Передача информации является одним из основных факторов существования любой формы жизни на Земле. Даже простейшие организмы при появлении на свет обладают базовыми инстинктами, которые помогают им выжить. Передача информации от источника к приемнику проходит различными способами. К ним можно отнести как такие как слух, зрение, осязание, так и различные технические приспособления, относящиеся к телекоммуникациям.
Передача информации проходит в виде некоторого сообщения при помощи Исходные данные кодируются в сигнал, который передается адресату. Полученные обрабатываются приемником и превращаются в информацию. Например, сообщение о погоде передается получателю (телезрителю) от метеорологического центра при помощи канала связи (телевизора).
Качество полученных данных напрямую зависит от способа их передачи. Например, плохое изображение на экране способно полностью дезинформировать получателя. На эффективность также влияет скорость и количество задействованных в нем элементов. Наиболее ярким примером этого можно считать «сарафанное радио»: чем дольше информация доходит до получателя, тем больше шанс получения недостоверных сведений.
В современном мире все большую популярность как источник информации набирает интернет. Одним из основных факторов его столь бурного развития является возможность получения любых сведений практически в любой точке планеты. Но передача информации на большие расстояния зачастую проходит с некоторыми потерями или искажениями. Поэтому канал связи - основной фактор, влияющий на качество полученных данных.
Передача информации в компьютерных сетях в первое время осуществлялась при помощи Такой способ обладал целым рядом недостатков. Передача информации проходила по слабозащищенному каналу, а скорость и надежность соединения оставляли желать лучшего. Сигнал несколько раз подвергался обработке, т.е. по телефонной линии от источника он поступал в главный центр, после снова кодировался и уже отправлялся на специальное устройство - модем, где он заново перекодировался и только тогда появлялся на экране монитора.
Волоконно-оптические системы передачи информации стали переходом на абсолютно другой уровень. На сегодняшний день ВОЛС обеспечивают наиболее высокую скорость и качество связи. Сигнал передается фотонами, которые не излучают а значит, к такому каналу невозможно подключиться извне, что обеспечивает высокую степень защищенности. На скорость и качество передачи не влияют сечение и адресат получает информацию именно в том виде, в котором она была отправлена, причем обмен данными проходит практически мгновенно.
Стремительное развитие КПК потребовало увеличения скорости и мобильного интернета. От медлительного и дорогостоящего WAP-соединения до высокоскоростного 4G. Прогресс не стоит на месте, и уже не за горами тот день, когда проводной интернет будет поглощен мобильным. Следующее поколение будет с недоумением взирать на ВОЛС, так же, как мы сейчас смотрим на стационарную телефонную связь, которая постепенно вытесняется беспроводной.
Ранее источник информации был определен как объект или субъект, порождающий информацию и имеющий возможность представить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов в материальном носителе. Другими словами, источник связывает информацию с ее материальным носителем. Передача сообщения от источника к приемнику всегда связана с некоторым нестационарным процессом, происходящим в материальной среде - это условие является обязательным, поскольку сама информация материальным объектом или формой существования материи не является. Способов передачи информации существует множество: почта, телефон, радио, телевидение, компьютерные сети и пр. Однако при всем разнообразии конкретной реализации способов связи в них можно выделить общие элементы, представленные на рис.5.1.
Понимать схему нужно следующим образом. Источник, порождающий информацию, для передачи должен представить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов. При этом для представления информации он должен использовать некоторую систему кодирования. Устройство, выполняющее операцию кодирования информации, может являться подсистемой источника (например, наш мозг порождает информацию и он же кодирует эту информацию с помощью языка, а затем представляет в виде речевого сообщения посредством органов речи; компьютер обрабатывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора производит ее перекодировку к виду, удобному пользователю).
Возможна ситуация, когда кодирующее устройство оказывается внешним по отношению к источнику информации, например, телеграфный аппарат или компьютер по отношению к работающему на нем оператору. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, т.е. помещены на материальный носитель - эту операцию выполняет преобразователь. Преобразователь может быть совмещен с кодирующим устройством (например, телеграфный аппарат), но может быть и самостоятельным элементом линии связи (например, модем, преобразующий электрические дискретные сигналы с частотой компьютера в аналоговые сигналы с частотой, на которой их затухание в телефонных линиях будет наименьшим). К преобразователям относят также устройства, которые переводят сообщение с одного носителя на другой, например, мегафон или телефонный аппарат, преобразующие голосовые сигналы в электрические; радиопередатчик, преобразующие голосовые сигналы в радиоволны; телекамера, преобразующая изображение в последовательность электрических импульсов. В общем случае при преобразовании выходные сигналы не полностью воспроизводят все особенности сообщения на входе, а лишь его существенные стороны, т.е. при преобразовании часть информации теряется. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи от 300 до 3400 Гц, в то время как частоты, воспринимаемые человечески ухом, лежат в интервале 16 - 20000 Гц (т.е. телефонные линии «обрезают» высокие частоты, что приводит к искажениям звука); в черно-белом телевидении при преобразовании теряется цвет изображения. Именно в связи с этим встает задача выработки такого способа кодирования сообщения, который обеспечивал бы возможно более полное представление исходной информации при преобразовании и, в то же время, был согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи.
После преобразователя сигналы поступают и распространяются по каналу связи. Понятие канала связи включает в себя материальную среду, а также физический или иной процесс, посредством которого осуществляется передача сообщения, т.е. распространение сигналов в пространстве с течением времени. Ниже приведены примеры некоторых каналов связи.
После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с помощью приемного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которые декодирующим устройством представляются в форме, необходимой приемнику информации. На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совмещен с декодирующим устройством (например, радиоприемник или телевизор) или существовать самостоятельно (например, модем).
Понятие линия связи объединяет все элементы представленной на рис.5.1. схемы от источника до приемника информации. Характеристиками любой линии связи являются скорость, с которой возможна передача сообщения в ней, а также степень искажения сообщения в процессе передачи. Из этих параметров вычленим те, что относятся непосредственно к каналу связи, т.е. характеризуют среду и процесс передачи.
Каждый человек постоянно сталкивается с информацией, притом так часто, что смысл самого понятия объяснить может не каждый. Информация - это сведения, которые передаются от одного лица другому при помощи различных средств связи.
Существуют различные способы передачи данных, о которых речь пойдет далее.
Каким образом передается информация
В процессе развития человечества происходит постоянное совершенствование механизмов, при помощи которых передаются сведения. Способы хранения и передачи информации довольно разнообразны, поскольку существует несколько систем, в которых происходит обмен данных.
В системе передачи данных различают 3 направления: это передача от человека к человеку, от человека к компьютеру и от компьютера к компьютеру.
- Первоначально сведения получают при помощи органов чувств - зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Для передачи информации на ближнем расстоянии существует язык, который позволяет сообщить полученные сведения другому человеку. Кроме того, передать что-либо другому человеку можно, написав письмо либо в процессе спектакля, а также при разговоре по телефону. Несмотря на то, что в последнем примере используется средство связи, то есть промежуточное устройство, оно позволяет передать сведения в непосредственном контакте.
- Для передачи данных от человека к компьютеру необходимо введение ее в память устройства. Информация может иметь разный вид, о чем будет идти разговор далее.
- Передача от компьютера к компьютеру происходит посредством промежуточных устройств (флеш-карты, интернета, диска и т. д.).
Обработка информации
После получения необходимых сведений возникает необходимость их хранения и передачи. Способы передачи и обработки информации наглядно представляют этапы развития человечества.
- В начале своего развития обработка данных представляла собой перенесение их на бумагу при помощи чернил, пера, ручки т. д. Однако недостаток такого способа обработки заключался в ненадежности хранения. Если упоминать способы хранения и передачи информации, хранение на бумаге имеет определенный срок, который определяется сроком службы бумаги, а также условиями ее эксплуатации.
- Следующим этапом является механическая информационная технология, при которой используется печатная машинка, телефон, диктофон.
- Далее на смену механической системе обработки сведений пришла электрическая, ведь способы передачи информации постоянно совершенствуются. К таким средствам относят электрические пишущие машинки, портативные диктофоны, копировальные машинки.
Виды информации
Виды и способы передачи информации отличаются в зависимости от ее содержания. Это могут быть текстовые сведения, представляемые в устной и письменной форме, а также символьные, музыкальные и графические. К современным видам данных относят также видеоинформацию.
С каждой из этих форм хранения информации человек имеет дело каждый день.
Средства передачи информации
Средства передачи информации могут быть устными и письменными.
- К устным средствам относят выступления, собрания, презентации, доклады. При использовании этого метода можно рассчитывать на быструю реакцию оппонента. Использование дополнительных невербальных средств в процессе разговора способно усилить эффект от речи. К таким средствам относят мимику, жесты. Однако в то же время информация, получаемая в устном виде, не имеет долгосрочного действия.
- Письменные средства информации - это статьи, отчеты, письма, записки, распечатки и т. д. При этом не приходится рассчитывать на быструю реакцию публики. Однако преимуществом является то, что полученную информацию можно перечитать, усвоив тем самым информацию.
Способы представления информации
Как известно, информация может быть представлена в нескольких формах, что, однако, не меняет ее содержания. Например, дом можно представить как слово или графическое отображение.
Способы представления и передачи информации можно изобразить в виде следующего списка:
- Текстовая информация. Позволяет наиболее полно предоставить информацию, однако может содержать большой объем данных, что способствует плохому ее усвоению.
- Графическое изображение - это график, схема, диаграмма, гистограмма, кластер и т. д. Они позволяют кратко представить информацию, установить логические связи, причинно-следственные отношения. Кроме того, информация в графическом виде позволяет найти решения различных вопросов.
- Презентация является красочным наглядным примером способа представления информации. В ней могут сочетаться как текстовые данные, так и графическое их отображение, то есть различные виды представления информации.
Понятие о коммуникации
Коммуникацией называют систему взаимодействия между несколькими объектами. В обобщенном смысле это и есть передача информации от одного объекта другому. Коммуникации являются залогом успешной деятельности организации.
Способы передачи информации (коммуникации) выполняют следующие функции: организационную, интерактивную, экспрессивную, побудительную, перцептивную.
Организационная функция обеспечивает между сотрудниками систему отношений; интерактивная позволяет формировать настроение окружающих; экспрессивная окрашивает настроение окружающих; побудительная призывает к действию; перцептивная позволяет различным собеседникам понимать друг друга.
Современные способы передачи информации
К наиболее современным способам передачи информации относят следующие.
В интернете содержится огромное количество информации. Это позволяет черпать для себя массу знаний, не утруждаясь изучением книг и других бумажных источников. Однако, помимо этого, он содержит способы и средства передачи информации, аналогичные исторически более давним моделям. Это аналог традиционной почты - электронная почта, или e-mail. Удобство использования этого вида почты заключается в скорости передачи письма, исключении этапности доставки. На сегодняшний день практически каждый имеет электронный адрес, и связь со многими организациями поддерживается именно посредством этого способа передачи информации.
GSM-стандарт цифровой сотовой связи, который широко применяется повсеместно. При этом происходит кодирование устной речи и передача ее через преобразователь другому абоненту. Вся необходимая информация размещается в sim-карте, которая вставляется в мобильное устройство. На сегодняшний день наличие данного средства связи является необходимостью в качестве средства коммуникации.
WAP позволяет просматривать на экране мобильного телефона web-страницы с информацией в любом ее виде: текстовом, числовом, символьном, графическом. Изображение на экране может быть адаптировано под экран мобильного телефона либо иметь вид, аналогичный компьютерному изображению.
Способы передачи информации современного типа включают также GPRS, который позволяет осуществлять пакетную передачу данных на мобильное устройство. Благодаря этому средству связи возможно беспрерывное использование пакетными данными одновременно большим количеством человек одновременно. Среди свойств GPRS можно назвать высокую скорость передачи данных, оплату только за переданную информацию, большие возможности использования, параметры совместимости с другими сетями.
Интернет посредством использования модема позволяет получить высокую скорость передачи информации при низкой стоимости такого доступа. Большое количество интернет-провайдеров создает высокий уровень конкуренции между ними.
Спутниковая связь позволяет получить доступ в интернет посредством спутника. Преимуществом такого способа является низкая стоимость, высокая скорость передачи данных, однако среди недостатков есть ощутимый - это зависимость сигнала от погодных условий.
Возможности использования средств передачи информации
По мере появления новых средств передачи информации возникают возможности нетрадиционного использования различных устройств. Например, возможность видеоконференции и видеозвонка вызвала идею использовать оптические устройства в медицине. Таким образом происходит получение информации о патологическом органе при непосредственном наблюдении во время операции. При использовании такого способа получения информации нет необходимости делать большой разрез, проведение операции возможно при минимальном повреждении кожи.
Описание работы : Данный материал будет полезен для учителей информатики, преподающих данный предмет в системе НПО и/или СПО, а также в профильных классах школ. Главная специфика материала - это его профессиональна направленность. Возраст учащихся - 1 курс профлицея, что соответствует 10 классу школы. Представленные задания могут применяться на уроках информатики при изучении темы «Информация и информационные процессы».
Примеры и задания к теме «Информация и информационные процессы»
Информатика - одна из фундаментальных областей научного знания, отражающая системно - информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации. Информатика — научно-практическая дисциплина с широчайшим диапазоном применения.
Познавая окружающий мир, человек постоянно имеет дело с информацией. Она помогает человеку правильно оценить происходящие события, принять обдуманное решение, найти наиболее удачный вариант действий. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решений и их выполнения. В производственной деятельности информация передается в виде текстов и чертежей, справок и отчетов, таблиц и других документов, информацией являются и показания различных приборов, датчиков, исполнительных механизмов.
Поэтому важно научиться использовать возможности информатики и ИКТ в решении различных профессиональных задач. Именно для этого я провожу рассмотрение основных понятий данной темы на примерах с практическим профессиональным содержанием.
Методическая задача здесь - научить выявлять свойства информации, классифицировать информацию по видам. Учащиеся должны уметь приводить примеры информационных процессов в природе, обществе и технике, научиться выбирать наиболее удачную форму представления информации.
Например, для введения понятий «система», «системный эффект» используются следующие примеры, соответствующие профессиям:
· отдельные заготовки не образуют систему, но если их соединить сварочным швом, то можно изготовить, например, металлическую дверь, мангал, и т. д.
· отдельные продукты также не образуют систему, но если их использовать для приготовления хлеба по некоторой рецептуре, то мы получаем хлебобулочное изделие как систему входящих в него компонентов.
Данные объекты уже являются системами, обладающими новыми, не присущими их составным частям свойствами.
В теме «Дискретные и непрерывные сигналы» рассматриваем примеры оборудования или материалов по профессии. Дискретными являются показания цифровых измерительных приборов, которые используются при проведении сварочных работ. Переключатель диапазонов температурного режима в современных печах сконструирован так, чтобы он принимал только фиксированные положения.
Например, сахарный песок дискретен, поскольку он состоит из отдельных песчинок. А вода или масло непрерывны (в рамках наших ощущений, поскольку отдельные молекулы мы все равно ощутить не можем). Аналоговое устройство - газовая горелка с ручной регулировкой, дискретное - оборудование для точечной сварки.
В темах, связанных с подходами к определению количества информации решаем следующие задачи, содержащие элементы профессиональной направленности.
1) Если известно, что на складе имеется 32 сорта хлебобулочных изделий (или электродов различного диаметра), то информационный объем сообщения о том, что со склада отгружена партия батонов нарезных (или электродов диаметра
4 мм), находится из уравнения:
32 = 2 I , I = 5 бит, т. к. 2 5 = 32.
2) На складе предприятия хранится некоторое количество различных сортов муки (видов заготовок для сварных конструкций). Сообщение о том, что для выпечки была использованная пшеничная мука 1 сорта (заготовка № 7) содержит 5 битов информации. Сколько сортов муки (видов заготовок) хранится на складе?
3) Для приготовления салата необходимо воспользоваться 8 ингредиентами. Повар решил сэкономить продукты и воспользовался только 4. Сколько бит информации содержится в сообщении, что салат состоит из 4 составляющих?
4) Датчик температуры (давления) расположен в печи (подключен к сварочному полуавтомату или газовому баллону). Он передает сообщения о температуре в помещении (давлении внутри баллона) и может принимать целые значения в промежутке от 220 до 280, которое записывается при помощи минимально возможного количества бит. Датчик выдал 80 измерений. Определить информационный объем результатов наблюдений.
а) 60 байт б) 70 бит в) 80 байт г) 480 байт.
4) На складе 2 помещения. Одно состоит из 10 стеллажей по 5 полок каждый, второе - из 8 стеллажей по 4 полки. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования каждой полки в автоматизированной системе?
5) В непрозрачной упаковке в случайном порядке хранятся 10 электродов диаметром 3 мм, 20 электродов диаметром 4 мм, 30 электродов диаметром 5 мм и 40 электродов диаметром 6 мм. Какое количество информации будет содержать зрительное сообщение о диаметре вынутого из упаковки электрода?
Решение: Так как количество электродов различных диаметров неодинаково, то зрительные сообщения о диаметре вынутого из упаковки электрода также различаются и равны количеству электродов данного диаметра деленному на общее количество электродов:
10 + 20 + 30 + 40 = 100 - электродов всего,
P 3мм = 10/100; P 4мм = 20/100; P 5мм =30/100; P 6мм = 40/100, следовательно:
P 3мм = 0,1; P 4мм = 0,2; P 5мм = 0,3; P 6мм = 0,4.
События неравновероятны, поэтому для определения количества информации, содержащегося в сообщении о диаметре электрода, воспользуемся формулой Шеннона:
I = - (0,1·log 2 0,1+ 0,2·log 2 0,2 + 0,3·log 2 0,3 + 0,4·log 2 0,4) = 1,85 бит.
Аналогично составляется задача и для других профессий. Достаточно заменить, например, упаковку электродов на коробку конфет «Ассорти» (для профессии «Кондитер сахаристых изделий»).
В теме «Классификация информационных процессов» провожу рассмотрение информационных процессов в профессиональной деятельности человека.
Например, в теме «Языки кодирования. Формализованные и неформализованные языки» в процессе обсуждения приходим к выводу о том, что любая профессия требует своего специального формального языка, своих особых терминов - профессиональных слов, которые присущи только ей. Например, в сварке есть электрододержатели, а у пекарей под печи.
Пример производственного информационного процесса:
Рис 1. Как создается новое изделие
Человек создал приборы — микроскоп и телескоп, термометры и тахометры и др., позволяющие извлекать ту информацию, которая недоступна ему в непосредственных ощущениях. Получение информации техническими системами называется вводом информации, который может осуществляться либо человеком, либо с помощью специальных измерительных устройств - датчиков. Данные устройства необходимы для сбора информации и автоматизации любого технологического процесса на производстве.
Поиск информации всегда сопровождается ее отбором. Отбор может составлять часть информационного поиска или выполняться как самостоятельная операция. В процессе отбора информации она может проходить процедуры сравнения, регистрации, измерения величин и их представления, оценки свойств в соответствии с заданными критериями и др.
Проект «Новости профессии»
Тип проекта: информационный, общий.
Планируемый результат : создание учащимся подборки сообщений, иллюстраций, заметок из периодической прессы (и других источников информации) о своей профессии с целью их последующего применения на уроках информатики и спецтехнологии.
Цели : закрепить навыки учащихся связанные с информационными процессами, а именно, обменом, хранением и обработкой информации. Формирование навыка самостоятельного выполнения задания, а также потребности к расширению своего кругозора. Кроме этого идёт параллельная подготовка к изучению последующих тем.
Учебно-педагогическая задача: используя материалы периодической печати, (Интернета) произвести поиск и отбор материалов по своей профессии. Проанализировать представленный материал и снабдить его собственными комментариями. Представить свою работу, обосновав критерии отбора материала.
Длительность : 2-3 недели.
В ходе выполнения проекта учащиеся вовлекаются в процесс поиска и систематизации информации, получаемой из внешних источников. У них формируется потребность к самообразованию, актуализируется их творческое начало.
Информация, предназначенная для хранения и передачи, как правило, представлена в форме документа. При прохождении этой темы рассматриваем некоторые виды документов необходимых для организации технологических процессов и производства в целом.
Обработка (преобразование) информации — это процесс, в ходе которого изменяется содержание или форма представления информации. Обрабатывать можно информацию любого вида, и правила обработки могут быть самыми разнообразными.
Например, работник склада составляет картотеку материальных ценностей. На каждый предмет заполняется запись, на которой указываются все его параметры: наименование, год выпуска, стоимость и пр. Из них создается база данных, где эти записи располагаются в строгом порядке.
Рассмотрим еще примеры обработки информации (таблица 1):
Таблица 1. Примеры обработки информации
|
Пример обработки информации |
Входная информация |
Правило преобразования |
Выходная информация |
|
Приготовление блюда из … |
Набор исходных продуктов. |
Рецепт приготовления. |
Готовое изделие. |
|
Определение времени приготовления … |
Время начала работ и время их завершения. |
Математическая формула. |
Время, затрачиваемое на приготовление... |
|
Получение инструктажа перед работой |
Наряд - задание на работу. |
Чтение текста или схемы задания и пояснения к ним. |
Усвоенная (понятая) информация рабочим, готовым к выполнению задания. |
|
Ремонт какой-либо системы, устранение неисправности. |
Признаки повреждения и результаты тестирования. |
Знания и опыт мастера по ремонту. |
Алгоритм или способ устранения неисправности. |
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
Работу такой схемы можно пояснить на следующих примерах передачи информации в социальных и технических системах (таблица 2).
Таблица 2. Примеры передачи информации
|
Процесс |
источник |
приемник |
носитель |
канал связи |
помехи |
|
Мастер - рабочий |
звуковая волна |
шум, в бытовом смысле этого слова |
|||
|
Ввод данных о работе цеха за неделю для начисления зарплаты |
компьютер |
электричество |
перепад напряжения в сети |
||
|
Датчик - человек |
шкала прибора |
зрение человека |
неисправности прибора |
||
|
Поиск информации по профессии в компьютерной сети |
компьютер |
компьютер |
электричество |
компьютерные сети |
сбой в сети |
|
Отопительная система (печь) - человек (без непосредственного) контакта |
отопительная система |
воздух с параметром - температура |
открытое окно (или дверь) в холодное время года |
||
|
Сборка изделия из готовых деталей |
форма деталей |
сила трения |
мусор в месте соединения |
Таким образом, происходит рассмотрение основных понятий данных тем на примерах с элементами практического профессионального содержания.
Литература
1. Гейн А.Г., Сенокосов А.И. Справочник по информатике для школьников. -Екатеринбург: «У-Фактория», 2003. -192 с.
2. Горячев А., Шафрин Ю. Практикум по информационным технологиям-М.: Лаборатория базовых знаний, 2000. -205 с.
3. Дж. Дьюи. Демократия и образование: Пер. с англ. -М.: Педагогика-Пресс, 2000. - 384 с.
4. Макарова Н.В. Информатика. Практикум по информационным технологиям. - СПБ.: Питер, 2001. -180 с.
5. Полат Е.С. Типология телекоммуникационных проектов. //Наука и школа. -№ 4, 1997.- с.30-34.
Информационные процессы.
Хранение, обработка и передача информации
Взаимосвязь процессов хранения, обработки и передачи информации, виды информационных носителей, способы обработки информации, виды источников и приемников информации, каналы связи, их виды и способы защиты от шума, единица измерения скорости передачи информации, пропускная способность канала связи
Процессы хранения, обработки и передачи информации являются основными информационными процессами. В разных сочетаниях они присутствуют в получении, поиске, защите, кодировании и других информационных процессах. Рассмотрим хранение, обработку и передачу информации на примере действий школьника, которые он выполняет с информацией при решении задачи.
Опишем информационную деятельность школьника по решению задачи в виде последовательности информационных процессов. Условие задачи (информация) хранится в учебнике. Посредством глаз происходит передача информации из учебника в собственную память школьника, в которой информация хранится . В процессе решения задачи мозг школьника выполняет обработку информации. Полученный результат хранится в памяти школьника. Передача результата - новой информации - происходит с помощью руки школьника посредством записи в тетради. Результат решения задачи хранится в тетради школьника.
Таким образом (рис. 9), можно выделить процессы хранения информации (в памяти человека, на бумаге, диске, аудио- или видеокассете и т. п.), передачи информации (с помощью органов чувств, речи и двигательной системы человека) и обработки информации (в клетках головного мозга человека).
Информационные процессы взаимосвязаны. Например, обработка и передача информации невозможны без ее хранения, а для сохранения обработанной информации ее необходимо передать. Рассмотрим каждый информационный процесс более подробно.
Рис. 9. Взаимосвязь информационных процессов
Хранение информации является информационным процессом, в ходе которого информация остается неизменной во времени и пространстве.
Хранение информации не может осуществляться без физического носителя.
Носитель информации - физическая среда, непосредственно хранящая информацию.
Носителем информации, или информационным носителем , может быть:
■ материальный предмет (камень, доска, бумага, магнитные и оптические диски);
■ вещество в различных состояниях (жидкость, газ, твердое тело);
■ волна различной природы (акустическая, электромагнитная, гравитационная).
В примере о школьнике были рассмотрены такие носители информации, как бумага учебника и тетради (материальный предмет), биологическая память человека (вещество). При получении школьником визуальной информации носителем информации являлся отраженный от бумаги свет (волна).
Выделяют два вида информационных носителей: внутренние и внешние . Внутренние носители (например, биологическая память человека) обладают быстротой и оперативностью воспроизведения хранимой информации. Внешние носители (например, бумага, магнитные и оптические диски) более надежны, могут хранить большие объемы информации. Их используют для долговременного хранения информации.
Информацию на внешних носителях необходимо хранить так, чтобы можно было ее найти и, по возможности, достаточно быстро. Для этого информацию упорядочивают по алфавиту, времени поступления и другим параметрам. Внешние носители, собранные вместе и предназначенные для длительного хранения упорядоченной информации, являются хранилищем информации . К числу хранилищ информации можно отнести различные библиотеки, архивы, в том числе и электронные. Количество информации, которое может быть размещено на информационном носителе, определяет информационную емкость носителя. Как и количество информации в сообщении, информационная емкость носителя измеряется в битах.
Обработка информации является информационным процессом, в ходе которого информация изменяется содержательно или по форме.
Обработку информации осуществляет исполнитель по определенным правилам. Исполнителем может быть человек, коллектив* животное, машина.
Обрабатываемая информация хранится во внутренней памяти исполнителя. В результате обработки информации исполнителем из исходной информации получается содержательно новая информация или информация, представленная в другой форме (рис. 10).
Рис. 10. Обработка информации
Вернемся к рассмотренному примеру о школьнике, решившем задачу. Школьник, который являлся исполнителем , получил исходную информацию в виде условия задачи, обработал информацию в соответствии с определенными правилами (например, правилами решения математических задач) и получил новую информацию в виде искомого результата. В процессе обработки информация хранилась в памяти школьника, которая является внутренней памятью человека.
Обработка информации может осуществляться путем:
■ математических вычислений, логических рассуждений (например, решение задачи);
■ исправления или добавления информации (например, исправление орфографических ошибок);
■ изменения формы представления информации (например, замена текста графическим изображением);
■ кодирования информации (например, перевод текста с одного языка на другой);
■ упорядочения, структурирования информации (например, сортировка фамилий по алфавиту).
Вид обрабатываемой информации может быть различным, и правила обработки могут быть разными. Автоматизировать процесс обработки можно лишь в том случае, когда информация представлена специальным образом, а правила обработки четко определены.
Передача информации является информационным процессом, в ходе которого информация переносится с одного информационного носителя на другой.
Процесс передачи информации, как ее хранение и обработка, также невозможен без носителя информации. В примере о школьнике в тот момент, когда он читает условие задачи, информация передается с бумаги (с внешнего информационного носителя) в биологическую память школьника (на внутренний информационный носитель). Причем процесс передачи информации происходит с помощью отраженного от бумаги света - волны, которая является носителем информации.
Процесс передачи информации происходит между источником информации , который ее передает, и приемником информации , который ее принимает. Например, книга является источником информации для читающего ее человека, а читающий книгу человек - приемником информации. Передача информации от источника к приемнику осуществляется по каналу связи (рис.11). Каналом связи могут быть воздух, вода, металлические и оптоволоконные провода.
Рис. 11. Передача информации
Между источником и приемником информации может существовать обратная связь . В ответ на полученную информацию приемник может передавать информацию источнику. Если источник является одновременно и приемником информации, а приемник является источником, то такой процесс передачи информации называется обменом информацией.
В качестве примера рассмотрим устный ответ ученика учите лю на уроке. В этом случае источником информации являете! ученик, а приемником информации - учитель. Источник и приемник информации имеют носители информации - биологиче скую память. В процессе ответа ученика учителю происходи1: передача информации из памяти ученика в память учителя Каналом связи между учеником и учителем является воздух а процесс передачи информации осуществляется с помощью носителя информации- акустической волны. Если учитель ш только слушает, но и корректирует ответ ученика, а ученик учитывает замечания учителя, то между учителем и учеником происходит обмен информацией.
Информация передается по каналу связи с определенной скоростью, которая измеряется количеством передаваемой информации за единицу времени (бит/с). Реальная скорость передач* информации не может быть больше максимально возможно* скорости передачи информации по данному каналу связи, которая называется пропускной способностью канала связи и зависит от его физических свойств.
Скорость передачи информации - количество информации, передаваемое за единицу времени.
Пропускная способность канала связи - максимально возможная скорость передачи информации по данному каналу связи.
По каналу связи информация передается с помощью сигналов. Сигнал - это физический процесс, соответствующий какому-либо событию и служащий для передачи сообщения об этом событии по каналу связи. Примерами сигналов являются взмахи флажками, мигания ламп, запуски сигнальных "ракет, телефонные звонки. Сигнал может передаваться с помощью волн. Например, радиосигнал передается электромагнитной волной, а звуковой сигнал - акустической волной. Преобразование сообщения в сигнал, который может быть передан по каналу связи от источника к приемнику информации, происходит посредством кодирования. Преобразование сигнала в сообщение, которое будет понятно приемнику информации, выполняется с помощью декодирования (рис. 12).
Рис. 12. Передача сигналов
Кодирование и декодирование может осуществляться как живым существом (например, человеком, животным), так и техническим устройством (например, компьютером, электронным переводчиком).
В процессе передачи информации возможны искажения или потери информации под воздействием помех, которые называются шумом . Шум возникает из-за плохого качества каналов связи или их незащищенности. Существуют разные способы защиты от шума, например техническая защита каналов связи или многократная передача информации.
Например, из-за шума улицы, доносящегося из открытого окна, ученик может не расслышать часть передаваемой учителем звуковой информации. Для того чтобы ученик услышал объяснение учителя без искажений, можно заранее закрыть окно или попросить учителя повторить сказанное.
Сигнал может быть непрерывным или дискретным. Непрерывный сигнал плавно меняет свои параметры во времени. Примером непрерывного сигнала являются изменения атмосферного давления, температуры воздуха, высоты Солнца над горизонтом. Дискретный сигнал скачкообразно меняет свои параметры и принимает конечное число значений в конечном числе моментов времени. Сигналы, представленные в виде отдельных знаков, являются дискретными. Например, сигналы азбуки Морзе, сигналы, служащие для передачи текстовой и числовой информации, - это дискретные сигналы. Поскольку каждому отдельному значению дискретного сигнала можно поставить в соответствие определенное число, то дискретные сигналы иногда называют цифровыми.
Сигналы одного вида могут быть преобразованы в сигналы другого вида. Например, график функции (непрерывный сигнал) может быть представлен в виде таблицы отдельных значений (дискретный сигнал). И наоборот, зная значения функции для разных значений аргументов, можно построить график функции по точкам. Звучащую музыку, которая передается непрерывным сигналом, можно представить в виде дискретной нотной записи. И наоборот, по дискретным нотам можно сыграть непрерывное музыкальное произведение. Во многих случаях преобразования одного вида сигнала в другой могут приводить к потере части информации.
Существуют технические устройства, которые работают с непрерывными сигналами (например, ртутный термометр, микрофон, магнитофон), и технические устройства, работающие с дискретными сигналами (например, проигрыватель для компакт-дисков, цифровой фотоаппарат, сотовый телефон). Компьютер может работать как с непрерывными, так и дискретными сигналами.