Файл: Диалектическое единство данных и методов в информационном процессе (Кодирование информации).pdf

Введение

Важнейшей частью такой науки как информатики является теория информации, что занимается изучением принципов информации как таковой, появлением ее, развитием и уничтожением. Для этой науки очень близко примыкают разные теории, в задачи которых входит изучение разных форм представления информации в ее передаче по самым различным каналам связи.

Тема, рассматриваемая в данном реферате актуальна, поскольку информация – это одна из самых первых сущностей для программистов и разработчиков программ.

На первый взгляд понятие информации – это очень сложное дело, с которым далеко не всем справиться.

Но все это может рассматриваться как увлекательный и захватывающий процесс.

Разные учащиеся с удовольствием рассматривают изучают методы расшифровки информации, создают собственные шифры, изучают и рассматривают устройства по передачи информации на большие расстояния, получившие свое последующее развитие еще в эпоху Возрождения.

Целью работы является описание диалектического единства данных и методов в информационном процессе.

Исходя из цели в работе необходимо выполнить задачи:

– описать основные понятия теории информации;

– дать характеристику свойствам информации и привести подробные примеры;

• рассмотреть основные сферы использования и обработки информации (информационные технологии, информационные системы и т.п.);
• рассмотреть основные определения, а также классификацию информации;
• рассмотреть диалектическое единство данных и методов в информационном процессе.

Объектом исследования является теория информации и ее обработка с помощью разных методов.

Предмет исследования – развитие системы диалектическое единство данных и методов в информационном процессе.

По мере развития современной вычислительной техники возникали также разные методики обработки информации, которые исследовались разными учеными: Динман М.И., Р. Лафоре, Харви Дейтел.

1.Основные понятия теории информации

1.1.Определение и типы информации

Информация – сведения об объектах или явлениях окружающей среды, а также их параметрах, свойствах, состояниях, которые уменьшают уже имеющуюся степень неопределенности или неполноты знаний.[5]

В процессе обработки данных информация может менять структуру или форму. Признаком такой структуры являются элементы специальной информации, а также их взаимосвязь.

Все формы представления информации также могут быть различны. Главными из них являются следующие:

– символьная;

– жестов и мимики;

– текстовая;

– световых и звуковых сигналов;

– графическая;

– электрических или нервных импульсов;

– радиоволн;

– магнитных записей;

– запахов или вкусовых ощущений и т.п.

В нынешней повседневной практике такие основные понятия, как информация или данные, часто рассматриваются в качестве синонимов. На самом деле имеются между ними существенные различия.

Данными является информация, представленная в самом удобном для их обработки виде. Все данные могут быть также представлены в виде текстов, графики, аудиовизуального ряда. [10]

Любое представление данных называется специальным языком информатики, что представляются совокупностью символов, соглашений и определенных правил, используемых для тесного общения, отображения, а также передачи информации в цифровом виде.

Информация может классифицироваться по следующим признакам (рисунок 1):

Рисунок 1 – Классификация информации

Все люди имеют дело с многими видами информации. Когда услышав прогноз погоды, можно также записать его в персональный компьютер (ПК), чтобы затем им воспользоваться.

В ПК можно поместить и фотографию своего друга и видеосъемку о проведенных каникулах. Но ввести в ПК вкус мороженого или же мягкость покрывала – нельзя.

Компьютером является электронная машина, которая выполняет работу с сигналами. Компьютер также может работать лишь с такой информацией, что можно превратить в некоторые сигналы. Если бы все люди умели превращать в специальные сигналы вкус и запах, то ПК мог бы работать с такой информацией.

1.2.Кодирование информации

Для компьютера очень хорошо может получаться работать с числами и символами. Он может делать все, что угодно с ними. Все числа в ПК закодированы "двоичным кодом", представлены с помощью двух символов 1 или 0, которые легко представлены сигналами.

Вся информация для которой работает КП кодируется числами. Независимо от этого, графическая, текстовая, звуковая ли эта информация, что ее мог бы обрабатывать центральный процессор ПК она должна тем и иным образом может быть представлена числами.

Для преобразования числовой, графической, текстовой, звуковой информации в бинарную необходимо применить принцип кодирования

Кодирование – преобразование данных с одного типа через информацию другого типа.

В ПК применяется система для двоичного кодирования, основанная на принципах представления данных последовательностью 2-х знаков: 1 или 0, которые называются еще двоичными цифрами.

Множество символов, что используются при записи текста, называют алфавитом. Количество таких символов в алфавите называют его мощностью.

Для такого представления информации на ПК в виде текстов чаще всего используется специальный алфавит мощностью в 256 символа.

Один символ с такого алфавита несет сразу 8 бит информации, поскольку 2⁸ = 256.

Но также 8 бит составляют и один байт, следовательно, бинарный код каждого символа будет занимать только 1 байт памяти ПК. Все символы этого алфавита пронумерованы с 0 до 255, каждому номеру соответствует свой 8-разрядный двоичный код с 00000000 до 11111111.

Такой код является порядковым значением символа в бинарной системе счисления [13].

Для самых разных типов ПК и операционных систем (ОС) используются различные таблицы для кодировки, отличающиеся порядком размещения всех символов алфавита в таблице. Международным стандартом в ПК является таблица ASCII.

Принцип последовательного процесса кодирования алфавита заключается также в том, что в приведенной кодовой таблице ASCII все латинские буквы (и прописные, и строчные) располагаются только в алфавитном порядке.

Непосредственное расположение цифр также может быть упорядочено в направлении возрастания значений.

Стандартными в такой таблице являются лишь первые 128 символов, поскольку символы с номерами с нуля (бинарный код 00000000) и до 127 (01111111).

Входят сюда буквы латинского алфавита, знаки препинания, цифры, скобки и некоторые иные символы. Остальные 128 символов, начиная с 128 (код 10000000) и кончая значением 255 (11111111), используются только для кодировки букв для национальных алфавитов, символов из псевдографики и разных научных символов.

Сейчас есть несколько различных таблиц для кодировки русских букв (СР-1251, СР-866, КОИ-8, Mac, ISO), причем все тексты, созданные также в одной из кодировок, могут неправильно отображаться также в другой. Решается и такая проблема с использованием специальных программ перевода текстов из одной кодировки сразу в другую [11].

В ОС Windows пришлось передвинуть также русские буквы в таблицах на место псевдографики, получили кодировку Win-1251.

В течение многого времени термины «байт» и «символ» стали почти синонимами. Но, в конце концов, было ясно, что сразу 256 различных символов – не очень много.

Математикам надо использовать в формулах также специальные математические знаки, а переводчикам необходимо создавать иногда тексты, где могут встречаться символы из самых различных алфавитов, экономистам надобны символы валют (£, $, ¥).

Для решения такой проблемы была разработана универсальная система для кодирования текстовой информации под названием Unicode. В данной кодировке для каждого символа будет отводится не один, сразу два байта, то есть шестнадцать бит.

Графический формат – способ записи графических данных. Графические форматы файлов также предназначены для хранения разных изображений, таких как рисунки и фотографии.

Под кодированием понимают процесс присвоения условных кодов признакам объектов. Процесс кодирования используется для представления данных в ПК при хранении, обработке и передаче информации. Вопросам кодирования, связанным хранением и передачей данных (представление в ПК, шифрование, сжатие и помехозащищённость), посвящены соответствующие главы теории информации [7].

Код строится на основании алфавита, что может состоять с букв, цифр и иных символов. Наибольшее распространение для обработки информации с использованием ЭВМ получили специальные цифровые коды. Код может характеризоваться длиной, структурой или степенью информативности.

Длина – это количество позиций в коде.

Структура – порядок расположения символов в кодах, используемых в обозначении классификационного признака.

Степени информативности – отношение числа закодированных признаков к длине кода.

К системам для кодирования также предъявляются и следующие такие требования:

– отображение необходимой информации по объектах;

– идентификация каждого из объектов кодируемого множества;

– достаточная их гибкость и резерв для кодовых обозначений при самой минимальной длине;

– ориентация на обработку информации в автоматическом режиме и возможность обнаружения ошибок.

Все системы кодирования информации распределяют на 2 основных вида (рисунок 2) [1]:

– регистрационные системы кодирования, что не требуют предварительной классификации;

– классификационные системы кодирования, что ориентированные на выполнение предварительной классификации для объектов.

Рисунок 2 – Классификация систем кодирования

Особо надо выделить комбинированные системы для кодирования, представляющие собой совокупность нескольких различных систем для кодирования. Они используются также для кодирования больших объектов, которые можно сгруппировать по нескольким из подчинённых или независимых признаков. Комбинированные системы дают возможность получать более информативный код.

2. Измерение и применение информации

2.1.Единицы измерения количества информации

Количество информации рассматривают как меру уменьшения уровня неопределенности знания сообщений.

При всем многообразии подходов к определению понятия информации, с позиции измерения информации выделяют два из них: определение К. Шеннона, применяемое в математической теории информации (содержательный подход), и определение А. Н. Колмогорова, применяемое в отраслях информатики, связанных с использованием компьютеров (алфавитный подход).

Содержательный подход. Согласно Шеннону, информативность сообщения характеризуется содержащейся в нем полезной информацией — той частью сообщения, которая снимает полностью или уменьшает неопределенность какой-либо ситуации. По Шеннону, информация — уменьшение неопределенности наших знаний.

Содержательный подход часто называют субъективным, так как разные люди (субъекты) информацию об одном и том же предмете оценивают по-разному [14].

Но если число исходов не зависит от суждений людей (случай бросания кубика или монеты), то информация о наступлении одного из возможных исходов является объективной.

Если сообщение уменьшило неопределенность знаний ровно в два раза, то говорят, что сообщение несет 1 бит информации.

1 бит — объем информации такого сообщения, которое уменьшает неопределенность знания в два раза.

Алфавитный подход. Алфавитный подход основан на том, что всякое сообщение можно закодировать с помощью конечной последовательности символов некоторого алфавита.

Алфавит — упорядоченный набор символов, используемый для кодирования сообщений на некотором языке.

Мощность алфавита — количество символов алфавита.
Двоичный алфавит содержит 2 символа, его мощность равна двум.
Сообщения, записанные с помощью символов ASCII, используют алфавит из 256 символов. Сообщения, записанные по системе UNICODE, используют алфавит из 65 536 символов.