Лекция-презентация по информатике и ИКТ на тему: «Информация и информационные процессы»


Чтобы посмотреть презентацию с оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов:

Смоленское областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение«Вяземский медицинский колледж имени Е.О.Мухина»Лекция-презентация по информатике и ИКТПреподаватель: Бодренкова Наталья Владимировна2014 г Тема 2. Информация и информационные процессыПонятие информации. Измерение информации. Кодирование информации. Объект изучения информатики - информация. Основные подходы к определению этого понятия:1-й подход (обыденный) –В обыденной жизни под информацией понимают содержание всякого рода сообщений, сведения о чем-либо, которые передают и получают люди. Информация пополняет знания человека.
2-й подход (даются определения) –Информация - это сведения об окружающем мире и протекающих в нём процессах. Информация - это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.Информация – это любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые система или объект воспринимает извне (входная информация), выдает в окружающую среду (выходная информация) или хранит в себе (внутренняя информация).Информация - мера уменьшения неопределённости знания.Информация - продукт взаимодействия данных и методов их обработки, адекватных решаемой задаче.


3-й подход (неопределяемое базовое понятие) –Понятие "информация" (от латинского informatio - сведения, разъяснения) наряду с понятиями "вещество", "энергия", "пространство" и "время" легло в основу современной научной картины мира. Однозначного определения этого понятия пока не существует. Содержание основных, базовых понятий в любой науке должно быть пояснено на примерах или выявлено путем их сопоставления с содержанием других понятий.
Виды информации Свойства информацииОбъективность (информация объективна, если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения)Достоверность (информация достоверна, если она отражает истинное положение дел)Полнота (информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решения)Актуальность (информация актуальна, своевременна, если она важна, существенна для настоящего времени)Полезность (оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с ее помощью)Понятность (информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя)Доступность (информация доступна, если мы можем её получить)



Существует два подхода к измерению количества информации. Первый подход называется содержательным. В нем информация рассматривается с субъективной точки зрения, т.е. с точки зрения конкретного человека. В этом случае количество информации в сообщении не равно нулю, если сообщение пополняет знания человека.
Существует два подхода к измерению количества информации. Второй подход называется алфавитным. Этот способ не связывает количество информации с содержанием сообщения. Алфавитный подход является объективным способом измерения информации в отличие от субъективного, содержательного, подхода. Количество информации зависит не от содержания, а от объема текста (то есть от числа знаков в тексте).

Содержательный подход к измерению информацииотталкивается от определения информации как содержания сообщения, получаемого человеком. Сущность содержательного подхода заключает-ся в следующем: сообщение, информирующее об исходе какого-то события, снимает неопреде-ленность знания человека об этом событии.Чем больше первоначальная неопределенность знания, тем больше информации несет сообщение, снимающее эту неопределенность.
Примеры:В группу назначен новый преподаватель; на вопрос «Это мужчина или женщина?» вам ответили: «Мужчина».На чемпионате по футболу играли команды «Динамо» и «Зенит». Из новостей вы узнаете, что игра закончилась победой «Зенита».На выборах мэра города было представлено 4 кандидата. После подведения итогов голосования вы узнали, что избран И.И.Ушаков.Вопрос: в какой из трех ситуаций полученное сообщение несет больше информации?

Неопределенность знания – это количество возможных вариантов ответа на интересовавший вас вопрос.В первой ситуации 2 варианта ответа: мужчина, женщина;Во второй ситуации 3 варианта: выиграл «Зенит», ничья, выиграло «Динамо»;В третьей ситуации 4 варианта: 4 кандидата на пост мэра.Согласно данному выше определению, наибольшее количество информации несет сообщение в третьей ситуации, поскольку неопределенность знания об исходе события в этом случае была наибольшей.



В теории информации единица измерения информации определяется следующим образом.Сообщение, уменьшающее неопределенность знания об исходе некоторого события в два раза, несет информации.Согласно этому определению, сообщение в первой из описанных ситуаций несет 1 бит информации, поскольку из двух возможных вариантов ответа был выбран один.Следовательно, количество информации, получен-ное во второй и в третьей ситуациях, больше, чем 1 бит.Но как измерить это количество?1 бит

Пример.Ученик написал контрольную работу и спрашивает учителя об оценке. Оценка может оказаться любой: от 2 до 5.На что учитель отвечает: «Угадай оценку за 2 вопроса, ответом на которые может быть только «да» или «нет».Подумав ученик задал первый вопрос: «Оценка выше тройки?». «Да», - ответил учитель. Второй вопрос: «Это 5?». «Нет», - ответил учитель.Ученик понял, что он получил 4.

Какая бы ни была оценка, таким способом она может быть угадана.Первоначально неопределенность знания была равна 4. С ответом на каждый вопрос она уменьшалась в 2 раза и передавался 1 бит информацииПервоначальные варианты: Варианты, оставшиеся после 1-го вопроса: (1 бит) Варианты, оставшиеся после 2-го вопроса: (+1 бит) {35758FB7-9AC5-4552-8A53-C91805E547FA}2345{35758FB7-9AC5-4552-8A53-C91805E547FA}45{35758FB7-9AC5-4552-8A53-C91805E547FA}4Узнав оценку (одну из 4-х возможных), ученик получил 2 бита информации.



Пример.Вы едете на поезде, в котором 8 вагонов, на вокзале вас встречает друг.Он по телефону у вас спросил в каком вагоне вы едете.Вы предлагаете угадать номер вагона, задав наименьшее количество вопросов, ответами на которые могут быть только слова «да» и «нет».Друг начал задавать вопросы: - Номер вагона больше 4-х? Да. Номер вагона больше 6-ти? Нет. Ну теперь все ясно! Ты едешь в пятом вагоне!


Первоначальные варианты: после 1-го вопроса: (1 бит) после 2-го вопроса: (+1 бит) после 3-го вопроса: (+1 бит) Каждый ответ уменьшал неопределенность знания в 2 раза. Всего было задано 3 вопроса. Значит, в сумме набрано 3 бита информации. То есть сообщение о том, что вы едете в 5 вагоне, несет 3 бита информации.{35758FB7-9AC5-4552-8A53-C91805E547FA}56{35758FB7-9AC5-4552-8A53-C91805E547FA}5678{35758FB7-9AC5-4552-8A53-C91805E547FA}12345678{35758FB7-9AC5-4552-8A53-C91805E547FA}5





Способ решения проблемы, примененный в примерах, называется методом половинного деления: ответ на каждый вопрос уменьшает неопре-деленность знания, имеющуюся перед ответом на этот вопрос, наполовину. Каждый такой ответ несет 1 бит информации. Обозначим буквой N количество возможных исходов события, или неопределенность знания.Буквой i будем обозначать количество информации в сообщении об одном из N результатов.В примере с учителем: N=2, i=1 бит;В примере с оценками: N=4, i=2 бита;В примере с вагонами: N=8, i=3 бита.Нетрудно заметить, что связь между этими величинами выражается следующей формулой: N=2iЕе называют главной формулой информатики (формулой Хартли).



Пример.Пусть в поезде 16 вагонов. Какое количество информации содержится в сообщении о номере искомого вагона?Решение.N=16 16=2i, i=4 бита____________i=? Пример.В кинозале 16 рядов, в каждом ряду 32 места. Какое количество информации несет сообщение о том, что вы купили билет на 12-й ряд, 10-е место?Решение.1 способ:16·32=512 мест512=2i, i=9 битов2 способ:16=2i, i=4 бита32=2i, i=5 битов4+5=9 битов

Формула ХартлиЕсли значение N равно целой степени 2 (4,8,16,32,64,и т.д.), то показательное уравнение легко решить в уме, поскольку i будет целым числом. А чему равно количество информации в сообщении о результате матча «Динамо»- «Зенит»? В этой ситуации N=3.3=2iЗначит, i будет дробным числом, лежащим между 1 и 2.В математике существует функция, с помощью которой решается показательное уравнение. Эта функция называется логарифмом, и решение будет выглядеть так:i=log2N

Алфавитный подход к измерению информацииАлфавитный подход основан на том, что всякое сообщение можно закодировать с помощью конечной последовательности символов некоторого алфавита. Какие алфавиты вы знаете?Алфавит — упорядоченный набор символов, используемый для кодирования сообщений на некотором языке.Мощность алфавита — количество символов алфавита.


Алфавитный подход к измерению информации применяется в цифровых (компьютерных) системах хранения и передачи информации, где используется двоичный способ кодирования информации. Почему именно двоичное кодирование используется в вычислительной технике? Оказывается такой способ кодирования легко реализовать технически: 1 – есть сигнал, 0 – нет сигнала. Для человека такой способ кодирования неудобен тем, что двоичные последовательности получаются достаточно длинными. Но технике легче иметь дело с большим числом однотипных элементов, чем с небольшим числом сложных.

Например, латинская буква b кодируется вот так:b – 011000101 бит Одна двоичная цифра: 0 или 1 несет 1 бит информации.Бит является основной единицей измерения информации. Название единицы измерения информации «бит» (bit) происходит от английского словосочетания «binary digit» — «двоичная цифра».Значит количество информации в двоичном коде буквы b равно 8 бит.}


При алфавитном подходе считают, что каждый символ текста, имеет информационный вес, зависящий от мощности алфавита.С увеличением мощности алфавита, увеличивается информационный вес каждого символа.Почему?Двоичный алфавит содержит 2 символа “0” и “1”, его мощность равна двум. Сколько сообщений (или символов) можно закодировать одной цифрой двоичного алфавита?Допустим, алфавит какого-то древнего племени содержит знаки 会 文. Один закодируем нулем, другой – единицей:会 – 0, 文- 1.



1 цифрой двоичного алфавита можно закодировать 2 сообщения - 0 или 1. 2 цифры позволяют составить один из четырех вариантов кодов: 00 , 01 , 10 , 11 . 3 цифры - один из восьми: 000 , 001 , 010 , 100 , 110 , 101 , 011 , 111Закономерность очевидна (1 цифра – 1 бит): 1 бит- 2 варианта, 2 бита- 4 варианта, 3 бита- 8 вариантов; 4 бита- 16 вариантов, 5 бит- 32 варианта, 6 бит- 64 варианта, 7 бит- 128 вариантов, 8 бит- 256 вариантов, 9 бит- 512 вариантов, 10 бит- 1024 варианта, …1 символ компьютерного Формула N=2i , гдеN – мощность алфавита, i – информационный вес символа алфавитаНапример, 32=25








Алфавит, из которого составляется на компьютере текст (документа) содержит символы: строчные и прописные латинские и русские буквы, цифры, знаки арифметических операций, всевозможные скобки, знаки препинания и другие символы.Этот алфавит состоит из 256 символов.То есть, мощность «компьютерного алфавита» 256=28 , значит один символ этого алфавита имеет информационный вес, равный 8.То есть, каждый символ алфавита используемого в компьютере для печати документов весит 8 бит.Эту величину приняли так же за единицу измерения информации и дали название байт.8 бит = 1 байт


На практике для измерения информационных объёмов используются более крупные единицы:1 килобайт = 1 Кб = 1024 байта = 210 байтов1 мегабайт = 1 Мб = 1024 Кб = 210 Кб = 220 байтов1 гигабайт = 1Гб = 1024Мб = 210Мб = 220Кб = 230 байтов1 терабайт = 1Тб = 1024Гб = 210Гб = 220Мб = 230Кб = 240 байтови далее. Международным стандартом для ПК стала таблица ASCII (читается аски) (Американский стандартный код для информационного обмена). Первая половина таблицы кодов ASCII Вторая половина таблицы кодов ASCII Структура таблицы кодировки ASCIIПорядковый номерКодСимвол0 - 3100000000 - 00011111Символы с номерами от 0 до 31 принято называть управляющими. Их функция – управление процессом вывода текста на экран или печать, подача звукового сигнала, разметка текста и т.п.32 - 12700100000 - 01111111Стандартная часть таблицы (английский). Сюда входят строчные и прописные буквы латинского алфавита, десятичные цифры, знаки препинания, всевозможные скобки, коммерческие и другие символы. Символ 32 - пробел, т.е. пустая позиция в тексте.         Все остальные отражаются определенными знаками.128 - 25510000000 - 11111111Альтернативная часть таблицы (русская).Вторая половина кодовой таблицы ASCII, называемая кодовой страницей (128 кодов, начиная с 10000000 и кончая 11111111), может иметь различные варианты, каждый вариант имеет свой номер.Кодовая страница в первую очередь используется для размещения национальных алфавитов, отличных от латинского. В русских национальных кодировках в этой части таблицы размещаются символы русского алфавита. Количество информации во всем тексте I, состоящем из K символов, равно: I = i * К, где i - информационный вес символаЭта величина является информационным объемом текста.
Значит, чтобы определить объем информации в сообщении при алфавитном подходе, нужно последовательно решить задачи: 1. Определить информационный вес символа (количество информации в одном символе) i по формуле N=2i , где N - мощность алфавита 2. Определить количество символов в сообщении К 3. Вычислить объем информации по формуле: I = i * K.

Задание 1.Найти объем сообщения, набранного на компьютере:Белеет парус одинокий в тумане моря голубом!Ответ: 44 байта
Задание 2. текстовое сообщение, закодированное по системе ASCII, содержит 100 символов, чему равен его информационный объем?Решение.N=256К=100 I=?Ответ: информационный объем сообщения равен 800 битФормула: 2i = N, значит, 2i = 256, откуда i = 8.Формула: I = i * K, значит, I = 8*100 = 800 (бит)



Пример:Объем сообщения равен 11 Кбайт. Сообщение содержит 11264 символа. Какова мощность алфавита? Решение.I = 11 КбайтK=11264 символаN - ?Переведем объем сообщения в биты: I =11 Кбайт=11⋅210 байт=11⋅210⋅23 бит=11⋅213 бит  На 1 символ приходится: 11⋅213:11264=11⋅213:11⋅210=23=8 бит.Мощность алфавита определяем из формулы Хартли: N=28=256 символов.N=2i I = i * K




Задача 1.Сообщение, записанное буквами 32-символьного алфавита, содержит 140 символов. Какое количество информации оно несёт?
Задача 2. Информационное сообщение объёмом 720 битов состоит из 180 символов. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано это сообщение?
Задача 3. Информационное сообщение объёмом 4 Кбайта состоит из 4096 символов. Каков информационный вес символа этого сообщения? Сколько символов содержит алфавит, с помощью которого записано это сообщение?
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}123456789102481632641282565121024Для определения информационного веса символа полезно знать ряд целых степеней двойки:ii2Поскольку мощность N алфавита может не являться целой степенью двойки, то информационный вес символа алфавита мощности N определяется следующим образом. Находится ближайшее к N значение во второй строке таблицы, не меньшее чем N. Соответствующее значение i в первой строке будет равно информационному весу символа.
Задачи на дом: 1.Перед вами два текста (с одинаковым количеством символов). Первый текст составлен в алфавите мощностью 16 символов. Второй текст в алфавите 256 символов. Во сколько раз количество информации во втором тексте больше, чем в первом? 2.В интервале от 1 до 249 загадано число. Сколько нужно задать вопросов для того, чтобы угадать загаданное число?3. Из папки «NEW» одновременно было удалено 10 файлов и сообщение о названиях удалённых файлов содержит 80 бит информации. Сколько файлов было всего в папке?4. В классе 32 ученика. Какое количество информа-ции содержится в сообщении о том, что к доске пойдёт Иван Петров. Задачи на дом: 5. Сообщение о том, что из корзины с разноцветными шарами (все шары разного цвета) достали зелёный шар, содержит 4 бита информации. Сколько шаров было в корзине?6. В гимназический класс школы было отобрано несколько учеников из 128 претендентов. Какое количество учеников было отобрано, если сообщение о том, кто был отобран, содержит 140 битов информации?7. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге в Мбайтах?8.Сообщение о том, то ваш друг живет на 5 этаже, несет 3 бит информации. Сколько этажей в доме? Мы сегодня узнали:Существуют 3 подхода к Определению понятия информация.Виды информации: по способу восприятия, по форме представления, по типу сигнала.Свойства информации: объективность, достоверность, полнота, актуальность, полезность, понятность, доступность.Алфавит языка – это набор различных символов, которые используются для кодирования информации на этом языке.Мощность алфавита – это количество всех символов, которые в него входят.Двоичный алфавит – это алфавит, состоящий из двух символов.Двоичное кодирование – это процесс представления информации с помощью двоичного алфавита.Бит является основной единицей измерения информации.



Два подхода к измерению количества информации: алфавитный и содержательный Не зависит Зависит от содержания от содержанияОбщая формула N=2i , гдеN – мощность алфавита N –количество вариантов i – информационный вес символа алфавита i – количество бит в сообщении Информационный объем текста равен: I = i * К i – информационный вес символа алфавита, К – количество символов в тексте




Спасибо за внимание!!! Примеры алфавитов: латинский (26 символов), русский (33 символа), арабские цифры, азбука Морзе, нотная грамота и т.д.русских букв– M = 33;– M = 28;– M = 72;– M = 11.букв ротокаскхмерских букванглийских буквМощности алфавитов:





Приложенные файлы