Министерство науки и образования Украины
Славянский государственный педагогический университет
Информация, информатика,
представление информации.
Студента 3 курса
Шрам Сергея
1. Информация, информатика,
Понятие об информации
Несмотря на то, что человеку постоянно приходится иметь дело с информацией (он получает ее с помощью органов чувств), строгого научного определения, что же такое информация, не существует. В тех случаях, когда наука не может дать четкого определения какому-то предмету или явлению, люди пользуются понятиями.
Понятия отличаются от определений тем, что разные люди при разных обстоятельствах могут вкладывать в них разный смысл. В бытовом смысле под информацией обычно понимают те сведения, которые человек получает от окружающей природы и общества с помощью органов чувств. Наблюдая за природой, общаясь с другими людьми, читая книги и газеты, просматривая телевизионные передачи, мы получаем информацию.
Математик рассмотрит это понятие шире и включит в него те сведения, которые человек не получал, а создал сам с помощью умозаключений. Биолог же пойдет еще дальше и отнесет к информации и те данные, которые человек не получал с помощью органов чувств и не создавал в своем уме, а хранит в себе с момента рождения и до смерти. Это генетический код, благодаря которому дети так похожи на родителей.
Итак, в разных научных дисциплинах и в разных областях техники существуют разные понятия об информации. Нам же, приступая к изучению информатики, надо найти что-то общее, что объединяет различные подходы. И такая общая черта есть. Все отрасли науки и техники, имеющие дело с информацией, сходятся в том, что информация обладает четырьмя свойствами. Информацию можно: создавать, передавать (и, соответственно, принимать), хранить и обрабатывать.
Каждая дисциплина решает эти вопросы по-разному. В нашем учебном пособии мы рассмотрим те средства, которые для этого предоставляет информатика.
Информатика
Информатика -- это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.
Из этого определения видно, что информатика очень близка к технологии, поскольку отвечает на вопрос как..?
* Как принимать и хранить информацию?
* Как обрабатывать информацию и преобразовывать ее в форму, удобную для человека?
* Как использовать вычислительную технику с наибольшей эффективностью?
* Как использовать достижения других наук для создания новых средств вычислительной техники?
* Как управлять техническими средствами с помощью программ?
Поэтому не случайно предмет, изучением которого занимается информатика, нередко называют информационной технологией или компьютерной технологией.
Важным в нашем определении является то, что у информатики есть как бы две стороны. С одной стороны, она занимается изучением устройств и принципов действия средств вычислительной техники, а с другой стороны -- систематизацией приемов и методов работы с программами, управляющими этой техникой.
Краткая история информатики
Корни информатики лежат в другой науке -- кибернетике. Понятие «кибернетика» впервые появилось в первой половине XIX века, когда французский физик Андре Мари Ампер, известный нам из школьного курса физики по закону Ампера, решил создать единую классификацию всех наук, как существовавших в то время, так и гипотетических (которые не существовали, но, по его мнению, должны были бы существовать). Он предположил, что должна существовать некая наука, занимающаяся изучением искусства управления. Ампер не имел в виду управление техническими системами, поскольку сложных технических систем в те времена еще не было. Он имел в виду искусство управления людьми, то есть обществом. Эту несуществующую науку Ампер назвал кибернетикой от греческого слова кибернетикос (искусный в управлении). В Древней Греции этого титула удостаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами.
Впоследствии слово кибернетикос было заимствовано римлянами -- так в латинском языке появилось слово губернатор (управляющий провинцией). Сегодня уже трудно догадаться, что слова «кибернетика» и «губернатор» имеют одно происхождение, но это так.
С тех пор о кибернетике забыли более, чем на сто лет. В 1948 году выдающийся американский математик Норберт Винер, труды которого по математической логике легли в основу зарождавшегося тогда программирования вычислительной техники, вновь возродил термин «кибернетика» и определил ее как науку об управлении в живой природе и в технических системах. Это определение оказалось весьма спорным. Смешивание живой природы и технических систем в одной дисциплине привело к резкому неприятию такого определения учеными многих стран. Особенно сильной критике зарождавшаяся кибернетика подверглась в Советском Союзе. В большинстве стран мира научная дискуссия привела к расколу в научных кругах, а в СССР, где кибернетика получила даже политическое осуждение, работы в этой области были вообще прекращены на много лет, что болезненно сказывается и по сей день.
Так из-за спорного определения в молодой зарождающейся науке произошел раскол. Сегодня кибернетика продолжает изучать связь между психологией и математической логикой, разрабатывает методы создания искусственного интеллекта, но наряду с ней уже действует другая, отделившаяся от нее наука. Она занимается проблемами применения средств вычислительной техники для работы с информацией. В Великобритании и США эту науку называют computer science (наука о вычислительной технике). Во Франции она получила другое название -- informatique (информатика). Оттуда это название и пришло к нам в Украину и Россию, а также в некоторые другие страны Восточной Европы.
Информация аналоговая и цифровая
Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки делают это по-разному. Например, в философии различают информацию объективную и субъективную. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления.
Для криминалистики, например, очень важно, что информация бывает полной и неполной, истинной и ложной, достоверной и недостоверной. Юристы рассматривают информацию как факты. Физики же рассматривают информацию как сигналы -- для них наиболее важна передача информации, поскольку физика изучает законы природы, лежащие в основе распространения сигналов разных видов (оптических, звуковых, электромагнитных и других). Биология изучает методы обмена информацией между животными, генетика изучает передачу информации по наследству с помощью генов, а лингвистика изучает методы кодирования и выражения информации языковыми методами.
Каждая наука, занимающаяся вопросами, связанными с информацией, вводит свою систему классификации. Для информатики самым главным вопросом является то, каким образом используются средства вычислительной техники для создания, хранения, обработки и передачи информации, поэтому у информатики особый подход к классификации информации. В информатике отдельно рассматривают аналоговую информацию и цифровую. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном работает с цифровой информацией.
Человек так устроен, что воспринимает информацию с помощью органов чувств. Свет, звук и тепло -- это энергетические сигналы, а вкус и запах - это результат воздействия химических соединений, в основе которого тоже энергетическая природа. Человек испытывает энергетические воздействия непрерывно и может никогда не встретиться с одной и той же их комбинацией дважды. Мы не найдем двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и не услышим двух абсолютно одинаковых звуков -- это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам -- ноты, то аналоговую информацию можно превратить в цифровую.
Музыка, когда мы ее слышим, несет аналоговую информацию, но стоит только записать ее нотами, как она становится цифровой. Мы легко различим разницу в одной и той же ноте, если исполнить ее на фортепиано и на флейте, хотя на бумаге эти ноты выглядят одинаково.
Разница между аналоговой информацией и цифровой прежде всего в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая -- дискретна. Если у художника в палитре только одна зеленая краска, то непрерывную бесконечность зеленых цветов листьев он передаст очень грубо, и все деревья на картине будут иметь одинаковый цвет. Если у художника три разные зеленые краски, то передача цвета уже будет чуть более точной. Для большей точности передачи аналоговой информации о живой природе художники смешивают разные краски и получают большое количество оттенков.
Аналого-цифровое преобразование
Преобразование информации из аналоговой формы в цифровую называют аналогово-цифровым преобразованием (АЦП).
Примеры аналоговой информации известны нам из школьного курса математики. Графики непрерывных функций выражают аналоговую информацию.
1. На рисунке показан график функции Y=X2. Это график непрерывной функции.
2. Тот же самый график после преобразования в цифровую форму выглядит иначе -- намного грубее.
3. Погрешность, которая возникает при таком преобразовании, называется погрешностью оцифровки.
4. Преобразование можно сделать менее грубым, если столбики диаграммы поставить почаще (так уменьшается дискретность).
Страницы: 1, 2, 3
