Основные информационные процессы. Хранение, передача и обработка информации

Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия решений на ее основе и их выполнения. Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов, 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. Процесс решения в уме математической задачи, процесс перевода текста с одного языка на другой - все это обработка информации. Процессы обработки информации составляют суть умственной деятельности человека. Человек думает, вычисляет, говорит, слушает, читает, пишет. При этом он всегда имеет дело с информацией.

Связанные с информацией процессы происходят не только в мире, имеющем отношение к деятельности человека, но также и в живой природе и технике. Организация живой природы, сообществ и популяций основана на постоянном обмене информацией, переработке информации, получаемой из неживой природы. Курица и ее цыплята постоянно обмениваются звуками, чтобы держаться вместе, чтобы курица могла в любой момент защитить своих деток По данным науки, даже невылупившийся цыпленок уже слышит свою маму и сам подает ей сигналы из яйца. Если одна из пчел нашла богатое нектаром поле, то через некоторое время десятки членов пчелиной семьи устремляются в это место Совершенно очевидно, что происходит передача информации, и это организует сообщество на конкретные согласованные действия. Сезонные изменения в растительном мире - результат информационного процесса. Температура воздуха и почвы, длина светового дня - сигналы внешней среды, значимые для выживания растения. Все перечисленные в примерах действия и процессы можно объединить под общим названием - информационные процессы.

Информационный процесс - это совокупность последовательных действий, производимых над информацией с целью получения результата. Среди всех информационных процессов можно выделить наиболее общие. К ним относятся передача, хранение и обработка информации.

Получаемая потребителем информация всегда поступает из некоторого источника. В этом случае говорят о передаче информации. Информация передается по каналу передачи, направляясь от источника к приемнику. Канал передачи - это некоторое среда, которая осуществляет доставку информации. Природа информационных каналов - колебательные движения среды: звуковые, световые, электромагнитные волны и пр. С открытием радиоволн и созданием устройств, их генерирующих и улавливающих, в деле передачи информации произошли революционные изменения.

Информация передается в виде последовательности сигналов, составляющих информационное сообщение. Физический смысл сигнала, с помощью которого передается информация, может не совпадать со смыслом передаваемой информации. Восприятие информации немыслимо без определенных предварительных соглашений и знаний, без которых сигнал будет восприниматься лишь как сообщение о некотором факте, который непонятно как интерпретировать. В одном случае воздетые вверх руки выражают эмоциональный всплеск по поводу одержанной победы, а в другом - обозначают капитуляцию противника. Для достижения взаимопонимания необходима предварительная договоренность о значениях сигналов. Поэтому и существуют алфавиты различных языков, правила движения, азбука Морзе, шрифт Брайля и т.д.

В процессе передачи информация может теряться, искажаться из-за помех и вредных воздействий. Причины таких воздействий могут быть как технического характера - перегрузки, вибрации, электрические и магнитные поля, перепады температур, давления, влажности окружающей среды, так и следствием человеческого вмешательства Для нейтрализации помех применяются устойчивые материалы и средства связи, программируются избыточные коды, позволяющие восстановить исходную информацию. Развитие цифровых каналов связи открывает новые возможности пользователям компьютерных сетей.

Для защиты информации от несанкционированного вмешательства возникает необходимость ее засекречивания. На бытовом уровне иногда подменяются понятия кодирования и шифрования. Шифром называют секретный код преобразования информации с целью ее защиты от незаконных пользователей. Защита информации - важный компонент процессов хранения, обработки, передачи и использования информации в системах любого типа, особенно социальных и технических. Изобретением и использованием шифров занимается наука криптография.

Информация распространяется не только в пространстве, но и во времени. Древние рукописи, книги, наскальные рисунки, археологические находки - источники информации из глубины времен. Геологические отложения - свидетели исторических процессов развития земли. Благодаря генетической информации, которая хранится в закодированном виде в молекуле ДНК и передается следующим поколениям, существует непрерываемая смена поколений каждого вида живых существ.

Обработка информации - процесс получения новой информации на базе уже имеющейся. Преобразование информации может быть связано с изменением ее содержания или формы представления. В последнем случае говорят о кодировании информации. Например, шифрование информации или перевод текстов на другой язык.

]Упорядочивание информации (расписания), поиск нужной информации в информационном массиве (номер телефона в телефонной книге) являются другими вариантами обработки. Редактирование текста, математические вычисления, логические умозаключения - примеры процедур получения новой информации.

Обработка информации может производиться формально, руководствуясь правилами по заданному алгоритму. Либо применяется эвристический подход, при котором создаётся новая система действий или открываются неизвестные ранее закономерности изучаемой информации.

Информация не может существовать без своего носителя. Носитель информации - это среда, непосредственно хранящая информацию. Заметим, что слово "носитель" означает " нести в себе ", то есть содержать, а не переносить информацию. Носителем информации о самом себе является практически любой предмет, явление, живое существо. Можно использовать и другие средства для хранения информации о чем-либо. Это может быть материальный предмет (камень, дерево, папирус, бумага, магнитные, оптические носители информации). Например, в тетрадь мы записываем задание, а видеокассета содержит интересный для нас фильм. Это могут быть волны различной природы (световые, звуковые, электромагнитные) или разные состояния вещества. О волновом представлении информации все знают из школьного курса физики. А как связать информацию и состояние вещества? Проиллюстрируем пояснение следующим примером. Рассмотрим молоко. По температурному состоянию оно может быть: парным, подогретым, горячим, кипящим, холодным. Описанный набор качеств (кодов) составляет алфавит, с помощью которого можно сообщить информацию о состоянии молока.

Чтобы иметь возможность в будущем многократно воспользоваться информацией, используют так называемые внешние (по отношению к человеческой памяти) носители информации. Записные книжки, справочники, магнитные записи, картины, фото- и кинодокументы и т.д. Для извлечения информации из внешних носителей зачастую требуется много времени и необходимы дополнительные средства. Например, для того, чтобы получить информацию, содержащуюся на аудиокассете, необходим магнитофон.

В обществе хранение носителей с информацией организуется в специальных хранилищах. Для книг - это библиотеки, для картин и рисунков - художественные музеи, для документов - архивы, патентные бюро и т.д. Вычислительная техника дает огромные возможности для организованного хранения информации в компактной форме: электронные, магнитные, оптические носители. Здесь играют роль такие показатели, как информационная емкость, время доступа к информации, надежность хранения, время безотказной работы. Человеческое общество способно накапливать информацию и передавать ее от поколения к поколению. На протяжении всей истории накапливаются знания и жизненный опыт отдельных людей, а также "коллективная память" - традиции, обычаи народов.

Понятие «информация» многозначно и поэтому строго определено быть не может. В широком смысле информация - это отражение реального (материального, предметного) мира, выражаемое в виде сигналов и знаков.

Сигналы отражают физические (физико-химические) характеристики различных процессов и объектов, но лишь для человека информация, получаемая из внешнего мира, может становиться сведениями, являющимися объектом осознанного хранения, обмена и преобразования. Кроме восприятия информации с помощью чувств, при непосредственном контакте с объектами внешнего мира человек может хранить, обрабатывать информацию, в итоге получать новую и передавать ее другим людям, используя знаковую форму и различные инструментальные средства. При этом, чтобы информация способствовала принятию на ее основе правильных решений, она должна характеризоваться такими свойствами, как достоверность, полнота, актуальность, полезность, понятность.

Знаковая форма восприятия, хранения и передачи информации означает использование какого-либо языка. Языки делятся на разговорные (естественные) и формальные. Естественные языки носят национальный характер. Формальные языки чаще всего относятся к специальной области человеческой деятельности, например язык математики.

Основа любого языка - алфавит, т.е. конечный набор знаков (символов) любой природы, из которых конструируются сообщения на данном языке. Простейшим алфавитом, достаточным для записи (представления) информации, является алфавит из двух символов, допустим 0 и 1.

Итак, информацией становится последовательность символов. Т.е. любое слово. Число символов в слове называется его длиной. Каждый новый символ увеличивает количество информации на единицу. Для измерения количества информации выбирают некоторый эталон (как выбрали метр, грамм, локоть). Эталоном для подсчета количества информации, содержащейся в слове из одного символа, принимают за единицу. Если мы конструируем сообщения, используя двухзначный алфавит из двух цифр 0 и 1, то любая из них становится эталонной единицей количества информации. Величину способную принимать лишь два различных значения (0 и 1) называют бит (binary digit - двоичный знак). Таким образом, бит - минимальная единица количества информации.

Сравнивая с эталоном, можно установить объем (количество) информации, содержащейся в слове, записанном в двухзначном алфавите. Но при представлении информации в виде последовательности слов из символов двухзначного алфавита (т.е. когда отсутствует пробел (разграничитель) между словами) становится невозможным раскодирование, т.е. понимание полученной информации. Понять ее возможно только при условии наличия соглашения о фиксированной длине последовательностей из 0 и 1, составляющих слово в представленной информации. Такой диной стали считать 8 символов (0 и 1), т.е. 8 бит. Величина информации в 8 бит называется байтом. При работе с большими объемами информации для подсчета количества удобнее пользоваться более крупными единицами.

Например: 2¹⁰ байта = 1024 байта = 1 килобайт (Кб);

2²⁰ байта = 1024 Кб = 1 мегабайт (Мб);

2³⁰ байта = 1024 Гб = 1 гигабайт (Гб).

Вопросы для самоконтроля

1. Как вы понимаете термин "информация"? Что общего и чем отличаются бытовое понятие этого термина и его научные трактовки?

2. Приведите примеры, подтверждающие наличие и общность информационных процессов в живой природе, обществе, технике.

3. В чем проявляется информационная деятельность человека?

4. Почему компьютер называют универсальным инструментом информационной деятельности?

5. В какой форме можно передать информацию от человека к человеку, от чего зависит выбор этой формы?

6. От чего зависит, будет ли информативным принимаемое вами сообщение? Перечислите основные свойства информации.

7. Что такое носитель информации, и какие требования к нему предъявляются?