Raznolikost je bitna u prijenosu informacija. Ne možete nacrtati bijelo na bijelo, jedno stanje nije dovoljno. Ako je memorijska stanica sposobna biti samo u jednom(početno) stanje i nije u stanju mijenjati svoje stanje pod vanjskim utjecajem, što znači da nije u stanju percipirati i zapamtiti informaciju. Informacijski kapacitet takve ćelije je 0.
Minimalna raznolikost osigurava prisutnost dva Države. Ako je memorijska ćelija sposobna, ovisno o vanjskom utjecaju, preuzeti jedno od dva stanja, koja se konvencionalno označavaju kao "0" i "1", ona ima minimalni kapacitet informacija.
Informacijski kapacitet jedne memorijske ćelije sposobne biti u dva različita stanja uzima se kao jedinica mjere količine informacija - 1 bit.
1 bit (malo- skraćenica za engleski. dvo nary digi t- binarni broj) - mjerna jedinica informacijski kapacitet I količina informacija, kao i još jedna količina - informacijska entropija koje ćemo kasnije sresti. Bit, jedna od najbezuvjetnijih mjernih jedinica. Kad bi se jedinica mjerenja duljine mogla postaviti proizvoljna: lakat, stopa, metar, tada jedinica mjerenja informacija ne bi u biti mogla biti bilo koja druga.
Na fizičkoj razini, bit je memorijska stanica, koji se u bilo kojem trenutku nalazi u jednom od dva stanja: 0» ili " jedan".
Ako svaka točka neke slike može biti samo bilo crno, ili bijelim, takva se slika naziva bitmapa, jer je svaka točka memorijska ćelija kapaciteta 1 bit. Žarulja koja može i jedno i drugo spaliti", ili " ne gorjeti' također simbolizira malo. Klasičan primjer koji ilustrira 1 bit informacije - količinu informacija dobivene bacanjem novčića - " Orao" ili " repovima”.
Količina informacija jednaka 1 bitu može se dobiti kao odgovor na pitanje poput " Da»/ « Ne". Ako je u početku bilo više od dvije opcije odgovora, količina informacija primljenih u pojedinom odgovoru bit će veća od 1 bita, ako postoje manje od dvije opcije odgovora, tj. jedan, onda ovo nije pitanje, već izjava, dakle, nije potrebno dobivanje informacija, jer nesigurnost Ne.
Informacijski kapacitet memorijske ćelije sposobne za primanje informacija ne može biti manji od 1 bita, ali broj primio informacija može biti manja od 1 bita. To se događa kada su opcije odgovora "da" i "ne" nije jednako vjerojatno. Neujednačenost je pak posljedica činjenice da su neke preliminarne (apriorne) informacije o ovom pitanju već dostupne, dobivene, primjerice, na temelju prijašnjeg životnog iskustva. Dakle, u svim argumentima iz prethodnog stavka treba uzeti u obzir jedno vrlo važno upozorenje: oni vrijede samo za jednako vjerojatan slučaj.
Predavanje 2. Svojstva informacija. Količina informacija. Koncept algoritma.
Kratak sažetak
Na predavanju su razmatrani pojmovi informatika i informatizacija. Opišite kako se informacije prenose i u kojem obliku postoje.
test pitanja
1. Što proučava informatika?
2. Što se podrazumijeva pod informacijom?
3. Što se naziva informacijskim procesima?
4. Definirajte što su tehnička sredstva.
5. Definirajte što je softver i što uključuje.
6. Što znači pojam Brainware?
7. Definirajte informacijske objekte.
8. Navedite primjere prosljeđivanja poruka.
9. Opišite proces prosljeđivanja poruke.
Predavanje 2. Svojstva informacija. Količina informacija. Koncept algoritma.
Na predavanju se raspravlja o općem značenju pojmova algoritma, količini informacija, koja svojstva informacija ima. Koncepti informatizacije društva
Svrha predavanja: Shvatite kako se mjere informacije. Predavanje se bavi pojmovima bit i bajt informacije.
Koja svojstva ima informacija?
Svojstva informacija:
Informacija je pouzdana ako odražava pravo stanje stvari. Netočne informacije mogu dovesti do nesporazuma ili pogrešnih odluka.
Pouzdane informacije mogu s vremenom postati nepouzdane, jer imaju svojstvo da zastare, odnosno prestanu odražavati pravo stanje stvari.
Podaci su potpuni ako je to dovoljno za razumijevanje i donošenje odluka. I nepotpune i suvišne informacije ometaju donošenje odluka ili mogu dovesti do pogrešaka.
Točnost informacija određen je stupnjem njegove blizine stvarnom stanju predmeta, procesa, pojave itd.
Vrijednost informacija ovisi koliko je važan za rješavanje problema, kao i koliko će u budućnosti naći primjenu u bilo kojoj vrsti ljudske djelatnosti.
Samo pravodobno primljene informacije mogu donijeti očekivanu korist. Jednako je nepoželjna i preuranjena opskrba informacijama (kada se one još ne mogu asimilirati) i njihovo kašnjenje.
Ako se vrijedne i pravovremene informacije iznose na nerazumljiv način, mogu postati beskorisne.
Informacija postaje razumljiva ako je izražena na jeziku kojim govore oni kojima su te informacije namijenjene.
Informacije treba prezentirati u pristupačnom (prema razini percepcije) obliku. Stoga se ista pitanja na različite načine prezentiraju u školskim udžbenicima i znanstvenim publikacijama.
Informacije o istoj problematici mogu se iznijeti ukratko (sažeto, bez nebitnih detalja) ili poduže (detaljno, puno riječi). Kratkoća informacija neophodna je u priručniku, enciklopedijama, udžbenicima, svim vrstama uputa.
Kako se mjeri količina informacija?
Je li moguće objektivno izmjeriti količinu informacija? Znanstvenici još uvijek ne mogu dati točan odgovor na ovo pitanje. Kako, na primjer, izmjeriti informacije sadržane u književnim djelima Puškina, Ljermontova, Dostojevskog. Najvažniji rezultat teorije informacija je sljedeći zaključak: Pod određenim, vrlo širokim uvjetima, moguće je zanemariti kvalitativne značajke informacije, izraziti njezinu količinu brojem, a također usporediti količinu informacija sadržanih u različitim skupinama podataka.
Trenutno su se raširili pristupi definiciji pojma "količina informacija" koji se temelje na činjenici da se informacije sadržane u poruci mogu labavo tumačiti u smislu njezine novosti ili, na drugi način, smanjujući nesigurnost našeg znanja. o objektu. Ovi pristupi koriste matematičke koncepte vjerojatnosti I logaritam.
Pretpostavimo da trebate pogoditi jedan broj iz skupa brojeva od jedan do sto. Koristeći Hartleyjevu formulu, možete izračunati koliko je informacija potrebno za to: I \u003d log 2 100 6,644. Dakle, poruka o točno pogodenom broju sadrži količinu informacija približno jednaku 6.644 jedinice informacija.
Evo i drugih primjeri jednako vjerojatnih poruka:
1. kada bacate novčić: " iskrsli repovi", « pao orao";
2. na stranici knjige: " broj slova je paran", « neparan broj slova.
Hajdemo sada definirati jesu li poruke jednako vjerojatne "žena će prva napustiti vrata zgrade" I "čovjek će prvi napustiti vrata zgrade". Nemoguće je jednoznačno odgovoriti na ovo pitanje. Sve ovisi o kakvoj je građevini riječ. Ako je ovo, na primjer, stanica metroa, tada je vjerojatnost da će prvi izaći na vrata jednaka za muškarca i ženu, a ako je u pitanju vojarna, onda je za muškarca ta vjerojatnost puno veća nego za žena.
Za probleme ove vrste, američki znanstvenik Claude Shannon predložio je 1948. drugu formulu za određivanje količine informacija koja uzima u obzir moguću nejednaku vjerojatnost poruka u skupu.
Lako je vidjeti da ako su vjerojatnosti p 1, ..., p N su jednaki, onda je svaki od njih 1/N, a Shanonova formula se pretvara u Hartleyevu formulu.
Osim dva razmatrana pristupa određivanju količine informacija, postoje i drugi. Važno je zapamtiti da su svi teorijski rezultati primjenjivi samo na određeni raspon slučajeva, koji su navedeni početnim pretpostavkama.
Kao jedinicu informacija, Claude Shannon je predložio da uzmemo jednu malo (Engleski. malo - binarna znamenka- binarna znamenka).
Bit u teoriji informacija - količina informacija potrebna za razlikovanje između dvije jednako vjerojatne poruke (kao što su "glave" - "repove", "parne" - "neparne" itd.).
U računalstvu, malo nazovite najmanji "dio" memorije računala potreban za pohranjivanje jednog od dva znaka "0" i "1" koji se koriste za unutarstrojno predstavljanje podataka i naredbi.
Bit- premala jedinica mjere. U praksi se češće koristi veća jedinica - bajt jednak osam bitova. To je osam bitova koji su potrebni za kodiranje bilo kojeg od 256 znakova abecede računalne tipkovnice (256=28).
Čak i veće izvedene jedinice informacija također se široko koriste:
1 kilobajt (KB) = 1024 bajta = 210 bajtova,
1 megabajt (MB) = 1024 KB = 220 bajtova,
1 gigabajt (GB) = 1024 MB = 230 bajtova.
U posljednje vrijeme, zbog povećanja količine obrađenih informacija, izvedene su jedinice kao što su:
1 terabajt (TB) = 1024 GB = 240 bajtova,
1 petabajt (PB) = 1024 TB = 250 bajtova.
Za jedinicu informacija može se odabrati količina informacija potrebna za razlikovanje, na primjer, deset jednako vjerojatnih poruka. Neće biti binarno ( malo), i decimalni ( dit) jedinica informacije.
Važno je razlikovati binarne višestruke prefikse od odgovarajućih decimalnih:
"jedan K" - 1 K \u003d 210 \u003d 1024 od "jedan kilogram" - 103 \u003d 1000,
"jedan M" - 1 M \u003d 220 \u003d 1048576 od "jedan mega" - 106 \u003d 1000000, itd.
To često zlorabe proizvođači računalne opreme, posebice proizvođači tvrdih magnetskih diskova, koji prilikom navođenja svog informativnog kapaciteta koriste manju mjernu jedinicu tako da se rezultirajuća vrijednost izražava velikim brojem (kao u poznatom crtiću - "A ja sam duže u papigama!").
Pojam "informacija" dolazi od latinske riječi "informatio", što znači informacija, pojašnjenje, prezentacija. Unatoč raširenoj uporabi ovog pojma, pojam informacije jedan je od najkontroverznijih u znanosti.
U Velikom enciklopedijskom rječniku informacija je definirana kao "opći znanstveni koncept koji uključuje razmjenu informacija između ljudi, osobe i automata, automata i automata, razmjenu signala u životinjskom i biljnom carstvu; prijenos znakovi od stanice do stanice, od organizma do organizma (genetske informacije) Trenutno znanost pokušava pronaći zajednička svojstva i obrasce svojstvene višestrukom konceptu. informacija, ali do sada je ovaj koncept uglavnom ostao intuitivan i dobiva različite semantičke sadržaje u različitim granama ljudske djelatnosti:
· u svakodnevnom životu informacija se odnosi na bilo koji podatak ili informaciju koja je nekome od interesa. Na primjer, poruka o događajima, o nečijim aktivnostima itd. "Obavijestiti" u ovom smislu znači "reci nešto,ranije nepoznato";
· u inženjerstvu informacije se shvaćaju kao poruke koje se prenose u obliku znakova ili signala;
· u kibernetici pod informacijom se podrazumijeva onaj dio znanja koji služi za orijentaciju, aktivno djelovanje, kontrolu, t.j. u cilju očuvanja, poboljšanja, razvoja sustava (N. Wiener).
koncept podaci općenitije od informatike, u njoj se semantička svojstva poruke, takoreći, povlače u drugi plan. Kad nema potrebe naglašavati razliku između pojmova podaci(cijeli skup informacija) i informacija(nove korisne informacije) ove riječi se koriste kao sinonimi.
Sukladno tome, za procjenu količine informacija koriste se različite jedinice.
Prilikom prijenosa informacija važno je obratiti pažnju na to koliko će informacija proći kroz prijenosni sustav. Uostalom, informacije se mogu kvantificirati, izračunati. A u takvim proračunima djeluju na najobičniji način: apstrahiraju od značenja poruke, odriču se konkretnosti u svima nama poznatim aritmetičkim operacijama (kao što od zbrajanja dvije jabuke i tri jabuke prelaze na zbrajanje brojeva općenito: 2 + 3).
1.2.2 Svojstvainformacija
Najvažnija svojstva informacija uključuju:
- potpunost;
- vrijednost;
- pravovremenost (relevantnost);
- razumljivost;
- dostupnost;
- kratkoća;
- i tako dalje.
Adekvatnost informacije se mogu izraziti u tri oblika: semantičkom, sintaktičkom, pragmatičkom.
Ako se vrijedne i pravovremene informacije iznose na nerazumljiv način, mogu postati beskorisne.
Informacija postaje Razumljivo, ako je izraženo na jeziku kojim govore oni kojima su ove informacije namijenjene.
Informacije treba prezentirati u pristupačnom (prema razini percepcije) obliku. Stoga su ista pitanja različito predstavljena u školskim udžbenicima i znanstvenim publikacijama.
Informacije o istoj problematici mogu se iznijeti ukratko (sažeto, bez nebitnih detalja) ili poduže (detaljno, puno riječi). Kratkoća informacija neophodna je u priručniku, enciklopedijama, udžbenicima, svim vrstama uputa.
1.2.1. Informatizacija i informatizacija društva. Informacijski resursi.
Informacijski procesi(prikupljanje, obrada i prijenos informacija) oduvijek su igrali važnu ulogu u životu društva. Tijekom ljudske evolucije postoji stalni trend automatizacije ovih procesa.
Alati za obradu informacija- to su sve vrste uređaja i sustava koje je stvorilo čovječanstvo, a prije svega, računalo je univerzalni stroj za obradu informacija.
Računala obrađuju informacije izvršavanjem nekih algoritama.
Živi organizmi i biljke obrađuju informacije koristeći svoje organe i sustave.
Čovječanstvo obrađuje informacije tisućama godina. Postoji mišljenje da je svijet prošao kroz nekoliko informacijskih revolucija.
Prvi informacijska revolucija povezana je s izumom i ovladavanjem ljudskim jezikom, koji je, točnije, usmeni govor, izdvojio osobu iz životinjskog svijeta. To je omogućilo osobi da pohranjuje, prenosi, poboljšava, povećava stečene informacije.
Drugi Informacijska revolucija je izum pisanja. Prije svega, mogućnosti pohrane informacija su se dramatično povećale (u odnosu na prethodnu fazu). Čovjek je dobio umjetnu vanjsku memoriju. Organizacija poštanskih usluga omogućila je korištenje pisanja kao sredstva za prijenos informacija. Osim toga, pojava pisanja bila je nužan uvjet za početak razvoja znanosti (sjetimo se, na primjer, antičke Grčke). Očigledno, pojava koncepta prirodni broj. Svi narodi koji su imali pisani jezik, posjedovali su pojam broja i koristili se jednim ili drugim brojevnim sustavom.
Ipak, znanje zabilježeno u pisanim tekstovima bilo je ograničeno, pa stoga nije bilo lako dostupno. To je bilo prije izuma tiska.
Što opravdano treći informacijska revolucija. Veza između informacije i tehnologije ovdje je najočitija. Tipografiju možemo sa sigurnošću nazvati prvom informacijskom tehnologijom. Reprodukcija informacija stavljena je na tok, na industrijskoj osnovi. U usporedbi s prethodnom fazom, ova faza nije toliko povećala kapacitete pohrane (iako je i ovdje bilo dobitka: pisani izvor je često jedan primjerak, tiskana knjiga je cijelo izdanje primjeraka, a samim time i mala vjerojatnost gubitka informacija tijekom skladištenja (sjetimo se "Riječi o Igorovoj pukovniji")), koliko je povećala dostupnost informacija i točnost njihove reprodukcije. Motor ove revolucije bio je tiskarski stroj, koji je knjigu učinio jeftinijom, a informacije dostupnijim.
Četvrti revolucija, glatko se pretvara u peti povezana sa stvaranjem suvremenih informacijskih tehnologija. Ova faza povezana je s uspjehom egzaktnih znanosti (prvenstveno matematike i fizike), a karakterizira je pojava tako moćnih sredstava komunikacije kao što su telegraf (1794. - prvi optički telegraf, 1841. - prvi elektromagnetski telegraf), telefon ( 1876) i radio (1895). ), kojemu je na kraju pozornice dodana televizija (1921). Osim komunikacijskih sredstava, pojavile su se nove mogućnosti za dobivanje i pohranjivanje informacija – fotografija i kino. Također im je vrlo važno dodati i razvoj metoda za snimanje informacija na magnetske medije (magnetske vrpce, diskovi). Ali najupečatljivije je bilo stvaranje modernih računala i telekomunikacija.
Trenutno termin "informacijska tehnologija" koristi se u vezi s korištenjem računala za obradu informacija. Informacijska tehnologija obuhvaća svu računalnu i komunikacijsku tehnologiju te, dijelom, potrošačku elektroniku, televizijsko i radio emitiranje.
Primjenu nalaze u industriji, trgovini, menadžmentu, bankarskom sustavu, obrazovanju, zdravstvu, medicini i znanosti, prometu i komunikacijama, poljoprivredi, sustavu socijalnog osiguranja, služe kao pomoć ljudima raznih zanimanja i domaćicama.
Narodi razvijenih zemalja shvaćaju da je unapređenje informacijske tehnologije najvažniji, iako skup i težak zadatak.
Trenutačno je stvaranje velikih informacijsko-tehnoloških sustava ekonomski moguće, a to dovodi do pojave nacionalnih istraživačkih i obrazovnih programa osmišljenih da potaknu njihov razvoj.
Nakon rješavanja problema obrade informacija, rezultat se mora izdati krajnjim korisnicima u traženom obliku. Ova se operacija provodi tijekom rješavanja problema izdavanja informacija. Izdavanje informacija u pravilu se provodi pomoću vanjske računalne opreme u obliku tekstova, tablica, grafikona itd.
Srž svake informacijske tehnologije je izbor i implementacija najracionalnijeg informacijski proces koji se može definirati kao skup postupaka za transformaciju i obradu informacija.
Zauzvrat informativni postupak Uobičajeno je razmatrati skup homogenih operacija koje na određeni način utječu na informacije. Glavni informacijski postupci su: registracija, prikupljanje, prijenos, kodiranje, pohrana i obrada informacija.
Za provedbu bilo koje zadaće određenog korisnika potrebno je stvaranje informacijskog sustava usluga koji se često naziva informacijskim sustavom.
Neka je A=(a1, a2, …, an) abeceda nekog jezika. A* je skup mogućih nizova simbola ovog jezika.
Jezik je podskup A* koji zadovoljava dva sustava pravila: sintaktički (plavo sjenčanje) i semantičko (bordo sjenčanje), a samo one konstrukcije koje zadovoljavaju sintaktička pravila mogu zadovoljiti semantička pravila.
Primjer: bbse - ne zadovoljava sintaksu ruskog jezika
Petya je pojela traktor - ispunjena su sva sintaktička pravila, ali rečenica ne zadovoljava semantiku ruskog jezika
Dakle, poznavanje jezika znači
1. Poznavanje njegove abecede,
2. Poznavanje pravila sintakse
3. Poznavanje semantičkih pravila
Na taj način ćete moći komunicirati i biti ispravno shvaćeni.
Transformacija konstrukcija jednog jezika u niz slova druge abecede naziva se kodiranje.
Ako govorimo o kodiranju, onda prvo trebamo odrediti koju ćemo jezičnu konstrukciju smatrati simbolom, t.j. neka nedjeljiva struktura.
Razmotrimo rečenicu u Q. Rečenica se sastoji od riječi, koje se sastoje od slova. Postoje 3 opcije za definiranje simbola (nedjeljiva jezična konstrukcija):
1. simbol = slovo: rečenica je niz slova abecede. Ovaj pristup se koristi u pisanju.
2. znak = riječ. Ovaj prikaz rečenica koristi se u stenografiji.
3. simbol = rečenica. Ova situacija nastaje pri prevođenju s jednog jezika na drugi, a to je posebno vidljivo kod prevođenja poslovica, viceva, izreka.
Problem kodiranja preuzeo je veliki njemački matematičar Gottfried Wilhelm Leibniz; dokazao je da je minimalni broj slova potreban za kodiranje bilo koje abecede 2.
Primjer. Ruski jezik: 33 slova * 2 (velika, mala) -2(ʺ,ʺ) + 10 interpunkcijskih znakova + 10 znamenki = 84 znaka. Obvezni uvjet za ispravno kodiranje je mogućnost jedinstvene transformacije AÛB. Koliko je binarnih znakova potrebno za kodiranje jednog ruskog znaka?
| pismo | kod |
| ali | |
| ALI | |
| b | |
| B | |
| u | |
| U | |
| … | |
| m | |
| M |
Pretpostavimo da trebate kodirati riječ mama. Kodirajmo ga: 10011 0 10010 0. Izvršimo inverznu transformaciju (dekodiranje). Problemi nastaju jer Nije jasno gdje završava jedno slovo, a počinje drugo. Povrijeđeno je osnovno pravilo jednoznačne konverzije iz A u B i obrnuto, razlog je korištenje koda promjenjive duljine, stoga je potrebno odabrati kod iste unaprijed određene duljine. Koji?
Zaključak: što je manje slova u abecedi, to je simbol duži. Ruski ima 33 slova, a riječi se u prosjeku sastoje od 4-6 slova. U japanskom jeziku postoji oko 3000 znakova, s prosjekom od 1 rečenice ~ 1 znak.
Računala koriste binarno kodiranje bilo koje vrste informacija: programa, tekstualnih dokumenata, grafike, videoisječaka, zvukova itd. Iznenađujuće, sve to bogatstvo informacija kodirano je korištenjem samo dva stanja: uključeno ili isključeno (jedan ili nula). Formiranje reprezentacije informacija naziva se njegovim kodiranje. U užem smislu, pod kodiranje shvaća se kao prijelaz od početne reprezentacije informacije, pogodne za ljudsku percepciju, u reprezentaciju pogodnu za pohranu, prijenos i obradu. U ovom slučaju se poziva povratni prijelaz na izvorni prikaz dekodiranje .
U bilo kojoj vrsti rada s informacijom uvijek govorimo o njenom predstavljanju u obliku određenih simboličkih struktura. Najčešći su jednodimenzionalni prikazi informacija, u kojima poruke imaju oblik niza znakova. Tako se informacije prikazuju u pisanim tekstovima, kada se prenose komunikacijskim kanalima, u memoriji računala. No, višedimenzionalni prikaz informacija također se široko koristi, a višedimenzionalnost se shvaća ne samo kao položaj informacijskih elemenata na ravnini ili u prostoru u obliku crteža, dijagrama, grafikona, trodimenzionalnih izgleda i sl., već i mnoštvo značajki korištenih simbola, na primjer, boja, veličina, vrsta fonta u tekstu.
Vozač je posrednički program između hardvera i drugih programa.
Tako se tekstovi pohranjuju na disk ili u memoriju u obliku brojeva i programski se pretvaraju u slike znakova na ekranu.
1.2.5. Kodiranje slike
Godine 1756., izvanredni ruski znanstvenik Mihail Vasiljevič Lomonosov (1711-1765) prvi je predložio da je za reprodukciju bilo koje boje u prirodi dovoljno pomiješati tri osnovne boje u određenim omjerima: crvenu, zelenu, plavu. Trokomponentna teorija boja kaže da se u ljudskom vizualnom sustavu javljaju tri vrste živčanih uzbuđenja, od kojih je svaka neovisna o drugima.
Računalno kodiranje slika također se temelji na ovoj teoriji. Slika je podijeljena okomitim i vodoravnim linijama u male pravokutnike. Rezultirajuća matrica pravokutnika naziva se raster, a elementi matrice - piksela(s engleskog. Element slike- element slike). Boja svakog piksela predstavljena je trostrukim vrijednostima intenziteta tri primarne boje. Ova metoda kodiranja boja naziva se RGB (od engleskog red - crvena, zelena - zelena, plava - plava). Što je više bitova dodijeljeno za svaku primarnu boju, veći je raspon boja koje se mogu pohraniti za svaki element slike. U standardu koji se naziva true color (real color), 3 bajta se troše na svaki piksel rastera, 1 bajt za svaku primarnu boju. Dakle, 256 (=28) crvenih razina, 256 zelenih i 256 plavih razina zbrajaju oko 16,7 milijuna različitih boja, što je više od percepcije boja ljudskog oka.
Da biste pohranili cijelu sliku, dovoljno je zapisati matricu vrijednosti boja piksela nekim redoslijedom, na primjer, slijeva nadesno i odozgo prema dolje. Dio informacija o slici bit će izgubljen takvim kodiranjem. Što su pikseli manji, to je manji gubitak. U modernim računalnim monitorima s dijagonalom od 15-17 inča, razuman kompromis između kvalitete i veličine slikovnih elemenata na ekranu daje raster od 768x1024 piksela.
Što se podrazumijeva pod malo informacija?
Definirajte mjernu jedinicu za informacije o bajtu.
Definirajte pojam bita u bajtu.
Navedite izvedene jedinice informacija.
Koja je snaga abecede?
Koja se formula može koristiti za izračunavanje veličine abecede?
Koji su glavni pristupi mjerenju informacija?
Zapišite formulu koja povezuje broj događaja s različitim vjerojatnostima i količinu informacija.
DODATAK A
PRIMJERI ZADATAKA (S RJEŠENJIMA)
Primjer 1 Nakon ispita iz informatike objavljuju se ocjene (“5”, “4”, “3” ili “2”). Koliko će informacija nositi poruka o ocjeni učenika A, koji je naučio samo polovicu listića, te poruka o ocjeni učenika B, koji je naučio sve listiće.
Riješenje. Iskustvo pokazuje da su za učenika A sve četiri ocjene (događaja) jednako vjerojatne, a onda se količina informacija koju poruka ocjene nosi može izračunati pomoću Hartleyeve formule:
ja= Iog 2 4 = 2 bita.
Kao rezultat promatranja, za učenika B najvjerojatnija ocjena je "5" ( R 1 = 1/2), vjerojatnost evaluacije "4" je upola manja ( R 2 = 1/4), a vjerojatnosti procjena "2" i "3" su dva puta manje ( R 3 =str 4 =1/8). Budući da ti događaji nisu jednako vjerojatni, koristimo Shannon formulu za izračunavanje količine informacija:
ja = - ( 1/2 log 2 l/2+1/4 log 2 l/4+1/8 log 2 l/8+1/8 log 2 l/8) bit = 1,75 bita
(log 2 l/2=-1,log 2 l/4=-2,log 2 l/8=-3).
Odgovor: 2 bita; 1,75 bita.
Primjer 2 U bubnju lutrije se nalaze 32 kuglice. Koliko informacija sadrži poruka da je ispao broj 17?
Riješenje. Budući da je izvlačenje bilo koje od 32 kuglice jednako vjerojatno, količina informacija o jednom ispuštenom broju nalazi se iz jednadžbe: 2 ja=32. Budući da je 32=2 5 , onda ja=5 bita. (Odgovor ne ovisi o tome koji je broj izvučen.)
Odgovor: 5 bita
Primjer 3 Za registraciju na stranici korisnik treba smisliti lozinku. Dužina lozinke je točno 11 znakova. Kao znakovi koriste se decimalne znamenke i 12 različitih slova abecede, a sva slova koriste se u dva stila: i mala i velika (velika slova su važna).
Svaka takva lozinka pohranjuje se na računalo s minimalnim mogućim i istim cjelobrojnim brojem bajtova, pri čemu se koristi kodiranje znak po znak i svi znakovi su kodirani istim i minimalnim mogućim brojem bitova.
Odredite količinu memorije koja zauzima pohranu od 60 lozinki (lozinka mora zauzeti INTEGRIRANI broj bajtova).
Riješenje.
prema uvjetu u lozinki se može koristiti 10 znamenki (0...9) + 12 velikih slova abecede + 12 malih slova, ukupno 10+12+12=34 znaka;
da biste kodirali 34 znaka, morate dodijeliti 6 bitova memorije (5 bitova nije dovoljno, omogućuju vam da kodirate samo 2 5 \u003d 32 opcije);
za pohranjivanje svih 11 znakova lozinke potrebno vam je 11 * 6 = 66 bita;
budući da lozinka mora imati cijeli broj bajtova, uzimamo najbližu veću (točnije, ne manju) vrijednost koja je višekratnik 8: ovo je 72= 9*8; odnosno jedna lozinka zauzima 9 bajtova;
dakle, 60 lozinki zauzima 9*60 = 540 bajtova.
Odgovor: 540 bajtova.
Primjer 4 Baza podataka pohranjuje zapise koji sadrže podatke o studentima:
<Фамилия>- 16 znakova: ruska slova (prva su velika, ostala su mala);
<Имя>- 12 znakova: ruska slova (prva su velika, ostala su mala);
<Отчество>- 16 znakova: ruska slova (prva su velika, ostala su mala);
<Год рождения>- brojevi od 1960. do 1997. godine.
Svako polje se zapisuje korištenjem minimalnog mogućeg broja bitova. Odredite minimalni (cijeli) broj bajtova potrebnih za kodiranje jednog zapisa ako su slova e I yo smatraju se podudarnim.
Riješenje.
dakle, trebate odrediti minimalne moguće veličine u bitovima za svako od četiri polja i dodati ih;
poznato je da su prva slova imena, patronima i prezimena uvijek velika, pa ih možete pohraniti malim slovima i napraviti ih velikim samo kada se prikazuju na ekranu;
stoga je za polja znakova dovoljno koristiti abecedu od 32 znaka (ruska mala slova, "e" i "ë" su ista, razmaci nisu potrebni);
za kodiranje svakog znaka abecede od 32 znaka potrebno je 5 bitova (32=2 5), pa za pohranjivanje imena, patronima i prezimena trebate (16+12+16)*5=220 bita;
postoji 38 opcija za godinu rođenja, tako da za to trebate uzeti 6 bitova (2 6 \u003d 64≥38);
dakle potrebno je ukupno 226 bita ili 29 bajtova.
Odgovor: 29 bajtova.
Primjer 5 Tekst sadrži 150 stranica; na svakoj stranici - 40 redaka, u svakom retku - 60 znakova (za pisanje teksta korištena je abeceda od 256 znakova). Koliko informacija u MB sadrži dokument?
Riješenje. Snaga abecede je 256 znakova, dakle jedan znak nosi 1 bajt informacije. Dakle, stranica sadrži 40 60 = 2400 bajtova informacija. Volumen svih informacija u dokumentu (u različitim jedinicama):
2400 150 = 360 000 bajtova.
360000/1024 = 351,6 KB.
351,5625/1024 = 0,3 MB.
Odgovor: 0,3 MB.
Primjer 6 . Kolika je snaga abecede, uz pomoć koje se ispisuje poruka koja sadrži 2048 znakova (stranica teksta) ako je njezin volumen 1,25 KB?
Riješenje. Prevedimo informacijsku poruku u bitove:
1,25*1024*8=10240 bita.
Odredite broj bitova po znaku:
10240:2048=5 bita.
Koristeći formulu za snagu abecede, određujemo broj znakova u abecedi:
N=2 i=2 5 =32 znaka.
Odgovor: 32 znaka.
Laboratorijsko izvješće
INFORMATIKA
Tečaj 1 ZEE
Dovršeno
Baginsky M.N.
Moysyuk A.V.
provjereno
Kostjukevič V.M.
Petrozavodsk 2015
1.1. Što znači pojam " informatike"i kakvo je njegovo porijeklo?. 3
1.2. Koja su područja znanja i administrativno-gospodarske djelatnosti službeno pripisana pojmu "informatika" od 1978. godine. 3
1.3. Koje su sfere ljudskog djelovanja i u kojoj mjeri pod utjecajem informatike? 3
1.4. Koje su glavne komponente informatike i glavni pravci njezine primjene. 3
1.5. Što se podrazumijeva pod pojmom "informacija" u svakodnevnom, prirodno-znanstvenom i tehničkom smislu? 4
1.6. Navedite primjere poznavanja činjenica i poznavanja pravila. Navedite nove činjenice i nova pravila koja ste danas naučili. pet
1.7. Od koga (ili čega) osoba prima informacije? Kome informacije proslijeđuju? pet
1.8. Gdje i kako osoba pohranjuje informacije? pet
1.9. Što je potrebno dodati sustavu "izvor informacija - primatelj informacija" da bi se mogao obaviti prijenos poruke? 6
1.10. Koje vrste radnji obavlja osoba s informacijama? 6
1.11. Navedite primjere situacija u kojima informacije. 6
1.12. Navedite primjere obrade ljudskih informacija. Kakvi su rezultati ove obrade?. 7
1.13. Popis korištene literature…………………………………………………………...17
1.1. Što znači pojam " informatike„A kakvo je njegovo porijeklo?
Uvjet " informatike" (francuski informatique) dolazi od francuskih riječi informacija ( informacija) i automatski ( automatizacija) i doslovno znači "informacijska automatizacija
Informatika je disciplina koja se temelji na korištenju računalne tehnologije koja proučava strukturu i opća svojstva informacija, kao i obrasce i metode njihovog stvaranja, pohranjivanja, pretraživanja, transformacije, prijenosa i primjene u različitim područjima ljudske djelatnosti.
1.2. Koja su područja znanja i administrativno-gospodarske djelatnosti službeno pripisana pojmu "informatika" od 1978.
Godine 1978., međunarodni znanstveni kongres službeno je dodijelio konceptu "informatike" područja koja se odnose na razvoj, stvaranje, korištenje i održavanje sustava za obradu informacija, uključujući računala i njihov softver, kao i organizacijske, komercijalne, administrativne i društveno-političke aspekti informatizacije – masovno uvođenje računalne tehnologije u sva područja života ljudi.
1.3. Koje su sfere ljudskog djelovanja i u kojoj mjeri pod utjecajem informatike?
Uloga informatike u razvoju društva iznimno je velika. Povezuje se s početkom revolucije u području akumulacije, prijenosa i obrade informacija. Ova revolucija, slijedeći revolucije u ovladavanju materijom i energijom, utječe i radikalno preobražava ne samo sferu materijalne proizvodnje, već i intelektualne, duhovne sfere života.
1.4. Koje su glavne komponente informatike i glavni pravci njezine primjene.
Informatika je složena znanstvena disciplina s najširim spektrom primjena. Njena prioritetna područja su:
Razvoj računalnih sustava i softvera;
Teorija informacija, koja proučava procese povezane s prijenosom, primanjem, transformacijom i pohranom informacija;
Matematičko modeliranje, metode računske i primijenjene matematike i njihova primjena u temeljnim i primijenjenim istraživanjima u različitim područjima znanja;
Metode umjetne inteligencije koje modeliraju metode logičkog i analitičkog mišljenja u ljudskoj intelektualnoj djelatnosti (logičko zaključivanje, učenje, razumijevanje govora, vizualna percepcija, igre itd.);
Analiza sustava, koja proučava metodološke alate koji se koriste za pripremu i opravdavanje rješenja složenih problema različite prirode;
Bioinformatika, koja proučava informacijske procese u biološkim sustavima;
Društvena informatika, koja proučava procese informatizacije društva;
Metode računalne grafike, animacije, multimedijski alati;
Telekomunikacijski sustavi i mreže, uključujući globalne računalne mreže koje ujedinjuju cijelo čovječanstvo u jedinstvenu informacijsku zajednicu;
Različite primjene koje pokrivaju proizvodnju, znanost, obrazovanje, medicinu, trgovinu, poljoprivredu i sve druge vrste gospodarskih i društvenih djelatnosti.
1.5. Što se podrazumijeva pod pojmom "informacija" u svakodnevnom, prirodno-znanstvenom i tehničkom smislu?
Pojam "informacija" dolazi od latinske riječi "informatio", što znači informacija, pojašnjenje, prezentacija. Unatoč raširenoj uporabi ovog pojma, pojam informacije jedan je od najkontroverznijih u znanosti. Trenutno, znanost pokušava pronaći zajednička svojstva i obrasce svojstvene višestrukom konceptu informacija, ali do sada je taj koncept ostao uglavnom intuitivan i prima različite semantičke sadržaje u različitim granama ljudske djelatnosti:
U svakodnevnom životu informacija je svaki podatak ili informacija koja nekoga zanima. Na primjer, poruka o događajima, o nečijim aktivnostima itd. "Informirati" u ovom smislu znači "priopćiti nešto ranije nepoznato";
U tehnologiji se informacija shvaća kao poruke koje se prenose u obliku znakova ili signala;
U kibernetici se pod informacijom podrazumijeva onaj dio znanja koji služi za orijentaciju, aktivno djelovanje, kontrolu, t.j. u cilju očuvanja, poboljšanja, razvoja sustava
1.6. Navedite primjere poznavanja činjenica i poznavanja pravila. Navedite nove činjenice i nova pravila koja ste danas naučili.
1.7. Od koga (ili čega) osoba prima informacije? Kome informacije proslijeđuju?
Informacija se prenosi u obliku poruka od nekog izvora informacija do primatelja putem komunikacijskog kanala između njih. Izvor šalje prijenosnu poruku koja je kodirana u prijenosni signal. Taj se signal šalje komunikacijskim kanalom. Kao rezultat, na prijemniku se pojavljuje primljeni signal, koji se dekodira i postaje primljena poruka.
veza
IZVOR ----------- PRIJEMNIK
1. Poruka koja sadrži informacije o vremenskoj prognozi prenosi se do primatelja (gledatelja) od izvora - meteorologa putem komunikacijskog kanala - televizijske odašiljačke opreme i TV-a.
2. Živo biće sa svojim osjetilnim organima (oko, uho, koža, jezik itd.) percipira informacije iz vanjskog svijeta, obrađuje ih u određeni niz živčanih impulsa, prenosi impulse duž živčanih vlakana, pohranjuje u memoriju u obliku stanja neuralnih struktura mozga, reproducira u obliku zvučnih signala, pokreta itd., koristi tijekom svog života.
Prijenos informacija komunikacijskim kanalima često je popraćen smetnjama koje uzrokuju izobličenje i gubitak informacija.
1.8. Gdje i kako osoba pohranjuje informacije?
Tekstovi, crteži, crteži, fotografije;
Svjetlosni ili zvučni signali;
Radio valovi;
Električni i živčani impulsi;
magnetski zapisi;
Geste i izrazi lica;
Osjeti mirisa i okusa;
Kromosomi, preko kojih se nasljeđuju znakovi i svojstva organizama itd.
1.9. Što je potrebno dodati sustavu "izvor informacija - primatelj informacija" da bi se mogao obaviti prijenos poruke?
Informacija se prenosi u obliku poruka od nekog izvora informacija do primatelja putem komunikacijskog kanala između njih.
1.10. Koje vrste radnji obavlja osoba s informacijama?
Informacije mogu biti:
1. stvarati;
2. prijenos
3. percipirati
4. koristiti
5. zapamtiti
6. prihvatiti
7. kopija
8. transformirati
9. kombinirati
10. ručka
11. podijeliti na dijelove
12. pojednostaviti
13. trgovina
14. traženje
15. mjeriti
16. uništiti
1.11. Navedite primjere situacija u kojima informacije
a) stvorena: knjiga
b) kopirano: xerox
c) prenosi se: radio
d) obrađeni: računalni programi
e) percipira: oči uši
e) kolapsi: smetnje u radio signalu
g) napamet: ljudski mozak
h) izmjereno: bit
i) tražili su: internetski mediji
j) prihvaćeno: preuzimanje filma s interneta
k) podijeljen je na dijelove: knjiga u dva toma
1.12. Navedite primjere obrade ljudskih informacija. Kakvi su rezultati ove obrade?
A) Prikupljanje informacija u knjižnici, B) analiza i odabir potrebnih informacija, c) pisanje eseja na svoju temu.
1.13. Navedite primjere informacija:
a) istinito i netočno
b) potpuni i nepotpuni
Pao je snijeg (nepotpune informacije).
c) vrijedne i malovrijedne;
Tečaj eura za danas je 40 r (vrijedna informacija).
Danas u Tokiju pada kiša (male vrijednosti).
d) pravodobno i neblagovremeno
Počinje grmljavina (pravovremene informacije).
Jučer je bila rasprodaja u trgovini (neblagovremene informacije).
e) razumljivo i nerazumljivo
Jasne informacije - na ruskom.
Nerazumljive informacije - na kineskom.
f) pristupačan i nepristupačan za asimilaciju;
Osoba koja zna engleski dobila je na čitanje knjigu napisanu na engleskom jeziku – informacije će mu biti dostupne, a ako ne zna engleski, tada informacije neće biti dostupne.
g) kratki i dugi
Luk je povrće.
Luk je hortikulturna ili samonikla biljka iz obitelji ljiljana s oštrim okusom luka i jestivim cjevastim listovima.
1.14. Navedite sustave za prikupljanje i obradu informacija u ljudskom tijelu.
Mozak. Organi njuha, dodira, sluha, vida.
1.15. Navedite primjere tehničkih uređaja i sustava dizajniranih za prikupljanje i obradu informacija.
Video kamera, kamera, diktafon, računalo itd.
1.16. Što određuje informativni sadržaj poruke koju prima osoba?
Poruka je informativna ako sadrži nove i razumljive informacije za osobu koja je prima.
1.17. Zašto je prikladnije procijeniti količinu informacija u poruci ne po stupnju povećanja znanja o objektu, nego po stupnju smanjenja nesigurnosti našeg znanja o njemu?
Količina informacija ovisi o novosti informacija o pojavi koja je zanimljiva primatelju informacije. Drugim riječima, nesigurnost (tj. nepotpunost znanja) po pitanju koje nas zanima smanjuje se s primanjem informacija. Ako se kao rezultat zaprimanja poruke postigne potpuna jasnoća po pitanju problema (tj. nestaje nesigurnost), kažu da su zaprimljene iscrpne informacije. To znači da nema potrebe za dodatnim informacijama o ovoj temi. Naprotiv, ako je nakon primitka poruke nesigurnost ostala ista (prijavljena informacija je ili već poznata ili nije relevantna), tada informacija nije primljena (nula informacija).
1.18. Kako se određuje jedinica mjere za količinu informacija?
1 bit - količina informacija u poruci, što smanjuje nesigurnost ljudskog znanja za 2 puta.
1.19. U kojim slučajevima i po kojoj formuli se može izračunati količina informacija sadržanih u poruci?
Pristupi određivanju količine informacija. Hartley i Shannon formule .
Američki inženjer R. Hartley 1928. godine smatrao je proces dobivanja informacija izborom jedne poruke iz konačnog unaprijed određenog skupa od N jednako vjerojatnih poruka, a količina informacija koju sam sadržavao u odabranoj poruci definirana je kao binarni logaritam N .
Pretpostavimo da trebate pogoditi jedan broj iz skupa brojeva od jedan do sto. Koristeći Hartleyjevu formulu, možete izračunati koliko je informacija potrebno za to: I \u003d log 2 100 6,644. Dakle, poruka o točno pogodenom broju sadrži količinu informacija približno jednaku 6.644 jedinice informacija.
Evo i drugih primjeri jednako vjerojatnih poruka:
1. prilikom bacanja novčića: "ispali su repovi", "orao je pao";
2. na stranici knjige: "broj slova je paran", "neparan broj slova".
Hajdemo sada definirati jesu li poruke jednako vjerojatne "žena će prva napustiti vrata zgrade" I "čovjek će prvi napustiti vrata zgrade". Nemoguće je jednoznačno odgovoriti na ovo pitanje. Sve ovisi o kakvoj je građevini riječ. Ako je ovo, na primjer, stanica metroa, tada je vjerojatnost da će prvi izaći na vrata jednaka za muškarca i ženu, a ako je u pitanju vojarna, onda je za muškarca ta vjerojatnost puno veća nego za žena.
Za probleme ove vrste američki znanstvenik Claude Shannon predložio je 1948. drugu formulu za određivanje količine informacija, uzimajući u obzir moguću nejednaku vjerojatnost poruka u skupu.
Lako je vidjeti da ako su vjerojatnosti p 1, ..., p N 1/N
Osim dva razmatrana pristupa određivanju količine informacija, postoje i drugi. Važno je zapamtiti da su svi teorijski rezultati primjenjivi samo na određeni raspon slučajeva, koji su navedeni početnim pretpostavkama.
1.20. Zašto se 2 uzima kao baza logaritma u Hartleyjevoj formuli?
Bit, jedinica informacije ima 2 stanja.
1.21. Pod kojim uvjetom Shanonova formula prelazi u Hartleyjevu formulu?
Ako su vjerojatnosti p 1, ..., p N su jednaki, onda je svaki od njih 1/N, a Shanonova formula se pretvara u Hartleyevu formulu.
1.22. Što definira pojam "bit" u teoriji informacija i u računarstvu?
Bit u teoriji informacija - količina informacija potrebna za razlikovanje između dvije jednako vjerojatne poruke (kao što su "glave" - "repove", "parne" - "neparne" itd.).
U računalstvu bit je najmanji "dio" memorije računala potreban za pohranu jednog od dva znaka "0" i "1" koji se koriste za unutarstrojno predstavljanje podataka i naredbi.
1.23. Navedite primjere poruka čiji se informativni sadržaj može nedvosmisleno odrediti.
Prognoza vremena za sutra: promjenljivo oblačno, slab snijeg, moguća magla; -11..13° noću, -9..-11° danju, umjeren zapadni vjetar.
Tečaj eura za sutra će biti 40 rubalja 13 kopejki.
1.24. Navedite primjere poruka koje sadrže jedan (dva, tri) bita informacije.
Primjer 1 : Bacate li novčić, pitate se što će ispasti: glava ili rep?
Rješenje: Da dvije opcije moguće proizlaziti bacanje novčića. Nijedna od ovih opcija nema prednost u odnosu na drugu ( jednakovjerojatan). Prije bacanja novčića neizvjesnost znanja o rezultat je jednak dva.
Nakon akcije nesigurnost se smanjila za 2 puta. Primljeno 1 bit informacija.
Odgovor: Rezultat bacanja novčića je 1 bit informacija.
Primjer 2 : Student na ispitu može dobiti jednu od četiri ocjene: 5, 4, 3, 2. Neravnomjerno uči i s jednakom vjerojatnošću može dobiti bilo koju ocjenu. Nakon položenog ispita, na pitanje: "Što ste dobili?" - odgovorio: "Četiri". Koliko bitova informacija ima u njegovom odgovoru?
Rješenje: Ako je teško odmah odgovoriti na pitanje, onda ocjenu možete pogoditi postavljanjem pitanja na koja se može odgovoriti samo s "da" ili "ne", tj. pretraga se provodi odbacivanjem polovice opcija.
Pitanja ćemo postavljati na način da svaki odgovor smanjuje broj opcija za polovicu i samim tim donosi 1 bit informacije.
Pitanje 1: - Je li rezultat veći od tri? - DA
(broj opcija se smanjio za polovicu.) Prima se 1 bit informacije.
Pitanje 2: -Jeste li dobili peticu? - NE
(odabrana je jedna od dvije preostale opcije: rezultat je "četiri".) Prima se još 1 bit.
Imamo 2 bita ukupno.
Odgovor: Poruka koju je jedan od četiri jednako vjerojatna događaji je 2 bita informacija.
Primjer 3: Polica za knjige ima osam polica. Knjiga se može postaviti na bilo koji od njih. Koliko informacija sadrži poruka o tome gdje se knjiga nalazi?
Pitanje 1: - Je li knjiga iznad četvrte police? - NE (1, 2, 3, 4) - 1 bit
Pitanje 2: - Je li knjiga ispod treće police? - DA (1, 2) - 1 bit
Pitanje 3: - Je li knjiga na drugoj polici? - NE (1) - 1 bit
Slične informacije.
