1.3 Восприятие информации
Органы чувств и ощущения. Абстрактное мышление и понятия. Датчики..
В течение всего периода существования человека формы приобретения им новой информации принципиально не изменились. Он получает ее или посредством восприятия, используя свои органы чувств, или посредством абстрактного мышления, которое является функцией головного мозга.
В широком смысле, органами чувств называют сложившиеся в процессе эволюции органы, включающие воспринимающие элементы, которые называются рецепторами, проводящие нервные пути и соответствующие отделы коры головного мозга. Воздействия внешней среды на рецепторы преобразуются ими в нервные импульсы. Они по нервным путям передаются в соответствующие отделы коры головного мозга и вызывают там определенные изменения. Эти изменения называются ощущениями. Ощущения являются отражением свойств предметов реального мира, исходным пунктом познания.
Мышлением называют процесс отражения реального мира, позволяющий получать знания о таких свойствах и отношениях объектов, которые не могут быть восприняты органами чувств. В качестве примера таких знаний можно указать на законы физики, экономики и других наук, химические формулы природных и искусственных соединений. Основной формой мышления являются понятия, отражающие существенные свойства, связи и отношения предметов и явлений. Поэтому мышление – высшая ступень человеческого познания.
В настоящее время находят широкое применение технические устройства, которые выполняют функции природных рецепторов и называются датчиками или сенсорами. Они преобразуют определенные воздействия внешней среды к виду удобному для дальнейшего использования и даже могут превосходить природные рецепторы человека по некоторым важным показателям. Как правило, датчики являются составной частью более сложных технических систем, а выполняемые ими преобразования внешних воздействий называются приемом или вводом информации в систему.
По виду воспринимаемых воздействий датчики можно разделить на два класса. К первому классу относятся датчики, дублирующие органы чувств человека. Примером такого типа датчиков служат различные оптические приборы, слуховые аппараты, газоанализаторы. Они применяются для повышения порога чувствительности рецепторов соответствующих органов чувств или для компенсации утраченных ими способностей. Датчики второго класса предназначены для преобразования таких воздействий внешней среды, которые не воспринимаются органами чувств человека. Примерами таких воздействий служат электромагнитное излучение в радио, инфракрасном и рентгеновском диапазонах, радиоактивное излучение, магнитное поле, а также некоторые другие воздействия.
1.4 Регистрация и носители информации
Память человека. Регистрация информации. Носители информации. Примеры носителей информации: бумага, фотослой, оптический диск, цилиндр Эдиссона и диск Берлинера, магнитные носители. Воспроизведение информации.
Способность нервной системы восстанавливать ранее вызванные ощущения называется памятью. Какое-то время ее возможности удовлетворяли первобытного человека. Но по мере накопления информации для ее хранения потребовались более надежные средства. С технической точки зрения, под регистрацией или запоминанием информации подразумевают воздействие на некоторый материальный объект (материал) с целью получения устойчивых во времени изменений его свойств. Наиболее часто изменению подвергаются механические, оптические и магнитные свойства материалов, которые в этом случае называются носителями информации.
Исторически первыми материалами, которые человек сознательно применил в качестве носителей информации, стали, по-видимому, дерево, камень и кости животных. Изменяя их форму с помощью примитивных резцов или отражательную способность при помощи различных красителей, древние люди фиксировали наиболее значительные события, происходящие в окружающем их мире. Следует обратить внимание на тот факт, что возраст наиболее древних из известных наскальных рисунков насчитывает 30-25 тыс. лет.
(1.4.1) Бумага. Материал, оптические свойства которого используются для регистрации информации, называется оптическим носителем. Одним из самых древних и широко применяемых по настоящее время оптических носителей информации остается бумага. Способ ее изготовления изобрел китайский чиновник Лу Цунь во втором веке нашей эры. В шестом веке державшийся в секрете способ производства бумаги стал известен в некоторых азиатских странах, а в восьмом - в Европе. Регистрация информации на бумагу выполняется, обычно, с помощью различных красителей, которые изменяют отражательные свойства ее отдельных участков. Использование бумаги для повторной регистрации требует дополнительных действий по восстановлению ее отражательной способности.
(1.4.2) Фотослой. Другим распространенным оптическим носителем информации являются светочувствительные слои, часто называемые фотослоями. Долгое время в качестве фотослоя использовались равномерно распределенные в желатине микрокристаллы галогенида серебра, нанесенные на прочную жесткую или мягкую основу. В первом случае носитель называется фотопластинкой, а во втором - фотопленкой или фотобумагой. Запись информации на фотослой производится путем его экспозиции (облучения). В результате дальнейшей обработки часть содержащихся в фотослое микрокристаллов чернеет. При этом степень почернения каждого участка фотослоя определяется полученным этим участком количеством освещения. Повторное использование фотослоя невозможно. Первые изображения на фотослое получены в 1802 году в Англии, но научиться сохранять (фиксировать) их удалось значительно позднее. Только 10 августа 1839 года бывший французский офицер Л. Дагер публично продемонстрировал способ получения и фиксации изображения на фотослое, получивший позднее название фотографии. Этот год принято считать годом ее рождения. На фотографических изображениях представлена информация об отражательных и излучательных свойствах объектов, содержащаяся в электромагнитном излучении видимого диапазона.
(1.4.3) Оптический диск. В настоящее время в качестве оптического носителя широко используется тонкий слой алюминия или золота, напыляемый на пластмассовый диск. Регистрация информации на него осуществляется путем целенаправленного изменения отражательной способности отдельных участков, расположенных вдоль дорожки, имеющей форму спирали. Линейные размеры участков определяются техническими возможностями применяемых записывающих и читающих устройств.
(1.4.4) Фонограф Эдиссона. В 1877 году американским изобретателем Т. Эдиссоном был предложен аппарат для записи звука, названный фонографом. В качестве носителя информации в нем вначале использовался слой олова, а позднее – воска, который наносился на поверхность цилиндра. Для восприятия звуковых колебаний воздуха при записи служила тонкая металлическая пластинка – мембрана. С мембраной жестко соединялся одним концом металлический резец (игла). Другой конец резца касался воска, покрывающего поверхность цилиндра. При записи звука цилиндр вращался вокруг своей оси и одновременно поступательно перемещался вдоль оси вращения. При этом игла прорезала на мягкой поверхности воска канавку. Ее глубина изменялась пропорционально давлению, оказываемому на мембрану колебаниями воздуха. Для воспроизведения информации игла помещалась в начало канавки. При вращении и поступательном перемещении цилиндра она перемещалась по канавке и заставляла колебаться соединенную с ней мембрану. В свою очередь, мембрана заставляла колебаться воздух, который воздействовал на рецепторы слухового анализатора. Амплитуда колебаний мембраны определялась глубиной канавки.
В 1888 году другой американский изобретатель Э. Берлинер запатентовал устройство звукозаписи, в котором вместо цилиндра использовался круглый диск. При записи резец перемещался от края вращающегося диска к его центру вдоль радиуса, оставляя на его поверхности канавку в форме спирали. Глубина канавки менялась пропорционально давлению, оказываемому на мембрану колебаниями воздуха. Эбонитовые копии с него стали называться грампластинками. В течение почти 100 лет они оставались самым распространенным носителем звуковой информации. И цилиндр Эдиссона, и эбонитовый диск Берлинера являются примерами механических носителей информации.
(1.4.5) Магнитные носители. Материал, магнитные свойства которого используются для записи информации, называется магнитным носителем. Современные магнитные носители представляют слой окисла металла, нанесенного на прочную металлическую или пластмассовую основу – подложку. Наиболее распространенными подложками в настоящее время являются пластмассовые ленты, пластмассовые и металлические диски. Регистрация информации на них осуществляется путем изменения степени или направления намагниченности различных участков магнитного слоя при помощи переменного магнитного поля, создаваемого электромагнитом. Магнитные носители допускают многоразовое использование.
Впервые устройство регистрации на магнитный носитель было продемонстрировано в 1900 году датским инженером В. Поульсеном на Парижской Всемирной Выставке. В нем носителем звуковой информации служила металлическая проволока. В настоящее время магнитные носители применяются в виде магнитных лент, изобретенных в Германии в 1935 году, или магнитных дисков, созданных на фирме IBM в 1973 году. Они широко используются для регистрации как звуковой, так и видеоинформации.
Восстановление по измененным свойствам носителя вызвавшей эти изменения информации, называется ее воспроизведением.