Обработка информации 10 класс

ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ.
Поскольку информация нематериальна, её обработка заключается в
различных преобразованиях. К процессам обработки можно отнести
любые переносы информации с носителя на другой носитель.
Информация, предназначенная для обработки, называется данными.
Основным видом обработки первичной информации, полученной
различными приборами, является преобразование в форму, обеспечивающую
её восприятие органами чувств человека. Так, фотоснимки космоса,
полученные в рентгеновских лучах, преобразуются в обычные цветные
фотографии с использованием специальных преобразователей спектра и
фотоматериалов. Приборы ночного видения преобразуют изображение,
получаемое в инфракрасных (тепловых) лучах, в изображение в видимом
диапазоне. Для некоторых задач связи и управления необходимо
преобразование аналоговой информации в дискретную и наоборот. Для этого
используются аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
сигналов.
Одним из широко распространенных видов обработки информации является решение
вычислительных задач и задач автоматического управления с помощью
вычислительных машин.
Обработка информации всегда производится с некоторой целью. Для её достижения
должен быть известен порядок действий над информацией, приводящий к заданной
цели. Такой порядок действий называется алгоритмом. Кроме самого алгоритма
необходимо также некоторое устройство, реализующее этот алгоритм. В научных
теориях такое устройство называется автоматом.
Обработка информации
Виды обработки информации
Получение новой
информации
(новых данных)
Изменение
формы
представления
информации
Структурирование
данных
данных
Исполнитель обработки
Человек
Поиск
Автомат (машина)
Алгоритм обработки – Формализованные правила, определяющие
последовательность шагов обработки информации.
Алгоритмическая машина – автоматический исполнитель обработки
знаковых последовательностей.
Свойства алгоритма
Дискретность:
Каждый шаг
Алгоритма
Выполняется
отдельно от
других
Понятность:
В алгоритме
используются
только команды
из СКИ
Точность:
Каждая
команда
определяет
однозначное
действие
исполнителя
Конечность:
За конечное
число шагов
алгоритма
получается
искомый
результат
Модели алгоритмических машин в теории алгоритмов.
Машина Тьюринга. - абстрактный исполнитель (абстрактная вычислительная
машина). Была предложена Аланом Тьюрингом в 1936 году для
формализации понятия алгоритма. В состав машины Тьюринга входит
неограниченная в обе стороны лента (возможны машины Тьюринга, которые
имеют несколько бесконечных лент), разделённая на ячейки, и управляющее
устройство (также называетсяголовкой записи-чтения (ГЗЧ)), способное
находиться в одном из множества состояний. Число возможных состояний
управляющего устройства конечно и точно задано.
Управляющее устройство может перемещаться влево и вправо по ленте,
читать и записывать в ячейки символы некоторого конечного алфавита.
Выделяется особый пустой символ, заполняющий все клетки ленты, кроме
тех из них (конечного числа), на которых записаны входные данные.
Управляющее устройство работает согласно правилам перехода,
которые представляют алгоритм, реализуемыйданной машиной
Тьюринга. Каждое правило перехода предписывает машине, в
зависимости от текущего состояния и наблюдаемого в текущей
клетке символа, записать в эту клетку новый символ, перейти в
новое состояние и переместиться на одну клетку влево или вправо.
Некоторые состояния машины Тьюринга могут быть помечены
кактерминальные, и переход в любое из них означает конец работы,
остановку алгоритма.
Машина Тьюринга называется детерминированной, если каждой
комбинации состояния и ленточного символа в таблице соответствует
не более одного правила. Если существует пара «ленточный
символ — состояние», для которой существует 2 и более команд,
такая машина Тьюринга называется недетерминированной.
Художественное представление
машины Тьюринга
Машина Поста (МП) — абстрактная вычислительная машина,
предложенная Эмилем Леоном Постом (Emil L. Post), которая отличается
от машины Тьюринга большей простотой. Обе машины «эквивалентны» и
были созданы для уточнения понятия «алгоритм».В 1936 г.
американский математик Эмиль Пост в статье описал систему,
обладающую алгоритмической простотой и способную определять,
является ли та или иная задача алгоритмически разрешимой. Если
задача имеет алгоритмическое решение, то она представима в форме
команд для машины Поста.
Машина Поста состоит из каретки (или считывающей и
записывающей головки) и разбитой на секции бесконечной в
обе стороны ленты (см. пример ниже). Каждая секция ленты
может быть либо пустой — 0, либо помеченной меткой 1. За
один шаг каретка может сдвинуться на одну позицию влево
или вправо, считать, поставить или стереть символ в том
месте, где она стоит. Работа машины Поста определяется
программой, состоящей из конечного числа строк. Для работы
машины нужно задать программу и ее начальное состояние (т.
е. состояние ленты и позицию каретки). Кареткой управляет
программа, состоящая из строк команд.
Каждая команда имеет следующий синтаксис:
i K j, где i - номер команды, K – действие каретки, j - номер
следующей команды (отсылка).
Всего для машины Поста существует шесть типов команд:
V j - поставить метку, перейти к j-й строке программы. X j стереть метку, перейти к j-й строке программы. <- j - сдвинуться
влево, перейти к j-й строке программы. -> j - сдвинуться вправо,
перейти к j-й строке программы. ? j1; j2 - если в ячейке нет
метки, то перейти к j1-й строке программы, иначе перейти к j2-й
строке программы. ! – конец программы (стоп). У команды «стоп»
отсылки нет. После запуска возможны варианты:
работа может закончиться невыполнимой командой (стирание
несуществующей метки или запись в помеченное поле);
работа может закончиться командой Stop;
работа никогда не закончится.