Файл: Технологии программирования. Информация в материальном мире (Понятие данных).pdf

Выше разобранные основные виды информации могут включать в себя несколько дополнительных, на которых будет строится информационный процесс:

1) Графическая форма – тексты, рисунки, чертежи, фотографии и т.д.

2) Сигналы - звуковые, световые, радио, электрические импульсы и т.д.

3) Жесты, мимика, а также передача информации посредством хромосом;

4) Запахи, вкусовые ощущения;

В зависимости от формы информационного объекта, меняется его процесс передачи. Передача данных прежде всего происходит посредством канала от источника к его приёмнику, в результате чего приёмник декодирует сообщение, и оно обретает понятный для обработки вид. Обработка – это получение информационных объектов из других в процессе выполнения обусловленных алгоритмов.

Обработка – один наиболее главных процессов над информацией, способствующий так же увеличению объема, разнообразия, воспринимаемости информации. В качестве средства обработки животные используют свои органы и системы, а также – в случае человека – используются и созданные устройства, такие как компьютер.

Обработка, или же, информационные процессы, преобразуют данные в различные виды с помощью разнообразных методов и операций, таких как:

1. Сбор – накопление информации;
2. Форматизация – приведение данных из одного или нескольких источников к одному виду. Форматизация может способствовать повышению уровню доступности данных;
3. Фильтрация – отсеивание данных по тем или иным признакам в зависимости от цели обработки;
4. Сортировка – приведение данных к упорядоченному виду с определенным признаком для повышения удобства и доступности;
5. Архивация – операция, пересекающаяся с сортировкой; предусматривает организацию наиболее удобного процесса хранения, не снижающего параметр легкодоступности;
6. Преобразование – изменение данных из одного вида в другой, данная операция включает в себя как изменение самих данных, так и их типа;
7. Защита – комплекс мер, предотвращающих утерю, копирование, изменение изначального вида данных при отсутствии санкционированного доступа;
8. Транспортировка – операция приема-передачи;

Как динамический объект, информация учитывается в тот момент, когда объективные данные и субъективные методы взаимодействуют. На ее свойства, в отличии от других не-динамических объектов общества и природы, влияют и свойства данных, и свойства методов. Это объясняет такое явление, как искажение информации, зависимо от того, какой человек ее передает или обрабатывает; с появлением установленных (не без помощи технологий) норм принятия информации, такое стало случаться все реже.

Благодаря такому высокому проценту изменчивости, можно привести очень большое количество свойств информации – каждое научное направление будет рассматривать именно те, в которых наиболее заинтересованно. Однако, мы можем выделить те свойства, которые рассматривает информатика:

1. Объективность и субъективность. Поскольку методы обработки информации всегда являются субъективными, понимание объективности всегда относительно. Наибольшая объективность достигается наименьшим внесением методов субъективных элементов; например, в сравнении фотоснимка и рисунка одного объекта – фотоснимок будет учитываться наиболее объективным.
2. Полнота информации характеризует, прежде всего, ее качество и достаточность для принятия решений или создания новых данных. Наибольший объем (полнота) информации дает возможность использовать большее количество методов, из которых можно будет выбрать тот, который внесет минимум погрешностей в ход процесса.
3. Достоверность информации. При получении информации, разбиваемой на «сигналы», всегда существует вероятность получения посторонних сигналов – «информационного шума». Шум, в зависимости от увеличения его уровня, может как снижать достоверность, так и повышать ее.
4. Адекватность информации – степень соответствия реальному объективному состоянию. Это свойство наиболее зависимо от остальных: неполные или недостоверные данные, а также неадекватные методы, могут привести к созданию новой, но неадекватной информации, использование которой в работе может привести к печальным результатам.
5. Доступность информации – возможность получения информации. На степень ее доступности могут влиять как доступность данных, так и доступность адекватных методов для интерпретации. Недоступной информация становится в том случае, если наблюдается отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки. В случае последнего, применение неадекватных методов, является причиной получения неполной, недостоверной и неадекватной информации.
6. Актуальность – это степень соответствия текущему моменту времени. К актуальности довольно часто привязывают коммерческую ценность. Поскольку информационные процессы занимают некоторое время, то отсеивание устаревшей информации может помогать избегать ошибочных решений, а также, поиск или разработка адекватных методов могут приводить к задержке получения конечной информации.

Из всей выше упомянутой информации, мы можем вывести следующий вид информации:

Информация

Данные

Информа-ционные

методы

Рисунок 2. Связь между данными, методами и информацией.

Как видим, данные зависимы от информационных методов, и без них не могут учитываться в качестве информации. То есть, данные не могут быть напрямую связаны с информацией. Между тем, информационные методы могут помогать образовывать новую информацию из информации или данных, которые были получены прежде. В зависимости от направления, ситуации или формы, данный процесс может быть обусловлен различными критериями оценки информации и данных, что будет влиять на конечный итог.

Наиболее заметен данный процесс в сфере информационных технологий, который мы рассмотрим детальнее в следующей главе.

Глава 2. Информация в сфере IT. Развитие IT технологий как метод увеличения информационной структуры

Ввиду возрастания потребностей человечества, в обработке всё большего объёма данных, средства получения информации совершенствовались от самых ранних механических изобретений до современных компьютеров. Изначальное восприятие информации посредством рисунков (наскальная живопись), словесных данных (истории, сказки) с годами утрачивало свою актуальность не только в следствии увеличения количества данных вокруг человека, но и за счет технологического развития, что привело к появлению большей вариативности носителей информации.

Материальная информация, как воплощение носителя данных, развивалась от примитивных вариантов - глиняные доски - до высокотехнологичных (компьютеры, базы данных). Наличие множества вариантов записи информации, а также ее искажения из-за человеческого или внешнего фактора, постепенно разрабатывались критерии, по которым информация имела ценность или считалась не представляющей интерес. Вместе с тем, поскольку для обработки информации требовались носители более широкого спектра и функционала, возрастал объем задаваемых параметров оценки информации:

• объективность — субъективность
• достоверность — недостоверность
• Полнота – неполнота
• Актуальность — неактуальность
• Ценность — бесполезность
• Понятность — непонятность

Более детально упомянутые параметры мы рассматривали в предыдущей главе. Наиболее ценная, достоверная и полная, как с точки зрения субъективной, так и с точки зрения объективной оценки, информация, охватывала большее количество носителей. Рост ценной информации так же привел к росту технологий, позволяющих “охранять” ее в целях сохранности. Требовались уже не только максимально легкие носители, позволяющие вместить большой массив данных, но и возможность корректного отслеживания безопасности как сохранности информации, так и ее передачи. В процессе развития технологий, информация стала представляться не только в качестве материальных записей, радио-волн, но и в качестве информационной единицы.

Изначально представленная в качестве цифр в математике, в информатике тоже есть кратные единицы измерения информации. Так, величина равная восьми битам, называется байтом.

Бит и байт – это очень мелкие единицы измерения, . На практике, сейчас для измерения информационных объёмов используют более крупные единицы: килобайт, мегабайт, гигабайт и другие.

1 байт = 8 бит

1 Кб (килобайт) = 1024 байта= 2¹⁰байтов

1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб = 2¹⁰Кб

1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб = 2¹⁰ Мб

1 Тб (терабайт) =1024 Гб = 2¹⁰ Гб

Не следует забывать также и о том, что подобный метод учета информации был представлен благодаря техническому скачку – появлению компьютера.

Самый первый программируемый компьютер был представлен миру 14 февраля 1946 года в Соединенных Штатах Америки – ENIAC, скорость машины составляла целых 5 000 операций в секунду, что было не только вероятным толчком в развитии электронно-вычислительных технологий, но и позволяло обрабатывать массивы данных, слишком большие для человека. Данный шаг не только позволил систематизировать информацию в упрощенный (числовой), как упоминалось ранее, вид, но и увеличить скорость ее обработки, на много превышающую скорость обработки человеком. Для переведения информации, так же использовались и продолжают использоваться языки программирования.

Язык программирования – это условный язык, или, другими словами, метод записи, предназначенный для обработки компьютерными устройствами. Как и обычный язык, он определяется набором строгих синтаксических, лексических, семантических правил, по которым определяется не только внешний вид программы, но и варианты ее действия, которые может использовать в работе исполнитель (человек, либо автоматическая программа).

Самый первый язык программирования, FORTRAN, был создан в период с 1954 по 1957 год группой программистов под руководством Джона Бэкуса в корпорации IBM. Первоначально, он предназначался для упрощения научных и технических расчетов. Название Fortran является сокращением от FORmula TRANslator (переводчик формул). Как и все последующие языки программирования, он представлял собой перечень условных команд и значений, внесенных в систему обработки (ЭВМ). Такой способ обработки данных, а также их представления, дал сильный толчок к развитию технологий.

Появление способа записи и обработки информации посредством ЭВМ, привело к тому, что, в качестве первого материального носителя информации нового поколения, который позволял не только записывать, но и переносить данные в формате языка программирования, в 1971 — фирмой IBM была представлена первая дискета диаметром в 8 дюймов (200 мм) с соответствующим дисководом. Объем данных, который она вмещала в себя, на тот момент казался невероятным – 80 килобайт! – и повсеместно использовался как в рабочих процессах, так и в повседневной жизни обычных людей.

Тем не менее, ускоренный рост развития технологий, спустя 29 лет привел к появлению нового материального носителя данных: первые USB - флэш-накопители появились в 2000 году. Их изобрели сотрудники израильской компании M-Systems Амир Баном, Дов Моран и Оран Огдан. В апреле 1999 года в США был зарегистрирован патент на флэшку, а в сентябре 2000 года был представлен и сам накопитель. Флэшка, как материальный носитель, так же как в свое время и дискета, вызвала фурор – и не только за счет повышения возможных вмещаемых данных, но и за счет большего удобства.

Выбирая между тысячами разных носителей мы, естественно, выбираем наиболее емкие по объему памяти, и более удобные в хранении. Давайте рассмотрим подробнее актуальные на нынешний период времени варианты носителей. В зависимости от типа носителя различают следующие виды информации: документальная; акустическая(речевая); телекоммуникационная. Рассмотрим их более детально:

1. Документальная информация представляется в графическом или буквенно-цифровом виде на бумаге, а также в электронном виде на магнитных и других носителях. В качестве примера такого типа можно представить как бумажный документ, так и документ в формате Word на компьютере;
2. Речевая информация возникает в ходе ведения разговоров, а также при работе систем звукоусиления и звуковоспроизведения. Носителем речевой информации являются звуковые колебания в диапазоне частот от 200...300 Гц до 4...6 кГц. При кодировании звук подвергается дискретизации и квантованию. При дискретизации изменяющаяся во времени величина (сигнал) замеряется с заданной частотой (частотой дискретизации), т.е. сигнал разбивается по временной составляющей. Квантование же приводит сигнал к заданным значениям, т.е. разбивает по уровню сигнала. Сигнал, к которому применены дискретизация и квантование, называется цифровым. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования. При оцифровке сигнала уровень квантования называют также глубиной дискретизации или битностью. Глубина дискретизации измеряется в битах и обозначает количество битов, выражающих амплитуду сигнала. Чем больше глубина дискретизации, тем точнее цифровой сигнал соответствует аналоговому сигналу.
3. Телекоммуникационная информация циркулирует в технических средствах обработки и хранения информации, а также в каналах связи при ее передаче. Носителем информации при ее обработке техническими средствами и передаче по проводным каналам связи является электрический ток, а при передаче по радио-и оптическому каналам –электромагнитные волны. Источник информации может вырабатывать непрерывное сообщение (сигнал), в этом случае информация называется непрерывной. Например, сигналы, передаваемые по радио и телевидению, а также используемые в магнитной записи, имеют форму непрерывных, быстро изменяющихся во времени зависимостей. Такие сигналы называются непрерывными, или аналоговыми сигналами. В противоположность этому в телеграфии и вычислительной технике сигналы имеют импульсную форму и называются дискретными сигналами. Сравнивая непрерывную и дискретную формы представления информации, нетрудно заметить, что при использовании непрерывной формы для создания 5вычислительной машины потребуется меньшее число устройств (каждая величина представляется одним, а не несколькими сигналами), но эти устройства будут сложнее (они должны различать значительно большее число состояний сигнала).