2. Этапы обращения информации. Информационные системы

Как отмечалось ранее, процессы жизни и деятельности общества и природы связаны с получением, передачей, преобразованием, накоплением и хранением информации. Имеется множество определений информации от наиболее общего, философского (информация есть отражение реального мира) до более узкого, практического определения (информация есть все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования).

В Федеральном Законе от 27 июля 2006 года N 149-ФЗ «ОБ ИНФОРМАЦИИ, ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ И О ЗАЩИТЕ ИНФОРМАЦИИ» информация определяется как сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления В дальнейшем рассмотрении будем придерживаться этого определения.

Понятие информации связано с моделями реальных объектов, событий, отражающих их сущность в той степени, в какой это необходимо для практических целей. При этом под информацией понимают не сами предметы и процессы, а их отражения или отображения в виде абстрактных характеристик (чисел, формул, описаний, чертежей, символов, образов).

Таким образом, сама по себе информация может быть отнесена к области абстрактных категорий, подобных, например, математическим формулам. Однако проявляется она всегда в материально- энергетической форме в виде сигналов. На рисунке 1 показана методологическая схема образования сигнала.

Рис. 1. Методологическая схема формирования и материализации информации

Примечание. Далее обучающимся можно задать вопрос: что они понимают под определением «информация». Рассуждения по этому вопросу приведены в дополнительном материале к лекции.

При обращении информации в системах можно выделить отдельные этапы. Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это будут этапы обращения и преобразования сигналов (рис. 2).

Рис. 2. Этапы обращения сигналов в информационной системе

Здесь сигнал является материальным носителем информации, поэтому цикл обращения информации в системе можно рассматривать как цикл обращения и преобразования сигналов, несущих информацию. Этот цикл включает в себя следующие основные фазы: восприятие, передачу, обработку, представление.

Восприятие состоит в том, что формируется образ объекта, производится его опознание и оценка. При этом необходимым является отделение полезной информации от шумов. В результате восприятия получается сигнал в форме, удобной для передачи, хранения и обработки.

Простейшим видом восприятия является различение двух противоположных состояний: наличия («да») и отсутствия («нет»), более сложным — измерение.

В фазу восприятия могут включаться операции подготовки информации, ее нормализации, квантования, кодирования, модуляции сигналов (рис.2).

Передача информации состоит в переносе ее на расстояние посредством сигналов различной физической природы соответственно по различным каналам (механическим, акустическим, оптическим, электрическим, электромагнитным и т.п.). Прием информации на другой стороне канала имеет характер вторичного восприятия со свойственными ему операциями борьбы с шумами.

Обработка информации заключается в решении задач, связанных с преобразованием информации, независимо от их функционального назначения. Обработка производится при помощи устройств, осуществляющих аналоговые или цифровые преобразования поступающих величин и функций. Промежуточным этапом обработки может быть хранение информации в запоминающих устройствах. Извлечение информации из запоминающих устройств также имеет характер восприятия и связано с борьбой с помехами.

Представление информации требуется тогда, когда в цикле обращения принимает участие человек. Оно заключается в демонстрации перед человеком условных изображений, содержащих качественные и количественные характеристики выходной информации. Для этого используются устройства, способные воздействовать на органы чувств человека.

Воздействие состоит в том, что сигналы, несущие информацию, производят регулирующие действия, вызывающие изменения в самом объекте.

Существуют как замкнутые, так и разомкнутые информационные системы, в которых информация передается от источника к приемнику или потребителю. Активное воздействие на отбираемую от источника информацию может оказывать либо сам источник, либо потребитель. Часть системы, оказывающую активное воздействие на ее работу, называют субъектом, а пассивную — объектом.

Как объектом, так и субъектом может быть человек или машина. Совокупность средств информационной техники и людей, объединенных для достижения определенных целей или для управления, образуют автоматизированную информационную систему, к которой по мере надобности подключаются абоненты (люди или устройства), поставляющие и использующие информацию.

Информационные системы, действующие без участия человека, называют автоматическими. За человеком в таких системах остаются функции контроля и обслуживания.

Автоматизированная информационная система становится автоматизированной системой управления (АСУ), если поставляемая информация извлекается из какого-либо объекта (процесса), а выходная используется для целенаправленного изменения состояния того же объекта (процесса), причем абонентом, использующим информацию для выбора основных управляющих воздействий (принятия решения), является человек. Объектом могут быть техническая система, экологическая среда, коллектив людей. Существуют АСУ, в которых отдельные функции управления возлагаются на технические средства, в основном на ЭВМ и микропроцессоры.

Автоматизированные информационные системы и АСУ нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства в первую очередь как информационно-справочные и информационно-советующие системы, системы управления технологическими процессами и коллективами людей. Большинство из них являются локальными системами и функционируют на уровне предприятий и учреждений. В настоящее время происходит интенсивный процесс интеграции таких систем в системы производственных объединений и далее — в отраслевые и ведомственные системы.

Системы более высокого уровня становятся территориально рассредоточенными, иерархичными как по функциональному принципу, так и по реализации их техническими средствами. Обеспечение взаимодействия территориально рассредоточенных систем требует протяженных высокоскоростных и надежных каналов связи, а увеличение объема обрабатываемой информации — ЭВМ высокой производительности. Это привело к необходимости коллективного использования дорогостоящих средств автоматизации (ЭВМ и линий связи) и обрабатываемой информации (банков и баз данных). Техническое развитие, как самих электронных вычислительных машин, так и средств связи позволило, решить эту проблему путем перехода к созданию распределенных информационно-вычислительных сетей коллективного пользования.

Централизация различных видов информации в одной сети дает возможность использовать ее для решения широкого спектра задач, связанных с административным управлением, планированием, научными исследованиями, конструкторскими разработками, технологией производства, снабжением, учетом и отчетностью.

Наиболее распространенными информационными системами являются системы, обеспечивающие передачу информации из одного места в другое (системы связи) и от одного момента времени до другого (системы хранения информации). Обе разновидности систем передачи информации имеют много общего в принципиальных вопросах обеспечения эффективности функционирования. Их применяют как самостоятельные системы и как подсистемы в составе любых более сложных информационных систем. Совокупность таких подсистем в информационно-вычислительной сети образует ее основное ядро — сеть передачи данных.

Последующее изложение будем вести в основном применительно к системам связи, подразумевая возможность интерпретации основных понятий и выводов к другим информационным системам.

Рассмотрим основные термины и определения, которыми мы будем пользоваться в ходе изучения дисциплины.

Информация - совокупность сведений об объектах и явлениях материального мира, рассматриваемых в аспекте их передачи в пространстве и времени.

Сообщение - информация, выраженная в определенной форме и предназначенная для передачи от источника информации к ее получателю с помощью сигналов различной физической природы.

Сообщением могут быть телеграмма, речь, музыка, телевизионное изображение, данные на выходе ЭВМ и т.д., передаваемые по различным каналам связи, а также сигналы различной физической природы.

Сигнал - материальный носитель информации, представляющий любой физический процесс, параметры которого адекватно отображают сообщение.

По своей физической природе сигналы могут быть электрические, акустические, оптические, электромагнитные и т.д.

Процесс передачи информации можно представить посредством моделей каналов в виде схем, а также в виде обобщенных операторных уравнений передачи и обработки информации.

Рассмотрим модель системы передачи (и хранения) информации, схема которой приведена на рисунке 3, которой мы и будем пользоваться в дальнейшем.