Развитие способов хранения информации

Развивались способы передачи информации. Примитивный способ передачи посланий от человека к человеку сменился более прогрессивной почтовой связью. Почтовая связь давала достаточно надежный способ обмена информацией. Однако не следует забывать, что таким образом могли передаваться только сообщения, написанные на бумаге. А главное — скорость передачи сообщения была соизмерима только со скоростью передвижения человека. Изобретение телеграфа, телефона дало принципиально новые возможности обработки и передачи информации.

Появление электронно-вычислительных машин позволило обрабатывать, а впоследствии и передавать информацию со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки и передачи информации человеком.

Развитие способов обработки информации

Развитие способов передачи информации

Информация и формы ее представления

информация кибернетика научный Информатика, информационные технологии и кибернетика имеют дело с информацией, но что такое информация до сих пор не известно. Существование порядка 500 «научных» определений термина «информация» лишь свидетельствует о степени разброда и шатания, царящего в данной области.

Понятие «информация» — есть первичное и неопределяемое понятие (как, например «точка» в геометрии, «множество» в математике).

Слово «информация» в переводе с латинского означает «сообщение», «разъяснение». Первоначально смысл слова «информация» трактовался как нечто присущее только человеческому сознанию и общению — знания, сведения, известия. Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться.

В обычном разговорном языке слово «информация» появилось гораздо раньше. Оно пришло из латинского, в центре Европы имело хождение в основном в журналистских кругах и означало процесс информирования, как сейчас говорят «широких кругов общественности» о важнейших событиях (войны, коронации, географические открытия и т. п.) в жизни общества. В этом же значении во времена Петра I оно пришло в русский язык (в основном — в официальный), как полагают, — из Польши.

Широко в разговорном языке это слово начинает появляться только в сороковых годах прошлого века одновременно с перенесением его основного значения с глагольной формы (процесса информирования) на предметную, на содержание передаваемых при таком информировании сведений. В это же время оно всё чаще и чаще появляется в научных публикациях и технических текстах, приобретая статус научного термина, а позже — общенаучной категории. (ещё один вид понятия, ещё одна «высокая должность» слова).

Такая его трансформация связана с социальным развитием и вызванным им (социальным развитием) техническим прогрессом, который, в свою очередь, это развитие ускорил. В этот период истории человеческое сообщество осознало, что его развитие — это вовлечение в орбиту общественных (в основном — производственных) отношений всё более масштабных технических комплексов, построение и использование которых требует не только огромных материальных и энергетических затрат, но и всё возрастающих объёмов знаний.

Понятие информации является основополагающим понятием информатики. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решении и их выполнения. С появлением современных средств вычислительной техники информация стала выступать в качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса.

Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов и газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т. д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы. Передаваемая информация обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, происходящими в окружающем нас мире.

В рамках науки информация является первичным и неопределяемым понятием. Оно предполагает наличие материального носителя информации, источника информации, передатчика информации, приемника и канала связи между источником и приемником. Понятие информации используется во всех сферах: науке, технике, культуре, социологии и повседневной жизни. Конкретное толкование элементов, связанных с понятием информации, зависит от метода конкретной науки, цели исследования или просто от наших представлений.

Термин «информация «происходит от латинского informatio — разъяснение, изложение, осведомленность. Энциклопедический словарь (М.: Сов. энциклопедия, 1990) определяет информацию в исторической эволюции: первоначально — сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т. д.); с середины XX века — общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире (передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму).

Более узкое определение дается в технике, где это понятие включает в себя все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

Наиболее общее определение имеет место в философии, где под информацией понимается отражение реального мира. Информацию как философскую категорию рассматривают как один из атрибутов материи, отражающий ее структуру.

С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение и данные.

Сигнал (от латинского signum — знак) представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Сообщение — это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертеж, 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 несет 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.

Данные — это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, ЭВМ.

Информация может существовать в самых разнообразных формах:

• · в виде текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
• · в виде световых или звуковых сигналов;
• · в виде радиоволн;
• · в виде электрических и нервных импульсов;
• · в виде магнитных записей;
• · в виде жестов и мимики;
• · в виде запахов и вкусовых ощущений;
• · в виде хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т. д.

Свойства информации Любая информация обладает рядом свойств, которые в совокупности определяют степень ее соответствия потребностям пользователя (качество информации). Можно привести немало разнообразных свойств информации, так как каждая научная дисциплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие:

Объективность информации характеризует её независимость от чьего-либо мнения или сознания, а также от методов получения. Более объективна та информация, в которую методы получения и обработки вносят меньший элемент субъективности. Информация — это отражение внешнего объективного мира. Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения и вообще, если она существует вне и независимо от человеческого сознания.

Пример. Сообщение «На улице тепло» несёт субъективную информацию, а сообщение «На улице 22 С» — объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения. Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестаёт быть объективной, так как, преобразовывается в зависимости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта.

Достоверность — свойство информации быть правильно воспринятой. Достоверность отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение.

Причинами недостоверности могут быть: преднамеренное искажение (дезинформация); непреднамеренное искажение субъективного свойства; искажение в результате воздействия помех; ошибки фиксации информации. В общем случае достоверность информации достигается: указанием времени свершения событий, сведения о которых передаются; сопоставлением данных, полученных из различных источников; своевременным вскрытием дезинформации; исключением искаженной информации и др.

Полнота. Информацию можно считать полной, когда она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения набор показателей. Как неполная, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых на основании информации решений.

Адекватность — степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Различают три формы адекватности информации: синтаксическая, семантическая и прагматическая. 1. Синтаксическая адекватность отображает формально-структурные характеристики информации и не затрагивает её смыслового содержания. 2. Семантическая (смысловая) адекватность определяет степень соответствия информации об объекте самому объекту. 3. Прагматическая (потребительская) адекватность отражает отношение информации и её потребителя. Прагматический аспект связан с ценностью, полезностью использования информации потребителем для достижения поставленной цели.

Доступность — мера возможности получить ту или иную информацию.

Актуальность — это степень соответствия информации текущему моменту времени. Это — важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.

Ценность (полезность, значимость) — обеспечивает решение поставленной задачи, нужна для того чтобы принимать правильные решения. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью. Самая ценная информация — объективная, достоверная, полная, и актуальная. При этом следует учитывать, что и необъективная, недостоверная информация (например, художественная литература), имеет большую значимость для человека.

Понятность (ясность) — выражена на языке, доступном получателю.

Точность определяется степенью её близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.

Кроме этого информация обладает еще следующими свойствами:

• 1) Атрибутивные свойства (атрибут — неотъемлемая часть чего-либо). Важнейшими среди них являются дискретность (информация состоит из отдельных частей, знаков) и непрерывность (возможность накапливать информацию)
• 2) Динамические свойства связаны с изменением информации во времени: копирование — размножение информации; передача от источника к потребителю; перевод с одного языка на другой; перенос на другой носитель; старение (физическое — носителя, моральное — ценностное)
• 3) Практические свойства — информационный объем и плотность

Свойства информации зависят как от свойств данных, так и от свойств методов. Информация не является статичным объектом, т. е. она появляется и существует когда происходит объединение методов и данных. В момент слияния данных и методов называется информационным процессом.

Виды информации Для человека информация подразделяется на виды в зависимости от типа воспринимающих её рецепторов.

Визуальная — воспринимаемая органами зрения (графическая или изобразительная) — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира.

Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка. Это — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причём разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания.

Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия. Это — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными.

Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путем. Мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877.

Музыкальная — разновидность звуковой. Для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение её аналогично графической информации Видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая (обонятельная и вкусовая), передаваемая запахами и вкусами и др.

По предназначению (общественному значению) информация бывает:

Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума. Она бывает обыденной, общественно-политической, эстетической.

Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация. Она бывает научной, технической, управленческой, производственной.

Личная — набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции. Сюда относятся наши знания, умения, интуиция.

Дезинформация — распространение искаженных или заведомо ложных сведений для достижения пропагандистских, военных (введение противника в заблуждение) или других целей.

Особый вид информации — информация, представленная в глобальной сети Интернет. Здесь используются особые приёмы хранения, обработки, поиска и передачи распределенной информации больших объемов и особые способы работы с различными видами информации. Постоянно совершенствуется программное обеспечение, позволяющее проводить коллективную работу с информацией всех видов.

Информация — категория нематериальная, следовательно, она должна быть связана с какой-то материальной основой, без этого она просто не сможет существовать.

Носители информации — среда или физическое тело для передачи, хранения и воспроизведения информации. (Это электрические, световые, тепловые, звуковые, радио сигналы, магнитные и лазерные диски, печатные издания, фотографии и т. д.).

Носитель информации — материальный объект или среда, которые служат для представления или передачи информации (бумага, диск, воздух и т. п.). При этом хранение информации связана с фиксацией состояния носителя (например, уже напечатанный текст на бумаге), а распространение информации — с процессом, который протекает в носителе. Но только с нестационарным процессом, то есть характеристики, которого меняются. (Стационарный процесс информацию не переносит — лампа просто горит и всё, а мигает — уже азбука Морзе). И при этом информация связывается не с существованием процесса (просто горит лампа), а именно с изменением какой-либо его характеристики.

Информация хранится, передаётся и обрабатывается в символьной (знаковой) форме. Одна и та же информация может быть представлена в различной форме:

• 1) Знаковой письменной, состоящей из различных знаков, среди которых выделяют символьную в виде текста, чисел, спец. символов; графическую; табличную и т. д.;
• 2) В виде жестов или сигналов;
• 3) В устной словесной форме (разговор).

Представление информации осуществляется с помощью языков, как знаковых систем, которые строятся на основе определенного алфавита и имеют правила для выполнения операций над знаками.

Язык — определенная знаковая система представления информации. Существуют:

Естественные языки — разговорные языки в устной и письменной форме. В некоторых случаях разговорную речь могут заменить язык мимики и жестов, язык специальных знаков (например, дорожных);

Формальные языки — специальные языки для различных областей человеческой деятельности, которые характеризуются жестко зафиксированным алфавитом, более строгими правилами грамматики и синтаксиса. Это язык музыки (ноты), язык математики (цифры, математические знаки), системы счисления, языки программирования и т. д. В основе любого языка лежит алфавит — набор символов/знаков. Полное число символов алфавита принято называть мощностью алфавита.

Что можно делать с информацией:

• · создавать
• · принимать
• · комбинировать
• · хранить
• · передавать
• · копировать
• · обрабатывать
• · искать
• · воспринимать
• · формализовать
• · делить на части
• · измерять
• · использовать
• · распространять
• · упрощать
• · разрушать
• · запоминать
• · преобразовывать
• · собирать
• · и т. д.

Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

Основными информационными процессами являются:

• · сбор (восприятие) информации;
• · подготовка (преобразование) информации;
• · передача информации;
• · обработка (преобразование) информации;
• · хранение информации;
• · отображение (воспроизведение) информации.

Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это будут этапы обращения и преобразования сигналов (рис. 1.6).

Рисунок 1.6. Основные информационные процессы.

На этапе восприятия информации осуществляется целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте (процессе), в результате чего формируется образ объекта, проводятся его опознание и оценка. Главная задача на этом этапе — отделить полезную информацию от мешающей (шумов), что в ряде случаев связано со значительными трудностями.

На этапе подготовки информации осуществляется ее первичное преобразование. На этом этапе проводятся такие операции, как нормализация, аналого-цифровое преобразование, шифрование. Иногда этап подготовки рассматривается как вспомогательный на этапе восприятия. В результате восприятия и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи, хранения или обработки.

На этапе передачи информация пересылается из одного места в другое (от отправителя получателю — адресату). Передача осуществляется по каналам различной физической природы, самыми распространенными из которых являются электрические, электромагнитные и оптические. Извлечение сигнала на выходе канала, подверженного действию шумов, носит характер вторичного восприятия.

На этапах обработки информации выявляются ее общие и существенные взаимозависимости, представляющие интерес для системы. Преобразование информации на этапе обработки (как и на других этапах) осуществляется либо средствами информационной техники, либо человеком.

Под обработкой информации понимается любое ее преобразование, проводимое по законам логики, математики, а также неформальным правилам, основанным на «здравом смысле», интуиции, обобщенном опыте, сложившихся взглядах и нормах поведения. Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая ответы на поставленные вопросы (например, решение некоторой задачи). Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами. Кардинальные сдвиги в этой области произошли благодаря созданию ЭВМ как универсального преобразователя информации, в связи, с чем появились понятия данных и обработки данных.

Данными называют факты, сведения, представленные в формализованном виде (закодированные), занесенные на те или иные носители и допускающие обработку с помощью специальных технических средств (в первую очередь ЭВМ).

Обработка данных предполагает производство различных операций над ними, в первую очередь арифметических и логических, для получения новых данных, которые объективно необходимы (например, при подготовке ответственных решений).

На этапе хранения информацию записывают в запоминающее устройство для последующего использования. Для хранения информации используются в основном полупроводниковые и магнитные носители.

Этап отображения информации должен предшествовать этапам, связанным с участием человека. Цель этого этапа — предоставить человеку нужную ему информацию с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств. Информационные процессы — это процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации (т.е. действия, выполняемые с информацией). Т. е. это процессы, в ходе которых изменяется содержание информации или форма её представления.

Информация передаётся в форме 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. Основная функция приёмника данных — фильтрация, игнорирование шума и выявление нового в бесконечном потоке обычного. Обмен информацией не приводит, как правило, к уничтожению источника, обогащая приёмник дополнительным знанием.

Изменение характеристики носителя, которое используется для представления информации, называется сигналом, а значение этой характеристики, отнесенное к некоторой шкале измерений, называется параметром сигнала.

Примеры:

— сообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передается приемнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора; -живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т. д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает ее в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т. п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

Наконец, все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признакам, т. е. классифицировать по видам. Например, в зависимости от области возникновения информацию, отражающую процессы и явления неодушевленной природы, называют элементарной, процессы животного и растительного мира — биологической, человеческого общества — социальной.

По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации: визуальную — передаваемую видимыми образами и символами, аудиальную — звуками, тактильную — ощущениями, органолептическую — запахами и вкусом, машинную — выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники, и т. д.