Информация. 2

  Содержание 
 

  Введение……………………………………………………………….3

1. Понятие информации……………………………………………...4
2. Формы представления информации……………………………..5
3. Передача информации……………………………………..9
4. Методы преобразования информации…………………..11

  Введение 

  Ускоренное  развитие производства естественным образом  сопровождалось соответствующим увеличением и обновлении суммы знаний, накопленных человечеством. Д. Мартин, один из крупнейших специалистов в области обработки информации, утверждал, что «…к 1800 году общая сумма человеческих знаний удваивалась каждые 50 лет, к 1950году она удваивалась каждые 10 лет, а к 1970 году - каждые 5 лет». Некоторые аналитики считают, что в настоящее время этот период составляет всего 2-3 года.

  Лавинообразный  рост информационных потоков, начавшийся в ХIX веке, к середине ХХ века привел к тому, что люди потеряли возможность ориентироваться в оре информации и эффективно ее обрабатывать, поскольку даже на простой поиск нужной информации приходилось тратить весьма значительные усилия. И это несмотря на то, что значительная доля людей уже оказалась вовлеченной в трудовой процесс, непосредственно связанный с обработкой информации. По данным ряда исследователей, к середине ХХ века в информационную сферу труда в США было вовлечено более 30% трудоспособного населения (бухгалтеры, почтовые служащие, банковские работники, и т. д.) Возникшая ситуация получила в свое время название «информационный взрыв». К концу ХХ века основным предметом труда в общественном производстве промышленно развитых стран стала информация. И тенденция перекачивания трудовых ресурсов из материальной сферы в сферу, так или иначе связанную с обработкой информации, неуклонно укрепляется во всем мире. В этом  заключается актуальность нашего исследования.

  Цель курсовой работы рассмотреть формы представления  информации и методы ее преобразования.

  Задачи:

1. Рассмотреть различные подходы в понятии информации
2. Выявить различные формы представления информации
3. Выявить различные методы преобразования информации

  1. Понятие информации. 

  Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение.

  Информация  — это настолько общее и  глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой. В это  слово вкладывается различный смысл  в технике, науке и в житейских  ситуациях.

  В обиходе  информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о  каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное  раньше".

  Информация  — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах  и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы. 

  Одно и  то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача  и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей  — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого  сообщения и интереса к нему.

  Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт  никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может  быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой  информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его  содержание непонятно или уже  известно.

  Информация  есть характеристика не сообщения, а  соотношения между сообщением и  его потребителем. Без наличия  потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно. 

  В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством  каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

  Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую  последовательность символических  обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой  последовательности символов увеличивает  информационный объём сообщения. 

2.Формы представления информации 

  Существуют  следующие формы представления  информации:

• Текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
• Сетевых или звуковых сигналов;
• Радиоволн;
• Электрических и нервных импульсов;
• Магнитных записей;
• Жестов и мимики;
• Запахов и вкусовых ощущений;

  Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называют информационными объектами.

  Формы представления  информации в современном мире многообразны.

  Информация, получаемая посредствам визуального  наблюдения, чтения, является зрительной информацией. Зрительную информацию можно не только получить, но и передать с помощью мимики и жестов, а так, же посредствам книг, газет, картин, чертежей и других различных изображений.

  В общении  людей присутствует звуковая информация. К ней относятся устная речь, музыкальные звуки и всевозможные восклицания.

  Особое  внимание следует уделить письменности. Письменность – это знаковое (букварное) представление устной речи, в котором  звукам соответствуют буквы.

  С одной  стороны, чтение книг, журналов и других источников, в которых информация представлена в письменном виде, относится к зрительной информации. С другой стороны письменность – это обозначение устной речи, которая относится к звуковой информации. Таким образом, одну и туже информацию можно прочитать, то есть увидеть и услышать.

  Причем  устная информация намного богаче письменной. В разговоре всегда присутствуют различные интонации, выражающие эмоциональное состояние говорящего. Это придает особую выразительность и несет в себе дополнительную информацию.

  Обмен информацией  происходит не только среди людей. Современная жизнь не представляется без различных устройств и машин, которые облегчают работу и заменяют человека при решении различных задач. Между тем работа машин невозможна без процессов обработки информации.

  В технических устройствах и системах прием, обработка и передача информации осуществляется с помощью сигналов. Сигналы отражают физические характеристики изучаемых объектов и процессов. Посредством сигналов информация  может передаваться на малые и большие расстояния. Информация в виде сигнала может различным образом перерабатывается, сохраняться уничтожаться и т.п.

  Различают несколько видов сигналов: звуковые, которые можно услышать при работе милицейской сирены; световые, передающие информацию от пульта дистанционного управления к телевизору, а так же электрические. При передаче информации посредством электрического сигнала значение информации выражается в параметрах электрического тока - в силе тока и напряжении.

  Существующие  в технических устройствах сигналы  делятся на непрерывные (или аналоговые) и дискретные.

  Непрерывность сигнала означает возможность его  изменения на любую малую величину в любой заданный малый промежуток времени.

  Образование аналогового сигнала происходит, например, при получении первичной  информации с датчиков, связанных  с изучаемым объектов или внешней  средой. Полученный сигнал обычно требует дальнейшей обработки. Это может быть передача, преобразование или сохранение.

   Продемонстрировать аналоговую обработку  сигнала можно, рассматривая процесс  преобразования сигнала, идущего от микрофона к динамику. Микрофон преобразует звуковой сигнал в слабый электрический, выходной характеристикой которого является напряжение.

  Микрофон  и динамик применяются в случае, когда стоит проблема усиления звукового сигнала. Для этого производится обработка, а именно целенаправленное усиление аналогового электрического сигнала до требуемой величины. Получив, таким образом, необходимый сигнал, динамик его преобразовывает в звуковой, но уже более сильный, чем поступивший на выход микрофона.

  Примером  аналогового передачи сигнала является передача речи по телефонным проводам:  речевая информация преобразуется в аналоговые электрические сигналы, которые по проводам передаются абоненту, а затее обратно преобразуются в речевую информацию. В этом случае никакой обработки сигнала не производится, только небольшое усиление, которое просто предотвращает затухание сигнала.

  Аналоговое  сохранение информации является также  довольно распространенным явлением. Это, например,  запись звукового  сигнала на магнитную ленту.

  До семидесятых  годов ХХ века в технические устройства работали только аналоговыми сигналами. Аналоговыми являлись и способы  их обработки.

  С появлением в семидесятых годах ХХ века микропроцессора- основного элемента ЭВМ, а так же микросхем с высокой степенью интеграции стали получать распространение дискретные и цифровые сигналы и соответствующие способы их обработки.

  Дискретность  сигнала означает возможность его  изменения только на конечно отрезке  времени, в строго определенные моменты времени, то есть СА сигнал представляет собой непрерывную функцию, а последовательность дискретных значений.

  Дискретные  значения функции, полученные в дискретные моменты времени, имеют приближенные числовые значения. В зависимости  от решаемой задачи эти значения могут  быть зафиксированы только в данных временных точках, а могут сохранять  свое значение в промежутке от данной до следующей точки измерения.

   Дискретный  сигнал, значение которого выражены определенными конечными числами, называется цифровым.  
 
 

  Для обработки, хранения, передачи цифровых сигналов также существуют специальные технические устройства.

  Бурное  развитие вычислительной техники, средств телекоммуникации непосредственно связано с обработкой именно цифровых сигналов, поскольку цифровая связь имеет множество преимуществ по сравнению с аналоговой.

  В цифровом виде храниться информация на аудио- и видео- компакт дисках(CD-ROM). С цифровой передачей данных мы сталкиваемся при обмене информацией между компьютерами с помощью модема или при работе с факсимильными средствами связи.

  Несмотря  на то, что цифровая обработка информации приобретает все большее распространение, отказаться от аналоговой невозможно. Еще остается достаточно много систем и устройств, в которых информация может передаваться только в виде аналогового сигнала. В связи с этим используются различные способы преобразования аналогового сигнала в цифровой и наоборот.

  Процесс преобразования аналогового сигнала  в цифровой и обратно получил наибольшее развитие с появлением глобальных компьютерных сетей. Распространенным средством осуществления связи между компьютерами является телефонная связь, Рассмотрим на примере телефонной линии. Исходное сообщение, поступающее в телефонную линию, преобразуется в аналоговый сигнал. После этого специальные специальные технические средства производят следующие преобразование этого аналогового сигнала в цифровой. И уже в цифровом виде она обрабатывается, храниться, передается. Только достигнув получателя, цифровой сигнал обратно преобразуется в аналоговый и воспринимается абонентом в привычном ему виде.

  Таки образом, мы рассмотрели существующие виды информации. Звуковая и зрительная, посредствам которого общаются люди, а так же информация в виде сигналов непосредственно связаны между собой. Преобразования информации из одного вида в другой показывают, насколько важен и непрерывен процесс обмена информацией. Применение технических устройств делает этот процесс неотъемлемой частью жизни человеческого общества.

  3. Передача информации. 

  Всякое  событие, всякое явление  служит источником информации.

  Информация  передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику  посредством канала связи между  ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в  передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике  появляется принимаемый сигнал, который  декодируется и становится принимаемым  сообщением. Передача информации по каналам  связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

  Любое событие  или явление может быть выражено по-разному, разным способом, разным алфавитом. Чтобы информацию более точно  и экономно передать по каналам связи, ее надо соответственно закодировать.

  Информация  не может существовать без материального  носителя, без передачи энергии. Закодированное сообщение приобретает вид сигналов-носителей  информации. Они-то и идут по каналу. Выйдя на приемник, сигналы должны обрести вновь общепонятный  вид.

  С этой целью  сигналы пробегают декодирующее устройство, приобретая  форму, удобную  для абонента. Система связи сработала, цель достигнута. Когда говорят о  каналах связи, о системах связи, чаще всего для примера берут  телеграф. Но каналы связи - понятие  очень широкое, включающее множество  всяких систем, самых разных.

  Чтобы ясен был многоликий характер понятия  “канал связи”, достаточно  привести несколько примеров.

  При телефонной передаче источник сообщения - говорящий. Кодирующее  устройство, изменяющее звуки слов в электрические импульсы, - это микрофон. Канал, по которому передается информация - телефонный  провод. Та часть трубки, которую мы подносим к уху, выполняет роль декодирующего  устройства. Здесь электрические  сигналы снова преобразуются  в звуки. И наконец, информация поступает  в “принимающее  устройство» - ухо человека на другом конце провода. А вот канал связи совершенно другой природы - живой нерв. Здесь все сообщения передаются нервным импульсом. Но в технических каналах  связи направление передачи информации может меняться, а по нервной  системе передача идет в одном направлении.

  Еще один пример - вычислительная машина. И здесь  те же характерные  черты. Отдельные  системы вычислительной машины передают одна другой информацию с помощью  сигналов. Ведь вычислительная машина -автоматическое  устройство для  обработки информации, как станок - устройство  для обработки металла. Машина не создает из “ничего” информацию, она преобразует только то, что  в нее введено.  

                          канал связи

  Рис..Общая  схема передачи информации.

4.Методы преобразования информации

  Существует  несколько способов преобразования информации :

1. Сжатие информации
2. Кодирование информации

  Сжатие  информации

  Характерной особенностью большинства типов  данных является их избыточность. Степень  избыточности данных зависит от типа данных. Например, для видеоданных  степень избыточности в несколько  раз больше чем для графических  данных, а степень избыточности графических  данных, в свою очередь, больше чем  степень избыточности текстовых  данных. Другим фактором, влияющим на степень  избыточности является принятая система  кодирования. Примером систем кодирования  могут быть обычные языки общения, которые являются ни чем другим, как системами кодирования понятий  и идей для высказывания мыслей. Так, установлено, что кодирование  текстовых данных с помощью средств  русского языка дает в среднем  избыточность на 20-25% большую чем  кодирование аналогичных данных средствами английского языка.

  Для человека избыточность данных часто связана  с качеством информации, поскольку  избыточность, как правило, улучшает понятность и восприятие информации. Однако, когда речь идет о хранении и передаче информации средствами компьютерной техники, то избыточность играет отрицательную  роль, поскольку она приводит к  возрастанию стоимости хранения и передачи информации. Особенно актуальной эта проблема стает в случае обработки  огромных объемов информации при  незначительных объемах носителей  данных. В связи с этим, постоянно  возникает проблема уменьшения избыточности или сжатия данных. Если методы сжатия данных применяются к готовым  файлам, то часто вместо термина "сжатие данных" употребляют термин "архивация  данных", сжатый вариант данных называют архивом, а программные средства, которые реализуют методы сжатия называются архиваторами.

  В зависимости  от того, в каком объекте размещены  данные, подлежащие сжатию различают:

1. Сжатие (архивация) файлов: используется для уменьшения размеров файлов при подготовке их к передаче каналами связи или к транспортированию на внешних носителях маленькой емкости;
2. Сжатие (архивация) папок: используется как средство уменьшения объема папок перед долгим хранением, например, при резервном копировании;
3. Сжатие (уплотнение) дисков: используется для повышения эффективности использования дискового просторную путем сжатия данных при записи их на носителе информации (как правило, средствами операционной системы).

  Существует  много практических алгоритмов сжатия данных, но все они базируются на трех теоретических способах уменьшения избыточности данных. Первый способ состоит  в изменении содержимого данных, второй - в изменении структуры  данных, а третий - в одновременном  изменении как структуры, так  и содержимого данных.

  Если при  сжатии данных происходит изменение  их содержимого, то метод сжатия называется необратимым, то есть при восстановлении (разархивировании) данных из архива не происходит полное восстановление информации. Такие методы часто называются методами сжатия с регулированными потерями информации. Понятно, что эти методы можно применять только для таких типов данных, для которых потеря части содержимого не приводит к существенному искажению информации. К таким типам данных относятся видео- и аудиоданные, а также графические данные. Методы сжатия с регулированными потерями информации обеспечивают значительно большую степень сжатия, но их нельзя применять к текстовым данным. Примерами форматов сжатия с потерями информации могут быть:

• JPEG - для графических данных;
• MPG - для для видеоданных;
• MP3 - для аудиоданных.

  Если при  сжатии данных происходит только изменение  структуры данных, то метод сжатия называется обратимым. В этом случае, из архива можно восстановить информацию полностью. Обратимые методы сжатия можно применять к любым типам данных, но они дают меньшую степень сжатия по сравнению с необратимыми методами сжатия. Примеры форматов сжатия без потери информации:

• GIF, TIFF - для графических данных;
• AVI - для видеоданных;
• ZIP, ARJ, RAR, CAB, LH - для произвольных типов данных.

  Кодирование текстовых данных

  Если каждому  символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы, например символ «§».

  Технически  это выглядит очень просто, однако всегда существовали достаточно веские организационные сложности. В первые годы развития вычислительной техники они были связаны с отсутствием необходимых стандартов, а в настоящее время вызваны, наоборот, изобилием одновременно действующих и противоречивых стандартов. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, а это пока невозможно из-за противоречий между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера.

  Для английского  языка, захватившего де-факто нишу международного средства общения, противоречия уже сняты. Институт стандартизации США (ANSI — American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая к расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

  Первые .32 кода базовой таблицы, начиная с  нулевого, отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но ими можно управлять тем, как производится вывод прочих данных.

  Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов. Базовая таблица кодировки ASCII приведена в приложении 1.

  Аналогичные системы кодирования текстовых  данных были разработаны и в других странах. Так, например, в СССР в этой области действовала система кодирования КОИ-7 (код обмена информацией, семизначный). Однако поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень международного стандарта, и национальным системам кодирования пришлось «отступить» во вторую, расширенную часть системы кодирования, определяющую значения кодов со 128 по 255. Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множественности одновременно действующих кодировок. Только в России можно указать три действующих стандарта кодировки и еще два устаревших.

  Так, например, кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена «извне» — компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение (приложение 2). Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows.

  Другая  распространенная кодировка носит  название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) — ее происхождение относится ко временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы (приложение 3). Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернет».

  Международный стандарт, в котором предусмотрена  кодировка символов русского алфавита, носит название кодировки /50 (International Standard Organization — Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко . 

  На компьютерах, работающих в операционных системах MS-DOS, могут действовать еще две кодировки (кодировка ГОСТ и кодировка ГОСТ-альтернативная). Первая из них считалась устаревшей даже в первые годы появления персональной вычислительной техники, но вторая используется и по сей день .

  В связи  с изобилием систем кодирования  текстовых данных, действующих в  России, возникает задача межсистемного  преобразования данных — это одна из распространенных задач информатики. 

  Универсальная система кодирования  текстовых данных

  Если проанализировать организационные трудности, связанные  с созданием единой система кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время очевидно, что если, например, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим количеством разрядов, то и диапазон возможных значений кодов станет намного больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной — UNICODE (приложение 4). Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов — этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.

  Несмотря  на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостаточных ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы автоматически становятся вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспеченности ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования. Для индивидуальных пользователей это еще больше добавило забот по согласованию документов, выполненных в разных системах кодирования, с программными средствами, но это надо понимать как трудности переходного периода.