2

1

© Fokejew O.O.

1.1. Информатика как наука и как вид практической деятельности. Место информатики в системе наук. Информация и её виды. Непрерывная и дискретная формы представления информации. Информационные процессы

Информатика как наука и как вид практической деятельности.

Информатика — это наука и сфера практической деятельности, связанная с различными аспектами получения, хранения, обработки, передачи и использования информации.

«Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия» — так было сформулировано в 1978 г. Международным конгрессом по информатике.

С современной точки зрения понятие «информатика» шире, чем используемое в англоязычных странах Computer Science поскольку включает как прикладную часть («компьютерные науки»), так и теоретическую, связанную с отмеченными выше аспектами действий с информацией.

Информатика включает в себя следующие основные разделы: теоретическая информатика, вычислительная техника, программирование, информационные системы, искусственный интеллект. Она является конгломератом наук, объединенных общим объектом исследования.

Научное ядро информатики относят к фундаментальным наукам, поскольку ее основные понятия носят общенаучный характер, используются во многих других науках и видах деятельности.

Информатика имеет существенные социальные аспекты. Как говорилось выше «информатика включает ... комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия». Информатизация, т.е. процесс проникновения информационных технологий во все сферы жизни и деятельности общества, сильно влияет на социальную сферу. В настоящее время в общественном устройстве развитых стран появились черты информационного общества, во все сферы жизни и деятельности членов которого включены средства информатики в качестве орудий интеллектуального труда, переработки любой информации, моделирования реальных и прогнозируемых событий, управления производством, обучения и т.д.

Под влиянием информатизации радикально меняется структура труда, совершается переток людей из сферы прямого материального производства в, так называемую, информационную сферу. Промышленные рабочие и крестьяне, составлявшие в середине XX века более 2/3 населения, сегодня в развитых странах составляют менее 1/3. К середине 90-х годов численность «информационных работников» (к которым причисляют всех, в чьей профессиональной деятельности доминирует умственный труд), достигла в США 60%. Добавим, что за те же годы производительность труда в США за счет научно-технического прогресса (ведь информатизация — его главная движущая сила) в целом выросла на 37%.

Информатизация сильнейшим образом влияет на структуру экономики ведущих в экономическом отношении стран. В числе их лидирующих отраслей промышленности традиционные добывающие и обрабатывающие отрасли оттеснены максимально наукоемкими производствами электроники, средств связи и вычислительной техники — так называемой сферой высоких технологий. Темпы развития сферы высоких технологий и уровень прибылей в ней превышают в 5-10 раз темпы развития традиционных отраслей производства.

Существуют и отрицательные социальные последствия информатизации общества (по крайней мере, при оценке с традиционных позиций): более быстрое высвобождение рабочей силы чем это может освоить общество, повышенная социальная напряженность из-за роста интеллектуальной конкуренции, усиление контроля со стороны государства за каждым членом общества в демократических странах и т.д.

Правовые аспекты информатики связаны с тем, что деятельность программистов и других специалистов, работающих в сфере информатики, все чаще выступает в качестве объекта правового регулирования. Некоторые действия при этом могут быть квалифицированы как правонарушения (преступления). Регулированию подлежат вопросы собственности на информацию, охрана авторских прав на компьютерные программы и базы данных, гарантии сохранения конфиденциальности и секретности определенных видов информации и многое другое. Информатизация социальной сферы, распространение информационных сетей породили как новые виды преступности, так и многочисленные правовые проблемы, правовое регулирование многих из которых далеко от завершения.

Формы представления информации

Различают две формы представления информации - непрерывную и дискретную. Поскольку носителями информации являются сигналы, то в качестве последних могут использоваться физические процессы различной природы. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс механического перемещения тела, процесс распространения света и т.д. Информации представляется (отражается) значением одного или нескольких параметров физического процесса (сигнала) либо комбинацией нескольких параметров.

Сигнал называется непрерывным, если его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения.

Сигнал называется дискретным, если его параметр в заданных пределах может принимать отдельные фиксированные значения.

Следует различать непрерывность или дискретность сигнала по уровню и во времени.

непрерывный по уровню и во времени сигнал X _НН

дискретный по уровню и непрерывный по времени сигнал X _ДН

непрерывный по уровню и дискретный по времени сигнал X _НД

дискретный по уровню и во времени X _ДД

Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признаком. 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, органолентическую - запахами и вкусом, машинно-выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники, и т.д."

1.2. Единиц измерения информации. Количество информации по Шеннону и Хартли. Энтропия как мера степени неопределённости. Энтропия сложных событий. Условная энтропия.

Единицы измерения информации.

Для измерения длины, массы, времени, силы тока и т.д. придуманы приборы и процедуры измерения. Чтобы узнать длину стержня, достаточно приложить к нему линейку с делениями, силу тока можно измерить амперметром. А как узнать количество информации в некотором сообщении, в каких единицах эту информацию измерять? Для двоичных сообщений в качестве такой числовой меры используется количество бит в сообщении. Это количество называют информационным объемом сообщения. Например, сообщение "МИРУ МИР" имеет информационный объем 8 байт (64 бит).

Биты и байты используются также для измерения "емкости", размера памяти и для измерения скорости передачи двоичных сообщений. Скорость передачи измеряется количеством передаваемых бит в секунду (например, 19200 бит/с).

Наряду с битами и байтами для измерения количества информации в двоичных сообщениях используются и более крупные единицы (более удобные для измерения больших объемов информации):

1 Кбит (один килобит) = 2¹⁰ =1024 бит (прибл. 1 тыс. бит)

1 Мбит (один мегабит) = 2²⁰ =1048576 бит (прибл. 1 млн. бит)

1 Гбит (один гигабит) = 2³⁰ =(прибл.)10⁹ бит (миллиард бит) или

1 Кбайт(один килобайт) = 2¹⁰ =1024 байт (прибл. 1 тыс. байт)

1 Мбайт(один мегабайт) = 2²⁰ =1048576 байт

1 Гбайт(один гигабайт) = 2³⁰ =1 073 741 824 байта

1 Терабайт = 2⁴⁰ =1024 гигабайта или 1 099 511 627 776 байт

1 Петабайт = 2⁵⁰ =1024 терабайта или 1 125 899 906 842 624 байта

1 Экзобайт = 2⁶⁰ =1024 петабайта или 1 152 921 504 606 846 976 байт

1 Зеттабайт = 2⁷⁰ =1024 экзобайта или 1 180 591 620 717 411 303 424 байта

1 Йоттабайт = 2⁸⁰ =1024 зеттабайта или 1 208 925 819 614 629 174 706 176 б

К единицам измерения многих физических величин мы привыкли, и нам не нужно пояснять, что такое 1 миллиметр или 10 километров. А бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт - много это или мало?

Например, в учебнике на страницу помещается чуть меньше 50 строк, в каждой строке - примерно 60 символов. Таким образом, полностью заполненная текстом страница учебника имеет информационный объем около 3000 байт (3 Кбайт). Если считать, что в учебнике около 200 страниц, то получаем информационный объем учебника равный около 600 Кбайт или 0,6 Мбайт. Если человек говорит по 8 часов в день без перерыва, то за 70 лет жизни он наговорит около 10 Гбайт информации (это 5 млн. страниц - стопка бумаги высотой 500 м.)

Один черно-белый телевизионный кадр (при 32 градациях яркости каждой точки) содержит примерно 300 Кбайт информации. Цветной кадр, образованный из трех кадров основных цветов (красный, синий, зеленый), содержит уже около Мбайта информации. А 1,5-часовой цветной телевизионный художественный фильм (при частоте 25 кадров в секунду) - 135 Гбайт.

Если на условной шкале изобразить бит примерно одним миллиметром (точнее, 1.25 мм), то байт в этом масштабе будет представлен сантиметром, килобайт - десятиметровым отрезком, мегабайт - десятикилометровым отрезком, ну а гигабайт вытянется в 10 000 километров - это расстояние от Москвы до Владивостока. Как видите, диапазон, который охватывают единицы измерения информации, очень велик.