Информация. Хранение, обработка и измерение информации. (Лекция 1)

1. ИНФОРМАТИКА

Курс лекций

2. Шеметова А.Д.

Доцент кафедры Прикладной математики

3. Лекция 1

Предмет и содержание дисциплины «Информатика».
Понятие и свойства информации. Хранение, обработка и
измерение информации.

4.

Предмет и содержание дисциплины «Информатика».
Понятие и свойства информации. Хранение, обработка и измерение
информации.
Информатика — это основанная на использовании компьютерной техники
дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также
закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования,
передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.
Выделяют следующие части в информатике:
Технические средства, или аппаратура компьютеров (Hardware)
Программные средства - совокупность всех программ, используемых
компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению
(Software)
Алгоритмические средства – для обозначения части информатики,
связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их
построения, (Brainware)

5.

Латинский язык:
informatiо – разъяснение, сведения
Французский язык:
informatique = information + automatique
информатика информация
автоматика
Английский язык:
computer science
компьютер + наука
= наука о компьютерах

6.

Предмет и содержание дисциплины «Информатика».
Понятие и свойства информации. Хранение, обработка и измерение
информации.
Информация для человека — это знания, которые он получает из различных
источников с помощью органов чувств.
В технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков
или сигналов;
Информация может существовать в виде:
текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
световых или звуковых сигналов;
радиоволн;
электрических и нервных импульсов;
магнитных записей;
жестов и мимики;
запахов и вкусовых ощущений;
хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и
свойства организмов и т.д.

7. Виды информации

Символ (знак, жест)
Текст (состоит из символов, важен их порядок)
КОТ ТОК
Числовая информация
Графическая информация (рисунки, картины,
чертежи, фото, схемы, карты)
Звук
Тактильная информация (осязание)
Вкус
Запах

8.

Предмет и содержание дисциплины «Информатика».
Понятие и свойства информации. Хранение, обработка и измерение
информации.
Информация может носить непрерывный (аналоговый) или
прерывистый (дискретный) характер:
дискретная
форма
последовательность
представления
информации
символов,
–
это
характеризующая
прерывистую, изменяющуюся величину;
аналоговая
или
непрерывная
форма
представления
информации - это величина, характеризующая процесс, не
имеющий перерывов или промежутков (температура тела
человека, скорости автомобиля на определенном участке
пути и т.п.).

9.

Предмет и содержание дисциплины «Информатика».
Понятие и свойства информации. Хранение, обработка и измерение
информации.
Свойства информации
Понятность - обладает та информация, которая выражена в форме, понятной
тем, кому она предназначена, иначе она становиться бесполезной;
Полезность (ценность) - зависит от того, какие задачи можно решить,
используя эту информацию.
Достоверность - информация достоверна, если она содержит сведения,
отражающие истинное положение дел;
Актуальность - определяется степенью сохранения ценности информации в
момент ее использования;
Полнота и точность - информация полна, если её достаточно для
понимания и принятия решений. Точность информации определяется
степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления.

10. Приведите примеры

достоверной,
но
неактуальной
информации;
актуальной,
но
недостоверной
информации;
полной,
достоверной,
но
бесполезной информации;
актуальной,
но
непонятной
информации.

11. Информационные процессы (действия, выполняемые с информацией)

Получение (через органы чувств)
Хранение
мозг, бумага, камень, береста, …
память ПК, дискеты, винчестеры, CD, DVD
Обработка
создание новой информации
кодирование – изменение формы, запись в некоторой
знаковой системе (в виде кода)
поиск
сортировка – расстановка элементов списка в
заданном порядке
Передача
помехи
источник
информации
канал связи
приемник
информации

12. Кодирование информации

Кодирование — это представление информации в форме,
удобной для её хранения, передачи и обработки.
кодирование
данные (код)
Информация передается,
обрабатывается и хранится
в виде кодов.
10101001010
передача
борьба с помехами
(специальные способы
кодирования)
данные (код)
11111100010
передача
обработка
хранение

13. Языки

Язык – знаковая система, используемая для хранения и
передачи информации.
естественные
(русский, английский, …)
есть правила и исключения
формальные (строгие правила)
E mc
2
16 1016 208 100002
program qq;
begin
writeln("Привет!");
end.

14. Кодировка ASCII (7-битная)

ASCII = American Standard Code for Information
Interchange
Коды 0-127:
0-31 управляющие символы:
7 – звонок, 10 – новая строка,
13 – возврат каретки, 27 – Esc.
32 пробел
знаки препинания: . , : ; ! ?
специальные знаки: + - * / () {} []
48-57
цифры 0..9
65-90
заглавные латинские буквы A-Z
97-122
строчные латинские буквы a-z

15. 8-битные кодировки

Кодовые страницы (расширения ASCII):
0
127
1
таблица ASCII
Для русского языка:
CP-866
CP-1251
КОI8-R
MacCyrillic
128
254
национальный алфавит
для MS DOS
для Windows (Интернет)
для UNIX (Интернет)
для компьютеров Apple
Проблема:
Windows-1251
Привет, Вася!
рТЙЧЕФ, чБУС!
KOI8-R
оПХБЕР, бЮЯЪ!
Привет, Вася!
255

16. 8-битные кодировки

1 байт на символ – файлы небольшого
размера!
просто обрабатывать в программах
нельзя использовать символы разных
кодовых страниц одновременно (русские и
французские буквы, и т.п.)
неясно, в какой кодировке текст (перебор
вариантов!)
для каждой кодировки нужен свой шрифт
(изображения символов)

17. Стандарт UNICODE

1 112 064 знаков, используются около 100 000
Windows: UTF-16
16 битов на распространённые символы,
32 бита на редко встречающиеся
Linux: UTF-8
8 битов на символ для ASCII,
от 16 до 48 бита на остальные
совместимость с ASCII
более экономична, чем UTF-16, если много
символов ASCII

18. Измерение информации

Количество информации
1 Бит информации - сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два
раза. Неопределенность знаний о некотором событии — это количество
возможных результатов события
В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти
компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1",
используемых для внутримашинного представления данных и команд.
220 В
220 В
«0»
«1»

19.

1 бит – это количество информации, которое
мы получаем при выборе одного из двух
возможных вариантов (вопрос: «Да» или
«Нет»?)
Примеры:
Эта стена – зеленая? Да.
Дверь открыта? Нет.
Сегодня выходной? Нет.
Это новый автомобиль? Новый.
Ты будешь чай или кофе? Кофе.

20. Единицы измерения

1 байт (bytе)
= 8 бит
1 Кбайт (килобайт) = 1024 байта
1 Мбайт (мегабайт) = 1024 Кбайт
1 Гбайт (гигабайт)
= 1024 Мбайт
1 Тбайт (терабайт)
= 1024 Гбайт
1 Пбайт (петабайт) = 1024 Тбайт
210

21. Формула Хартли (1928)

N 2
I
N
I log 2 N
I
– количество информации в битах
– количество вариантов
Пример:
В аэропорту стоит 6 самолетов, из них один
летит в Москву. Сколько информации в
сообщении «В Москву летит второй самолет»?
I log 2 6
бит

22. Алфавитный подход

Алфавит – набор знаков, используемых при
кодировании информации с помощью некоторого
языка.
Примеры:
АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
×O
0123456789
Мощность алфавита – количество символов.
информационная
емкость символа
I log 2 N
мощность
алфавита

23. Алфавитный подход

Задача. Определить объем информации в сообщении
ПРИВЕТВАСЯ
для кодирования которого используется русский
алфавит (только заглавные буквы).
Решение:
считаем все символы (здесь 10 символов)
мощность алфавита – 32 символа (32=25)
1 символ несет 5 бит информации
Ответ: 10·5 бит = 50 бит

24. Вероятностный подход

Как посчитать информацию, если варианты не
равновероятны?
Клод Шеннон (1916 —2001)
американский математик и электротехник,
один из создателей математической теории
информации и криптографии.
Идея: если случается менее вероятное событие, мы получаем
больше информации.
0 pi 1 – вероятность выбора i-ого варианта (i=1,…,N)
Если произошло событие i, мы получаем информацию
1
I i log 2
pi

25. Вероятностный подход

Задача 1. В пруду живут 100 рыб, из них 20 карасей, 30
пескарей, а остальные – окуни. Сколько информации
несет сообщение о том, что рыбак поймал карася
(пескаря, окуня), если все рыбы одинаково голодны?
Формула:
1
I i log 2
pi
Решение:
карась
пескарь
окунь
20
p1
0,2
100
30
p2
0,3
100
50
p3
0,5
100
1
I1 log 2
log 2 5 2,32 бита
0,2
1
I 2 log 2
log 2 3,33 1,74 бита
0,3
1
I 3 log 2
log 2 2 1 бит
0,5

26. Информационное общество

Информационное (постиндустриальное) общество
– главными продуктами производства являются
информация и знания.
Этапы развития:
• письменность (Египет, Междуречье, Китай, 3000
лет до н.э.)
• книгопечатание (XV век, И. Гутенберг)
• средства связи – телеграф, телефон, радио, TV
(конец XIX века)
• компьютерная техника (XX век)
Информатизация – процесс перехода к
информационному обществу.

27. Информационное общество

Критерии:
• число компьютеров
• уровень развития компьютерных сетей
• доля населения, занятого в сфере ИТ
Характерные черты:
• изменение структуры экономики
• развитие телекоммуникаций
• свобода доступа к информации
• рост информационной культуры (потребность и
умение человека использовать ИТ)
• доступность образования
• изменение уклада жизни

28. Информационное общество

Что плохо:
• усиление влияния средств массовой информации;
• разрушение частной жизни личности и
организаций;
• проблема отбора качественной и достоверной
информации;
• многим людям будет сложно приспособиться к
новым условиям.

29. Информационные ресурсы

Ресурс – средство, «обработав» которое можно
получить желаемый результат.
Ресурсы общества
• материальные
• природные (сырьевые)
• энергетические
• трудовые
• финансовые
• информационные – документы, в том числе в
библиотеках, архивах, фондах, банках данных и
др. информационных системах.

30. Информационные ресурсы

!
библиотечные
архивные
научно-техническая информация
правовая информация
финансовая и экономическая информация
информация о природных ресурсах
информация государственных органов
отраслевая информация
информация предприятий и учреждений
Информационные ресурсы становятся
товаром, стоимость которого сопоставима
со стоимостью других ресурсов.

31. Информационные услуги

• связь, Интернет
• рекламные агентства
• подбор персонала (кадровые агентства)
• обучение
• консалтинг (услуги по оптимизации бизнеса)
• поиск и подбор информации
• создание программного обеспечения
• создание Web-сайтов

32. Информационные технологии

Технология – способ сделать «продукт» из исходных
материалов (с гарантированным результатом!).
Новые (компьютерные) ИТ – технологии, связанные
с использованием компьютеров и программного
обеспечения для хранения, защиты, обработки и
передачи информации.

33. Информационные технологии

• подготовка документов
• поиск информации
• телекоммуникации (сети, Интернет, электронная
почта)
• автоматизированные системы управления (АСУ)
• системы автоматизированного проектирования
(САПР)
• геоинформационные системы (на основе карт,
снимков со спутника)
• обучение
электронные учебники
компьютерные тренажеры
дистанционное обучение (через Интернет)

34. Информационные технологии

• автоматизированные системы управления (АСУ)
Ресторан+
сервер, база данных
администратор
рабочие места
официантов, барменов, кассиров
менеджер
производство
(кухня)

35. Информационные технологии

датчики
датчики
• автоматизированные системы управления
технологическими процессами (АСУТП)
блок сбора
информации
блок
управления
блок сбора
информации
блок
управления
локальная
сеть
GSM
модем
GSM
модем
рабочее
место
оператора

36. Информационные технологии

• системы автоматизированного проектирования (САПР)

37. Информационные технологии

• геоинформационные системы (привязка объектов к
местности)
объекты
дороги
рельеф
местность
реальный
мир

38. Информационные технологии

• дистанционное обучение
самостоятельная работа
письменные задания
выездные школы, работа с тьютором (наставником)
консультации по Интернету, видеоконференции
серверы
базы данных
тьютор
www.intuit.ru
Интернет

39. Спасибо за внимание