ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ

Информатика - совокупность дисциплин, изучающих свойства информации, а также способы представления, накопления, обработки и передачи информации с помощью технических средств.

Любое отражение материального мира, которое может быть зафиксировано живым существом или прибором, несет в себе информацию.

Информация является первичным и неопределяемым в рамках науки понятием. Особенность этого понятия состоит в том, что оно используется во всех без исключения сферах деятельности. Каждая наука вкладывает свой смысл в это понятие.

Оценка количества информации основывается на законах теории вероятности. Это естественно, т.к. сообщение имеет ценность (несет информацию) только тогда, когда мы узнаем из него об исходе события, имеющего случайный характер, когда оно неожиданно, поскольку сообщение об уже известном событии никакой информации не несет.

Например, сообщение «у кошки четыре лапы» не несет никакой новой информации, поскольку факт это общеизвестный, т.е. объем информации близок к нулю. С точки зрения компьютера объем такой информации один байт (да или нет, 0 или 1). Объем полученной информации изменяется в зависимости от вероятности события, которое тоже зависит от множества факторов (например, если кошка - дворовая, то увеличивается вероятность того, что она попала в катастрофу и лишилась лапы).

Таким образом, чем больше интересующее нас событие имеет случайных исходов, тем ценнее будет сообщение его результата, тем больше информации оно несет.

Неопределенность можно охарактеризовать количеством возможных выборов действий в конкретной ситуации, а полученную информацию - величиной, на которую уменьшилась степень неопределенности. Например, если перед Красной Шапочкой две дороги, то информация о том, что по левой дороге бродит Волк, уменьшает неопределенность выбора вдвое за счет отброса левой дороги.

Для численной оценки неопределенности необходимо выбрать функцию, которая зависела бы от количества возможных в данной ситуации выборов. При этом если возможен только один выбор, то неопределенность равна нулю (функция должна обращаться в нуль, т.к. неопределенность отсутствует). Кроме того, с возрастанием количества выборов неопределенность ситуации должна увеличиваться. Если имеется две ситуации, то степень неопределенности общей ситуации должна быть равна сумме степеней неопределенности исходных ситуаций.

Искомую функцию предложил американский ученый Р. Хартли:

Н=log₂ N,

где Н - степень неопределенности ситуации,

N - количество равновозможных выборов в рассматриваемой ситуации.

Пример 1. Витязь на распутье. Перед ним три дороги. Найти неопределенность ситуации.

H=log₂ 3=1,585.

Сообщение о событии, у которого только два одинаково возможных исхода, содержит одну единицу информации, называемую битом (bi nary digi t - двоичный разряд). Выбор такой единицы измерения количества информации не случаен. Он связан с наиболее распространенным способом кодирования информации при передаче и обработке с помощью компьютеров.

В примере 1 неопределенность ситуации оценивается в 1,585 бит.

Для определения количества полученной информации достаточно из степени неопределенности исходной ситуации H₁ вычесть степень неопределенности ситуации, в которой оказались после получения информации H₂:

K = H₁ - H₂ = log₂ N₁ - log₂ N₂.

Пример 2. Путник оказался на распутье. Перед ним пять дорог. Вещая птица поведала ему, что крайняя справа дорога опасна. Определить количество информации в сообщении птицы.

Решение. До получения информации путник мог двигаться равновероятно по любой из пяти дорог, т.е. неопределенность H₁ = log₂ 5, после получения сообщения птицы путник будет выбирать одну из четырех дорог, т.е. H₂ = log₂ 4, поэтому количество полученной информации

K = H₁ - H₂ = log₂ 5 - log₂ 4 = 2.322 - 2 = 0.322 бита.

Человек обрабатывает информацию крайне сложно. Процесс обработки зависит от жизненного опыта, эрудиции, интеллектуального развития, сферы деятельности, заинтересованности в определенных событиях, а также от темперамента и других факторов. Например, сообщение о том, что количество информации определяется по указанной выше формуле, не несет никакой информации трехлетнему ребенку, но ценна для абитуриента, особенную ценность она приобретает, если аналогичный вопрос достался на экзамене.

В технике используется более простой способ измерения информации, который называется объемным. Он основан на подсчете количества знаков (символов) в сообщении, т.е. связан с его длиной и не учитывает содержание.

В вычислительной технике применяют стандартные единицы измерения: бит, байт и производные от них. Бит - наименьшая единица измерения информации, соответствующая одному двоичному разряду. Байт - это один символ, который можно представить двоичным кодом. Всего в одном байте можно записать 2⁸ = 256 различных двоичных восьмибитовых последовательностей или 256 символов.

1024 байта = 1 Кб = 2¹⁰ байта (Кб - килобайт)

1024 Кб = 1 Мб = 2²⁰ байта (Мб - мегабайт)

1024 Мб = 1 Гб = 2³⁰ байта (Гб - гигабайт)

Скорость передачи информации измеряется в бит/сек (бод) и производных от нее.

Абстрактная информация передается с помощью конкретного, зафиксированного на материальном носителе сообщения. Сообщение может восприниматься человеком всеми пятью органами чувств. В соответствии с этим информация делится на виды: зрительную, слуховую, осязательную, вкусовую и обонятельную.

Чаще и больше всего человек воспринимает зрительной информации. В свою очередь зрительная информация делится на символьную, числовую и графическую. Информацию, представленную в символьном, числовом и графическом виде, может обрабатывать и компьютер.

Поиск по сайту: