(C) KaravaevaEL, ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ. Подготовила – Караваева Е.Л.

2 Вещество, энергия, информация – основные понятия науки ВЕЩЕСТВО – это всё, что нас окружает (вода, земля, воздух, горы, деревья), это то, из чего мы делаем различные предметы, это мы сами. ЭНЕРГИЯ – это то, что приводит наш мир в движение. E = mc² - формула Эйнштейна, связывающая вещество и энергию. ИНФОРМАЦИЯ – фундаментальное понятие науки, его невозможно определить однозначно. Информация – от латинского слова informatio – сведения, разъяснения, изложение.

3 Определения информации в различных науках Информация в физике: информация является мерой упорядоченности системы по шкале «хаос – порядок»; информация возрастает при усложнении и упорядочивании системы. Информация в кибернетике: информация – это та часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, то есть в целях сохранения, совершенствования, развития системы. Информация в биологии – понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов и с исследованием механизмов наследственности. В теории информации – информация это не любые сведения, а лишь те, которые уменьшают существующую до их получения неопределенность. Информация – сведения об окружающем мире, которые повышают уровень осведомленности человека.

4 Упражнение. Вставьте пропущенные слова: 1. Вода, которую в древности использовали для совершения механической работы, до сих пор является хорошим источником … 2. Моль – единица количества … 3. Электронно-вычислительные машины, в отличие от устройств, преобразующих … или..., оперируют …, которая не материальна. 4. Если бы Вселенную заполняло единое однородное …, то никакая … не существовала бы. 5. Чем богаче словарный запас человека, чем полнее он им пользуется, тем больше … несет одно и то же количество сказанных или написанных им слов. 6. Мир стоит на трех китах - …, …, … Из … он слагается, … движется, … направляется. 7. На молекулярном уровне организации жизни организма проявляются обмен …, превращение …, а также передача наследственной… 8. Молекулы ДНК или РНК являются носителями… 9. Человеческое общество по мере своего развития прошло этапы овладения …, затем …, и наконец, … 10. Организмы существуют в единстве с окружающей средой, так как получают из неё все необходимые элементы и … в процессе обмена …

5 Свойства информации Объективность – зависимость от человеческого фактора. Понятность – язык должен быть известен всем людям, участвующем в общении. Полнота – характеризует качество и достаточность информации. Достоверность – зависит от уровня «информационного шума»; чем он выше, тем меньше достоверность информации, тем больше её количество необходимо и более сложны операции её обработки. Актуальность – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Доступность – мера возможности получить ту или иную информацию. Адекватность – это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Степень адекватности зависит от совокупности всех остальных свойств.

6 Информационные процессы в природе, обществе и технике Информационный процесс – это процесс, в результате которого осуществляется прием, передача, сохранение, преобразование и использование информации. Передача, обработка и хранение информации происходят в форме сигналов или знаков. Типы сигналов: по физической природе – электромагнитный, световой, тепловой, звуковой, механический, биохимический; по способу восприятия – зрительный, слуховой, осязательный, вкусовой, болевой, физиологический. Знаки – алфавит любого языка, знаки языка жестов, любые коды или шифры, ноты и т.д.

7 Схемы информационных процессов 1. Передача информации: 2. Обработка информации: Информация (примеры) Канал связи (примеры) Информация (примеры) Входная информация (сведения, которые получает человек или устройство) + запас имеющихся знаний и опыта Обработка (преобразование) информации Выходная информация (новая) Помехи, шум

8 Упражнение. Выполните обработку информации и нарисуйте схему к следующей задаче: В древности люди решили, что каждой цифре от 1 до 9 соответсвует Солнце или планета Солнечной системы: 1 – Солнце, 2 – Луна, 3 – Марс, 4 – Меркурий, 5 – Юпитер, 6 – Венера, 7 – Сатурн, 8 – Уран, 9 – Нептун. Последовательно складывая цифры даты своего рождения можно определить «свою» планету = = 34 = 3+4 = 7 - Сатурн Входная информация Обработка Выходная информация

9 Хранение информации Хранение информации – это её накопление на различных носителях. Носители информации – среда для записи и хранения информации: любой материальный предмет; волны различной природы; акустические носители; электромагнитные носители; гравитационные носители; вещество в различном состоянии; компьютерные носители. ПРИМЕРЫ: стены пещер, скалы; узелки на веревке; глиняные, деревянные, восковые таблички, кожа, папирус, береста, бумага, печатные книги; магнитная лента, магнитные и оптические компакт-диски; световая волна, температура, давление

10 Упражнение. Рассмотрим примеры информационных процессов, заполнив следующую таблицу: Процесс Передача Где хранится (носитель) Как обрабатывает ся (возможные помехи) источникприемник 1 Животное, охраняя свою территорию, оставляет пахучие метки 2 Мы смотрим новости по телевизору 3 Банк располагает данными о своих вкладчиках 4 Петя решает задачу по математике 5 Петя играет в компьютерную игру 6 Летучая мышь ориентируется в пространстве, испуская ультразвуковые волны 7 Автоматическое управление полетом ракеты 8 Открытие двери ключом

11 Упражнение. Рассмотрим примеры информационных процессов, заполнив следующую таблицу (результат): Процесс Передача Где хранится (носитель) Как обрабатывается (возможные помехи) источникприемник 1 Животное, охраняя свою территорию, оставляет пахучие метки Метка Другое животное растение Другое животное сравнивает со своим запахом и делает вывод, что запах не его 2 Мы смотрим новости по телевизору ТелевизорМы Видеопленк а Нашим мозгом 3 Банк располагает данными о своих вкладчиках База данных «Вкладчики » Банковски й служащий На дисках компьютера или на бумаге Процессором по специальной программе 4 Петя решает задачу по математике Учебник математики Петя На бумаге в виде текста С помощью математических действий 5 Петя играет в компьютерную игру КомпьютерПетя На диске в виде программы Процессором по специальной программе 6 Летучая мышь ориентируется в пространстве, испуская ультразвуковые волны Препятстви е МышьпрепятствияМозгом мыши 7 Автоматическое управление полетом ракеты КомпьютерРакетаПриборы Бортовым компьютером 8 Открытие двери ключом КлючЗамок В форме ключа Если форма ключа совпадает с формой отверстия замка, то ключ в замке поворачивается

12 Информационные основы процессов управления Управление – процесс, обеспечивающий целенаправленное поведение какой-либо системы. Основа процессов управления в любой системе – передача, преобразование, использование и анализ информации. Управление – совокупность действий, осуществляемых человеком или автоматическим устройством, направленных на поддержание или улучшение работы управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой (алгоритмом функционирования) или целью управления.

13 Общая схема процессов управления Результат деятельности объекта Управляющая система ОБЪЕКТ управления Управляющее воздействие Цель деятельности объекта Обратная связь - информационные потоки

14 Информационная культура человека Информационная культура – это умение целенаправленно работать с информацией и использовать для её получения, обработки и передачи компьютерную информационную технологию, современные технические средства и методы.

15 Информационная культура выражается в следующих умениях: в навыках использования различных технических устройств; в способности владеть информационными технологиями;

16 Информационная культура выражается в следующих умениях: в умении извлекать информацию из периодической печати и из электронных коммуникаций; в умении представить информацию в понятном виде и правильно её использовать с максимальным эффектом;

17 Информационная культура выражается в следующих умениях: в знании различных методов обработки информации; в умении работать с разными видами информации.

18 Информационное общество Информационное общество – это общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением, переработкой, продажей и обменом информацией. Информационные революции: 1. Изобретение письменности (V тысяч лет до н.э.). 2. Изобретение книгопечатания (XV век). 3. Изобретение электричества (XIX век). 4. Изобретение микропроцессорной технологии и появление компьютера (70-е годы XX века).

19 Характерные черты информационного общества Объемы информации возрастут и человек будет привлекать для её обработки и хранения специальные технические средства. Неизбежно использование компьютеров в быту и производстве. Движущей силой общества станет производство информационного продукта. Увеличится доля умственного труда. Произойдет изменение уклада жизни и культурного досуга. Будут развиваться компьютерная техника, компьютерные сети, информационные технологии. Производством энергии и материальных продуктов будут заниматься машины, а человек – обработкой информации. В сфере образования – будет создана система непрерывного образования, дети смогут обучаться на дому с помощью компьютерных программ и телекоммуникаций. Появляется и развивается рынок информационных услуг.

20 Язык как способ представления информации Знак – носитель смысловой информации в социальных системах. Сигнал – носитель информации в технических и биологических системах. Язык – знаковая форма представления информации.

21 Формальные и естественные языки Естественные языки (носят национальный характер): речь и письменность Формальные языки (интернациональны, понятны всем) Примеры - русский язык - английский язык - японский язык - язык математики - язык химии - языки программирования Алфавит – набор основных символов, различимых по их начертанию кириллица – 33 буквы латиница – 26 букв иероглифы Алфавит жёстко зафиксирован: ноты; арабские цифры; точки и тире; дорожные знаки Синтаксис – правила для образования предложений языка Грамматика – правила правописания Формируется из большого числа правил, из которых существуют исключения Наличие строгих правил Физическая природа знаков Изображения на бумаге, звуки (фонемы), электрические импульсы

22 Кодирование Код – система условных знаков для представления информации. Кодирование – операция преобразования символов одного кода в символы другого кода (более удобного для хранения, передачи, обработки). Способы кодирования – графический, числовой, символьный.

23 Упражнение. Представьте с помощью формальных и естественных языков следующую информацию: Информация Естественный язык Формальный язык Нахождение площади треугольника Правило дорожного движения Призыв о помощи

24 Упражнение (ответ). Представьте с помощью формальных и естественных языков следующую информацию: Информация Естественный язык Формальный язык Нахождение площади треугольника Площадь треугольника равна половине произведения основания на высоту S = ½ (a · h a ) Правило дорожного движения Проезд запрещён. Призыв о помощиПомогите! SOS · · · – – –

25 Кодирование и декодирование в процессе обмена информацией Источник информации Кодирующее устройство Передача информации Декодирующее устройство Получатель информации Упражнение. Разбить на этапы процесс обмена информацией в следующих ситуациях: 1. Работа телеграфа. 2. Разговор по телефону. 3. Отправление письма по почте.

26 Двоичная форма представления информации Информация в компьютере представлена в двоичном коде, алфавит которого состоит из цифр – 0 и 1, это двоичные цифры, называемые - бит. Двоичное кодирование – кодирование информации в компьютере. Машинный язык – логические последовательности нулей и единиц. Причина использования двоичной знаковой системы в компьютере: технические устройства могу надежно сохранять и распознавать только два различных состояния: электромагнитные реле (замкнуто/разомкнуто); участок поверхности магнитного диска (намагничено/размагничено); участок поверхности лазерного диска (отражает/не отражает); триггер (устройство для запоминания, хранения и считывания 1 бит информации)– может находится в одном из двух состояний.

27 Кодирование чисел Для записи чисел в двоичной системе счисления используют две цифры – 1 и 0. Например: В десятичной системе В двоичной системе

28 Кодирование текстовой информации Текстовая информация в компьютере кодируется в виде последовательности 0 и 1. Каждому символу алфавита сопоставляют определенное целое двоичное число – код этого символа. Для составления текстов достаточно 256 символов, их можно закодировать кодом длиной 8 символов 1 и 0. Например: А Б В Г Д

29 Кодирование графической информации Растровый рисунок – изображение разбито на отдельные элементы (пиксели), кодируется цвет и координата каждого элемента. Векторный рисунок – изображение состоит из элементарных дуг и отрезков, у которых кодируются координаты точек, длина радиуса, тип линии, толщина и цвет. увеличенный фрагмент

30 Вероятностный подход к определению количества информации Сообщение содержит информацию, если оно приводит к уменьшению неопределенности наших знаний. Количество информации – мера уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений. 1 бит – это количество информации, уменьшающее неопределенность знаний в два раза. N = 2 I N – количество возможных информационных сообщений; I – количество информации, которое несет полученное сообщение.

31 Последовательные степени числа 2 Задачи: 1.В коробке лежат 16 кубиков разного цвета. Сколько информации несет сообщение о том, что из коробки достали желтый кубик? 2.При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 9 бит информации. Чему равно N? 3.Сообщение о том, что врач принимает пациентов в кабинете 11 несет 5 бит информации. Сколько кабинетов в поликлинике? 4.В билете указано место пассажира – 8. Какой объем информации несет это сообщение, если в вагоне 64 места? 5.Сообщение о том, что ваш друг живет на 2 этаже, несет 3 бита информации. Сколько этажей в доме?

32 Единицы измерения информации За единицу количества информации принят бит – такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. 1 байт = 8 битов 1 килобайт (1 Кбайт) = 2¹º байт = 1024 байт 1 мегабайт (1 Мбайт) = 2¹º Кбайт = 1024 Кбайт 1 гигабайт (1 Гбайт) = 2¹º Мбайт = 1024 Мбайт

33 Алфавитный подход к определению количества информации N = 2 I N – количество знаков в алфавите знаковой системы; I – количество информации, которое несет каждый знак. Информационная емкость знака двоичной знаковой системы – 1 бит. Количество информации в сообщении: I С = I З K I с – кол-во информации в сообщении I з – количество информации в одном знаке К – количество знаков в сообщении (длина кода)

34 Тест: 1. За минимальную единицу измерения количества информации принят: а) 1 бод; б) 1 пиксель; в) 1 байт; г) 1 бит. 2. Чему равен 1 байт? а) 8 бит; б) 2¹º бит; в) 10 бит; г) 10 ³ бит. 3. Чему равен 1 Кбайт? а) 1000 бит; б) 10 ³ байт; в) 2¹º байт; г) 1024 бита. 4. Каков информационный объем текста, содержащего слово КЛАСС в 8-битной кодировке символов? а) 5 бит; б) 5 байт; в) 5 Кбайт; г) 5 бод. 5. В коробке 16 карандашей разного цвета. Какое количество информации мы получим, вытащив красный карандаш? а) 8 бит; б) 4 бита; в) 2 бита; г) 1 бит.

35 Информационные ресурсы: Информатика и информационные технологии. Учебник для классов / Н. Д. Угринович. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, Информатика и ИКТ. Базовый курс: Учебник для 8 класса / Н. Д. Угринович. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, Информатика. Задачник-практикум в 2 т. / Под ред. И.Г. Семакина, Е. К. Хеннера: Том 1. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, Симонович С. В. Общая информатика. – СПб.: Питер, Соколова О.Л. Универсальные поурочные разработки по информатике. 10 класс. М.: ВАКО, 2006.