Тема 1.1 Понятие информации

Раздел 1 Основные понятия и методы теории информатики

Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними. Термин "информатика" происходит от французского слова Informatique и образован из двух слов: информация и автоматика. Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин "Computer Science" для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники. Теперь эти термины являются синонимами.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях.

Предмет информатики как науки составляют:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
• программное обеспечение средств вычислительной техники;
• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом. Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами - интерфейсом пользователя.

Основной задачей информатики как науки - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения :

• архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
• интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
• программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);
  преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
• защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
• автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
• стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым вопросом есть эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение производительности оснащение к его стоимости. Для программного обеспечения под эффективностью принято понимать производительность работающих с ним пользователей. В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, созданного программистами за единицу времени. В информатике всю жестко ориентированное на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию, для информатики важный, но не основной. Основным есть вопрос как совершить данную операцию эффективно.

В рамках информатики, как технической науки можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии.

Тема 1.1 Понятие информации

Термин «информация» происходит от лат. informatio – «сведения, разъяснения, изложение». Понятие И. имеет настолько широкий смысл, что невозможно составить его обобщающего определения.

Существующие определения отражают отдельные из всевозможных аспектов И.:

1) в обиходе И. называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. «Информировать» в этом смысле означает «сообщить нечто, неизвестное раньше»;

2) в технике под И. понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;

3) Норберт Винер определял И. как обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств;

4) Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации, рассматривает И. как снятую неопределенность наших знаний о чем-то, то есть И. является средством, сокращающим энтропию. (Энтропия – мера неопределенности. Измеряется вероятностью наступления одного из N возможных событий. Если вероятность одного из них становится равной 1, то неопределенность отсутствует (вероятность остальных равна 0). Максимальная неопределенность имеет место, если все события равновероятны).

Федеральный закон «Об информации, информационных технологиях и защите информации» (от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ) определяет И. как «сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления».

И. не следует отождествлять с данными. Данные – это И., представленная в форме, удобной для хранения, передачи и обработки. Связь между данными и И. определяется следующим образом:

· информация – это полезное содержание данных;

· данные – это удобная форма представления информации.

Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов обработки. Таким образом, чтобы извлечь информацию из данных необходимо применить к ним соответствующие методы.

Например, надпись на английском языке представляет для незнающего языка человека не несущим никакого смысла набором данных. Чтобы извлечь информацию необходимо к этим данным применить метод их обработки – перевод на русский язык. Только после адекватного перевода эта надпись приобретет смысл, и будет нести для нас определенную информацию.

При этом качество полученной информации помимо качества данных определяется и качеством метода обработки, поскольку при некачественном переводе текста информация может быть искажена.

Передача информации – это распространение И. в пространстве. И. передается с помощью сообщений.

Сообщение – это некоторая совокупность данных, представляющая смысл для пользователя информации. Сообщение определяет способ передачи информации.

Средством же передачи И. является сигнал.

Сигнал – это изменяющийся во времени физический процесс. Этот процесс может содержать некоторый набор характеристик (например, напряжение, изменяющееся по гармоническому закону характеризуется амплитудой, фазой и частотой сигнала).

Характеристики сигнала, используемые для передачи сообщений, называются параметрами сигнала. Конкретные же значения параметров сигнала содержат в себе конкретные данные, предназначенные для передачи. Таким образом, данные – это зарегистрированные сигналы. Сигналы от источника к приёмнику данных распространяются по каналам связи.

Канал связи – это естественный или искусственный материальный объект, обеспечивающий передачу данных от источника к приёмнику.

Хранение информации – это распространение И. во времени. Средством хранения И. является носитель информации.

Носитель информации – это материальный объект-регистратор данных (бумага, магнитный и оптический диски и т.д.).

Свойства информации

1) Объективность и субъективность информации. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент (фотография и рисунок, изображающие один и тот же объект).

2) Полнота информации. Полнота информации во многом характеризует качество информациии определяет достаточностьданных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

3) Достоверность информации.Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» — всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума». Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается. В этом случае для передачи того же количества информации требуется использовать либо больше данных, либо более сложные методы.

4) Адекватность информации— это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

5) Доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

6) Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Необходимость поиска (или разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится неактуальной и ненужной. На этом, в частности, основаны многие современные системы шифрования данных с открытым ключом. Лица, не владеющие ключом (методом) для чтения данных, могут заняться поиском ключа, поскольку алгоритм его работы доступен, но продолжительность этого поиска столь велика, что за время работы информация теряет актуальность и, соответственно, связанную с ней практическую ценность.

Перечисленные свойства относятся к качественным характеристикам И. Количественными же характеристиками И. являются меры и единицы представления, измерения и хранения И.