Наука информатика Информация Наука и технология



Скачать 136.77 Kb.
Дата27.04.2016
Размер136.77 Kb.
Наука информатика

Информация
Наука и технология.

На уроках в школе вы знакомитесь с законами фундаментальных наук: физики, математики, астрономии, биологии, истории и др. Кроме фундаментальных существуют и прикладные науки, которые возникают на стыке нескольких фундаментальных наук, например – биофизика, радиоэлектроника, экология.

Почему же мы с вами изучаем науку «информатика» и предмет «информационные технологии»? Что мы называем наука, а что технология?

То, что связано с приобретением новых знаний об окружающем нас мире – наука. То, что связано с воплощением этих знаний в процессе создания материальных и духовных ценностей - технология. Технология и наука тесно связаны между собой. Развитие науки влечет за собой развитие технологии, но и наоборот стремление усовершенствовать различные технологии стимулирует развитие науки. Особенно ярким примером этому могут служить космические исследования.

Наша наука – информатика (в других странах – может быть computer science).

Информатика – это наука, изучающая свойства информации, а также способы представления, накопления, обработки и передачи информации с помощью технических средств.

В информатике выделяют три основных направления: теоретическое, практическое и техническое:

1) теория информации, теория алгоритмов математической логики и комбинаторный анализ;

2) программирование и использование прикладных программ;

3) проектирование, разработка и использование технических средств обработки информации.

Нет специальности информатики, т.к. один человек не может быть компетентен во всех направлениях одновременно.
Информация и ее роль в обществе

Современная НТР привела к гигантскому возрастанию экономического и социального значения новой деятельности человека – информационной. Это развитие обуславливает эффективное функционирование всех отраслей народного хозяйства, науки и культуры.

По данным ЮНЕСКО, более половины занятого населения всех развитых стран участвует в процессе производства и распространения информации. Происходит перераспределение трудовых ресурсов из сферы материального производства в информационную сферу. Это переход развитых стран к качественно новому этапу технического развития. Индустрия информации играет ту же роль, что и тяжелая промышленность на этапе индустрии. Информационные ресурсы становятся основным национальным достоянием, а экономическую мощь страны определяет эффективность их эксплуатации. Все это приводит к росту роли науки информатики.
Что же такое информация? Дело в том, что точное определение дать невозможно. В общечеловеческом смысле это понятие первичное, т.е. неопределяемое, понимаемое нами на уровне интуиции.

В зависимости от области знаний существуют разные подходы к определению информации.

В быту – сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах;

В технике – сообщения, передаваемые в форме знаков сигналов;

В лингвистике – сведения, обладающие новизной или полезностью.

В информатике под информацией мы понимаем сведения, знания и сообщения, получаемые человеком из разных источников (отражение внешнего мира с помощью знаков, сигналов).

Логико-семантический подход к определению информации трактует это понятие как знание, причем не любое знание, а ту его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления. Т.о., информация – это действующая, полезная, «работающая» часть знаний.

Способ передачи информации – сигнал. Сигнал – это физический процесс, имеющий информационное значение. Для того, чтобы сигнал нес информацию, он должен меняться. Сигнал может быть непрерывным (аналоговым) или дискретным (прерывистым).

Аналоговый сигнал – сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и во времени (напряжение, ток, температура и т.д.). Используют в телефонной связи, радио, телевидении, кардиограмме и т.д.

Дискретный сигнал – сигнал, который может принимать лишь конечное число значений в конечное число моментов времени.

Любой передаваемый сигнал переносится либо веществом (текст, рисунок, гены), либо энергией (свет, звук, радиоволны). Т.о., информация всегда связана с материальным носителем. Носитель информации – материальная среда для записи и хранения информации. Примеры носителей: глиняные таблички, дощечки, папирус, бумага, МД, гены, электроволны, акустические волны.

В связи с этим стоит обсудить с классом преимущества дискретного представления информации перед аналоговым.


Информация различается:

По способу восприятия (у человека 5 органов чувств):



  • зрительная (90%)

  • слуховая(9%)

  • вправая фигурная скобка 23кусовая

  • т
    1%
    актильная

  • обонятельная

По форме представления информации:

  • текстовая

  • числовая

  • графическая

  • звуковая

В чистом виде эти формы представления встречаются редко. Обычно мы имеем дело с их комбинацией.

По общественному значению:



  • личная (знания, опыт, интуиция, умения, эмоции и др.)

  • общественная или массовая (общественно-политическая, обыденная, эстетическая и т.д.)

  • специальная (научная, производственная, управленческая, техническая и т.д.)

По области возникновения:

  • механическая (рассматривает процессы неодушевленной природы)

  • биологическая (рассматривает процессы растительного и животного мира);

  • социальная (рассматривает процессы человеческого общества).



Итак, информация – общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми (социальная), человеком и автоматом, автоматом и автоматом (техническая), обмен сигналами в растительном и животном мире (биологическая), от организма к организму (генетическая).
Основные свойства информации (ее качественные признаки):

Объективность

Информация – это отражение внешнего мира. Информация объективна. Если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения. Например, «На улице тепло» – субъективная информация, а сообщение «На улице 220»-объективная.

Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Но, отражаясь в сознании конкретного человека, она перестает быть объективной, т.к. преобразуется в зависимости от опыта, мнения, суждений и конкретных качеств конкретного субъекта.
Достоверность

Информация достоверна, ели она отражает истинное положение дел.

Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Основные механизмы получения недостоверной информации:


  • преднамеренное искажение

  • искажение в результате помех

  • преувеличение или преуменьшение реального факта

Например, историческая или социально - политическая информация подвержена всем трем способам получения и передачи недостоверной информации.

Полнота

Информация является полной, если ее достаточно для принятия решения. Например, историческая информация никогда не бывает полной, и ее полнота уменьшается по мере удаления от нас исторической эпохи.


Актуальность

Актуальность информации – это ее важность существенность для настоящего времени. Своевременность информации играет важную роль в объективной оценке ситуации и в процессе принятия решения. Причины неактуальности информации: устаревание; ненужность (бесполезность).


Полезность (ценность)

Полезность информации оценивается по тем задачам, которые мы можем решать с ее помощью. Оценка полезность или бесполезность информации – субъективна.


Понятность

Информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя.


Информационные процессы

В течение жизни человек постоянно воспринимает информацию, ее также воспринимают животные, насекомые; специальные технические средства, роботы и автоматы. Они могут получать, хранить и перерабатывать информацию. Эти действия называют информационными процессами.


Хранение информации:

Чтобы информацию можно было использовать многократно, ее надо сохранять: I этап зарубки, наскальная живопись, узелковый счет; II этап - письменность (рукописи, книги) – древние библиотеки и архивы. Письменные документы начинают играть большую роль – использоваться в качестве орудий управления. III этап – открытие книгопечатания (1440, Гуттенберг), с его изобретением наибольший объем информации стал храниться в виде печатных изданий в определенных местах.

Хранение информации – это способ распространения информации в пространстве и времени. Процесс хранения играет большую роль в жизни человека, постоянно совершенствуется.

Различная информация требует различного времени хранения (обсудить). Если информации много, ее невозможно удержать в памяти, прибегают к помощи различного рода хранилищ информации.

Для того, чтобы сохраненной информацией можно было воспользоваться нужно иметь к ней доступ. Способ хранения зависит от носителя информации (библиотека. Музей, видео или медиатека, альбом, записная книжка и т.д.)

Информационная система – хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Публичная библиотека – информационная система, личная – далеко не всегда.

Поиск информации – извлечение необходимой информации из хранилища, может быть ручной или автоматизированный.
Передача информации

В процессе передачи информации участвуют источник и приемник, между ними обязательно должен существовать канал связи (нельзя докричаться до друга через океан). Канал связи – это совокупность устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к приемнику.



прямая соединительная линия 17
П
прямая соединительная линия 21 прямая соединительная линия 19
И

Ипрямая соединительная линия 15


И
П; ИП; И ; П


П

Для обеспечения процесса передачи информации могут использоваться вспомогательные устройства. Устройство для преобразования исходного сообщения источника к виду удобному для передачи называется кодирующим; устройство, служащее для преобразования закодированного сообщения в исходное называется декодирующим.

В процессе передачи информация может искажаться и теряться. Наука, разрабатывающая способы защиты информации – криптология.

Процесс передачи информации может представить в виде схемы:

Помехи


прямая соединительная линия 12

Информация


прямая соединительная линия 3
Кодирующее устройство
прямая соединительная линия 4
Канал

связи
прямая соединительная линия 5


Декодирующее устройство
прямая соединительная линия 2

Приемник


Защита от помех
прямая соединительная линия 11

Каналы передачи: симплексные (), полудуплексные(по двум направлениям попеременно) и дуплексные ( по 2 направлениям).

По каналу можно передавать несколько сообщений, для их выделения существуют фильтры. Пропускная способность определяется максимальным количеством символов, передаваемых в отсутствии помех, зависит от физических свойств. Основоположник теории информации - Клод Шеннон, который создал теорию передачи и кодирования информации по каналам связи. Он установил связь между способом кодирования передаваемых сообщений, скоростью их передачи и вероятностью искажения. Шеннон доказал, что при любых помехах и шумах можно обеспечить передачу информации без искажения.
Обработка информации

Обработка информации - преобразование информации от одного вида в другой.

Примеры:

Пример

Входная информация

Выходная информация

Правило преобразования

Определение длины пути

t, v

S

S=vt

Постановка диагноза

Симптомы, анализы

Диагноз

Знания, умения, опыт врача

Чек в магазине

Товар и его цена

Итого

Суммирование кассового аппарата

Системы, в которых наблюдателю доступны только входные и выходные данные, а структура преобразования и внутренние процессы неизвестны – называются «черные ящики». Возможность автоматизировать обработку информации основана на том, что сам процесс обработки не требует осмысления, т.е. происходит по принципу «черного ящика», когда важна лишь входная и выходная информация.

Итак, обработка информации может происходить 2 способами: по строгим формальным правилам и по принципу «черного ящика».


Информационное общество.

Информационной деятельностью человека называют деятельность, связанную с процессами получения, преобразования, накопления и передачи информации.

В результате НТР человечество создавало все новые средства и способы сбора, хранения и передачи информации. Но важнейшее направление – обработка до недавнего времени осуществлялась исключительно человеком. Постоянное совершенствование техники, производства привело к резкому увеличению объема информации, с которой необходимо сталкиваться человеку в процессе профессиональной деятельности.

Если в начале XX века общая сумма знаний удваивалась приблизительно каждые 50 лет, то в последние годы каждые 5 лет. Именно в середине XX века появились первые компьютеры. Каким же путем человечество пришло к ним?

30 тыс. лет до н.э. – «вестоницкая кость», узелковый счет;

VI-V век до н.э. – абак (Древняя Греция, Рим, Китай)- в основе счета пятеричная с.с.

На Руси долгое время считали на косточках, которые раскладывали в кучки. С XV века появились счеты (дощаный счет);

IX в. – индийские ученые изобрели позиционную с.с.

В начале XVII века потребовались счетные устройства, способные выполнить большой объем вычислений с высокой скоростью.

1623 г. – Вильгельм Шиккард (Германия) создал шестиразрядную ВМ (+,-), изобретение было практически неизвестно;

1642 г. – «Паскалина» Блез Паскаль сконструировал счетное устройство, чтобы облегчить труд своего отца – сборщика налогов, оно позволяло суммировать десятичные числа;

1654 г. – англичанин Роберт Биссакар разработал прямоугольную логарифмическую линейку;

1673 г. – немецкий ученый Готфрид Лейбниц создал ступенчатый вычислитель, машину которая могла -,+,*,/, извлекать корень (использовалась двоичная с.с.)

1805 г. – первое программное устройство – ткацкий станок, управляемый перфокартами, автор– Жозеф Жаккар.

1822 г. англичанин Чарлз Бэббидж выдвинул идею создания ПУ счетной машины, должна была приводиться в действие силой пара, а программы были записаны с помощью перфокарт. Не смог реализовать идею; в то время невозможно было создать некоторые детали машины. Одновременно с ним работала Ада Августа Лавлейс. Она разработала первые программы для машины, заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.

Машину Бэббиджа построили энтузиасты из лондонского музея Науки.

1880 г. Аильгот Однер (швед, живущий в Санкт-Петербурге ) создал арифмометр,
1890 г. - налаживает массовый выпуск. Механические арифмометры «жили» более 100 лет.

1884 г. американец Гермен Холлерит взял патент на «машину для переписи населения». Она включала в себя перфокарту и сортировальную машину (для обработки результатов Холлерит взял 43 табулятора и справился с работой за 4 недели, до этого эту работу выполняли 500 человек в течение 7 лет). В 1896 г. Холлерит организовал фирму, которая до сих пор известная как IBM.

XX век – эра электронных машин.

1936 г. – американец Алан Тьюринг и независимо от него американец Э. пост выдвинули и разработали концепцию абстрактной ВМ. «Машина Тьюринга» - гипотетический универсальный преобразователь дискретной информации, теоретическая вычислительная система. Тьюринг и Пост показали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы, при условии ее алгоритмизации с учетом выполняемых ими операций.

1937 г. – физик Джон Атанасов формулирует принципы автоматической цифровой машины на ламповых схемах.

1942 г. – физик Джон Моучли после детального ознакомления с проектом Атанасова представляет собственный проект ВМ. В работе над проектом ЭВМ ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer) под руководством Джона Моучли и Джона Эккерта участвовало 200 человек. Весной 1945 года ЭВМ была построена, в феврале 1946 г. – рассекречена. ENIAC содержал 178 468 ламп, занимал площадь в 300 м2, весил 30 т, выполнял 5000 операций +, 300 операций *.

1946 г. Джон фон Нейман на основе критического анализа ENIAC предложил ряд новых идей организации ЭВМ, в т.ч. концепцию хранимой программы, т.е. хранения программы в ЗУ. В результате была создана архитектура ЭВМ, во многих чертах сохранившаяся до настоящих дней.

1948 г. академик С.А. Лебедев предложил проект отечественной цифровой ЭВМ. Под руководством Лебедева разрабатываются отечественные ЭВМ: МЭСМ (1951 г.-Киев), БЭСМ (1952 г.-Москва). Параллельно создавались машины Стрела, Урал, Минск.

1949 г. введена в эксплуатацию английская машина с хранимой программой EDSAC – конструктор Морис Уилкис. 3000 электрических ламп. Уилкис ввел систему мнемонических обозначений для машинных команд, названных языком ассемблер.

Можно выделить 5 основных поколений компьютеров:



  1. 1946-60 г. – Элементная база – лампы. Быстродействие порядка 20 тыс. операций в с.Для каждой использовался свой ЯП. Носитель информации – перфокарта. Количество – несколько сотен.

  2. 1960-64 г. - Элементная база - транзисторы. Носитель информации – карта и МЛ. Более надежны.

  3. 1964-70 г. - Элементная база - интегральные схемы. Появилась возможность параллельно обрабатывать несколько программ. МД.

  4. 1970-Элементная база –БИС.
    1976 г. Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению ПК «Apple». В 1977 г. в производство запущено 3 ПК, но в 1982 г. IBM приступила к изготовлению ПК IBM с ОС MS DOS, которые и завоевали рынок.

  5. При разработке V поколения ставились принципиально другие задачи. Это не увеличение производительности, не достижение большей емкости, а создание ИИ (возможность сделать логические выводы из представленного набора фактов). Над этим проектом работают с 1982 года.


Информационная культура

Широкое использование ИТ в различных сферах ставит перед обществом задачу формирования информационной культуры.

Информационная культура включает:


  • понимание закономерностей информационных процессов;

  • умение организовать поиск и отбор информации, необходимой для решения задачи;

  • умение оценивать доступность, полноту и объективность поступающей информации;

  • владение основами компьютерной грамотности;

  • овладение основами компьютерных технологий;

  • применение полученной информации в практической деятельности;


Информации и управление

Основная функция мозга – преобразование информации о состоянии окружающей среды и выбор более целесообразного поведения.

Как осуществляется процесс управления велосипедом?

С помощью слуха и зрения человек получает информацию об окружающей среде, эта информация передается в мозг, где преобразуется в последовательность сигналов нервным окончаниям, управляющим движением рук и ног, которые воздействуют на руль и тормоза велосипеда. Т.е. без информации, ее передачи, преобразования и использования управление невозможно.

В основе любого процесса управления лежат информационные процессы. В процессе управления происходит взаимодействие 2-х систем «управляющей и управляемой», если они соединены двумя каналами; первый – от управляющей к управляемой, второй – от управляемой к управляющей, то это замкнутая система или система с обратной связью.

По каналу прямой связи передаются сигналы управления, которые вырабатывает управляющая система. Управляемая система выполняет свои функции, подчиняясь этим командам, и в свою очередь передает информацию о своем состоянии по каналам обратной связи.



Пример: поддержание постоянной заданной температуры нагрева электрической печи.

Замкнутая система – типичный пример систем автоматического регулирования.



База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал