Файл: Операции, производимые с данными, сущность понятий данные и информация.pdf

• сортировка данных - упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;

• архивация данных - организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

• защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, несанкционированного воспроизведения и модификации данных;

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

• преобразование данных — перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных 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 данных возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не пред­назначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированы только на пере­дачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразова­ние цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства — телефонные модемы.

Рассмотрим основные операции с данными более подробно.

2.2. Сбор данных

Сбор данных - накопление с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений.

Восприятие информации — процесс преобразования сведений (данных), поступающих в техническую систему или живой организм из внешнего мира, в форму, пригодную для дальнейшего использования. Благодаря восприятию информации обеспечивается связь системы с внешней средой (в качестве кᴏᴛᴏᴩой могут выступать человек, наблюдаемый объект, явление или процесс и т.д.). Восприятие информации крайне важно для любой информационной системы, если она претендует на какую-либо полезность.

Современные информационные системы, создаваемые на базе ЭВМ, в качестве своей составной части имеют более или менее (в зависимости от цели системы) развитую систему восприятия. Система восприятия информации может представлять собой довольно сложный комплекс программных и технических средств. Стоит сказать, для развитых систем восприятия можно выделить несколько этапов переработки поступающей информации: предварительная обработка для приведения входных данных к стандартному для данной системы виду, выделение в поступающей информации семантически и прагматически значимых информационных единиц, распознавание объектов и ситуаций, коррекция внутренней модели мира. Учитывая зависимость от анализаторов (входящих в комплекс технических средств системы восприятия) организуется восприятие зрительной, акустической и других видов информации. Исключая выше сказанное, различают статическое и динамическое восприятие. В последнем случае особо выделяют системы восприятия, функционирующие в том же темпе, в каком происходят изменения в окружающей среде. Не стоит забывать, что важнейшей проблемой восприятия информации будет проблема интеграции информации, поступающей из различных источников и от анализаторов разного типа в пределах одной ситуации.

Система сбора информации может представлять собой сложный программно-аппаратный комплекс. Как правило, современные системы сбора информации не только обеспечивают кодирование информации и ее ввод в ЭВМ, но и выполняют предварительную (первичную) обработку ϶ᴛᴏй информации.

Сбор информации — ϶ᴛᴏ процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к виду, стандартному для данной информационной системы. Обмен информацией между воспринимающей информацию системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов.

Сигнал можно определить как средство перенесения информации в пространстве и времени. В качестве носителя сигнала могут выступать звук, свет, электрический ток, магнитное поле и т.п. Подобно живым организмам, воспринимающим сигналы из внешней среды с помощью специальных органов (обоняния, осязания, слуха, зрения), технические системы для приема сигналов из окружающего мира оснащаются специальными устройствами.

Вне зависимости от носителя информации (сигнала) типичный процесс обработки сигнала может быть охарактеризован следующими шагами. На первом шаге исходный (первичный) сигнал с помощью специального устройства (датчика) преобразуется в эквивалентный ему электрический сигнал (электрический ток). На втором шаге вторичный (электрический) сигнал в некоторый выделенный момент времени оцифровывается специальным устройством — аналого-цифровым преобразователем (АЦП). АЦП значению электрического сигнала ставит в соответствие некоторое число из конечного множества таких чисел. Исходя из всего выше сказанного, мы приходим к выводу, что датчик и АЦП, связанные вместе, составляют цифровой измерительный прибор. В случае если ϶ᴛᴏт прибор оснастить некоторым устройством для хранения измеренной величины - регистром, то на следующем шаге по команде от ЭВМ можно ввести ϶ᴛᴏ число в машину и подвергать затем любой необходимой обработке.

Конечно, не все технические средства сбора информации работают по описанной схеме. Так, клавиатура, предназначенная для ввода алфавитно-цифровой информации от человека, не имеет в своем составе АЦП. Здесь первичный сигнал - нажатие клавиши - непосредственно преобразуется в соответствующий нажатой клавише цифровой код. Но в любом случае будь то цифровой измерительный прибор, клавиатура или иное устройство ввода информации в ЭВМ, в конечном счете поступающая в ЭВМ информация представлена в виде цифрового кода — двоичного числа.

Современные системы сбора информации (например, в составе автоматизированных систем управления) могут включать в себя большое количество (тысячи) цифровых измерительных приборов и всевозможных устройств ввода информации (от человека в ЭВМ, от ЭВМ к ЭВМ и т.п.). Такое комплексирование средств приводит к необходимости управления процессом сбора информации и к разработке соответствующего программного (и аппаратного) обеспечения.

Совокупность технических средств ввода информации в ЭВМ, программ, управляющих всем  комплексом технических средств, и программ, обеспечивающих ввод информации с отдельных устройств ввода (драйверов устройств) - вот что представляет собой современная развитая система сбора информации.

Так как информация очень разнообразна по содержанию и виду обслуживаемой ею человеческой деятельности (научная, производственная, управленческая, медицинская, экономическая, экологическая, правовая и др.), то каждый вид информации имеет свои особенные технологии обработки, смысловую ценность, формы представления и отображения на физическом носителе, требования к точности, достоверности, оперативности отражения фактов, явлений, процессов.

Отметим, что технология обработки информации с применением комплекса технических средств вызывает необходимость манипулировать с отдельными информационными элементами, обеспечивать их изучение и формализованное описание, идентификацию для удобства обработки, хранения и передачи. Информация, представленная в формализованном виде, получила название данные.

Информация, являясь сложным по структуре образованием, размещается на физических носителях (бумажных или магнитных документах, в виде сигналов, передаваемых по каналам связи) и может находиться в статичном или динамичном состояниях.

Статичное состояние информации связано с ее более или менее длительным организованным хранением, накоплением в информационных фондах и базах данных (БД). Под базой данных понимается вся необходимая для решения задач конкретной области совокупность данных, организованная по определенным правилам, позволяющим обеспечить независимость данных от прикладных программ, удобство хранения, поиска, манипулирования данными, которые записаны на машинных носителях. При ϶ᴛᴏм каждый элемент строго идентифицируется для автоматизации процесса поиска, пополнения, обновления данных.

Динамичное состояние — постоянное движение в виде потоков - присуще информации, реализующей в человеко-машинных, автоматизированных системах функцию обмена сведениями с помощью знаковых символов. Приведенные особенности информации тщательно изучаются при создании систем автоматизированной обработки в процессе ее синтаксического, семантического и прагматического анализа.

Синтаксический анализ устанавливает важнейшие параметры информационных потоков, включая необходимые количественные характеристики, для выбора комплекса технических средств сбора, регистрации, передачи, обработки, накопления и хранения информации.

Семантический анализ позволяет изучить информацию с позиции смыслового содержания ее отдельных элементов, находить способы языкового соответствия (язык человека, язык ЭВМ) при однозначном распознавании вводимых в систему сообщений.

Прагматический анализ проводится с целью определения полезности информации, используемой для управления, выявления практической значимости сообщений, применяемых для выработки управляющих воздействий. Учитывая, что полезность информации будет функцией времени и что одна и та же информация в разное время может быть полезной либо бесполезной в зависимости от того, сколько новых сообщений об управляемом объекте она несет пользователю, принятые критерии оценки увязываются с достоверностью и своевременностью поступающих сообщений.

Сбор и регистрация информации происходят по-разному в различных экономических объектах. В наибольшей степени сложна эта процедура в автоматизированных управленческих процессах промышленных предприятий, фирм и т.п., где производятся сбор и регистрация первичной учетной информации, отражающей производственно-хозяйственную деятельность объекта.

Особое значение при ϶ᴛᴏм придается достоверности, полноте и своевременности первичной информации. На предприятии сбор и регистрация информации происходят при выполнении различных хозяйственных операций (прием готовой продукции, получение и отпуск материалов и т.п.). Сначала информацию собирают, затем ее фиксируют. Учетные данные могут возникать на рабочих местах в результате подсчета количества обработанных деталей, прошедших сборку узлов, изделий, выявление брака и т.д. Стоит сказать, для сбора фактической информации производят измерение, подсчет, взвешивание материальных объектов, получение временных и количественных характеристик работы отдельных исполнителей. Сбор информации традиционно сопровождается ее регистрацией, т.е. фиксацией информации на материальном носителе (документе или машинном носителе). Запись в первичные документы в основном, осуществляется вручную, поэтому процедуры сбора и регистрации остаются пока наиболее трудоемкими. В условиях автоматизации управления предприятием особое внимание придается использованию технических средств сбора и регистрации информации, совмещающих операции количественного измерения, регистрации, накоплению и передач информации по каналам связи в ЭВМ с целью формирования первичного документа.

2.3. Формализация данных

Формализация данных - приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности.

Ознакомимся с формализацией на примере языков программирования Паскаль и С/С++.

Формализация данных: «Паскаль»

Программирование сегодня – это по-прежнему жесткие конструкции. Во многих современных языках совершенно не обязательно описывать типы переменных, а если и описать, то можно всегда автоматом преобразовать их в другой тип.

Когда программирование только формировалось как область обработки информации, считалось правильным обратное: каждая переменная должна быть описана заранее, и менять ее тип было никак нельзя.

Как описание, так и обработка данных – это требование предельной точности и никакой неопределенности. Профессиональные и популярные языки имели кроме очевидных вариантов представления естественных данных, вымышленные, но удобные для обработки.

Например, «Паскаль» предлагал:

• byte – целое (0..255);
• boolean – логическое (по сути, фикция, но размером в 1 байт);
• word – целое (0..65535);
• integer – целое число (-32768..32767);
• real, single, double - вещественное число;
• char - символ и др.

Кроме того, программист мог использовать перечислимые, интервальные и структурные типы переменных.

Собственно понятно, что byte и boolean – это абстракции формального мира, в естественном применении их нет: логические выражения можно обозначить сотней способов, и это делали задолго до появления компьютеров, а отличать byte от integer – излишество.

Формализация данных: С/С++

Разработчики С/С++ пошли значительно дальше. Здесь не только вариантов описания одного типа integer ровно столько, сколько в «Паскале» всего описаний, но и операции с указателями (адресами на переменные) гораздо сложнее.

Синтаксис конструкций описаний и обработки, выделение кода и описаний в разные файлы – все это говорит о том, что начальный этап в программировании был поглощен решением задачи: максимально точно формализовать предметную область.

По описаниям: тип, значения, переменная. По каждой конструкции обработки, например, циклов было ровно столько, сколько есть вариантов проверки условия выхода. Операторы условий (if) и ветвления (switch/case) были жестко определены.

В конечном счете все это привело к кардинально разным противоположностям:

• C# - одна идея: точно описано, правильно исполнено;
• JavaScript & PHP (и им подобные) – вторая идея: «полная» свобода описаний.