Лекция 1. " Предмет и основные понятия информатики" Сигналы

Лекция 1.
" Предмет и основные понятия информатики"
Сигналы – результат энергообмена между физическими телами или
полями. При взаимодействии сигналов с физическими телами в
последних возникают определенные изменения свойств – это явление
называется регистрация сигналов. Такие изменения можно наблюдать,
измерять или фиксировать – при этом возникают и регистрируются
новые сигналы, то есть образуются данные.
Данные – это зарегистрированные сигналы, являющиеся составной
частью информации. Физический метод регистрации может быть любым:
механическое перемещение тел, изменение их формы или параметров
качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических
характеристик, химического состава и (или) характера химических
связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В
соответствии с методом регистрации данные могут храниться
и
транспортироваться на носителях различных типов.
Носители данных – самым распространенным носителем данных, хотя
и не самым экономичным, является бумага. На бумаге данные
регистрируются путем изменения оптических характеристик её
поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента
отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн)
используются также в устройствах, осуществляющих запись лазерным
лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием. В
качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств,
можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем
изменения химического состава поверхностных веществ носителя
широко
используется в фотографии. На молекулярном уровне
происходит накопление и передача данных в живой природе.
Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающая
способность (количеством данных, записанных в принятой для
носителя
единице
измерения)
и
динамическим
диапазоном
(логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального
и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя
нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и
достоверность.
Информация - это совокупность данных (зарегистрированных
сигналов), которая воспринимается из окружающей среды, выдается в
окружающую среду или сохраняется внутри определенной системы.
Информация существует в виде документов, чертежей, рисунков,
текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных
импульсов и т.п.
Важнейшие свойства информации:






объективность и субъективность информации – понятие
объективности информации является относительным. Это и понятно,
ели учесть, что сами методы обработки или сбора информации
являются субъективными. Более объективной будет та информация, в
которую методы вносят меньший субъективный элемент. В качестве
примера можно рассмотреть фотографию и рисунок, сделанный
человеком одного и того же природного объекта. Понятно, что
фотоаппарат беспристрастен и сделает объективный снимок, в
отличие от человека, который может приукрасить или наоборот
ухудшить вид объекта, имея свое субъективное отношение к нему;
полнота информации – во многом характеризует качество
информации и определяет достаточность данных 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;
достоверность информации – данные возникают в момент
регистрации сигналов, но не все зарегистрированные сигналы
являются
нужными.
Всегда
присутствует
какой-то
уровень
посторонних
сигналов,
в
результате
чего
образуется
“информационный шум”. Чем меньше уровень “шума”, тем
достовернее полученная информация;
адекватность информации – это степень соответствия реальному
состоянию дел. 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 обработки;
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 приводит к
недоступности информации. Отсутствие адекватных методов для
работы с данными во многих случаях приводит к применению
неадекватных методов, в результате чего образуется неполная,
неадекватная или недостоверная информация;
актуальность информации – это степень соответствия информации
текущему моменту времени. Поскольку информационные процессы
растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая
информация
может
приводить
к
ошибочным
решениям.
Необходимость поиска адекватного метода для работы с данными
может приводить к такой задержке в получении информации, что она
становится неактуальной и ненужной.
Информатика
это
комплексная,
техническая
наука,
систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения,
обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а
также принципы функционирования этих средств и методы управления
ними.
Появление
информатики
обусловлено
возникновением
и
распространением новой технологии сбора, обработки и передачи
информации, связанной с фиксацией данных на носителях различного
типа.
В качестве первоисточников информатики обычно называют две науки
– документалистику и кибернетику.
Термин
"информатика"
происходит
от
французского
слова
Informatique, образованного в результате объединения терминов
Informacion (информация) и Automatique (автоматика). В англоязычных
странах используется термин - Computer Science (наука о средствах
вычислительной техники). Теперь эти термины являются синонимами и
используются для обозначения науки о преобразовании информации,
которая базируется на использовании вычислительной техники.
Документалистика – наука, основным предметом которой является
изучение рациональных средств и методов повышения эффективности
документооборота.
Кибернетика (от греч. kybernetike - искусство управления, от kybernáo
- правлю рулём, управляю), наука об управлении, связи и переработке
информации. Предметом кибернетики являются принципы построения и
функционирования систем автоматического управления, а основными
задачами методы моделирования процесса принятия решений
техническими средствами, связь между психологией человека и
математической логикой, связь между информационным процессом
отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе,
разработка принципов и методов искусственного интеллекта.
Предмет информатики.
Информатика очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко
называют информационной технологией.
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.
Как видно из этого списка, в информатике особое внимание уделяется
вопросам взаимодействия. Взаимодействие в информатике обозначается
термином интерфейс. Методы и средства взаимодействия человека с
аппаратными
и
программными
средствами
называются
–
пользовательским
интерфейсом.
Соответственно,
существуют
аппаратные,
программные
и
аппаратно-программные
интерфейсы.
Основная задача информатики.
Основная задача 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.
проверку на практике и приниматься
критерию повышения эффективности.
можно выделить такие основные
практического применения :







Ее достижения должны проходить
в тех случаях, если они отвечают
В составе основной задачи сегодня
направления информатики для
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 является эффективность.
Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение
производительности оснащения 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
все жестко ориентировано 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.
Информационный процесс – это некоторые действия, когда данные
преобразовываются в информацию. Обработка данных включает в себя
множество разных операций, основными из которых являются:








сбор данных - накопление информации с целью обеспечения
достаточной полноты для принятия решения;
формализация данных - приведение данных, которые поступают из
разных источников к единой форме;
фильтрация данных - устранение лишних данных, которые не нужны
для принятия решений;
сортировка данных - приведение в порядок данных за заданным
признаком с целью удобства использования;
архивация данных - сохранение данных в удобной и доступной
форме;
защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение
потерь, воспроизведения и модификации данных;
транспортирование данных - прием и передача данных между
отдаленными пользователями информационного процесса. Источник
данных принято называть сервером, а потребителя - клиентом;
преобразование данных - преобразование данных из одной формы в
другую, или из одной структуры в другую, или изменение типа
носителя.
Информационная система
В информатике понятие "система" чаще используют относительно набора
технических средств и программ. Системой называют также аппаратную
часть
компьютера.
Дополнение
понятия
"система"
словом
"информационная" отображает цель ее создания и функционирования.
Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств,
методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи
информации с целью решения конкретной задачи.
Современное понимание информационной системы предусматривает
использование компьютера, как основного технического средства
обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными
программными средствами, являются технической базой и инструментом
информационной системы.
В работе информационной системы можно выделить следующие этапы:
1. Зарождение данных - формирование первичных сообщений, которые
фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и
субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных
и юридических актов и т.п;
2. Накопление и систематизация данных - организация такого их
размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных
сведений, методическое обновление данных, защита их от искажений,
потерь, деформирования и др.;
3. Обработка данных - процессы, вследствие которых на основании
прежде накопленных данных формируются новые виды данных:
обобщающие,
аналитические,
рекомендательные,
прогнозные.
Производные данные тоже можно обрабатывать, получая более
обобщенные сведения;
4. Отображение данных - представление их в форме, пригодной для
восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, то есть
создание документов на, так называемых, твердых (бумажных)
носителях.
Широко
используют
построение
графических
иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование
звуковых сигналов.
Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме
диалога
с
пользователем.
Типичные
программные
компоненты
информационных систем включают:



диалоговую подсистему ввода-вывода,
подсистему прикладной логики обработки данных,
подсистему логики управления данными.
Значительная часть функциональных возможностей информационных
систем
закладывается
в
системном
программном
обеспечении:
операционных системах, системных библиотеках и конструкциях
инструментальных средств разработки.
Кроме программной составной информационных систем важную роль
играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику
и типы данных. А также тесно связана с логикой управления данными.
Для сетевых информационных систем важным элементом является
коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети
при общем решении задачи.
Информационные технологии. Технология - это способ освоения
человеком материального мира с помощью социально организованной
деятельности, которая включает три компоненты:



информационную (научные принципы и обоснование);
материальную (орудие работы);
социальную (специалисты, имеющие профессиональные навыки).
Эта триада
технологии.
составляет
сущность
современного
понимания
понятия
Понятие информационной технологии появилось с возникновением
информационного общества, основой социальной динамики в котором
являются не традиционные материальные, а информационные ресурсы:
знания,
наука,
организационные
факторы,
интеллектуальные
способности, инициатива, творчество и т.д. Наиболее удачным
определением понятия информационной технологии дано академиком
Глушковым В.М., который трактовал ее как человеко-машинную
технологию сбора, обработки и передачи информации, которая
базируется на использовании вычислительной техники. Эти технологии
быстро развиваются, охватывая все виды общественной деятельности.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое сигналы?
2. Что такое данные?
3. Что такое информация?
4. Перечислите важнейшие свойства информации.
5. Что такое информатика?
6. Что такое кибернетика?
7. Что является предметом кибернетики?
8. Что является основными задачами кибернетики?
9. Что является предметом информатики?
10. Что такое интерфейс?
11. Что такое пользовательский интерфейс?
12. Что является основной задачей информатики?
13. Что такое информационный процесс?
14. Что такое сбор данных?
15. Что такое формализация данных?
16. Что такое фильтрация данных?
17. Что такое сортировка данных?
18. Что такое архивация данных?
19. Что такое защита данных?
20. Что такое транспортирование данных?
21. Что такое преобразование данных?
22. Что такое информационная система?
23. Перечислите этапы работы информационной системы