для чего информация представляется в какой нибудь материальной форме

Сообщение как материальная форма представления информации

Представления информации

Лекция 6: Информационные технологии

Одно из (специфических) свойств информации заключается в том, что она существует в виде различных материальных форм. Форма представления информации может меняться в процессе ее обработки или использования. Например, информация, передаваемая по телеграфу, сначала может быть представлена в виде текста на бумаге, затем телеграфист переносит ее на магнитный носитель, где она существует в виде различным образом намагниченных участков, далее она может быть преобразована в электрические импульсы в проводнике и т.д. Информация является общим абстрактным содержанием в различных формах представления.

Различные материальные формы представления информации называются сообщениями, содержащими данную информацию. Различные сообщения могут содержать одну и ту же информацию. В качестве примера на рис.6.1 показаны различные представления числа 4: в виде разноформатных начертаний арабской цифры 4, римской цифры, слова «четыре», записи числа 4 вдвоичной системе счисления.

Рис. 6.1.Различные формы представления числа 4

Еще одним подобным примером является возможность записи чисел в различных системах счисления. Следует заметить, что информация может быть облечена не только в графическую форму. Произнесенное человеком слово «четыре» также является сообщением, представляющим число 4. Нетрудно привести множество других примеров такой «многоликости» информации.

Следует заметить, что практический интерес представляют только такие материальные формы представления информации, которые могут быть восприняты человеком и другими живыми существами. Предполагается, что человек воспринимает сообщения непосредственно своими органами чувств или с использованием специальных приборов или средств. Органы чувств человека можно рассматривать как естественные (созданные природой) регистрирующие и измерительные средства (датчики).

Формы сообщений (сигналы, изображения, знаки, языковые сообщения)

Можно выделить несколько основных форм сообщений (в порядке возрастания их сложности).

Сигналы представляют собой некоторые физические величины или свойства физической среды, изменяющиеся во времени. Чаще всего такими величинами являются: напряженность электрического поля, величина электрического тока, интенсивность светового потока, давление газа и т.п.

Рис. 6.2.График звуковых колебаний

Чаше всего информация в виде сигналов используется в системах управления техническими объектами для описания изменения состояния объектов с течением времени. Отклонение этих сигналов от требуемых по условиям эксплуатации значений приводит к выработке системой управления сигналов, представляющих управляющую информацию. Получение, обработка и анализ сигналов о состоянии управляемого объекта и внешней среды, а также генерация управляющих сигналов рассматриваются в теории управления.

Изображения можно рассматривать как многомерные и пространственные сигналы (фотографии, карты, графики и т.п.), в которых регистрируемые параметры физической среды зависят не от времени, а от пространственного положения. Для черно-белой фотографии таким параметром является степень почернения фотоматериала (фотопленки или фотобумаги).

Физические величины, изменения которых рассматриваются как сигналы или изображения, называются параметрами сигналов. Если параметры сигналов принимают конечное число значений, то такой сигнал называется дискретным.

Последовательность знаков, сменяющих друг друга во времени, можно рассматривать как дискретный сигнал. Например, последовательность фонем представляет собой речевое сообщение. Аналогичным образом расположение графем может восприниматься как письменное сообщение. Таким образом, представление информации в виде знаков является основой речи, письменности, а также способов хранения, передачи и обработки информации.

Условно можно выделить научные дисциплины, которые преимущественно занимаются изучением рассмотренных трех форм представления информации. Это анализ и обработка сигналов, распознавание образов и информатика. Еще раз следует подчеркнуть, что это разделение достаточно условно. Некоторые вопросы рассматриваются в нескольких дисциплинах одновременно.

Источник

Для чего информация представляется в какой нибудь материальной форме

Виды информации. Представление информации.

По способу восприятия информации человеком можно выделить визуальную (зрительную), аудиальную (звуковую), обонятельную (запахи) вкусовую, тактильную (осязательную), вестибулярную и мышечную информацию (рис.3).

Визуальную информацию люди воспринимают с помощью глаз. Человек может увидеть объект или явление, букву или цифру, картину или фильм, схему или карту, жест или танец. Аудиальную информацию люди воспринимают с помощью ушей. Человек может услышать произвольные звуки, шум, музыку, пение и речь. Обонятельную информацию, или запахи, человек воспринимает с помощью носа. Запах можно охарактеризовать как терпкий или пряный, приятный или неприятный, тяжелый или легкий. Вкусовую информацию человек воспринимает с помощью языка. Вкус может быть горький или сладкий, кислый или соленый. Тактильную информацию человек воспринимает кожей. Прикасаясь к предмету, можно определить его температуру (холодный или горячий) и вид поверхности (гладкая или шероховатая, мокрая или сухая). Вестибулярную информацию человек воспринимает с помощью вестибулярного аппарата, который отслеживает положение тела человека в трехмерном пространстве. Летя в самолете и не видя горизонта, человек может определить, куда и как он перемещается: вверх или вниз, вправо или влево, ускоренно или замедленно. Мышечную информацию люди воспринимают с помощью мышц. Закрыв глаза, человек не пронесет ложку с супом мимо своего рта, может дотронуться указательным пальцем до своего носа, сравнить массу гирь, одинаковых на ощупь.

Воспринимать информацию могут не только люди, но и животные, и растения. Однако в отличие от людей, восприятие информации животными и растениями имеет свои особенности. Например, слоны способны воспринимать звуки, которые не слышит человек, у собак лучше всего развито обоняние, у летучих мышей – слух, а растения могут получать информацию с помощью корней и листьев. Несмотря на эти особенности, в живой природе, так же как и в мире людей, информация играет важную роль в обеспечении жизненных процессов. Воспринимаемую с помощью органов чувств информацию человек стремится выразить так, чтобы она была понятна другим. Одну и ту же информацию, в зависимости от цели деятельности, можно выразить разными способами и представить в разной форме.

По форме представления принято выделять числовую, текстовую, графическую, звуковую и комбинированную информацию (рис. 4).

Рис. 4. Виды информации по форме представления

Например, если человек хочет выучить слова песни наизусть, то, скорее всего, он запишет стихи с помощью букв. В этом случае информация будет представлена в текстовой форме. Запомнить мелодию песни позволит прослушивание этой песни в исполнении певца или музыканта. В этом случае информация будет представлена в звуковой форме. Образ, навеянный стихами или мелодией, можно изобразить в графической форме с помощью рисунка.

Для того чтобы выяснить количество поклонников исполнителя песни, необходимо их подсчитать и результат представить в числовой форме. Каждая из этих форм представления информации имеет свои особенности. Графическая информация наиболее доступна, так как срезу передает визуальный образ.

Для представления информации человек использует различные знаки. Один и тот же знак может иметь разный смысл. Если человек наделил знак смыслом, то этот знак называют символом

Например, нарисованный овал может означать или букву «О», или цифру ноль, или химический элемент кислород, или геометрическую фигуру. В нашем примере нарисованный овал – это знак. Буква, цифра и обозначение химического элемента являются символами.

Для того чтобы понимать смысл информации, представленной с помощью символов, человеку необходимо знать не только символы, но и правила составления сообщений из этих символов. Говоря другими словами, человеку необходимо знать язык. Язык может быть разговорным, языком рисунков, мимики и жестов, языком науки и искусства.

Выделяют естественные (разговорные) и искусственные языки (рис. 5).

Естественные языки исторически сложились в процессе развития человеческой цивилизации. К естественным языкам относятся русский, английский, китайский и многие другие языки. В мире насчитывается более 10 тыс. разных языков, диалектов и наречий.

Искусственные языки специально созданы для профессионального применения в какой-либо области человеческой деятельности. Некоторые искусственные языки складывались в течение длительного исторического периода, например язык математических обозначений. С этой точки зрения они мало отличаются от естественных языков. Примерами искусственных языков являются эсперанто, языки программирования, язык математики, язык химии, язык логики, язык флажков на флоте, язык дорожных знаков.

Некоторые естественные языки имеют искусственно созданные алфавиты. Так, например, авторами русского языка являются Кирилл и Мефодий.

Представление информации с помощью определенного языка всегда связано с алфавитом. Алфавит содержит конечный набор символов, из которых можно составить как угодно много слов. Все символы в алфавите упорядочены.

Количество символов в алфавите называют мощность алфавита.

Представленную информацию можно преобразовать из одной последовательности знаков в другую, не задумываясь о смысле сообщения. Такой процесс преобразования сообщения называется кодированием. Обратный процессом кодированию является процесс декодирования. Для того чтобы выполнить кодирование или декодирование, необходимо знать правила перевода одних знаков в другие знаки. Говоря другими словами, надо знать код или шифр.

По мере развития средств появились различные способы кодирования информации. Например, кодирование с помощью азбуки (кода) Морзе (длительный сигнал – тире, короткий сигнал – точка, нет сигнала – пауза), с помощью двоичного кода (нет сигнала – 0, есть сигнал – 1). Кодирование используется для представления информации в такой форме, которая будет наиболее удобна для работы человека или технического устройства. Например, человеку удобно и привычно работать с десятичными числами, а компьютер настроен на работу с двоичными числами. Поэтому десятичное число, введенное с помощью клавиатуры компьютера, кодируется в двоичное число. При выводе числа на экран монитора происходит декодирование из двоичного числа в десятичное число. Кодирование информации необходимо не только для ее рационального представления, но и для ее эффективной защиты. Не случайно другим примером кода является пин-код сотового телефона или банковской карточки, а также код, используемый в качестве ключа от цифрового замка дорожной сумки.

Источник

Информация и формы её представления

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «УРАЛЬСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

ИНФОРМАЦИЯ И ФОРМЫ ЕЁ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

09.02.03 Программирование в компьютерных сетях

Выполнил обучающийся гр. П-270 ________ Аликин Максим Андреевич

Оценка за выполнение ______________

Проверила ______________ Малышева Светлана Ивановна

Новый Уренгой 2020

Основные понятия 4

Формы представления информации 5

Передача информации 6

Понятие информации является основополагающим понятием информатики. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решений и их выполнения. С появлением современных средств вычислительной техники информация стала выступать в качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса.

Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов и газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т. д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы.

Понятие информации используется во всех сферах: науке, технике, культуре, социологии и повседневной жизни. Конкретное толкование элементов, связанных с понятием информации, зависит от метода конкретной науки, цели исследования или просто от наших представлений.

С позиции философии информация есть отражение реального мира с помощью сведений (сообщений).

Более узкое определение дается в технике, где это понятие включает в себя все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение и данные.

Сигнал (от латинского signum — знак) представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Сообщение — это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.

Данные — это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, ЭВМ.

Формы представления информации

Различают две формы представления информации — непрерывную и дискретную (рис.1).

Поскольку носителями информации являются сигналы, то в качестве последних могут использоваться физические процессы различной природы. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс механического перемещения тела, процесс распространения света и т. д. Информация представляется (отражается) значением одного или нескольких параметров физического процесса (сигнала), либо их комбинацией.

Следует различать непрерывность или дискретность сигнала по уровню и во времени.

Результат регистрации сигналов информатика рассматривает как данные.

Таким образом, в информатике данные — это зарегистрированные сигналы.

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.

Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщений от источника информации к ее потребителю, называются информационными коммуникациями .

Информацию можно сгруппировать по различным признакам, т. е. классифицировать по видам. Например, в зависимости от области возникновения информацию, отражающую процессы и явления неодушевленной природы, называют элементарной, отражающую процессы животного и растительного мира — биологической, человеческого общества — социальной.

Для потребителя информации очень важной характеристикой является ее адекватность.

В реальной жизни вряд ли возможна ситуация, когда вы сможете рассчитывать на полную адекватность информации. Всегда присутствует некоторая степень неопределенности. От степени адекватности информации реальному состоянию объекта или процесса зависит правильность принятия решений человеком.

Источник

Сообщение как материальная форма представления информации

Одно из (специфических) свойств информации заключается в том, что она существует в виде различных материальных форм. Форма представления информации может меняться в процессе ее обработки или использования. Например, информация, передаваемая по телеграфу, сначала может быть представлена в виде текста на бумаге, затем телеграфист переносит ее на магнитный носитель, где она существует в виде различным образом намагниченных участков, далее она может быть преобразована в электрические импульсы в проводнике и т.д. Информация является общим абстрактным содержанием в различных формах представления.

Различные материальные формы представления информации называются сообщениями, содержащими данную информацию. Различные сообщения могут содержать одну и ту же информацию. В качестве примера на рис.6.1 показаны различные представления числа 4: в виде разноформатных начертаний арабской цифры 4, римской цифры, слова «четыре», записи числа 4 вдвоичной системе счисления.

Рис. 6.1.Различные формы представления числа 4

Еще одним подобным примером является возможность записи чисел в различных системах счисления. Следует заметить, что информация может быть облечена не только в графическую форму. Произнесенное человеком слово «четыре» также является сообщением, представляющим число 4. Нетрудно привести множество других примеров такой «многоликости» информации.

Следует заметить, что практический интерес представляют только такие материальные формы представления информации, которые могут быть восприняты человеком и другими живыми существами. Предполагается, что человек воспринимает сообщения непосредственно своими органами чувств или с использованием специальных приборов или средств. Органы чувств человека можно рассматривать как естественные (созданные природой) регистрирующие и измерительные средства (датчики).

Формы сообщений (сигналы, изображения, знаки, языковые сообщения)

Можно выделить несколько основных форм сообщений (в порядке возрастания их сложности).

Сигналы представляют собой некоторые физические величины или свойства физической среды, изменяющиеся во времени. Чаще всего такими величинами являются: напряженность электрического поля, величина электрического тока, интенсивность светового потока, давление газа и т.п.

Рис. 6.2.График звуковых колебаний

Чаше всего информация в виде сигналов используется в системах управления техническими объектами для описания изменения состояния объектов с течением времени. Отклонение этих сигналов от требуемых по условиям эксплуатации значений приводит к выработке системой управления сигналов, представляющих управляющую информацию. Получение, обработка и анализ сигналов о состоянии управляемого объекта и внешней среды, а также генерация управляющих сигналов рассматриваются в теории управления.

Изображения можно рассматривать как многомерные и пространственные сигналы (фотографии, карты, графики и т.п.), в которых регистрируемые параметры физической среды зависят не от времени, а от пространственного положения. Для черно-белой фотографии таким параметром является степень почернения фотоматериала (фотопленки или фотобумаги).

Физические величины, изменения которых рассматриваются как сигналы или изображения, называются параметрами сигналов. Если параметры сигналов принимают конечное число значений, то такой сигнал называется дискретным.

Последовательность знаков, сменяющих друг друга во времени, можно рассматривать как дискретный сигнал. Например, последовательность фонем представляет собой речевое сообщение. Аналогичным образом расположение графем может восприниматься как письменное сообщение. Таким образом, представление информации в виде знаков является основой речи, письменности, а также способов хранения, передачи и обработки информации.

Условно можно выделить научные дисциплины, которые преимущественно занимаются изучением рассмотренных трех форм представления информации. Это анализ и обработка сигналов, распознавание образов и информатика. Еще раз следует подчеркнуть, что это разделение достаточно условно. Некоторые вопросы рассматриваются в нескольких дисциплинах одновременно.

Основные понятия теории формальных языков

Формальные языки являются упрощенными моделями реально существующих естественных и искусственных языков. Как и реальные языки, формальный язык состоит из множества слов, составленных из букв. Прежде чем дать точное определениеформального языка, рассмотрим некоторые вспомогательные понятия.

Алфавитом называется конечное непустое множество знаков. Обычно подразумевается, что это множество линейно упорядочено. Условимся обозначать алфавиты символом . Наиболее часто используются следующие алфавиты.

1. — бинарный, или двоичный, алфавит, состоящий из двух знаков: 0 и 1.

2. — множество строчных букв английского алфавита.

3. Множество ASCII-символов или множество всех печатных ASCII-символов.

4. Множество десятичных цифр является алфавитом, с помощью которого записываются неотрицательные целые числа.

5. Алфавит также служит для записи неотрицательных целых чисел в шестнадцатеричной системе счисления.

6. Алфавит позволяет записывать арифметические выражения над целыми числами.

Следует отметить, что алфавит содержит 10 десятичных цифр т. е. .

Длину некоторой цепочки обычно обозначают . Например, , а .

Множество всех слов над алфавитом принято обозначать . Так, например . По-другому это множество можно записать в виде

Множество всех непустых слов в алфавите обозначают через . Таким образом, имеют место следующие равенства:

Конкатенация слов. Пусть и — слова. Тогда обозначает их конкатенацию (соединение), т.е. слово, в котором последовательно записаны слова и . Более строго, если — слово из символов: , а — слово из символов , то — это слово длины , .

Конкатенацию можно рассматривать как алгебраическую операцию на множестве всех слов в алфавите , которая любым словам и из сопоставляет слово из . Эта операция обладает некоторыми привычными свойствами алгебраических операций. Так, конкатенация является ассоциативной операцией, то есть для любых слов справедливо равенство . Скобки в этом выражении определяют порядок выполненияопераций конкатенации. Доказательство ассоциативности следует непосредственно из определения операции конкатенации.Операция конкатенации не является перестановочной (коммутативной), что следует из следующего примера.

Пусть и . Тогда , а и, следовательно, .

Для пустого слова и любого слова справедливы равенства . Таким образом, является единицей (нейтральным элементом) относительно операции конкатенации, поскольку результат ее конкатенации с любым словом дает то же самое слово (аналогично тому, как 0, нейтральный элемент относительно сложения, при сложении с любым числом дает число ). Описанные выше свойства операции конкатенации означают, что множество всех слов является (свободным)моноидом относительно операции конкатенации [29].

Если , то называется началом, или префиксом, слова , а — окончанием, или постфиксом, слова .

Множество всех слов можно представить графически в виде помеченного корневого дерева (дерева с выделенной вершиной, называемой корнем). Вершинам дерева соответствуют слова в алфавите . Поэтому это дерево можно назвать словарным деревом, а поскольку все слова представлены в этом дереве, то его также можно назвать словарным универсумом. Это дерево имеет ярусное строение. На одном ярусе располагаются все слова одинаковой длины.

На рис.6.3 изображен фрагмент словарного универсума для случая, когда алфавит состоит из двух знаков, то есть .

Рис. 6.3.Фрагмент словарного дерева (универсума) для алфавита <0, 1)

Опишем процедуру построения словарного дерева. Построение начинается с вершины, которая является корнем дерева и которая соответствует пустому слову . Эта (единственная) вершина образует нулевой ярус (уровень) дерева. Первый ярус дерева состоит из вершин ( — число букв в алфавите ), которые соединены с корнем ребрами, помеченными буквами алфавита . Вершины первого уровня соответствуют всем однобуквенным словам, которые получаются конкатенацией букв, помечающих ребра, с пустым словом.

Дальнейшее построение дерева выполняется аналогичным образом. Если -й уровень дерева сформирован, то есть в дереве уже имеется вершин, соответствующих всем словам длины , к каждой вершине -го уровня присоединяется вершин -го уровня посредством ребер, помеченных буквами алфавита . Любой вершине -го уровня соответствует слово, которое получается конкатенацией некоторого -буквенного слова и буквы, помечающей ребро между этими словами.

Таким образом, из процедуры построения дерева следует, что ребром в дереве соединяются только те вершины, которым соответствуют слова, отличающиеся по длине на 1. При этом более длинное слово является конкатенацией более короткого слова и буквы, помечающей ребро. Ясно также, что любое слово , соответствующее вершине, которая лежит на пути из корня дерева к вершине, соответствующей слову , является пре-фиксом слова , то есть , .

Рассмотренные выше понятия и примеры позволяют сформулировать точное определение формального языка. Пусть — некоторый фиксированный алфавит. Множество слов, каждое из которых принадлежит , называют формальным языком. Иными словами, если — алфавит и , то — это язык над или в . Отметим, что язык в не обязательно должен содержать цепочки, в которые входят все символы . Поэтому если известно, что является языком в , то можно утверждать, что — это язык над любым алфавитом, содержащим .

Существует, однако, множество других языков. Приведем несколько примеров.

Язык, состоящий из всех цепочек, в которых единиц следуют за нулями для некоторого .

Множество цепочек, состоящих из 0 и 1 и содержащих поровну тех и других: .

Множество двоичных записей простых чисел: .

Множество всех правильных скобочных выражений, .

— язык для любого алфавита .

— пустой язык в любом алфавите.

\ <\varepsilon\>— язык, содержащий одну лишь пустую цепочку. Он также является языком в любом алфавите. Заметим, что ; первый не содержит вообще никаких цепочек, а второй состоит из одной цепочки.

Единственное существенное ограничение для множеств, которые могут быть языками, состоит в том, что все алфавиты конечны.

Некоторые из приведенных выше языков содержат конечное число слов. В этом случае язык, в принципе, может быть задан перечислением входящих в него слов.

Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 1880 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник