Автоматизированная обработка информации: основные понятия и технология

ИНФОРМАЦИЯ И КОДИРОВАНИЕ

После изучения главы 1 студент должен:

знать

• • подходы к определениям информации;
• • разграничение и взаимосвязь понятий сигнал, данные, информация, знание;
• • понятие и виды систем счисления;
• • единицы измерения объема информации;
• • виды информации по способу представления;
• • принципы оцифровки (кодировки) различных данных в двоичной системе счисления;

уметь

• • выполнять преобразование из десятичной системы счисления в двоичную и обратно;
• • выполнять преобразование единиц измерения информации;

владеть

• • навыками применения таблиц кодировки символов;
• • навыками перевода чисел из одной системы счисления в другую и арифметических операций с ними с помощью программы Калькулятор.

Информация

Термин «информация» (лат. informatio) означает изложение, разъяснение, осведомление. Первоначально — сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом с помощью условных сигналов, технических средств и т. д. Особенность этого термина состоит в том, что он интуитивно понятен каждому человеку, однако общепризнанной строгой научной трактовки до сих пор не имеет.

Информация наполняет жизнь человека, общества и государства, без нее немыслимы образование и наука, производство и торговля, управление, государственная служба и оборона, невозможна финансовая и правоохранительная деятельность.

Понятие информации

Процесс взаимодействия материальных тел и полей сопровождается образованием сигналов, имеющих материальную основу. Так, свет солнца вызывает явление фотосинтеза в растениях, изменение магнитного поля регистрируется на магнитном диске, изменение электрического поля — в полупроводнике флеш-карты. Мы живем в окружении сигналов, которые воспринимаем органами чувств, т. е. тоже регистрируем их. Явление изменения свойств физических тел при взаимодействии с сигналами называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать разными способами. В результате возникают и регистрируются новые сигналы — данные.

Таким образом, данные — это зарегистрированные сигналы. Данные несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире, так как являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий, но они не тождественны информации. Для того чтобы данные стали информацией, к ним необходимо применить соответствующие методы воспроизведения и обработки. Например, при чтении обычного текста, чтобы воспринять его как информацию, целесообразно использовать несколько методов:

• • зрительный метод, чтобы увидеть текст;
• • метод светового освещения, чтобы рассмотреть текст;
• • языковый метод для прочтения текста;
• • понятийный метод, чтобы понять текст.

Только в случае применения этих методов данные, записанные в виде текста в книге, становятся информацией. Разумеется, если книгу не читать, а ощупывать, то возникает уже другая информация. В этих случаях важно, чтобы метод был известен по контексту, т. е. данные, составляющие информацию, имели свойства, однозначно определяющие адекватный (соответствующий) метод получения этой информации.

Таким образом, данные становятся информацией, если к ним применяют адекватные методы воспроизведения и обработки. Поэтому информацию можно рассматривать как некий продукт взаимодействия данных и примененных к ним адекватных методов воспроизведения и обработки.

Различают естественные и технические методы воспроизведения данных. Естественные методы присущи всем живым существам, и к ним относятся все методы, основанные на органах чувств: зрение, слух, осязание, обоняние, вкус. В результате анализа сигналов, полученных органами чувств, происходит их отображение и формирование некоторого образа, который и служит для человека информацией. К естественным методам относятся также методы, основанные на логическом мышлении, оперирующем данными, не существующими в природе, например понятиями точки, прямой, интеграла, производной и т. д. Методами логического мышления являются сравнение, воображение, анализ, прогнозирование и др. В технических методах воспроизведения и обработки данных выделяют аппаратные и программные методы. Аппаратные методы основаны на функционировании различных устройств, таких как телефон, магнитофон, микроскоп, рентгеновский аппарат, телевизор и др. Программные методы широко используются в компьютерной технике.

К определению информации существуют различные подходы, зависящие от конкретной отрасли науки, области применения, авторов. Как правило, определения информации связаны с такими понятиями, как сигнал, знак, отображение, знание, коммуникация, психический раздражитель (стимул к размышлению).

Один из подходов рассматривает информацию как любое сообщение отправителя получателю (о событии, состоянии или передача команды), состоящее из сигналов и структуры. Сигнал — меняющаяся физическая величина, процесс изменения которой происходит в соответствии со структурой передаваемых данных. Информация, передаваемая сообщением, должна обладать точностью; шум и помехи метают потоку информации, вызывают непонимание. Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщения от источника информации к ее потребителю, называют информационными коммуникациями.

В ином подходе информация представляется как нечто отображенное — отображение, представление объекта, субъекта или процесса, которое воспринимается, осмысливается другим объектом или субъектом. В данном случае не предполагается точность или непосредственная связь сторон, но различается объект и его отображение и должен быть кто-то, способный понять, оценить, осмыслить отношение объекта и отображения (экономические или правовые статистические данные отображают состояние экономики и общества). К этой категории относятся также знаки и символы, карты, схемы, диаграммы, отображающие в графическом виде ландшафт, организацию, данные таблицы. Представление объекта трансформируется в образ, последний и есть информация. Такая информация не обязательно создается и посылается по каналам связи каким-либо «отправителем»: есть субъект, выполняющий наблюдение, осмысление, создающий образ, интерпретацию, трактовку, получающий ощущение.

Другие рассматривают информацию как влияние, приводящее к преобразованию. Информация, содержащаяся в некоторых образах, влияет на формирование или преобразование других объектов без осмысления. Например, последовательность нуклеотидов ДНК образует генетический код, который влияет на формирование и развитие организма без осознанного понимания.

В широком смысле информация — общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами. В определениях информации взаимно переплетены три понятия: информация, данные и сообщение (сигнал), что можно суммировать в следующем виде.

Информация^[1] — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний и предоставляются получателю либо оцениваются им с целью выполнения действий, осмысления значения на основе обработки и анализа данных.

Данные — сведения, полученные путем измерения, наблюдения, вычисления; представленные в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи, обработки. Могут существовать в различной форме: число и текст на бумаге, фотографии и видеозаписи, факты и образы в памяти человека.

С позиций информационных технологий данные — информация, представленная в формализованном виде (цифровая последовательность), пригодном для автоматизированной обработки средствами вычислительной техники. Исходные аналоговые данные от их источника подвергаются цифровому отображению. Для работы компьютера используется особый вид данных и информации — программы, содержащие данные в виде команд обработки других данных.

В какой-то степени определение данных не отождествляет их с понятием «информация», рассматривает как материал для обработки, передачи, интерпретации и придания значения с помощью компьютерных устройств и программ, превращения в воспринимаемую информацию. Понятие «данные» используется для того, чтобы отличать двоичную машиночитаемую информацию в процессе обработки прикладными программами от текстовой человекочитаемой информации. Для восприятия человеком компьютерные данные следует интерпретировать аппаратными и программными средствами, преобразовать в информацию.

Наличие смысла (значения) отличает информацию от цифрового кода в данных. Информация — не разрозненные знаки, а отображения. На шкале осмысленности информация занимает промежуточное место между данными и знанием.

Знания — проверенные общественной практикой полезные сведения, которые могут многократно использоваться людьми в их деятельности. Чтобы утверждения стали знанием, они должны быть структурированы по правилам, определяемым разумностью. Знания допускают автоматизацию обработки и получения при условии, что представляют логически полный ограниченный набор сведений, данных или программ для решения задачи подготовленными специалистами. Знания человека (специалиста, эксперта в определенной предметной области) хранятся в базах знаний.

• [1] См. также Федеральный закон № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» в ред. от 2 июля 2013 г., в ст. 2 п. 1 дано следующее определение: «Информация — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления» .