Информация, информационные объекты различных видов. Информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Единицы измерения информации. - презентация

1

2 Информация, информационные объекты различных видов. Информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Единицы измерения информации. Информация и информационные процессы (4 ч). Информация. Информационные объекты различных видов. Основные информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Восприятие, запоминание и преобразование сигналов живыми организмами. Роль информации в жизни людей. Понятие количества информации: различные подходы. Единицы измерения количества информации.

3 знать/понимать: виды информационных процессов; единицы измерения количества и скорости передачи информации; уметь: оценивать числовые параметры информационных объектов и процессов: объем памяти, необходимый для хранения информации;

4

5 Раздел 1. Информация определение информации измерение информации Раздел 2. Информационные процессы хранение информации передача информации обработка информации

6 Информация (различные подходы к определению) Информативность сообщения Бит (единица измерения информации) Информационный объем сообщения. Алфавит, мощность алфавита, информационный вес символа в алфавите Информационный объем текста информационные процессы (хранение, обработка, передачи.

7 Определение информации Изучаемые вопросы: Чем является информация для человека. Декларативные и процедурные знания (информация). Кибернетический подход к информации. Роль органов чувств человека в процессе восприятия им информации.

8 Информация – фундаментальное понятие науки, поэтому определить его исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия невозможно Субъективный подход: Информация – это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира Кибернетический подход: Информация – это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита Классификация знаний (информации) Декларативные Процедурные Я знаю, что ….Я знаю как ….

9 1. Из предложенного списка выберите декларативные и процедурные знания: а) чтобы определить кислотность раствора, нужно опустить в него лакмусовую бумажку и посмотреть на ее цвет: если цвет красный, то раствор кислотный; если цвет синий, то раствор щелочной; если цвет не изменился, то раствор нейтральный; б) Вашингтон столица США; в) чтобы найти площадь прямоугольника, нужно его ширину умножить на длину, г) для определения числа решений квадратного уравнения нужно вычислить его дискриминант: если он меньше 0, то решений нет; если равен О, то решение одно; если больше 0, то решений 2; д) А.С. Пушкин автор поэмы «Полтава»; е) Н. Винер основатель кибернетики; ж) чтобы сократить дробь, нужно найти наибольший общий делитель числителя и знаменателя и разделить на него и числитель, и знаменатель; з) Юрий Гагарин – первый космонавт.

10 Содержательный подход Изучаемые вопросы: От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком. Единица измерения информации. Количество информации в сообщении об одном из N равновероятных событий. информация сообщение информативность сообщения единица измерения информации информационный объем сообщения. Если сообщение неинформативно для человека, то количество информации в нем, с точки зрения этого человека, равно нулю. Количество информации в информативном сообщении больше нуля.

11 Определение 1. «Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза, несет 1 бит информации» Определение 2. «Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несет 1 бит информации» Сложное для понимания понятие - равновероятность События равновероятны, если ни одно из них не имеет преимущества перед другими (примеры: бросание монеты, кубика) Единица измерения информации – 1 бит

12 i= log 2 N 2 i = N N число вариантов равновероятных событий (неопределенность знаний) i количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий. Объяснение происходит по схеме: Пусть N - целая степень двойки: 2, 4, 8, 16, 32 и т.д. Если N = 2 = 2 1, то уравнение принимает вид: 2 i = 2 1, отсюда i = 1. Если N = 4 = 2 2, то уравнение принимает вид: 2 1 = 2 2, отсюда i = 2. Если N = 8 = 2 3, то уравнение принимает вид: 2 i = 2 3, отсюда i = 3 и т. Д. В общем случае, если N = 2 k, где k целое число, то уравнение принимает вид 2 i = 2 k и, следовательно, i = k.

13 Задачи по теме «Измерение информации. Содержательный подход» связаны с использованием уравнения 2 i = N. Возможны два варианта условия задачи: 1) дано N, найти i; 2) дано i, найти N. Пример 1. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали даму пик? Решение. При случайном вытаскивании карт из перемешанной колоды ни одна из карт не имеет преимущества быть выбранной по сравнению с другими. Следовательно, случайный выбор любой карты, в том числе и дамы пик события равновероятные. Отсюда следует, что неопределенность знаний о результате вытаскивания карты равна 32 числу карт в колоде. Если i количество информации в сообщении о результате вытаскивания одной карты (дамы пик), то имеем уравнение: 2 i = 32. Поскольку 32 = 2 5, то, следовательно, i = 5 бит. 1. Сколько информации несет сообщение о том, что из колоды карт достали карту красной масти? 2. Сколько информации несет сообщение о том, что из колоды карт достали карту бубновой масти? 3. Проводится две лотереи: «4 из 32» и «5 из 64». Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации?

14 Изучаемые вопросы: Что такое алфавит, мощность алфавита. Что такое информационный вес символа в алфавите. Как измерить информационный объем текста с алфавитной точки зрения. Что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт. Скорость информационного потока и пропускная способность канала. Алфавитный подход это единственный способ измерения информации, который может применяться по отношению к информации, циркулирующей в информационной технике, в компьютерах.

15 Опорным в этой теме является понятие алфавита. Алфавит это конечное множество символов, используемых для представления информации. Число символов в алфавите называется мощностью алфавита (термин взят из математической теории множеств). Количество информации, которое несет в тексте каждый символ (i), вычисляется из уравнения Хартли: 2 i = N, где N мощность алфавита. Величину i можно назвать информационным весом символа. Отсюда следует, что количество информации во всем тексте (I), состоящем из К символов, равно произведению информационного веса символа i на К: I = i К. Эту величину можно назвать информационным объемом текста. Такой подход к измерению информации еще называют объемным подходом.

16 Минимальная мощность алфавита, пригодного для передачи информации, равна 2. Такой алфавит называется двоичным алфавитом. Информационный вес символа в двоичном алфавите легко определить. Поскольку 2 i = 2, то i = 1 бит. Итак, один символ двоичного алфавита несет 1 бит информации. Байт вводится как информационный вес символа из алфавита мощностью 256. Поскольку 256 = 2 8, то 1 байт = 8 бит. Компьютер для внешнего представления текстов и другой символьной информации использует алфавит мощностью бит – минимальная единица информации 1 байт составляет 8 бит. 1 килобайт – 2 10 байт или 1024 байт 1 мегабайт – 2 10 Кбайт или 1024 Кбайт 1 гигабайт – 2 10 Мбайт или 1024 Мбайт

17 Упражнение 1. Записать в порядке возрастания значения объемов памяти, предложенные в строке таблицы: Мб Кббайтбит , ,050, , , Упражнение 2. Подсчитать объем памяти, заданный выражением: 1. в байтах 2 Кб бит – 8 байт 2. в килобайтах 4 Мб – 4096 байт – 20 Кб 3. в битах 1280 бит + 1,25 Мб - 5Кб 4. в мегабайтах 10 Гб – 2045 Кб бит 5. в гигабайтах Мб Кб – 1 Гб

18 В условиях задач по данной теме связываются между собой следующие величины: мощность символьного алфавита N информационный вес символа i число символов в тексте (объем текста) К количество информации, заключенной в тексте (информационный объем текста) I. Кроме того, при решении задач требуется знать связь между различными единицами информации: бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт. Пример. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй мощностью 64 символа. Во сколько раз отличается количество информации в этих текстах?

19 Решение. В равновероятном приближении информационный объем текста равен произведению числа символов на информационный вес одного символа: Поскольку оба текста имеют одинаковое число символов (К), то различие информационных объемов определяется только разницей в информативности символов алфавита (i). Найдем i 1 для первого алфавита и i 2 для второго алфавита: 2 i1 = 32, отсюда i 1 = 5 бит 2 i2 = 64, отсюда i 2 = 6 бит Следовательно, информационные объемы первого и второго текстов будут равны: I 1 = К 5 бит, 1 2 =К 6 бит. Отсюда следует, что количество информации во втором тексте больше, чем в первом в 6/5, или в 1,2 раза.

20 Решение. Переведем информационный объем сообщения из мегабайтов в биты. Для этого данную величину умножим дважды на 1024 (получим байты) и один раз на 8: I = 1/ = бит. Поскольку такой объем информации несут 2048 символа (К), то на один символ приходится: i = I/K = 16384/2048 = 8 бит. Отсюда следует, что размер (мощность) использованного алфавита равен 2 8 = 256 символов.

21 В результате обучения учащиеся должны: Знать(понимать): понятия «информация» (содержательный и алфавитный подходы); «количество информации», единицы измерения количества информации; Уметь: приводить примеры различных видов информации, информативных и неинформативных сообщений; пересчитывать количество информации в различных единицах измерения (бит, байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт); Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для измерения информационного объема текста в байтах.

22

23 Изучаемые вопросы: Носители информации. Виды памяти. Хранилища информации. Основные свойства хранилищ информации. В результате обучения учащиеся должны Знать (понимать):понятия «информационный процесс», «носитель информации», «данные», виды «носителей информации»; Уметь: приводить примеры различных носителей информации; Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для работы с носителями и хранилищами информации; для оценки объёма памяти, необходимого для хранения информации.

24 Под информационными процессами понимаются любые действия, выполняемые с информацией. Носитель информации это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Хранилище информации это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования. Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными.

25 Изучаемые вопросы: Общая схема процесса обработки информации. Постановка задачи обработки. Исполнитель обработки. Алгоритм обработки. Типовые задачи обработки информации. В результате обучения учащиеся должны Знать (понимать):общую схему обработки информации, понятие кодирование Уметь: приводить примеры алгоритмов обработки; Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для выбора вариантов обработки информации в соответствии с типом задачи.

26 Изучаемые вопросы: Источник и приемник информации. Информационные каналы. Роль органов чувств в процессе восприятия информации человеком. Структура технических систем связи. Что такое кодирование и декодирование. Понятие шума; приемы защиты от шума. Скорость передачи информации и пропускная способность канала. Скорость передачи информации это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

27 В результате обучения учащиеся должны Знать (понимать):понятия «источник информации», «приемник информации», «информационный канал», «кодирование», «единицы скорости передачи информации» Уметь: приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник, каналы передачи; рассчитывать скорость передачи информации по объему и времени; Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для определения в конкретном процессе передачи информации источника, приемника и канала связи; оценивать скорость передачи информации.

28 Учащиеся должны знать: определение информации в соответствии с содержательным подходом и кибернетическим (алфавитным) подходом; что такое информационные процессы; какие существуют носители информации; как определяется единица измерения информации бит; что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт; в каких единицах измеряется скорость передачи информации; Учащиеся должны уметь: приводить примеры информации и информационных процессов из области человеческой деятельности, живой природы и техники; определять в конкретном процессе передачи информации источник, приемник, канал; приводить примеры информативных и неинформативных сообщений; приводить примеры сообщений, несущих 1 бит информации; измерять информационный объем текста в байтах (при использовании компьютерного алфавита); пересчитывать количество информации в различных единицах (битах, байтах, Кбайтах, Мбайтах, Гбайтах); рассчитывать скорость передачи информации по объему и времени передачи, а также решать обратные задачи; *вычислять количество информации в сообщении о событии с известной вероятностью (в приближении равной вероятности и в общем случае).

29 2. Опишите, какие действия с информацией (информационные процессы) будут выполнены учеником, если он: учит правило, решает у доски задачу, слушает музыку, пишет письмо, переводит текст с английского языка на русский. Пишет диктант. 3. Опишите, кто будет являться источником и кто или что – приемником информации в следующих ситуациях: Андрей собирается переходить перекресток, регулируемый светофором, Петя беседует с Колей по телефону, Аня слушает прогноз погоды по радио, Женя учит стихотворение А.С.Пушкина «Анчар», Света едет в автобусе до остановки «Парк культуры» в незнакомом городе. 4. В какой форме человек воспринимает информацию (образной или знаковой), если он: Слушает музыку, Смотрит футбольный матч, Читает орфографический словарь, Выбирает букет в магазине, Ест мороженое, Разговаривает по телефону, Гладит кошку, Слушает по радио сообщение о курсе доллара.

30 1. В чем причина проблемы определения понятия «информация»? Какие возможны подходы к определению информации? 2. Как эволюционирует подход к линии информации и информационных процессов со сменой поколений школьных учебников? 3. Как объяснить ученикам разницу между декларативными и процедурными знаниями? Подберите серию примеров, иллюстрирующих эти понятия. 4. Объясните методический смысл введения понятия «информативность сообщения». 5. В чем состоит ограниченность содержательного подхода к определению и измерению информации? На каких примерах можно объяснить этот факт ученикам? 6. Как объяснить ученикам тот факт, что в информационной технике применяется алфавитный подход к измерению информации? 7. Пофантазируйте на тему: к каким последствиям привело бы принятие следующего определения единицы измерения информации: «Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 10 раз несет единицу информации, которая называется 1 дит». 8. В чем состоят методические проблемы раскрытия учащимся вероятностного подхода к понятию информации? Как их можно преодолеть? 9. Попробуйте на примере школьного урока проиллюстрировать следующие понятия: информационные процессы, носитель информации, хранилище информации, передача информации, шум и защита от шума, обработка информации.