ИНФОРМАТИКА-ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ

Учебные вопросы:

1. Понятие информации и её свойства.

2. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

3. Классификация и кодирование информации.

4. Предмет и задачи информатики.

Вопрос 1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ И ЕЁ СВОЙСТВА

Термин ”информация” является латинским словом, которое означает разъяснение, осведомление или сообщениеоб объектах, фактах, событиях или явлениях окружающего нас мира.

В этот термин может вкладываться разный смысл, как научно-строгий, так и обиходный.

Разные науки классифицируют информацию по-разному.

Например, в философииразличают объективную и субъективную информацию.

Юристырассматривают информацию как факты.

Физики рассматривают информацию как сигналы для её передачи.

В кибернетикеинформация трактуется как степень устранения неопределенности знаний у получателей этой информации. Поэтому не любое сообщение является информацией, а лишь то, которое может быть понято получателем.

В связи с такой трактовкой в кибернетике различают понятия “информация” и “данные”.

Остановимся на этих понятиях.

Все, что нас окружает, можно отнести либо к физическим телам (веществу), либо к физическим полям (электромагнитным, звуковым, гравитационным и др.).

Из физики известно, что все объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которые сопровождаются обменом энергией.

В результате энергообмена появляются сигналы, имеющие материальную энергетическую основу. Если сигналы зарегистрировать, то они превращаются в данные.

Данные - это зарегистрированные сигналы.

Данные несут информацию о событиях, но ее еще нужно извлечь с помощью определенных методов.

Например, при чтении текста или его прослушивании по радио на незнакомом языке мы получаем данные, но не получаем информации, т.к. не знаем, как преобразовать данные в нужную нам информацию. Для преобразования данных в информацию нужен словарь или переводчик. Последние являются методами получения информации из данных.

Следовательно, информация – это продукт взаимодействия данных и методов их преобразования.

Обратим внимание на то, что данные объективны, поскольку это результат регистрации объективно существующих сигналов. Методы преобразования данных в информацию – субъективны, так как в основе их лежат определенные правила такого преобразования, составленные людьми (субъектами).

Информация возникает и существует в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов их преобразования.

Таким образом, информация — это сведения об объектах, фактах, событиях и явлениях окружающего нас мира, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Информация является центральным понятием в информатике.

Информатика рассматривает информацию как связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления об объектах или явлениях окружающего мира.

При работе с информацией важно знать её основные свойства.

Основными свойствами информации, наиболее важными с точки зрения информатики, являются: объективность, полнота, достоверность, точность, адекватность, доступность, актуальность, репрезентативность, содержательность, своевременность и устойчивость.

Понятие объективности информации является относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъективными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка природного объекта или явления образуется более объективная информация, чем в результате наблюдения рисунка того же объекта, выполненного человеком.

Полнота информации во многом характеризует качество информациии определяет достаточность данных для принятия решений. Чем полнее данные и чем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.

Точность связана с достоверностью информации и определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса или явления.

Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» — всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума». Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, то точность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается.

Адекватность информации — это степень соответствия реальному, объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных.

Доступность информации — это мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату - информация оказывается недоступной.

Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям.

Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта.

Содержательность информации отражает её информативность об объектах.

Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

Вопрос 2.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ СБОРА, ПЕРЕДАЧИ, ОБРАБОТКИ И НАКОПЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Информатиказанимается сбором, передачей, обработкой и накоплением информации с помощью ЭВМ и других технических средств.

Для подготовки управленческих решений в информатике выделяют следующие, основные операции с информацией:

1) сбор информации — накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

2) формализация информации — приведение информации, поступающей из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

3) фильтрация информации — отсеивание «лишней» информации, в которой нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность информации должны возрастать;

4) сортировка информации — упорядочение информации по заданному признаку с целью удобства использования, что также повышает доступность информации;

5) архивация информации — организация хранения информации в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению информации и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

6) защита информации — комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации информации;

7) транспортировка информации — прием и передача (доставка и поставка) информации между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник информации в информатике принято называть сервером, а потребителя — клиентом;

8) преобразование данных — перевод информации из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Для сбора, передачи, обработки и накопления информации используются различные носители информации.

Самым распространенным носителем информации, хотя и не самым экономичным, является бумага. Информация на бумажных носителях регистрируется путем изменения оптических свойств поверхности бумаги с помощью различных красителей.

С широким распространением компьютерной технологии бумажные носители информации все более и более вытесняются электронными носителями. К электронным носителям относятся оптические (лазерные) компакт-диски и магнитные ленты и диски.

Информация на оптических (лазерных) компакт-дисках регистрируется также путем изменения оптических свойств пластмассовых носителей с отражающим покрытием с помощью лазерного луча (CD-ROM, CD-RW, CD-DVD).

Информация на магнитных носителях регистрируется путем изменения магнитных свойств поверхности магнитных лент и дисков.

Регистрация информации путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии и кино.

Любой носитель можно характеризовать такими параметрами, как плотностью записи и разрешающей способностью считыванияинформации, которые определяются количеством информации, записанной в принятой для носителя единице измерения. От этих свойств носителя зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность. Плотность записи информации на бумажных носителях в миллионы и более раз ниже, чем на электронных носителях. На одном оптическом компакт-диске можно записать целую библиотеку, состоящую из несколько тысяч книг.

Однако для обычного потребителя доступность информации в книге заметно выше, чем той же информации на компакт-диске, поскольку не все потребители обладают необходимым оборудованием.

В ходе информационного процесса информация преобразуется из одного вида в другой с помощью различных методов.

Преобразование информации часто связано с изменением типа носителя, например книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку.

Необходимость в многократном преобразовании информации возникает также при их передаче (транспортировке). Особенно если передача осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида информации. В качестве примера можно упомянуть, что для передачи цифровых потоков информации по каналам телефонных сетей необходимо преобразование цифровой информации в аналоговые электрические сигналы с помощью специальных устройств, которые называются модемами.

Обработка информации включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку информации неуклонно возрастают. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом.

Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемой информации, связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей информации, средств их хранения и доставки.

Вопрос 3.Классификация и кодирование информации

Информация очень разнообразна по содержанию и может подразделяться на ряд видов по различным факторам.

Например, по виду человеческой деятельности можно выделить следующие разновидности информации:

1) научно-техническую;

2) конструкторско-технологическую;

3) производственно-управленческую;

4) социально-экономическую;

5) военную;

6) медицинскую и т.п.

По функциям управленияинформация подразделяется на следующие функции: прогнозную, плановую, нормативную, учетную и аналитическую.

По отношению к процессам обработки и хранения различают следующие виды информации: исходную (входную), производную (промежуточную) и результатную (выходную).При этом обрабатываемая информация в зависимости от степени стабильности может подразделяться на постоянную, условно-постоянную и переменную.

Постоянная информация в процессе обработки остается без изменений. Это различные справочные сведения, нормативы и т. п. Условно-постоянная информацияподвергается незначительным корректировкам в течение более или менее длительного периода времени. Переменная информация отражает результаты обработки данных и соответствует их динамизму.

Каждый из видов информации имеет свои особенности технологии обработки, а также смысловую ценность, формы представления и отображения на физических носителях (бумаге, магнитных, оптических и других носителях). Кроме того, к ним предъявляют различные требования к точности, достоверности, оперативности отражения фактов, явлений и процессов.

При организации автоматизированной обработки информации большое значение имеет специальная классификация информации и её кодирование.

Цель классификации и кодирования состоит в том, чтобы представить информацию в форме более компактной и удобной для обработки на ЭВМ.

В общем, под классификациейпонимается разделение заданного множества на подмножества в соответствии с принятыми методами классификации, которые представляют собойсовокупность правил разделения заданного множества на подмножества.

Подмножества, полученные в результате разделения множества, называются классификационными группировками. К этим группировкам относятся: классы, подклассы, виды, подвиды, группы, подгруппы и т.д.

Классификация информации осуществляется по определенным признакам, объединяющим подмножество объектов информации в одно целое. При этом могут использоваться один или несколько признаков.

В России при классификации и кодировании информации для её совмещения действует “Единая система классификации и кодирования информации” (ЕСККИ).

После завершения классификации информация кодируется. Под кодированием понимается процесс присвоения по установленным правилам кодовых обозначений различным объектам классификации.

Кодовое обозначение (или просто код) – это обозначение объектов классификации в виде буквенных или цифровых знаков по правилам, принятым системой кодирования.

Например, классификацию и кодирование средне-сортовой стали марки М1 в единой системе классификации и кодирования можно выполнить следующим образом. Эту сталь отнесем к классуобъектов – материал с кодом 08, согласно ЕСККИ, к подклассу – металл с кодом 36, к виду – черный с кодом 02, к подвиду – сталь с кодом 04, к группе – средне-сортовая с кодом 12 и к подгруппе – марка М1 с кодом 28. Тогда в ЕСККИ данная сталь имеет следующий код – 083602041228. Этот код, полученный в результате классификации и кодирования, представляет компактную информацию о средне-сортовой стали марки М1 в форме, удобной для обработки на ЭВМ.

В настоящее время во всём мире широкое распространение нашло штриховое кодирование (штрих - код).

Штриховое кодированиеявляется одним из видов автоматической идентификации объектов и ввода информации в компьютер с помощью считывания специальными устройствами - сканерами.

Штриховое кодированиепредставляет собой способ построения кода информации с помощью чередования широких и узких, темных и светлых полос.

Штрих - кодоснован на принципе двоичной системы счисления. Информация фиксируется как последовательность чередования двух цифр - 0 и 1. Широким линиям и широким промежуткам присваивается логическое значение 1, а узким - значение 0.

Таким способом информацию о любом объектеможно закодироватьс помощью чередования широких и узких, темных и светлых полос для автоматического ввода информации в компьютер.

Вопрос 4. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНФОРМАТИКИ

Мир находится на пороге перехода от “индустриального общества” к “информационному обществу”.

В этом “информационном обществе” огромную роль играет комплексная научно-техническая дисциплина “Информатика”, базирующаяся на современной компьютерной информационной технологии, которая обеспечивает сбор, накопление, переработку и передачу информации.

Остановимся на основных понятиях информатики, её предмете и задачах.

Термин «информатика»возник в 60-х годах во Франции для названия области науки, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью ЭВМ. Этот термин образован от слияния двух слов “информация” и “автоматика”, что означает “информационная автоматика” или “автоматическая переработка информации”.

Американцами был введен термин «компьютерная наука» для обозначения науки о преобразовании информации на основе ЭВМ. Сейчас эти термины эквивалентны.

У нас в ходу были термины «вычислительная техника» или «вычислительная наука». Термин «информатика» связан с созданием в 1983 году Отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации АН СССР.

Бурное развитие вычислительной техники и в первую очередь микропроцессорной компьютерной технологии, а также создание интегрированных сетей связи привело к появлению новой науки - информатики.

Широкое внедрение компьютерной техники и развитие современных средств связи выделило информатику как самостоятельную область человеческой деятельности.

Термин “информатика” начинает использоваться не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации. В таком понимании методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объектов, явлений и процессов с помощью так называемых информационных моделей.

Информатику стали рассматривать как научное направление, занимающееся изучением законов, методов и способов сбора, накопления, переработки и передачи информации с помощью ЭВМ и других технических средств.

Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Дадим такую ее трактовку.

Информатика — комплексная научно-техническая дисциплина, изучающая все аспекты разработки и проектирования, создания и функционирования систем сбора, переработки, хранения и передачи информации, а также её применения в различных областях социальной практики.

Часто возникает путаница в понятиях “информатика” и “кибернетика».

Кибернетика— это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Кибернетика строит различные модели управления объектами и может существовать независимо от наличия или отсутствия компьютерной техники. Хотя в современном состоянии кибернетика не может обходиться без достижений компьютерной технологии.

Информатика появилась благодаря развитию компьютерной технологии и базируется на ней. В настоящее время информатика все шире внедряется в сферу управления. Используя основные методы информатики – сбор и переработку исходной и передачу выходной информации, подготавливаются управленческие решения.

Поэтому провести четкую границу между этими двумя дисциплинами не представляется возможным.

Информатика в настоящее время представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации.

Информатика какотрасль техники и производства состоит из совокупности предприятий, где занимаются производством компьютерной техники, программными продуктами и разработкой современной технологии переработки и передачи информации. При этом информатика играет важную роль в управлении, как производством, так и персоналом.

От информатики во многом зависит рост производительности труда во всех отраслях деятельности человеческого общества. В настоящее время свыше 50% всех рабочих мест в мире поддерживается компьютерными средствами обработки информации.

Информатикакакотрасль науки занимается:

· изучением закономерностей в информационных процессах (накопления, переработки и передачи информации);

· созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;

· разработкой информационных систем и технологий и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла от этапа проектирования и разработки систем до их внедрения и функционирования в различных производствах.

Главная функцияинформатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Предметом информатики является компьютерная информационная технология, которая является результатом встраивания персональных компьютеров в социальную практику.

Предмет информатикиоснован наследующих понятиях:

1. Аппаратное обеспечение (АО).

2. Программное обеспечение (ПО).

3. Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения.

4. Средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Аппаратное обеспечение компьютерной информационной технологии представляет собой совокупность технических средств для автоматизированной обработки информации.

Программное обеспечение компьютерной информационной технологии представляет собой совокупность программных средств, обеспечивающих автоматизированную обработку информации.

Для взаимодействия введено специальное понятие – интерфейс.Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательский интерфейс. Соответственно, существуют: аппаратные интерфейсы, программные интерфейсы и аппаратно-программные интерфейсы.

Основными задачами информатики являются:

1. Исследование информационных процессов любой природы.

2. Разработка современной компьютерной техники и создание новейшей информационной технологии по переработке информации.

3. Внедрение и обеспечение эффективного использования компьютерной информационной технологии во всех сферах общественной жизни.

В составе перечисленных задач можно выделить следующие направления для практических приложений:

1) архитектура информационных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

2) интерфейсы информационных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

3) программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ);

4) преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

5) защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

6) автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

7) стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, а также между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).

ЛЕКЦИЯ 3