЕ
Мощность компьютерного алфавита равна 256, поэтому один символ несет 1 байт
информации. Значит, страница книги содержит 40 60 = 2400 байт информации.
[кол-во символов в строке] [кол-во строк] = [информационный объем страницы]
Объем всей информации в книге (в разных единицах):
[информационный объем страницы] [кол-во страниц] = [информационный объем книги]
2400 150 = 360 000 байт / 1024 = 351,5625 Кбайт / 1024 = 0,34332275 Мбайт

33.

СЕМАНТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
Ю.А. Шрейдер:
Тезаурус – знания приемника информации о
внешнем мире, его способность воспринимать те
или иные сообщения.
I
наилучшее
восприятие
тезаурус
ничего
непонятно…
сведения не
новы

34. Семантическая теория

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ:
• 1. Достоверность
• 2. Полнота
• 3. Ценность
• 4. Актуальность
• 5. Понятность
• 6. Релевантность
• 7. Доступность
• 8. Защищенность.
• 9. Эргономичность
• 10. Адекватность