Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Марта 2012 в 21:02, лекция
Историю развития цивилизации можно представить как непрерывный процесс развития отношений, связанных с созданием, распределением и потреблением ресурсов. Характер используемых ресурсов на протяжении веков неоднократно менялся, менялись также политические, экономические, правовые, религиозные, философские и многие другие системы общественных отношений. Обмен ресурсами является одной из основ общественного развития.
Информация проявляет себя при наличии соответствующего приемника, позволяющего выделить ее из окружающего мира и идентифицировать по определенному критерию. Системы, воспринимающие и обрабатывающие информацию, называются информационными системами.
Рассмотрим упрощенную схему информационной системы (рис. 2):
Рис. 2. Структурная схема информационной системы
С понятием сопряжённости и несопряжённости мы сталкиваемся на каждом шагу. Когда вы хотите слушать через радиоприёмник какую-то радиостанцию, вы настраиваете приёмник на частоту станции. Говоря по-научному, вы сопрягаете приёмник с сигналом.
Обязательным условием приёма и использования информации является сопряжение приёмника с сигналом.
Проблема сопряженности может возникать при передаче информации, не только между механизмами, устройствами и т.п., но и между людьми. Человек имеет определенный объем представлений и слов, которыми он может выразить свои мысли и впечатления. Эту совокупность понятий, представлений и слов, их выражающих, называют тезаурусом (понятийным аппаратом).
Нельзя глубоко объяснить обычному человеку строение атома, у него тезаурус для этого не подходит, точно так же, как человек древности не мог бы объяснить компьютер, самолет, автомобиль и другие чудеса цивилизации. Поэтому известное выражение - «ни в сказке сказать, ни пером описать» означает полную непригодность тезауруса человека для понимания и описания события.
Степень сопряжённости количественно определяется значениями от 0 до 1. Например, перед вами книга на китайском языке, в котором вы ничего не понимаете. Информация есть, но приёмник её воспринять не может. Не сопряжён или, говоря другими словами, сопряжённость приёмника с сигналом равна 0. Но может быть сопряженность и 0,6 и 0,3 и любая, принимающая значение от 0 до 1. Например, перед вами английская газета, а вы учили английский в школе. Копаясь в словаре, вы кое-что поймёте, а кое-что нет. Информация прошла, но не вся. Это неполная сопряженность. Ключ и замок - это тоже информационно-сопряжённая система, но её сопряжённость может принимать только два значения: подходит -1, не подходит - 0.
Для сопряжения приёмника с сигналом используются преобразователи информации. Например, глаз человека не видит рентгеновских лучей. Врач-рентгенолог стоит перед экраном из вещества, преобразующего рентгеновское излучение в видимый свет. Есть преобразователи, трансформирующие телевизионный сигнал системы Секам в сигнал системы ПАЛ, и наоборот, поскольку телевизор, работающий в системе ПАЛ, не даст изображения, если радиосигнал организован в системе Секам. Всё это называется устройствами сопряжения. Переводчик с одного языка на другой - это тоже сопрягающее устройство.
Фундаментальным положением теории информации является тот факт, что энергия сигнала не будет приниматься приёмником, если приёмник не сопряжён с сигналом. Поэтому, в отличие от обычных энергий, энергия сигнала называется информационной энергией и чаще всего с известными видами энергии, если не считать электричество, радиотехнику и акустику, ничего общего не имеет.
Итак, сопряженность (адекватность) информации – это определенный уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению.
2.9. Передача информации. Информационные каналы
Любое событие или явление может быть выражено по-разному, разными способами, разным алфавитом. Чтобы информацию более точно и экономно передать по каналам связи, ее надо соответственно закодировать.
Закодированное сообщение приобретает вид сигналов-носителей информации, которые идут по каналу. Выйдя на приемник, сигналы должны обрести вновь общепонятный вид с помощью декодирующего устройства.
Совокупность устройств, предметов или объектов, предназначенных для передачи информации от одного из них, именуемого источником, к другому, именуемому приемником, называется каналом информации, или информационным каналом.
Примером канала может служить почта. Информация, закодированная в виде текста, помещается в конверт, поступает в почтовый ящик, извлекается оттуда и перевозится в почтовое отделение, где сортируется (вручную или машиной). Далее информация перемещается с помощью поезда (самолета, теплохода и т.п.) в почтовое отделение пункта назначения, сортируется и доставляется адресату. Таким образом, почтовый канал включает в себя: конверт (предмет), транспорт и сортировочные машины (устройства), почтовых работников (объекты). Информация, помещенная в этот канал, остается неизменной.
Другим примером может служить телефон. При телефонной передаче источник сообщения — говорящий по телефону человек. Кодирующее устройство, изменяющее звуки слов в электрические импульсы, — микрофон. Канал, по которому передается информация, — телефонный провод. Часть трубки, которую мы подносим к уху, выполняет роль декодирующего устройства (электрические сигналы снова преобразуются в звуки). Информация поступает в «принимающее устройство» — ухо человека на другом конце провода. Канал включает в себя телефонные аппараты (устройства), провода (предметы) и аппаратуру АТС (устройства). Особенностью этого информационного канала является то обстоятельство, что при поступлении в него информация, представленная в виде звуковых волн, преобразуется в электрические колебания и затем передается. Такой канал называется каналом с преобразованием информации.
Еще один пример — компьютер. Отдельные его системы передают одна другой информацию с помощью сигналов. Компьютер — устройство для обработки информации (как станок — устройство для обработки металла), он не создает из «ничего» нформацию, а преобразует то, что в него введено. Компьютер является информационным каналом с преобразованием информации: информация поступает с внешних устройств (клавиатура, диск, микрофон), преобразуется во внутренний код и обрабатывается, преобразуется в вид, пригодный для восприятия внешним выходным устройством (монитором, печатающим устройством, динамиками и др.), и передается на них.
Живой нерв — канал связи совершенно другой природы. Здесь все сообщения передаются нервным импульсом. Но в технических каналах связи направление передачи информации может меняться, а по нервной системе передача идет в одном направлении.
Информационный канал может быть более сложным, состоящим из многих звеньев. Вы позвонили жене домой. Сначала ваш речевой аппарат вызывает колебания мембраны телефонной трубки, которые преобразуются в электрические колебания. В домашнем телефоне электрические колебания преобразуются в звуковые. Это тоже канал.
Итак, информация передается в виде сообщений от некоторого источника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением. Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.
Помеха - это сигнал, не несущий никакой информации, но мешающий передаче информации.
Поэтому в теории информации очень важным параметром является отношение мощности сигнала к мощности помехи, которое называется помехоустойчивостью.
При этом отношении, равном единице, то есть когда мощность помехи равна мощности сигнала (помехоустойчивость равна 0), в обычных условиях передача информации невозможна.
Поэтому большие телескопы устанавливаются в горах или выносятся в космос, как, например, Хаббл, чтобы максимально уменьшить помехи, создаваемые атмосферой, при наблюдениях или, иными словами, при получении информации от небесных объектов.
Помехи бывают естественные и искусственные. Естественных помех великое множество, на них мы останавливаться не будем. Искусственные помехи делаются для того, чтобы подавить каналы передачи информации, забив их помехами. Специальные системы постановки помех забивают помехами информационные каналы и сети каналов противника, ослепляют радиолокационные станции, забивая их экраны помехами, и разрушают сети управления войсками. Появилось уже совершенно официальное понятие - информационное оружие.
2.10. Характеристики информационного канала. Информационные каналы различаются по своей пропускной способности.
Пропускная способность — это количество информации, передаваемое каналом в единицу времени. Измеряется пропускная способность в бит/с. В честь изобретателя телеграфа этой единице было дано имя Бод:
I Бод = 1 бит/с.
Пропускная способность информационного канала определяется двумя параметрами: разрядностью и частотой. Она пропорциональна их произведению.
Разрядностью называют максимальное количество информации, которое может быть одновременно помещено в канал.
Частота показывает, сколько раз информация может быть помещена в канал в течение единицы времени.
Разрядность почтового канала огромна. Так, пересылая по почте, например, лазерный диск, можно поместить одновременно в канал более 600 Мб информации. В то же время частота почтового канала очень низкая — выемка почты из ящиков происходит не чаще пяти раз в сутки.
Телефонный канал информации однобитный: одновременно по телефонному проводу можно послать или единицу (ток, импульс), или ноль. Частота этого канала может достигать десятки и сотни тысяч циклов в секунду. Это свойство телефонной сети позволяет использовать ее для связи между компьютерами.
В основе автоматизированной обработки информации лежит понятие объекта и реквизита. Объект – это любой предмет, процесс, явление. Совокупность объектов, ограниченных рамками области конкретной деятельности, называют предметной областью (рис. 3).
Предметная область
Объекты
Реквизиты: рост, возраст, размер обуви
Рис. 3 Понятие предметной области
Объектами могут быть, например, люди, перечисленные в какой-то платежной ведомости, или лица, совершившие преступления, преступники, чьи данные хранятся в специальных учетах органов внутренних дел.
Еще примеры объектов: похищенные или изъятые номерные вещи, средства автомототранспорта, оружие, нераскрытые преступления – все они также являются объектами учетов своих предметных областей в органах МВД.
Объекты даже одной предметной области отличаются друг от друга. Свойства информационного объекта определяются информационными параметрами, называемыми реквизитами.
Реквизит - логически неделимый информационный элемент, описывающий определенное свойство объекта, процесса, явления и т.п.
С каждой задачей связано множество реквизитов. О реквизите проще говорить, если использовать его имя – название реквизита. Например, для описания человека достаточно трех реквизитов, которые не нуждаются в пояснении: фамилия, имя, отчество. Любой реквизит имеет значение. Значение реквизита фамилия – Иванов, значение реквизита Имя – Александр.
Классификация объектов – это система распределения предметов, явлений, процессов, понятий по классам в соответствии с определенными признаками.
Разработаны три метода классификации объектов: иерархический, реляционный, дескрипторный. Эти методы различаются разной стратегией применения классификационных признаков.
Иерархическая система классификации (рис. 4) строится следующим образом: исходное множество элементов составляет нулевой уровень и разделяется на классы, каждый класс первого уровня делится на подклассы, далее подклассы, составляющие второй уровень, в зависимости от своих характерных признаков, разделяются на группы, которые образуют третий уровень и т.д. Количество уровней классификации характеризует глубину классификации.
Иерархическая система классификации позволяет использовать независимые квалификационные признаки в различных ветвях иерархической структуры, но жесткая структура приводит к сложности внесения изменений, так как приходится перераспределять все классификационные группировки. Так, в приведенном примере стоит представить иным первый уровень, как вся система должна быть пересмотрена.
Рис. 4 Пример иерархической системы классификации информационного объекта «Институт»
Дескрипторная система классификации представляет описательную систему классификации, язык которой приближается к естественному языку описания объектов. В основе данной системы лежит словарь дескрипторов – ключевых слов или словосочетаний, которые описывают определенную предметную область. Между дескрипторами устанавливаются синонимические, ассоциативные и другие связи, которые позволяют расширить область поиска информации.
Например, если в качестве предметной области выбирается учебная дисциплина в институте, то ключевыми словами могут быть выбраны: студент, курсант, слушатель, преподаватель, доцент, профессор, экзамен, аудитория. Здесь синонимическая связь: преподаватель – профессор, доцент. Ассоциативная связь: экзамен - преподаватель, аудитория.
Реляционная система классификации (рис. 5) представлена в виде таблицы. Каждый столбец таблицы содержит совокупность однородных значений реквизитов и может иметь свое название – название реквизита. Местоположение реквизита в столбце может быть любым.