Технологический лицей г.Сыктывкар

Информация.

 

С самого раннего детства все мы вовлечены в процессы обмена информацией. Вопросы, ответы, просьбы и даже улыбки — все это передача информации. Мы получаем информацию, когда читаем книги, газеты и журналы, слушаем радио или смотрим телевизор, слушаем учителя, родителей или товарищей.

Общение людей друг с другом дома и в школе, на работе и на улице—это передача информации: сведений и суждений, данных и сообщений. Любая совместная деятельность людей — работа, учеба и даже игра — невоз­можна без обмена информацией. Передаваемая информа­ция обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, которые происходят в окружающем нас мире.

С возникновением письменности информация стала передаваться людьми не только устно или жестами. Умение читать и выражать свои мысли в письменной форме стало признаком грамотности людей. Выражение мыслей в пись­менной форме открыло возможность не только передавать сведения и сообщения, но и накапливать человеческие знания в форме рукописей и рукописных книг и тем самым передавать сокровища человеческой мысли от одного поко­ления к другому.

Изобретение печатных станков в XV в. открыло воз­можность издания книг и широкого распространения шедев­ров человеческой мысли. Массовое издание книг и учебни­ков, открытие публичных библиотек создали условия для достижения всеобщей грамотности и развития культуры.

Изобретение в XIX — начале XX в. телеграфа, телефона и радио открыло перед людьми возможность передачи информации на любые расстояния со скоростью света. А изобретение телевидения дало нам всем возможность следить за событиями в мире и смотреть у себя дома спектакли, кинофильмы и учебные программы.

Совершенно новые возможности для поиска и обработки информации открыло перед людьми изобретение в середине XX в. электронных вычислительных машин—ЭВМ (за рубежом эти машины получили название компьютеров). Первоначально ЭВМ создавались для автоматизации вы­числений. Затем их научили записывать и хранить инфор­мацию на магнитных лентах, печатать ее на бумаге и выво­дить на экран ЭВМ. По мере развития они стали использо­ваться для создания архивов, подготовки и редактирования текстов, выполнения чертежных и графических работ, для автоматизации производства и многих других видов чело­веческой деятельности. Об этом вы узнаете позже.

В 70-х годах развитие электроники послужило толчком для создания и массового производства нового вида ком­пьютеров — персональных ЭВМ, которые могут уместиться на столе. Такие машины могут быть установлены дома, в школе, на работе. Их .можно использовать для учебы, работы, игры и многих других целей. Применение таких ЭВМ на производстве и в проектировании, в научных иссле­дованиях и в образовании может коренным образом изме­нить содержание деятельности и условия работы многих миллионов людей.

Прежде всего ЭВМ открывают возможности для созда­ния быстро переналаживаемых технологий производства. Кроме того, с их помощью можно создавать новые виды машин, приборов и устройств, управляемых с помощью ЭВМ. К началу XXI в. вычислительные машины на базе таких устройств сделают возможным создание «безлюдных» технологий производства. На таких «фабриках будущего» физическая работа будет выполняться роботами, а роль людей сведется к планированию производства, программи­рованию роботов и проектированию новых изделий с по­мощью ЭВМ.

Применение ЭВМ во многих видах деятельности уже сейчас позволяет существенно упростить работу людей по подготовке, накоплению и переработке информации, про­ведению проектных работ и научных исследований. Элект­ронно-вычислительные машины уже есть в школах, и они будут помогать при изучении физики и математики, химии и биологии и многих других учебных предметов.

Умение общаться с ЭВМ и использовать их в своей работе, так же как умение пользоваться ручкой, в ближай­шие 10—15 лет станет необходимым практически для всех взрослых и детей и составит основу компьютерной грамот­ности:

Умение эффективно использовать ЭВМ в работе пред­полагает определенную культуру. Она включает в себя знание основных возможностей ЭВМ; умение четко ставить задачи, составлять планы их решения и записывать их в форме, понятной ЭВМ; умение выделять данные для решения задач и анализировать получаемые результаты. Эта культура опирается на знание законов логики и инфор­матики.

Информатика—это новая научная дисциплина, изучающая законы и методы накопления, обработки и предоставления информации. Важность изучения информа­тики связана с тем, что эта наука не только позволяет понять принципы работы и возможные использования ЭВМ, но и дает Представление о законах и методах предоставле­ния информации при общении людей и в жизни общества.

Сложность изучения современной информатики связана с непрекращающимся прогрессом в создании новых ЭВМ. Одновременно развиваются и методы обработки, накопле­ния и предоставления информации. По этой причине инфор­матика является развивающейся научной дисциплиной. Ее развитие происходит на наших глазах.

 

Информация и ее виды.

 

Термин «информация» происходит от латинского слова означающего разъяснение, изложение, осведом­ленность. Информацию друг другу мы передаем в устной и письменной форме, а также в форме жестов и знаков. Любую нужную информацию мы осмысливаем, передаем другим и делаем определенные умозаключения на ее основе.

На уроках информацию передает главным образом учитель, ученики же ее воспринимают, осмысливают, за­поминают и отвечают на вопросы. Учебную информацию можно получать и от компьютеров, которые с помощью специальных программ выводят на экраны рисунки, тексты с разъяснениями и вопросы.

Информацию мы извлекаем из учебников и книг, газет и журналов, телепередач и кинофильмов. Записываем ее в тетрадях и конспектах. В производственной деятельности информация передается в виде текстов и чертежей, справок и отчетов, таблиц и других документов. Такого рода инфор­мация может предоставляться и с помощью ЭВМ.

В любом виде информация для нас выражает сведения о ком-то или о чем-то. Она отражает происходящее или происшедшее в нашем мире, например: что мы делали вчера или будем делать завтра, как будет выглядеть выпуск­ное платье или место будущей работы. Но при этом информация обязательно должна получить некоторую форму — форму рассказа, рисунка, статьи и т. д. Чертежи и музы­кальные произведения, книги и картины, спектакли и кино­фильмы — все это формы представления информации. Информация, в какой бы форме она ни предоставлялась, является некоторым отражением реального или вымышлен­ного мира.

Поэтому информация в наиболее общем определе­нии — это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов. Получение информации — это в конечном счете получение фактов, сведений и данных о свойствах, структуре или взаимодействии объектов и явлений окружающего нас мира:

 

 

Предметное содержание информации позволяет уяснить ее основные свойства — достоверность и полноту, ценность и актуальность, ясность и понятность.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Информация полна, если ее достаточно для пони­мания и принятия решений. Неполнота информации сдер­живает принятие решений или может повлечь ошибки.

Ценность информации зависит от того, какие задачи мы можем решить с ее помощью. Актуальную информацию важно иметь при работе в изменившихся условиях.

Если ценная и актуальная информация выражена непо­нятными словами, она может стать бесполезной. Инфор­мация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

В процессе развития человеческого общества люди выработали большое число языков. Среди них язык жестов и мимики, язык рисунков и чертежей, язык музыки и раз­говорные языки и т. д.

 

 

Основой большинства языков является алфавит. Алфа­вит — это набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.

Примеры алфавитов:

1. Русский алфавит:

А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, И, К, Л, М, Н, О, П, Р, С, Т, У, Ф, X, Ц, Ч, Ш, Щ, Ъ, Ы, Ь, Э, Ю, Я.

2. Алфавит натуральных чисел:

0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

 

знак	код	знак	код	знак	код
А	11100001	А	01000001	0	00110000
Б	11100010	В	01000010	1	00110001
В	11100011	С	01000011	2	00110010
Г	11100100	D	01000100	3	00110011

 

Слово «МАМА» кодируется 32-разрядным двоичным числом:

МАМА - 11101101 11100001 11101101 11100001

В форме двоичных чисел в компьютерах записывается вся хранящаяся в их памяти информация: слова, числа, рисунки, а также программы, управляющие работой ком­пьютеров.

По этой причине в вычислительной технике для двоичных знаков 0 и 1 принят специальный термин — бит. Бит — от бит английского сокращения bit — двоичный знак. Для восьмиразрядных двоичных чисел, используемых в ЭВМ для представления символов, принято название «байт» (от английского слова byte).

1 байт=8 бит.

Правила перевода двоичных чисел в десятичные просты. Рассмотрим их на примерах.

Перевод десятичных чисел в двоичные     проводится подсчетом сумм степеней двоек—1, 2, 4, 8,  16 и т.д., соответствующих единицам в двоичной записи    числа:

 

 

Обратное преобразование десятичных чисел в двоичные проводится последовательным делением исходного числа на 2, затем еще и еще на 2. Это деление в остатках дает запись цифр соответствующего двоичного числа, но в обрат­ном порядке — от младшей цифры к старшей. Пример перевода десятичного числа 12 в двоичную запись:

Результат -двоичное число 1100.

 

) 1. Переведите в десятичную форму записи двоичные числа:

а) 111; 6) 1000; в) 1001; г) 1101; д) 1110; е) 1111;

ж) 10101; з) 11011; и) 11110; к) 11001.

2. Переведите в двоичную запись числа:

а) 17; б) 19; в) 21; г) 97; д) 99; е) 101; ж) 127;

з) 251; и) 253; к) 255.

3. Определите, сколько цифр в двоичной записи а) ?; б) 255; в) 171; г) 1 000000; д) 58974654.

 

Количество информации.

 

Для решения различных задач нам требуется информа­ция об окружающем нас мире - успех их решения, зависит от того, насколько полно и подробно нами изучены соот­ветствующие явления. Например, определить траекторию движения тела можно, только зная законы динамики, а для того чтобы перевести текст на иностранный язык, нужно знать грамматические правила и помнить много слов.

Часто приходится слышать, что то или иное сообщение несет мало информации или, наоборот, содержит исчерпывающую информацию. При этом разные люди, получившие одно и то же сообщение (например, прочитав статью в газете), по-разному оценивают количество информации, содержащееся в нем. Это происходит оттого, что знания людей об этих событиях (явлениях) до получения сооб­щения были различными. Поэтому те, кто знал об этом мало, сочтут, что получили много информации, те же, кто знал больше, чем написано в статье, - скажут, что инфор­мации не получили вовсе. Количество информации в сооб­щении, таким образом, зависит от того, насколько ново это сообщение для получателя.

Однако иногда возникает ситуация, когда людям сооб­щают много новых для них сведений (например, на уроке), а информации при этом они практически не получают (в этом нетрудно убедиться во время опроса или контроль­ной работы). Происходит это оттого, что сама тема в дан­ный момент ученикам не представляется интересной. Это зависит не только от учителя. Попробуйте во время не­скольких уроков по предмету, который вы почему-либо недолюбливаете, представить себе, что вам необычайно интересны эти занятия. Если вы всерьез несколько раз проделаете это «упражнение», то с удивлением обнаружите, насколько больше информации вы усвоили!

Итак, количество информации, оказывается, зависит от новизны сведений об интересном для получателя информа­ции явлении. Иными словами, неопределенность (т. е. не­полнота знания) по интересующему нас вопросу с полу­чением информации уменьшается. Если в результате получения сообщения будет достигнута полная ясность в данном вопросе (т.е. неопределенность исчезнет), говорят, что была получена исчерпывающая информация. Это означает, что необходимости в получении дополнительной информа­ции на эту тему нет. Напротив, если после получения сооб­щения неопределенность осталась прежней (сообщаемые сведения или уже были известны, или не относятся к делу), значит, информации получено не было (нулевая информа­ция).

Если мы научимся каким-либо образом измерять неопре­деленность, то количество информации /, содержащееся в сообщении, можно будет определить по формуле

 

1=Н-К.

 

Здесь N — начальная неопределенность, а К— конечная (после получения сообщения). Человек, бросающий монету и наблюдающий, какой стороной она упадет, получает определенную информацию. Его интересует ответ—какой стороной упадет монета.

Неопределенность после того, как монета упадет, будет равна 0—будет достигнута полная ясность. Какой же прогноз можно сделать до бросания монеты?

Обе стороны монеты «равноправны», поэтому одинаково вероятно, что выпадет как одна, так и другая сторона. Таким ситуациям с двумя возможностями приписывается начальная неопределенность, равная 1.

Единица измерения информации называется бит. Таким образом, каждое бросание монеты дает нам информацию в 1 бит.

Рассмотрим игру-эксперимент «Угадай-ка». Один человек загадывает число от 0 до 7, а дру­гой должен угадать задуманное число, задавая вопросы. На каждый вопрос можно отвечать только да или нет.

Простейший способ угадывания — задавать вопросы: «Это 0?», «Это 1?», «Это 2?» и т.д.

Если будет загадано число 7, то потребуется ровно 7 вопросов. Порядок вопросов можно изменить, но и в этом случае в самой «неудач­ной» ситуации все равно потребуется 7 вопросов.

А нельзя ли задавать какие-нибудь другие вопросы, чтобы в любом случае можно было обойтись меньшим их числом?

Рассмотрим отрезок от 0 до 7:

 

 

 

 

Разделим его пополам. Зададим вопрос:

верно ли, что задуманное число больше З? Нетрудно убедиться, что ситуация похожа на подбрасывание монеты. И в том и в другом случае возможны два равновероятных исхода. Но теперь информацию в 1 бит нам предоставит не падение монеты, а ответ соперника на наш вопрос. Кроме того, после получения ответа на этот вопрос мы не можем однозначно сказать, какое число было загадано, т.е. неопределен­ность не исчезнет. Однако она будет уменьшена вдвое. Ответ соперника нет будет означать, что задуманное число нужно искать среди чисел О, I, 2, 3, а ответ да —- что было задумано либо 4, либо 5, или 6, или 7.

Условимся ответ да обозначать I, а ответ нет — 0.

Теперь рассмотрим нужный отрезок и вновь разделим его пополам. Зададим новый вопрос:

лежит ли задуманное число в его правой поло­вине? Ответ да или нет (1 или 0) принесет еще 1 бит информации и уменьшит неопреде­ленность еще вдвое (поскольку отрезок, на котором мы ведем поиски, стал еще вдвое ко­роче) .

Очевидно, что достаточно задать еще один подобный вопрос, и мы узнаем задуманное число. Каким бы ни было-это число, мы обяза­тельно угадаем его за 3 попытки!

Более того, если вести протокол ответов на вопросы, т. е. записывать последовательно нули и единицы, то полученное число, например 101 (да—нет—да), представляет собой не что иное, как двоичную запись искомого числа! Смысл происходящего становится понятным из следующей схемы: