1.4. Структура информации
Информация может претерпевать ряд преобразований. Последовательность этих преобразований может быть различной в различных информационных системах. Получаемые в процессе преобразований структуры имеют абстрактный характер и не соответствует строго тем или иным этапам обработки информации в технических средствах информационных систем.
Табл. 1.3. Символическое описание нормализованной информации
обозначение |
структура |
характеристика структуры |
1 |
2 |
3 |
Q T S |
Натуральная |
Первоначальная структура информации |
M, D, L [Q T S] |
Нормализован-ная |
Приведена к единому масштабу, диапазону и началу отсчета |
Q, T, S |
Комплексиро- ванная |
Приведена к единым координатам, времени и параметру. |
|
Декомпаниро- ванная (операция декомплексирования) - декомпозиция |
Преобразованы числа измерений, структура и расположение. |
GA Q, T, S |
Генерализован-ная |
Устранена избыточность, выделена существенная часть по условию А. |
Q*, T*, S* |
Дискретная |
Квантованная по любому из элементов структуры. |
qA, qT, qS |
Безразмерная |
Дискретные отсчеты приведены к безразмерной форме |
AQ, AT, AS |
Кодирование |
Цифровая форма информации |
Натуральная информация отражает реальное существование объектов. Она имеет аналоговую форму, засорена шумами, неоптимальна по диапазонам и началам отсчетов значения. Эти ограничения обусловлены непосредственно физическими свойствами наблюдаемого объекта. Натуральную информацию можно условно представить как совокупность величин Q, моментов времени T и точек пространства S в виде множеств Q, T и S.
Нормализованная информация отличается от натуральной тем, что в ней каждое множество Q, T, S уже приведено к одному масштабу, диапазону, началу отсчета и другим общим унифицированным характеристикам. Нормализованную информацию можно трактовать как результат воздействий на натуральную информацию операторов: масштабного M, диапазонного D и локализационного L.
Символическое описание нормализованной информации представленов табл. 1.3. Комплексированная информация образуется в результате приведения всей информации к полному комплексу, т.е. к трехмерной системе QST, где Q - обобщенная координата значений параметров или унифицированная шкала каких-либо оценок; T - обобщенная координата времени; S - обобщенная координата пространства источников информации. Комплексированная информация представляет собой связанное и координированное множество Q, S, T. Изменение количества измерений структуры и расположения элементов в информационных комплексах приводит к форме декомпонированной информации. Особенно часто применяют два вида декомпозиции:
1) приведение физического пространства трех измерений (объема) физических полей, объемных факторов, многомерных систем датчиков, векторных и комплексных величин к пространствам двух и одного измерений;
2) приведение полного комплекса информации QST к любой плоскости QT, QS, ST или оси Q, S, T координат измерений.
Декомпонированная информация декоррелирована, в ней нарушены или удалены связи между отдельными элементами информации.
Структурная формула декомпозиции имеет вид:
QT
Q
[Q,T,S]
QS T
TS
S
В генерализованной информации исключены второстепенные ее части, данные обобщены и укрупнены. Генерализация может охватывать как номенклатуру параметров, так и моменты времени, диапазоны измерения и степень подробности из отображения.
Формула GA Q, T, S показывает, что производится генерализация G по алгоритму A комплекса Q, T, S.
Дискретная (квантованная) информация совпадает с исходной непрерывной по физической размерности, отличаясь от нее лишь прерывным характером. Дискредитация может быть осуществлена по осям Q, T и S параметрического комплекса. Дискретная информация удобна для расчетов и экономична в реализациях. Дискретизация может быть равномерной или неравномерной, производится по постоянному или изменяющемуся во времени закону. Оптимальные интервалы дискретизации определяются на основании теории дискретных отсчетов.
Безразмерная информация отличается универсальной числовой формой. Число, отображающее безразмерную информацию, соответствует количеству информационных элементов (квантов) и получается в результате дискретизации информационного комплекса, т.е. равно отношению любой координаты к ее интервалу дискретности:
qQ
=
; qT
=
; qS
=
Кодированная информация несет форму совокупности чисел, или цифровую форму, основанную на применении какой-либо системы счисления или кодирования.
Из бесконечного множества физических процессов, протекающих в объектах наблюдения или управления, выделяются сигналы, формирующие первичную информацию. Рис. 1.4.1.
Первой фазой является структурное устранение избыточности.
Вторая фаза состоит в том, чтобы устранить статистическую избыточности путем учета вероятностных характеристик информации.
Третья фаза заключается в том, что выделяется смысловое содержание, т.е. осуществляется семантическое обогащение информации.
Далее может последовать фаза формирования решений и воздействий, после которой выдаются единичные командные сигналы.
Рис. 1.4.1. Этапы устранения избыточности информации
Перечисленные выше этапы устранения избыточности показаны в виде пирамиды потоков информации с последовательным уменьшением их плотности.