Файл: Общие признаки диалектического единства данных и методов в информационном процессе.pdf
Добавлен: 04.04.2023
Просмотров: 239
Скачиваний: 2
Достоверность информации. Данные образуются в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» – всегда есть определенный уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются некоторым уровнем «информационного шума». Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации способна быть более высокой. При росте уровня шумов достоверность информации падает. Тогда для передачи такого же количества информации нужно применять или больше данных, или более сложные методы.
Адекватность информации – это степень соответствия действительному объективному состоянию дела. Неадекватная информация способна возникать при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Но и полные, и достоверные данные способны приводить к созданию неадекватной информации, если к ним применяются неадекватные методы [8].
Доступность информации – мера возможности получить определенную информацию. На степень доступности информации воздействуют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных способны привести к тому, что информация будет недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными нередко ведет к использованию неадекватных методов, в результате чего возникает неполная, неадекватная или недостоверная информация.
Актуальность информации – это степень соответствия информации настоящему моменту времени. Т.к. информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация способна приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска или разработки адекватного метода для работы с данными способна приводить к данной задержке в получении информации, и как следствие она будет неактуальной и ненужной. На этом, в частности, основано немало современных систем шифрования данных с открытым ключом. Лица, не владеющие ключом (методом) для чтения данных, могут начать поиск ключа, т.к. алгоритм его работы доступен, но продолжительность такого поиска настолько велика, что за период работы информация перестает быть актуальной и, соответственно, утрачивает связанную с ней практическую ценность.
Глава 2. Данные как компонент диалектического единства
2.1. Данные. Носители данных
Данные – диалектический компонент информации. Такой компонент является зарегистрированным сигналом. При этом физический метод регистрации способен быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или характеристик качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и характера химических связей, изменение состояния электронной системы и т.д. В соответствии с методом регистрации данные способны храниться и транспортироваться на носителях самых разнообразных видов
Самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным, является бумага. На бумаге данные фиксируются при помощи изменения оптических свойств ее поверхности. Их изменение (изменение коэффициента отражения поверхности в установленном диапазоне длин волн) применяется также в устройствах, реализующих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, применяющих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски [8].
Регистрация данных при помощи изменения химического состава поверхностных веществ носителя применяется в фотографии. На биохимическом уровне осуществляется аккумуляция и трансляция данных в живой природе.
Носители данных интересуют прежде всего потому, что свойства информации неразрывно связаны со свойствами ее носителей. Всякий носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в установленной для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От данных свойств носителя зачастую находятся в зависимости такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность. Так, есть возможность рассчитывать на то, что в базе данных, находящейся на компакт-диске, легче реализовать полноту информации, чем в схожей по назначению базе данных, находящейся на гибком магнитном диске, т.к. в первом случае плотность записи данных на единице длины дорожки существенно выше. Для обычного потребителя доступность информации в книге существенно выше, чем на компакт-диске, т.к. не у всех имеется необходимое оборудование. Также известно, что визуальный эффект от просмотра слайда в проекторе в разы больше, чем от просмотра такой же иллюстрации, но напечатанной на бумаге, т.к. диапазон яркостных сигналов в проходящем свете на несколько порядков больше, чем в отраженном [9].
Задача преобразования данных с целью смены носителя является одной из ключевых задач информатики. В структуре стоимости вычислительных систем устройства для ввода и вывода данных работающие с носителями информации составляют до половины стоимости аппаратных средств.
2.2. Операции с данными
В ходе информационного процесса данные изменяются из одного вида в другой благодаря методам. Обработка данных состоит из многообразных операций. В процессе развития научно-технического прогресса и связей в социуме трудозатраты на обработку данных непрерывно растут. В первую очередь это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общий рост объемов обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с интенсивными темпами возникновения и интеграции новых носителей данных, средств их хранения и доставки.
В структуре вероятных операций с данными есть возможность определить ключевые компоненты:
- сбор данных – аккумуляция информации для реализации достаточной полноты для вынесения тех или иных решений;
- формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сравнимыми друг с другом, т.е. увеличить их уровень доступности;
- фильтрация данных – выброс «лишних» данных, которые не нужны для вынесения тех или иных решений; также должен снизиться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны наращиваться;
- сортировка данных – упорядочение данных по определенному признаку для удобства использования; повышает доступность информации;
- архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для сокращения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;
- защита данных – совокупность мероприятий, ориентированных на предотвращение утраты, воспроизведения и изменения данных;
- транспортировка данных – прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса; здесь источник данных в информатике называется сервером, а потребитель – клиентом;
- преобразование данных – перевод данных из одной формы (структуры) в другую. Преобразование данных нередко связано с изменением типа носителя: так, книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку [9].
Необходимость в многократном преобразовании данных появляется также при их транспортировке, тем более если она реализуется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно привести факт того, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые сперва были направлены лишь на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) нужно преобразование цифровых данных в определенное подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства – телефонные модемы [10].
Вышеуказанный список типовых операций с данными не является полным. Множество людей на планете создают, обрабатывают, преобразуют и транспортируют данные, и на каждом рабочем месте реализуются соответствующие операции, необходимые для управления социальными, экономическими, промышленными, научными и культурными процессами. Полный перечень необходимых операций составить затруднительно, да и в этом нет необходимости.
Таким образом, целесообразно сделать вывод о том, что работа с информацией способна иметь значительную трудоемкость и ее необходимо автоматизировать.
2.3. Кодирование данных двоичным кодом
Для автоматизации работы с данными, которые относятся к различным типам, крайне важно унифицировать их форму представления – для этого чаще всего применяется прием кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки – это системы кодирования понятий для выражения мыслей при помощи речи.
К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка при помощи графических символов). История знает интересные, хотя и тщетные попытки создания «универсальных» языков и азбук.
По-видимому, тщетность попыток их интеграции связана с тем, что национальные и социальные образования естественным образом понимают, что изменение системы кодирования общественных данных напрямую изменит общественные методы (т.е. норм права и морали), а это может быть связано с социальными потрясениями.
Аналогичная проблема универсального средства кодирования эффективно реализуется в определенных отраслях техники, науки и культуры. Примерами в данном случае может быть система записи математических выражений, телеграфная азбука, морская флажковая азбука, система Брайля для слепых и т.д. [10]
Своя система есть и в вычислительной технике – она именуется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по английски – binary digit или, сокращенно, bit (бит).
Рис. 1. Примеры различных систем кодирования
Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т.д.). Если число битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:
- 00 01 10 11 тремя битами можно закодировать восемь различных значений:
- 000 001 010 011 100 101 110 111.
Повышая на единицу число разрядов в системе двоичного кодирования, вдвое увеличиватся число значений, которое может быть выражено в данной системе, т.е. общая формула имеет вид:
N=2m, (1)
где N – число независимых кодируемых значений;
m – разрядность двоичного кодирования, установленная в данной системе.
Целые числа кодировать двоичным кодом несложно – нужно только взять целое число и делить его надвое до тех пор, пока в остатке не останется ноль или единица [11]. Сочетание остатков от каждого деления, записанное справа налево вкупе с последним остатком, и формирует двоичный аналог десятичного числа:
19:2 = 9+1
9:2=4+1
4:2=2+0
2:2 = 1
Соответственно, 1910 = 10112.
Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит дают возможность закодировать целые числа от 0 до 65535, а 24 бита – уже более 16,5 миллионов различных значений.
Для кодирования действительных чисел применяют 80-разрядное кодирование. В данном случае число предварительно преобразуется в нормализованную форму:
3,1415926 = 0,31415926 ∙ 1010
300000 = 0,3-10
123456789 = 0,123456789 ∙ 10
Первая часть числа называется мантиссой, а вторая – характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и определенное число разрядов отводят для хранения характеристики (также со знаком).
Далее рассмотрим кодирование текстовых данных.
Если всякому символу алфавита сопоставить некоторое целое число (например, порядковый номер), то при помощи двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов хватит для кодирования 256 различных символов. Этого достаточно, чтобы выразить разными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы ключевых арифметических действий и определенные общепринятые специальные символы, например, символ «§».
Технически это выглядит несложно, но всегда были достаточно существенные организационные сложности. В первые годы развития вычислительной техники они были связаны с отсутствием нужных стандартов, а сейчас вызваны, напротив, избытком одновременно действующих и противоречивых стандартов [11]. Для того, чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, необходимы единые таблицы кодирования, а это пока крайне затруднительно ввиду противоречий между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера. Для английского языка, являющимся международным языком общения, противоречий уже нет. Институт стандартизации США (ANSI –American National Standard Institute) ввел в оборот систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII установлены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.