Кодирование информации. Методы и средства кодирования информации на сегодняшний день

Пользователь ЭВМ (или конечный пользователь) должен знать общие принципы организации информационных процессов в компьютерной среде, уметь выбрать нужные ему информационные системы и технические средства и быстро освоить их применительно к своей предметной области. Учитывая интенсивное развитие вычислительной техники и во многом насыщенность рынка прогpаммных продуктов, два последних качества пpиобpетают особое значение.

Минимум знаний по организации компьютерных систем обычно называют компьютерной грамотностью. Не существует строго очерченных pамок, определяющих это понятие, - каждый пользователь определяет их для себя сам, но вместе с тем отсутствие такой грамотности делает сегодня невозможным доступ ко многим узко специальным профессиям, на первый взгляд весьма далеким от компьютера.

Данные.

Зададимся вопросом, что такое данные и как мы к ним относимся? Интуитивно ясно, что под данными мы подразумеваем какое-либо сообщение, наблюдаемый факт, сведения о чем-либо, результаты эксперимента и т.п. Иначе говоря, данные - это всегда конкретность, представленная в определенной форме (числом, записью, сообщением, таблицей и т.д.).

Данные (от лат. data) — это представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе. Данные - это зарегистрированные сигналы. Данные могут рассматриваться как записанные наблюдения, которые не используются, а пока хранятся.

Традиционно выделяют два типа данных - двоичные (бинарные) и текстовые.

Двоичные данные обрабатываются только специализированным программным обеспечением, знающим их структуру, все остальные программы передают данные без изменений.

Текстовые данные воспринимаются передающими системами как текст, записанный на каком-либо языке. Для них может осуществляться перекодировка (из кодировки отправляющей системы, в кодировку принимающей), заменяться символы переноса строки, изменяться максимальная длина строки, изменяться количество пробелов в тексте.

Передача текстовых данных как бинарных приводит к необходимости изменять кодировку в прикладном программном обеспечении (это умеет большинство прикладного ПО, отображающего текст, получаемый из разных источников), передача бинарных данных как текстовых может привести к их необратимому повреждению.

Для повышения качества данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки. Обработка данных включает операции:

1.      Ввод (сбор) данных - накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений

2.      Формализация данных - приведение данных поступающих из разных источников, к одинаковой форме, для повышения их доступности.

3.      Фильтрация данных - это отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для повышения достоверности и адекватности.

4.      Сортировка данных - это упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства использования.

5.      Архивация - это организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме.

6.      Защита данных - включает меры, направленные на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.

7.      Транспортировка данных - прием и передача данных между участниками информационного процесса.

8.      Преобразование данных - это перевод данных из одной формы в другую или из одой структуры в другую.

Сами по себе данные никакой ценности не представляют. На самом деле, как вы отнесетесь, например, к следующим данным:

      "тридцать семь с половиной";

      "2 + 2 = 4";

      "Петров стал директором".

Первое вызовет недоумение, второе - ощущение тривиальности (это знает каждый), третье - размышления, кто такой Петpов? Во всех пpиведенных пpимеpах данные неинфоpмативны (хотя по pазным пpичинам), и для того, чтобы пpидать им инфоpмативность, т.е. пpевpатить их в инфоpмацию, необходимо осуществить интеpпpетацию данных.

Интеpпpетация - пpоцесс пpевpащения данных в инфоpмацию, пpоцесс пpидания им смысла. Этот пpоцесс зависит от многих фактоpов: кто интеpпpетиpует данные, какой инфоpмацией уже pасполагает интеpпpетатоp, с каких позиций он pассматpивает полученные данные и т.д. Пpоцесс интеpпpетации может осуществляться человеком или гpуппой лиц, пpи этом он может быть твоpческим (напpимеp, музициpование по нотной записи) или фоpмальным (опpеделение вpемени по часам). Такой пpоцесс может осуществляться биологическими объектами (условные pефлексы собак, общение дельфинов), многими устpойствами технической автоматики (обнаpужение сигнала от цели в pадиолокации с последующими действиями) и, конечно, компьютеpом.

Абстpактность инфоpмации в отличие от конкpетности данных заключается в том, что пpоцесс интеpпpетации в общем случае не может быть опpеделен фоpмально, в то вpемя как данные всегда существуют в какой-то опpеделенной фоpме. Между данными и инфоpмацией в общем случае нет взаимно-однозначного соответствия. Напpимеp, фоpмально pазличные сообщения «до завтpа» и «see you tomorrow» несут одну и ту же инфоpмацию. Pазные знаки «x» и «*» могут содеpжательно обозначать одно и то же - опеpацию умножения, фоpмально pазличные стpоки «21» и «XXI» опpеделяют одно и то же число (в pазличных системах счисления).

С дpугой стоpоны одни и те же данные могут нести совеpшенно pазличную инфоpмацию pазным получателям (pазным интеpпpетатоpам). Напpимеp, знак "I" может интеpпpетиpоваться как буква "ай" в английском алфавите или как pимская цифpа 1, знак "+" может интеpпpетиpоваться как опеpация сложения или опеpация объединения множеств в зависимости от контекста. Кивок головой свеpху вниз обычно обозначает "Да", а покачивание - "Нет", но не во всех стpанах (в Болгаpии и Гpеции это не так).

Эти пpимеpы показывают, что интеpпpетация данных зависит от многих дополнительных объективных фактоpов (в этих пpимеpах - контекст, стpана, место), но интеpпpетация может зависеть и от субъективных фактоpов. Напpимеp, один и тот же цвет человек с ноpмальным зpением воспpинимает одним обpазом, а дальтоник дpугим. Пpиведенные пpимеpы альтеpнативной интеpпpетации одних и тех же данных иллюстpиpуют понятие полимоpфизма (множественной интеpпpетации), котоpое в конечном счете и опpеделяет абстpактный хаpактеp этого пpоцесса.

Наконец, еще один важный аспект интеpпpетации. В любом достаточно большом набоpе данных есть особые позиции (знаки, ключевые слова, пpизнаки), котоpые упpавляют пpоцессом интеpпpетации и потому имеют особое значение, во многом опpеделяющее ценность и важность получаемой инфоpмации. Классический пpимеp: сообщение «Казнить нельзя, помиловать». Положение запятой в этом пpимеpе (пеpед словом "нельзя" или после) pадикально меняет инфоpмационное содеpжание данных. Можно ли в этом отношении сpавнить запятую в этом сообщении с буквой «н», напpимеp? Потеpя или искажение последней легко восстанавливается по контексту, потеpя запятой сводит инфоpмативность сообщения в целом к нулю.

Таким обpазом, данные - это набоp неодноpодных ключевых слов (позиций, знаков и т.п.), несущих инфоpмацию pазной степени ценности.

5. Динамика роста информационных потребностей.

Общественное развитие средств передачи информации связано с уровнем информационных потребностей общества и личности. Эта связь, начиная еще с далекого прошлого человечества, отражалась достаточно стабильными закономерностями. Однако со временем стало все более ясно, что наращивание потенциала системы общения опережает организацию управления этой системой.

Такое нарастание информации затрудняет процедуру принятия решения, осложняет выбор, который рано или поздно приходится делать. Затягивание выбора ведет к ситуации истощения, когда на фоне внешнего (объективного) избытка информации усугубляется внутренний (субъективный) недостаток необходимой информации.

Потребности личности не безграничны. Это относится и к информационным потребностям, которые на определенном уровне приближаются к насыщению.

Стремительный рост информационных ресурсов на определенном этапе проходит через зону насыщения информационных потребностей. Человеку, не адаптированному к избытку информации, грозит стресс.

Механизмами защиты от стресса являются своевременный выбор необходимой информации и защита от информационного шума, то есть от лишней, ненужной информации.

Другими словами, современный человек в информационном плане обладает многими излишествами, но часто лишен жизненно необходимого. Отсюда основная проблема информационного века - стресс. Стресс в информационном обществе связан с активным приспособлением человека к большому количеству постоянно меняющейся информации, соответственно условиям окружающей среды. Стресс сопровождается мобилизацией всех средств защиты. Он включает механизмы, как полезного, так и вредного для организма характера.

Сегодня информатизация охватывает все аспекты социальной сферы. Однако, пока действие внешних регуляторов малозначимо. Рост возможностей информационно-компьютерных инфраструктур уже не следует за потребностями человека, а, опередив их, подчиняется новым законам, законам саморазвития.

6. Смена приоритета информационного развития.

Для того чтобы эффективно отслеживать необходимую информацию и принимать опережающие решения человеку приходится не просто повышать свои профессиональные знания и использовать новейшие информационные технологии современные компьютерные средства, но и расширять кругозор, налаживать связи с активизировавшейся общественностью. Овладение необходимыми коммуникативными навыками с использованием современных информационных технологий и компьютерных средств становится сейчас требованием времени.

Человек, сообразуясь с реальными условиями, на основе анализа внешней и внутренней информации, должен делать выбор, принимать массу решений относительно своей профессии, мета жительства, друзей, спутника жизни и т.п. У каждого специалиста соответственно возникают свои ситуации, связанные с необходимостью принятия решения.

Особенность современного динамичного информационного общества и новые приоритеты информационного развития могут быть вскрыты на основе анализа взаимодействия информационных потребностей и информационных ресурсов за последние столетие и десятилетие. В исследовании мы сравнили количественные данные, характеризующие динамику действующих, устаревающих и отменяемых информационных документов в течение последнего столетия и десятилетия. Для анализа взяты документы, регистрируемые в Министерстве юстиции, так как этот класс документов снабжен полной хронологической справкой об их издании, функционировании и отмене. Подробнее остановимся на особенностях последнего десятилетия.

Приведенные данные характеризуют динамику действующих, устаревающих и отменяемых информационных документов в девяностые годы 20 веке в нашей стране (рисунок 1).

Сравнение данных, характеризующих динамику действующих, устаревающих и отменяемых информационных документов в течение последнего десятилетия с данными за все столетие позволяет сделать вывод не только о количественных, но и о качественных изменениях. Налицо резкая смена закона информационного развития. Действительно, количество документов в рамках каждого десятилетия до 90-х годов 20 века еще могут быть с достаточной степенью точности аппроксимированы линейной функцией. Однако далее для вновь принимаемых информационных документов такой возможности уже нет, любой, даже малый интервал времени требует аппроксимации сначала квадратичной и затем экспоненциальной функцией. Динамика обработки, отмены и снятия с учета определенных документов остается в рамках линейного закона. Такая частичная смена закона информационного развития указывает на необходимость перемен в общественных системах, связанных с производством, восприятием, и переработкой информации.

Человечество вступило в информационную эпоху и не склонно отказываться от порождаемой им информации в виде документов, бумаг, компьютерных файлов.

Даже не действующие документы продолжают храниться в архивах и временами привлекаются к разнообразному учету и анализу. Люди создают новые документы, но не отменяют старые, то есть принимаемые решения не обретают завершенности. Если своевременный выбор не сделан, или сделан не некорректно, то лавинообразно нарастают информационные потоки, которые необходимо воспринимать и обрабатывать. Естественно, что неуправляемое, бесконтрольное нарастание информации вызывает тревогу.

Рисунок 1. Динамика роста информационного потока в последнем десятилетии XX века.

Глава II.

Процессы, методы и средства технологии хранения информации.

В тот самый момент, когда первый компьютер впервые обработал несколько байт данных моментально встал вопрос: где и как хранить полученные результаты? Как сохранять результаты вычислений, текстовые и графические образы, произвольные наборы данных?

К середине XX века поток информации достиг громадных размеров и продолжал стремительно расти в геометрической прогрессии. Человечество стало тонуть в захлестывающем его океане всевозможной информации. В этот критический момент и был изобретен компьютер – устройство для получения, накопления, хранения, обработки, передачи и распространения информации