Информационные процессы и системы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Российский Государственный гуманитарный университет

 

 

Факультет психологии

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине информатика

на тему «Информационные процессы и системы»

 

 

 

 

Выполнил:

Руководитель: Буров И.П.

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2008

 

Содержание

 

Введение

1. Что такое информация, информационный процесс

1.1 Количество информации

1.2 Ценность информации

2. Определение информационных систем и информационных технологий, их различия

3. Обработка информации

4. Задачи обнаружения сигнала

5. Сжатие и адаптативная дискретизация сигналов

6. Переработка текстовой информации

Заключение

Список литературы

 

 

Введение

 

Обмен информацией был и является одной из отличительных особенностей человеческой деятельности. Общение людей друг с другом, их взаимоотношения с внешним миром, их производственная, научная и общественная деятельность тесно связаны с информационными процессами - процессами восприятия, передачи, обработки, поиска, хранения и отображения информации. Без обмена информацией невозможно управление различными объектами, организация производственной, научной и общественной жизни человека. Процессы общения также неразрывно связаны с информационным обменом, коммуникацией, установлением информационных связей между обучаемыми и обучающим.

Накопление человечеством опыта и знаний при освоении природы смешалось с освоением информации.

Сначала из поколения в поколение информация передавалась устно. Это были сведения о профессиональных навыках, например о приемах охоты, обработки охотничьих трофеев, способах земледелия и др. Но затем информацию стали фиксировать в виде графических образов окружающего мира. Так, первые наскальные рисунки, изображающие животных, растения, людей, появились примерно 20 - 30 тыс. лет назад.

Поиск более современных способов фиксирования информации привел к появлению письменности. Вначале люди записывали расчеты с покупателями, а затем написали и первое слово.

 

 

1. Что такое информация, информационный процесс

 

В обыденной жизни информацию отождествляют с понятиями "сообщение", "сведения", "данные", "знания". Такое соотношение допустимо лишь до некоторой степени, так как у всех этих понятий есть одно общее важное свойство - они обозначают нечто, являющееся отображением реальных объектов и процессов. Однако, как только ставится вопрос о совершенствовании информационных процессов, подобное понимание термина "информация" обнаруживает ряд недостатков. Так, очевидным является то, что целью функционирования информационных систем не может быть выдача как можно большего количества информации (показателей, документов). Один лаконичный, грамотно составленный документ чаще всего полезнее "информативнее", чем несколько документов. Взяв ряд исходных показателей, можно получить множество различных производных, но увеличение числа последних не обязательно будет отражать прирост полезных сведений (знаний).

Следовательно, данные или сообщения содержат нечто такое, от чего зависит их сравнительная ценность, ради чего они собираются, передаются и обрабатываются. Именно поэтому под термином "информация" чаще всего понимают содержательный аспект данных, проводя, таким образом, различие между информацией и данными. Термин "данные" происходит от латинского слова data - факт, а термин "информация" - от латинского "informatio", что означает разъяснение, изложение.

В строго научном плане понятие "информация" связывается с вероятностью осуществления того или иного события. И чем выше вероятность конкретного исхода (результата) этого события, тем меньше количество информации возникает после его осуществления и наоборот. Следовательно, ИНФОРМАЦИЯ - это мера устранения неопределенности в отношении исхода интересующего нас события. Причем характерным является то обстоятельство, что информативность сообщения (количество информации в нем) не всегда пропорциональна объему (длине) этого сообщения.

Информация не существует сама по себе, так как она подразумевает наличие объекта (источника), отражающего информацию, и субъекта (приемника, потребителя), воспринимающего ее. Всякое событие, всякое явление служит источником информации.

Процесс передачи информации от источника к получателю называется Информационным процессом.

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, играет роль декодирующего устройства. Здесь электрические сигналы снова преобразуются в звуки. И, наконец, информация поступает в "принимающее устройство" - ухо человека на другом конце провода.

 

 

 

 

Общая схема передачи информации.

 

1.1 Количество информации

 

Информация - произвольная последовательность символов, т.е. любое слово, каждый новый символ увеличивает количество информации. Как же измерить количество информации? Для этого, как впрочем и для измерения длины, массы и т.д. нужен эталон. Какое же слово взять в качестве эталона информации? Прежде, чем выбрать это слово необходимо выбрать алфавит - материал, из которого будет сделано это слово. Обычно алфавит берут двухсимвольным. Например, он может состоять из цифр 1 и 0. Эталоном считается слово, состоящее из одного символа такого алфавита. Количество информации, содержащееся в этом слове, принимают за единицу, названную битом. Имея эталон количества информации можно сравнить любое слово с эталоном. Проще сравнивать те слова, которые записаны в том же двухсимвольном алфавите.

 

1.2 Ценность информации

 

Количество информации в двух сообщениях может быть совершенно одинаковым, а смысл совершенно разным. Два слова, например «Мир» и «Рим», содержат одинаковое количество информации, состоят из одних и тех же букв, но смысл слов различен.

В повседневной жизни, как правило, оцениваются полученные сведения со смысловой стороны: новые сведения воспринимаем не как определенное количество информации, а как новое содержание.

Пассажиры едут в автобусе. Водитель объявляет остановку. Кое-кто выходит, остальные не обращают внимания на слова водителя - переданную им информацию. Почему? Потому что информация здесь имеет разную ценность для получателей, в роли которых в этом примере выступают пассажиры. Вышел тот, для кого информация была ценна. Значит, ценность можно определить как свойство информации, влияющей на поведение ее получателя.

 

 

2. Определение информационных систем и информационных технологий, их различия

 

Информационная система - это коммуникационная система по сбору, передаче и переработке информации об объекте. Это прикладная программная подсистема, ориентированная на поиск, сбор, обработку и хранение информации. Каждый базовый компонент информационной системы является самостоятельной системой, имеет определенную структуру построения и цели функционирования.

Термин "технология" (от греческое "techne" - искусство, умение, мастерство и греческого "logos" - понятие, учение) определяется как совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материалов или полуфабрикатов, осуществляемых в процессе производства конечной продукции.

Технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной техники.

Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология - это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.

Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

 

 

3. Обработка информации

 

Цели, задачи и виды обработки информации

Понятие обработки информации является весьма широким. Ведя речь об обработке информации, следует дать понятие инварианта обработки. Обычно им является смысл сообщения (смысл информации, заключенной в сообщении). При автоматизированной обработке информации объектом обработки служит сообщение, и здесь важно провести обработку таким образом, чтобы инварианты преобразований сообщения соответствовали инвариантам преобразования информации.

Цель обработки информации в целом определяется целью функционирования некоторой системы, с которой связан рассматриваемый информационный процесс. Однако для достижения цели всегда приходится решать ряд взаимосвязанных задач.

К примеру, начальная стадия информационного процесса - рецепция. В различных информационных системах рецепция выражается в таких конкретных процессах, как отбор информации (в системах научно-технической информации), преобразование физических величин в измерительный сигнал (в информационно-измерительных системах), раздражимость. и ощущения (в биологических системах) и т.п.

Процесс рецепции начинается на границе, отделяющей информационную систему от внешнего мира. Здесь, на границе, сигнал внешнего мира преобразуется в форму, удобную для дальнейшей обработки.

Для биологических систем и многих технических систем, например читающих автоматов, эта граница более или менее четко выражена. В остальных случаях она в значительной степени условна и даже расплывчата. Что касается внутренней границы процесса рецепции, то она практически всегда условна и выбирается в каждом конкретном случае исходя из удобства исследования информационного процесса.

Следует отметить, что независимо от того, как "глубоко" будет отодвинута внутренняя граница, рецепцию всегда можно рассматривать как процесс классификации.

Формализованная модель обработки информации

Обратимся теперь к вопросу о том, в чем сходство и различие процессов обработки информации, связанных с различными составляющими информационного процесса, используя при этом формализованную модель обработки. Прежде всего заметим, что нельзя отрывать этот вопрос от потребителя информации (адресата), от семантического и прагматического аспектов информации. Наличие адресата, для которого предназначено сообщение (сигнал), определяет отсутствие однозначного соответствия между сообщением и содержащейся в нем информацией. Совершенно очевидно, что одно и то же сообщение может иметь различный смысл для разных адресатов и различное прагматическое значение.

Предположим, что с каждым конкретным потребителем информации связано некоторое множество I, элементами которого являются пары смысл-значение. Существует множество X сообщений, элементами которого могут быть символы, слова, фразы, значения физических величин и процессов - словом, любые знаки. Чтобы из сообщения X могла быть извлечена информация I, должно существовать некоторое отображение j

 

         (3.1)

 

ÿâëÿþùååñÿ ðåçóëüòàòîì äåéñòâèÿ, ïî êðàéíåé ìåðå, òðåõ ôàêòîðîâ:

1) äîãîâîðåííîñòè ìåæäó îòïðàâèòåëåì è ïîòðåáèòåëåì, ÷òî ïîçâîëÿåò "îñìûñëèâàòü" ñîîáùåíèå;

2) íàëè÷èåì êîíêðåòíîé öåëè ó àäðåñàòà;

3) òîé ñèòóàöèåé, â êîòîðîé íàõîäèòñÿ àäðåñàò.

Ïîñëåäíèå äâà ôàêòîðà îïðåäåëÿþò çíà÷åíèå ñîîáùåíèÿ. Îòîáðàæåíèå j íàçûâàåòñÿ ïðàâèëîì èíòåðïðåòàöèè ñîîáùåíèè. Îíî ìîæåò áûòü îáùèì, ïîíÿòíûì äëÿ ìíîãèõ ïîòðåáèòåëåé èíôîðìàöèè, ëèáî èçâåñòíûì ëèøü ïàðå îòïðàâèòåëü--ïîòðåáèòåëü, à äëÿ äðóãèõ ïîòðåáèòåëåé èíôîðìàöèè íåçíàíèå ïðàâèëà j ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî äàæå âîñïðèíÿòîå ñîîáùåíèå íå ïîääàåòñÿ èíòåðïðåòàöèè èëè âåäåò ê ëîæíîé èíòåðïðåòàöèè.

Îáðàáîòêà èíôîðìàöèè íå ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíà âíå îáðàáîòêè ñîäåðæàùèõ åå ñîîáùåíèé.

Ìîæíî ïðåäñòàâèòü ñëåäóþùóþ ôîðìàëèçîâàííóþ ìîäåëü îáðàáîòêè. Ïóñòü X - ìíîæåñòâî âîçìîæíûõ ñîîáùåíèé, ôèãóðèðóþùèõ â íåêîòîðîé ñèñòåìå êîììóíèêàöèè. Ïîä îáðàáîòêîé ñîîáùåíèé ïîíèìàåòñÿ íåêîòîðîå îòîáðàæåíèå q:

 

 

где Y - множество, элементы которого назовем обработанными сообщениями. В общем случае для интерпретации сообщений Y может служить правило, отличное от j, íàïðèìåð, ïðàâèëî y. Òîãäà îòîáðàæåíèå

 

 

следует рассматривать как интерпретацию обработанных сообщений Y. Здесь множество J есть также множество пар смысл-значение.

Представление обработки в форме (3.2), хотя и не охватывает всех видов обработки сообщений, тем не менее является достаточно общим, чтобы рассматривать многие виды обработки сообщений в технических системах.

Принимая во внимание правило обработки (3.2) и правила интерпретации (3.1) и (3.3), получаем следующую зависимость отображений j, y è q:

 

 

Из диаграммы видно, что каждому сообщению xÎX ïîñòàâëåí â ñîîòâåòñòâèå ðîâíî îäèí îáðàç j(x)ÎI è ðîâíî îäèí îáðàç y(q(x))ÎJ. Äåéñòâèòåëüíî:

yÎY èìååò îáðàç y(y)ÎJ;

xÎX èìååò îáðàç q(x)ÎY, [q(x)=y];

xÎX èìååò îáðàç y(q(x)).

Ó÷èòûâàÿ ýòî, íà ìíîæåñòâàõ I, J ìîæíî îïðåäåëèòü îòíîøåíèå h, êîòîðîå ìîæåò âûðàæàòü òàêîé ñìûñë: èìåòü îáùèé ïðîîáðàç âî ìíîæåñòâå X. Äàííîå îòíîøåíèå h íå îáÿçàòåëüíî ÿâëÿåòñÿ îòîáðàæåíèåì. Òàê, åñëè îòîáðàæåíèå j íå áèåêòèâíî, òî ýëåìåíò ìíîæåñòâà I ìîæåò èìåòü áîëåå îäíîãî ïðîîáðàçà âî ìíîæåñòâå X. Êàæäûé ïðîîáðàç êàê ýëåìåíò ìíîæåñòâà X èìååò ïî îäíîìó îáðàçó â ìíîæåñòâå J, è, ñëåäîâàòåëüíî, ðàññìàòðèâàåìûé ýëåìåíò èç ìíîæåñòâà I íàõîäèòñÿ â îòíîøåíèè h ñ ÷èñëîì ýëåìåíòîâ èç ìíîæåñòâà J, ðàâíûì ÷èñëó åãî ïðîîáðàçîâ â ìíîæåñòâå X.  ñèëó ýòîãî îòíîøåíèå h íå ÿâëÿåòñÿ îòîáðàæåíèåì.

Ïðàâèëî îáðàáîòêè j ñîîáùåíèÿ X íàçûâàåòñÿ ñîõðàíÿþùèì èíôîðìàöèþ, åñëè îòíîøåíèå h ÿâëÿåòñÿ îòîáðàæåíèåì, à äèàãðàììà (3.4) ïðèíèìàåò âèä

 

 

Из диаграммы следует, что произведение отношения jh ðàâíî ïðîèçâåäåíèþ qy, ò. å. äèàãðàììà (3.4) ÿâëÿåòñÿ êîììóòàòèâíîé. Îïðåäåëÿþùèì îòîáðàæåíèåì â äèàãðàììå (3.4) ÿâëÿåòñÿ îòîáðàæåíèå h - ïðàâèëî îáðàáîòêè èíôîðìàöèè. Ïîýòîìó íàçâàíèÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ îáðàáîòêè ñîîáùåíèé ïðîèñõîäÿò èç ñìûñëà è èìåíè ïðàâèëà h. Îáû÷íî ïðè âûáîðå âèäà îáðàáîòêè ñîîáùåíèé èñõîäÿò èç ïðàâèëà h ñ ó÷åòîì ïðàâèë èíòåðïðåòàöèè ñîîáùåíèé j è y.

Ïóñòü q è h - âçàèìíî îäíîçíà÷íûå îòîáðàæåíèÿ. Ýòî îòíîñèòñÿ ê ñëó÷àþ, êîãäà ê ïðàâèëó q ïðåäúÿâëÿåòñÿ òðåáîâàíèå íå òåðÿòü èíôîðìàöèþ â ïðîöåññå îáðàáîòêè, íàïðèìåð ïðè ïåðåìåíå íîñèòåëÿ èíôîðìàöèè, ïåðåõîäå îò îäíîãî âèäà ìîäóëÿöèè ê äðóãîìó è ò. è.

Ðàññìîòðèì ïðèìåð èç îáëàñòè ñîîáùåíèé íà åñòåñòâåííîì ÿçûêå. Î÷åâèäíî, ñîîáùåíèå «ÝÂÌ îáëàä. ñï-ñòüþ îáð-êè èíô-èè», áëàãîäàðÿ èçáûòî÷íîñòè òåêñòà íà åñòåñòâåííîì ÿçûêå îäíîçíà÷íî âîññòàíàâëèâàåòñÿ êàê «ÝÂÌ îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ îáðàáîòêè èíôîðìàöèè».

 ðàññìîòðåííûõ ïðèìåðàõ ñóùåñòâóåò îáðàòíîå ïðåîáðàçîâàíèå q-1, êîòîðîå ÿâëÿåòñÿ îäíîçíà÷íûì, - ïîçâîëÿåò âîññòàíîâèòü èñõîäíûé ýëåìåíò xÎX ïî èçâåñòíîìó yÎY, ò. å. èñõîäíîå ñîîáùåíèå ïî îáðàáîòàííîìó.

Ðàññìîòðèì òåïåðü ñëó÷àé, êîãäà h ÿâëÿåòñÿ âçàèìíî îäíîçíà÷íûì îòîáðàæåíèåì, ò.å. èíòåðïðåòàöèÿ èñõîäíîãî ñîîáùåíèÿ ìîæåò áûòü ïðîèçâåäåíà òî÷íî, à q âçàèìíî îäíîçíà÷íûì îòîáðàæåíèåì íå ÿâëÿåòñÿ. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ìíîæåñòâî X èìååò áîëüøåå ÷èñëî ýëåìåíòîâ, ÷åì ìíîæåñòâî Y. Òîãäà q åñòü ñæèìàþùåå îòîáðàæåíèå.  ýòîì ñëó÷àå ïðàâèëî ïðåîáðàçîâàíèÿ íàçûâàåòñÿ ñæàòèåì èíôîðìàöèè, õîòÿ ïðàâèëüíåå ãîâîðèòü î ñæàòèè ñîîáùåíèÿ èëè ñæàòèè ñèãíàëà.

Íàêîíåö, åñëè îòîáðàæåíèå h íå èíúåêòèâíî, òî îòîáðàæåíèå q òàêæå íå ÿâëÿåòñÿ âçàèìíî îäíîçíà÷íûì. Ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò ïîòåðÿ ÷àñòè èíôîðìàöèè â îáðàáîòàííîì ñîîáùåíèè yÎY ïî ñðàâíåíèþ ñ òîé, êîòîðàÿ ñîäåðæèòñÿ â èñõîäíîì ñîîáùåíèè xÎX. Ñóùåñòâóåò ìíîãî âèäîâ îáðàáîòêè èíôîðìàöèè.

 

 

4. Çàäà÷è îáíàðóæåíèÿ ñèãíàëà

 

Ñèãíàë s(t) ðàñïðîñòðàíÿÿñü ïî êàíàëó ñâÿçè, èñêàæàåòñÿ ïîìåõîé, òàê ÷òî ìîæíî ãîâîðèòü î òîì, ÷òî íà âõîä ïðèåìíèêà ïðèõîäèò íå ñèãíàë s(t), à äðóãîé ñèãíàë x(t).

 ïðèåìíèêå ñîäåðæàòñÿ àïðèîðíûå ñâåäåíèÿ î ñèãíàëå:

1) èçâåñòåí âèä ôóíêöèè s(t) è èçâåñòíî, ÷òî îíà íå ðàâíà íóëþ íà èíòåðâàëå âðåìåíè (tí, tê),

2) èçâåñòíà ñòàòèñòèêà ïîìåõè (íàïðèìåð, ïëîòíîñòü âåðîÿòíîñòè åå àìïëèòóäû).

 ïðèåìíèêå ðåøàåòñÿ, áûë ëè ïåðåäàé ñèãíàë íà èíòåðâàëå âðåìåíè (tí,tê) èëè íåò. Î÷åâèäíî, ÷òî ðåøåíèå íåëüçÿ ïðèíÿòü äî íàñòóïëåíèÿ ìîìåíòà âðåìåíè tí, à â ðÿäå ñëó÷àåâ - è äî íàñòóïëåíèÿ ìîìåíòà tê. Ïðèåìíèê àíàëèçèðóåò ñèãíàë x(t) íà èíòåðâàëå (tí,tê) è â íåêîòîðûé ìîìåíò âðåìåíè t0³tê äîëæåí âûäàòü ðåøåíèå.

Ðàññìîòðèì ðåøåíèå äàííîé çàäà÷è ïðè ñëåäóþùèõ îãðàíè÷åíèÿõ (óñëîâèÿõ):

1) èçâåñòåí âèä ñèãíàëà s(t), äåéñòâóþùåãî â èíòåðâàëå âðåìåíè (0, t0);

2) ïîìåõà n(t) ÿâëÿåòñÿ àääèòèâíîé è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé áåëûé øóì, ò.å. ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ìîùíîñòè ïîìåõè Gn(f)=C, ãäå - ïîñòîÿííàÿ âåëè÷èíà.

Ïðèåìíèê ÿâëÿåòñÿ ëèíåéíîé ñèñòåìîé, ê êîòîðîé ïðèìåíèì ïðèíöèï ñóïåðïîçèöèè. Íà âõîä ïðèåìíèêà ïîñòóïàåò âîçäåéñòâèå, ïðåäñòàâëÿþùåå ñîáîé ñìåñü ïîëåçíîãî ñèãíàëà s(t) è ïîìåõè n(t): x(t)=s(t)+n(t).

Ðåàêöèþ òàêîé ñèñòåìû íà ýòî âõîäíîå âîçäåéñòâèå ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ñóììó p(t)=x(t)+e(t), ãäå x(t) - ðåàêöèÿ ñèñòåìû, âûçâàííàÿ âîçäåéñòâèåì ïîëåçíîãî ñèãíàëà s(t); e(t) - ðåçóëüòàò ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèñòåìîé ïîìåõè n(t). Òàêîå ðàçäåëåíèå ïðîèçâåñòè ìîæíî, åñëè ïðèåìíèê - ëèíåéíàÿ ñèñòåìà.

Ïîìåõó, äåéñòâóþùóþ â êàíàëå ñâÿçè, ïðàêòè÷åñêè íåëüçÿ óìåíüøèòü, ïîýòîìó äëÿ ïîâûøåíèÿ ïîìåõîóñòîé÷èâîñòè è ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè êàíàëà ñâÿçè ñòðåìÿòñÿ îáû÷íî óâåëè÷èòü ìîùíîñòü ïîëåçíîãî ñèãíàëà s(t). Êàê ïðàâèëî, âûáèðàþò ìàêñèìàëüíî âîçìîæíóþ ìîùíîñòü, ó÷èòûâàÿ îãðàíè÷åíèÿ, íàêëàäûâàåìûå àïïàðàòóðîé è ñàìîé ëèíèåé ñâÿçè, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ìàêñèìàëüíîå îòíîøåíèå Pc/sn2, ãäå Pc - ìîùíîñòü ïîëåçíîãî ñèãíàëà, à sn2 - ìîùíîñòü ïîìåõè, îòíåñåííûå ê âõîäó ïðèåìíèêà

Ôóíêöèÿ ïðèåìíèêà - îáðàáîòàòü ñèãíàë, ÷òîáû åùå áîëüøå óâåëè÷èòü îòíîøåíèå ñèãíàë/ïîìåõà. Ðàññìîòðèì çàäà÷ó îáíàðóæåíèÿ ñèãíàëà íà ôîíå ïîìåõ êàê çàäà÷ó ñèíòåçà ëèíåéíîãî ôèëüòðà, íà âûõîäå êîòîðîãî â ìîìåíò âðåìåíè t0 èìååò ìåñòî ìàêñèìóì îòíîøåíèè x(t0)/se2, ãäå se2 - ìîùíîñòü (äèñïåðñèÿ) ïîìåõè íà âûõîäå ôèëüòðà.

 

Ðèñ. 3.1. Èìïóëüñíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ëèíåéíîãî ôèëüòðà

 

Синтез фильтра заключается в нахождении либо его частотной характеристики W(jf), либо его импульсной характеристики h(t). При этом необходимо, чтобы выполнялось условие

 

min[ -2kx(t0)],

 

где k - произвольный постоянный коэффициент.

Учитывая, что спектр помехи e(t) íà âûõîäå ôèëüòðà çàâèñèò îò åãî ÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêè:

 

,

 

îïðåäåëèì ìîùíîñòü ïîìåõè:

 

 

Âûõîäíîé ñèãíàë ôèëüòðà â ìîìåíò âðåìåíè t0

 

 

Ïðåîáðàçóåì âûðàæåíèå (3.6):

 

 

Èíòåãðàë ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýíåðãèþ ñèãíàëà è ïðè çàäàííîé ôóíêöèè s(t) ÿâëÿåòñÿ ïîñòîÿííîé âåëè÷èíîé. Óñëîâèåì ìèíèìóìà ÿâëÿåòñÿ ðàâåíñòâî íóëþ èíòåãðàëà , ò.å. .

Ýòî óñëîâèå ýêâèâàëåíòíî ðàâåíñòâó , îçíà÷àþùåìó, ÷òî íàèáîëüøåå îòíîøåíèå ñèãíàë/ïîìåõà â ìîìåíò âðåìåíè t0 íà âûõîäå ôèëüòðà äîñòèãàåòñÿ òîãäà, êîãäà èìïóëüñíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ôèëüòðà ÿâëÿåòñÿ çåðêàëüíûì îòîáðàæåíèåì ïîëåçíîãî ñèãíàëà s(t+t0) (ðèñ. 3.1).

 

5. Ñæàòèå è àäàïòèâíàÿ äèñêðåòèçàöèÿ ñèãíàëîâ

 

Ðàññìîòðèì èñòî÷íèêè èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè è èçìåðèòåëüíûå ñèãíàëû.  êà÷åñòâå èñòî÷íèêîâ èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè âûñòóïàþò ôèçè÷åñêèå îáúåêòû ðàçíîîáðàçíîé ïðèðîäû. Äëÿ îòáîðà èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå èçìåðèòåëüíûå ïðåîáðàçîâàòåëè, îñíîâíàÿ ôóíêöèÿ êîòîðûõ ñîñòîèò â ïðåâðàùåíèè êîíòðîëèðóåìîãî ïàðàìåòðà èëè ïàðàìåòðîâ îáúåêòà èçìåðåíèÿ â ñèãíàëû. Ïîýòîìó ðÿä ñâîéñòâ èçìåðèòåëüíûõ ñèãíàëîâ îïðåäåëÿþòñÿ êàê âèäîì îáúåêòà èçìåðåíèÿ, òàê è óñëîâèÿìè èçìåðåíèÿ.

 èçìåðèòåëüíîé òåõíèêå àêòóàëüíà ïðîáëåìà îáðàáîòêè áîëüøèõ ïîòîêîâ èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè. Ðåøàÿ ýòó ïðîáëåìó, ìîæíî ïîéòè äâóìÿ ïóòÿìè: óâåëè÷èâàòü áûñòðîäåéñòâèå ñðåäñòâ îáðàáîòêè èíôîðìàöèè èëè æå ñîêðàòèòü îáúåìû îáðàáàòûâàåìîé èíôîðìàöèè.

Áûñòðîäåéñòâèå ñðåäñòâ îáðàáîòêè èíôîðìàöèè (ÝÂÌ, ìèêðîïðîöåññîðîâ) îïðåäåëÿåòñÿ óðîâíåì ðàçâèòèÿ íàóêè è òåõíîëîãèè, è ïóòü, ñâÿçàííûé ñ óâåëè÷åíèåì áûñòðîäåéñòâèÿ, íå îáåñïå÷èâàåò áûñòðîãî ðåøåíèÿ ïðîáëåìû. À âîò ñîêðàòèòü îáúåì îáðàáàòûâàåìîé èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ìîæíî. Âçÿòü õîòÿ áû òàêîé ïðèìåð: èñïûòûâàåòñÿ ñåðèéíûé òèï ñàìîëåòà. Ïðè ýòîì èç ïðåäûäóùèõ èñïûòàíèé ñàìîëåòîâ òîãî æå òèïà äîñòàòî÷íî ïîäðîáíî èçâåñòíû åãî âàæíåéøèå ïàðàìåòðû.  ýòîì ñëó÷àå íåò íåîáõîäèìîñòè ïåðåäàâàòü è îáðàáàòûâàòü ïàðàìåòðû, ïîêà îíè íàõîäÿòñÿ â íîðìå. Íî åñëè òîò èëè èíîé ïàðàìåòð ñóùåñòâåííî îòêëîíèëñÿ îò íîðìû, òî åãî íåîáõîäèìî ïåðåäàâàòü è îáðàáàòûâàòü. Òàêîé ïîäõîä ïîçâîëÿåò èíîãäà âî ìíîãî ðàç ñîêðàùàòü îáúåì îáðàáàòûâàåìîé èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè è âðåìÿ åå îáðàáîòêè.

Èçìåðèòåëüíûå ñèãíàëû ìîãóò ñîäåðæàòü èçáûòî÷íóþ èíôîðìàöèþ. Åñëè óñòðàíèòü èç èçìåðèòåëüíûõ ñèãíàëîâ èçáûòî÷íóþ èíôîðìàöèþ, ìîæíî ïîâûñèòü ýôôåêòèâíîñòü îáðàáîòêè èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè.

Óñòðàíåíèå èçáûòî÷íîñòè èíôîðìàöèè èçìåðèòåëüíûõ ñèãíàëîâ ïîëó÷èëî íàçâàíèå ñæàòèÿ èçìåðèòåëüíûõ ñèãíàëîâ.

 îáùåì âèäå çàäà÷à ñæàòèÿ ôîðìóëèðóåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: íàéòè ïðåîáðàçîâàíèå ñèãíàëà, ñîõðàíÿþùåå âàæíóþ (ïîëåçíóþ) èíôîðìàöèþ è îáåñïå÷èâàþùåå ìèíèìàëüíûé åå îáúåì. Ïðè òàêîì ïîäõîäå ïîíèìàíèÿ èíôîðìàöèè íåäîñòàòî÷íî, òàê êàê çäåñü ïðèõîäèòñÿ îïåðèðîâàòü ïîíÿòèÿìè âàæíîñòè èëè öåííîñòè èíôîðìàöèè. Ýòè ïîíÿòèÿ ïî ñâîåìó õàðàêòåðó ÿâëÿþòñÿ ýâðèñòè÷åñêèìè, îáû÷íî îíè âûâîäÿòñÿ èç öåëåâîé ôóíêöèè (òîæå ýâðèñòè÷åñêîå ïîíÿòèå), åñëè ýòà öåëåâàÿ ôóíêöèÿ ìîæåò áûòü äîñòàòî÷íî ÷åòêî îïðåäåëåíà.

Ýòîò íåäîñòàòîê ñàìîé îáùåé ïîñòàíîâêè çàäà÷è ñæàòèÿ îáóñëîâèë ïîÿâëåíèå ðÿäà ìåíåå îáùèõ ïîñòàíîâîê ýòîé çàäà÷è, îïèðàþùèõñÿ íà ðàçëè÷íûå ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè èçìåðèòåëüíûõ, ñèãíàëîâ. Èíîãäà âûáîð ìîäåëè äèêòóåòñÿ óñëîâèÿìè èçìåðèòåëüíîãî ýêñïåðèìåíòà, èíîãäà æå îí äîñòàòî÷íî ïðîèçâîëåí. Âûáîð óäà÷íîé ìîäåëè âî ìíîãîì çàâèñèò îò ýêñïåðèìåíòàòîðà, îò åãî îïûòà è èíòóèöèè.

Îäèí èç ïîäõîäîâ ê ðåøåíèþ çàäà÷è ñæàòèÿ ïðåäëîæåí àêàäåìèêîì À.Í. Êîëìîãîðîâûì. Ïîäõîä îñíîâûâàåòñÿ íà ïîíÿòèè e-ýíòðîïèè êëàññà ôóíêöèè, êîòîðóþ â äàííîì ñëó÷àå ñëåäóåò ïîíèìàòü êàê êîëè÷åñòâî èíôîðìàöèè, íåîáõîäèìîå äëÿ îïèñàíèÿ ëþáîé ôóíêöèè ýòîãî êëàññà ñ ïîãðåøíîñòüþ, íå ïðåâûøàþùåé e. Çàäàòü êëàññ ñèãíàëîâ - ýòî çíà÷èò óêàçàòü íåêîòîðûå ïàðàìåòðû (îáû÷íî ãðàíèöû ýòèõ ïàðàìåòðîâ), îïðåäåëÿþùèå ýòîò êëàññ. Íàïðèìåð, ìîæíî îïðåäåëèòü êëàññ ñèãíàëîâ, äëÿ êîòîðûõ ïåðâàÿ ïðîèçâîäíàÿ (ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ) íå ïðåâûøàåò ïî àáñîëþòíîìó çíà÷åíèþ íåêîòîðîãî ïðåäåëüíîãî çíà÷åíèÿ M, èëè êëàññ ñèãíàëîâ, ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà ñïåêòðà êîòîðûõ íå ïðåâûøàåò Fmax, èëè êëàññ ñèãíàëîâ - ôóíêöèé âðåìåíè x(t), óäîâëåòâîðÿþùèõ óñëîâèþ Ëèïøèöà x(t2) - x(t1) £ L(t2 - t1), ãäå L - íåêîòîðàÿ ïîñòîÿííàÿ.

Òàêèì îáðàçîì, êëàññ ñèãíàëîâ çàäàåòñÿ ïîëíîñòüþ àïðèîðíî. Âîîáùå, ÷åì áîëüøå îáúåì àïðèîðíîé èíôîðìàöèè, òåì áîëüøåå ñæàòèå ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî.

Êàê è ëþáûå ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëîâ, ñæàòèå ìîæåò áûòü îáðàòèìûì èëè íåîáðàòèìûì. Ñæàòèå ñ÷èòàåòñÿ îáðàòèìûì, åñëè ïî ñæàòûì äàííûì ìîæåò áûòü âîññòàíîâëåí èñõîäíûé ñèãíàë ñ òî÷íîñòüþ äî äîïóñòèìîé îøèáêè e, â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ñæàòèå íåîáðàòèìî.

Åñëè âõîäíîé ñèãíàë, ïîäëåæàùèé ñæàòèþ, ÿâëÿåòñÿ íåïðåðûâíûì âî âðåìåíè (àíàëîãîâûì), òî ãîâîðÿò î ñæàòèè ïðîöåññîâ. Åñëè æå ñèãíàë óæå äèñêðåòèçèðîâàí, ò.å. ÷èñëîâûõ êîäîâ, òî ãîâîðÿò î ñæàòèè ÷èñëîâûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé.

 

 

6. Ïåðåðàáîòêà òåêñòîâîé èíôîðìàöèè

 

Ïåðåðàáîòêà èíôîðìàöèè, ïðåäñòàâëåííîé â âèäå òåêñòîâ íà åñòåñòâåííîì ÿçûêå, èìååò ìíîãî àñïåêòîâ. Ñþäà îòíîñÿòñÿ òàêèå âèäû èíôîðìàöèîííûõ ïðîöåññîâ, êàê ïîíèìàíèå òåêñòîâ, èõ ïåðåôðàçèðîâàíèå (ïåðåñêàç, ïåðåâîä íà äðóãîé ÿçûê), ñæàòèå ñåìàíòè÷åñêîé èíôîðìàöèè. Îñîáåííîå çíà÷åíèå èìååò ïîñëåäíèé òèï ïåðåðàáîòêè; ñþäà îòíîñÿòñÿ êëàññèôèêàöèÿ è èíäåêñèðîâàíèå äîêóìåíòîâ, àííîòèðîâàíèå è ðåôåðèðîâàíèå èõ.

Ñòðóêòóðà ñèãíàëà èçìåðèòåëüíîé èíôîðìàöèè ïåðåäàåò è åãî çíà÷åíèå.  òåêñòîâîé èíôîðìàöèè ýòî íå âñåãäà òàê.  ñèëó ñïåöèôèêè ÿçûêà â ôîðìå ñîîáùåíèÿ, ïðåäñòàâëåííîãî â âèäå òåêñòà, íå ïðîñìàòðèâàåòñÿ ñîäåðæàíèå, ïîýòîìó îáðàáîòêà òåêñòîâ òðåáóåò îñîáûõ ïðèåìîâ, çàêëþ÷àþùèõñÿ â ïåðåäà÷å ñìûñëà ñ ïîìîùüþ ÷åëîâåêà-èíòåðïðåòàòîðà ëèáî ñ ïîìîùüþ ðàçëè÷íûõ èñêóññòâåííûõ ìåòîäîâ.

Öåëü ïðîöåäóðû àâòîìàòèçèðîâàííîãî ðåôåðèðîâàíèÿ - âûäåëèòü èç òåêñòà äîêóìåíòà íàèáîëåå âàæíûå ïîëîæåíèÿ, êàê ìîæíî áîëåå ïîëíî ðàñêðûâàþùèå ñóòü èçëîæåííîãî èññëåäîâàíèÿ.  êà÷åñòâå èñõîäíîãî ìàòåðèàëà äëÿ òàêîãî ðåôåðàòà ñëóæàò ïðåäëîæåíèÿ, ñîñòàâëÿþùèå òåêñò äîêóìåíòà.  ðåçóëüòàòå îòáîðà íåêîòîðûõ èç íèõ ïîëó÷àåòñÿ ñîêðàùåííûé âàðèàíò èñõîäíîãî äîêóìåíòà, êîòîðûé íå ÿâëÿåòñÿ ðåôåðàòîì â ïîëíîì ñìûñëå ýòîãî ñëîâà. Ýòîò ñæàòûé òàêèì îáðàçîì òåêñò ïðèíÿòî íàçûâàòü êâàçèðåôåðàòîì.

Îäíà èç ïåðâûõ ñèñòåì àâòîìàòè÷åñêîãî êâàçèðåôåðèðîâàíèÿ áàçèðîâàëàñü íà ïðåäëîæåíèè, ÷òî äëÿ êàæäîãî äîêóìåíòà ñïåöèôè÷åñêèå ñëîâà, íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþùèåñÿ â íåì, èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïåðåäà÷è îñíîâíîé èäåè, èçëîæåííîé òåêñòîì. Ðàçðàáîò÷èê ýòîé ñèñòåìû Ã. Ëóí ïîëüçîâàëñÿ ñëåäóþùåé îöåíêîé çíà÷èìîñòè êàæäîãî èç ïðåäëîæåíèé, ñîñòàâëÿþùèõ äîêóìåíò: Vïð = Nçñ2/Nc, ãäå Vïð - çíà÷èìîñòü ïðåäëîæåíèÿ; Nçñ - ÷èñëî çíà÷èìûõ ñëîâ â ýòîì ïðåäëîæåíèè, ò.å. òàêèõ ñëîâ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ñïåöèôè÷åñêèìè äëÿ ïðåäìåòíîé îáëàñòè, ê êîòîðîé îòíîñèòñÿ äîêóìåíò, è äëÿ ñàìîãî ýòîãî äîêóìåíòà; Nc - îáùåå ÷èñëî ñëîâ â ïðåäëîæåíèè. Ïðè òàêîé ìåòîäèêå êâàçèðåôåðàò ñîñòàâëÿåò ñîâîêóïíîñòü ðàçðîçíåííûõ ôðàç, òàê ÷òî ïîíÿòü ñìûñë ðåôåðàòà ìîæíî òîëüêî ïîñëå äîïîëíèòåëüíîé îáðàáîòêè ïîëó÷åííîãî òåêñòà ÷åëîâåêîì.

Çàäà÷à îáðàáîòêè ñâÿçíîãî òåêñòà è ãåíåðàöèè òàêèõ òåêñòîâ ÿâëÿåòñÿ äîâîëüíî òðóäíîé, îíà ñëàáî ïîääàåòñÿ ôîðìàëèçàöèè â ïîëíîì îáúåìå. Îäíàêî ðàçðàáîòàí ðÿä ìåòîäèê, ïîçâîëÿþùèõ ïîâûñèòü ñâÿçíîñòü òåêñòîâ ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðîñòûì îòáîðîì íàèáîëåå çíà÷èìûõ ïðåäëîæåíèé. Îäíà èç íèõ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî íàèáîëåå ñâÿçàííûìè ñ÷èòàþòñÿ òàêèå ïðåäëîæåíèÿ, êîòîðûå ñîäåðæàò íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî îäíèõ è òåõ æå çíà÷èìûõ ñëîâ.

Äðóãàÿ ìåòîäèêà îöåíêè ñåìàíòè÷åñêîé çíà÷èìîñòè ïðåäëîæåíèé äëÿ îòáîðà èõ â êâàçèðåôåðàò îñíîâàíà íà îïðåäåëåíèè êîëè÷åñòâà èíôîðìàöèè, ñîäåðæàùåéñÿ â êàæäîì èç íèõ. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî ïðîèçâåñòè ÷àñòîòíûé àíàëèç òåêñòà ñ òî÷êè çðåíèÿ âñòðå÷àåìîñòè â íåì âàæíåéøèõ òåðìèíîâ. Ïî ãèïîòåçå àâòîðà ýòîé ìåòîäèêè Â. Ïóðòî, ÷åì áîëåå âàæíûì ÿâëÿåòñÿ äëÿ íåêîòîðîãî òåêñòà òîò èëè èíîé òåðìèí, òåì ÷àùå îí âñòðå÷àåòñÿ â íåì. Ïîýòîìó äëÿ êâàçèðåôåðàòà îòáèðàþòñÿ òàêèå ïðåäëîæåíèÿ, êîòîðûå ñîäåðæàò íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâî òåðìèíîâ, ÷àùå âñåãî ïîâòîðÿþùèõñÿ â äàííîì äîêóìåíòå.