Системы управления документами

 

 

1.2. Понятие информации

Термин информация происходит от латинского слова informatio – разъяснение, изложение. Первоначальное значение этого термина – «сведения, передаваемые людьми устным, письменным или иным способом». В середине ХХ века термин «информация» превратился в общенаучное понятие, означающее обмен сведениями между людьми, между человеком и автоматом, между автоматами, а также обмен сигналами в животном и растительном мире.

В философском смысле информация есть отражение реального мира. Это  сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Таким образом, понятие информации связывается с определенным объектом, свойства которого она отражает.

В информатике под информацией  понимается сообщение, снижающее степень  неопределенности знаний о состоянии  предметов или явлений и помогающее решить поставленную задачу.

Изменение некоторой физической величины во времени, обеспечивающее передачу сообщений, называется сигналом.

Мы живем в материальном мире, состоящем из физических тел  и физических полей. Физические объекты  находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которые сопровождаются обменом энергией и переходом  ее из одной формы в другую. Для  того чтобы в материальном мире происходил обмен информацией, ее преобразование и передача, должны существовать носитель информации, передатчик, канал связи, приемник и получатель информации. Канал связи представляет собой  среду, в которой происходит передача информации. Канал связи объединяет источник и получателя информации в  единую информационную систему(рис. 1).

Подобные информационные системы существуют как в технических  системах, так и в человеческом обществе и живой природе. Информационные системы можно разделить на естественные и искусственные. К первым относятся  все естественно возникшие системы. Такими системам являются биологические  организмы. Искусственными информационными  системами являются информационные системы, созданные человеком.

Рис.1. Информационная система.

Зарегистрированные сигналы  называются данными. Для их регистрации с целью хранения и передачи необходим некоторый язык. Этот язык должен быть понятен как отправителю информации, так и ее получателю. Данные могут нести в себе информацию о событиях, происходящих в материальном мире. Однако данные не тождественны информации. Для получения информации нужен метод обработки данных. Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов их обработки.

Информация существует только в момент взаимодействия данных и  методов. В остальное время она  содержится в виде данных. Таким  образом, во-первых, не существует информации самой по себе как некоторой самостоятельной  сущности без ее носителя в виде некоторых материальных процессов, во-вторых, не существует информации безотносительно  к субъекту, способному извлекать  ее из полученного сообщения. Из одних  и тех же данных разные получатели могут извлечь разную информацию в зависимости от адекватности методов  их обработки.

Данные являются объективными, так как это результат регистрации  объективно существующих сигналов, вызванных  изменениями в материальных телах  и полях. В то же время методы являются субъективными, так как в их основе лежат алгоритмы, составленные людьми.

Получатель информации оценивает  ее в зависимости от того, для  решения какой задачи она будет  использована. При оценке информации различают ее синтаксический, семантический  и прагматический аспекты.

Передаваемое сообщение  должно быть представлено в виде последовательности символов некоторого алфавита. Синтаксический аспект касается формальной правильности сообщения с точки зрения синтаксических правил используемого языка безотносительно к его содержанию.

Семантический аспект передает смысловое содержание информации и соотносит её с ранее имевшейся информацией. Знания об определенной предметной области фиксируются в форме тезауруса, то есть совокупности понятий и связей между ними. При получении информации тезаурус может изменяться. Степень этого изменения характеризует воспринятое количество информации. Семантический аспект определяет возможность достижения поставленной цели с учетом полученной информации, т.е. определяет ценность информации.

Количество информации, содержащейся в некотором сообщении, можно  оценить степенью изменения индивидуального  тезауруса получателя под воздействием данного сообщения. Иными словами, количество информации, извлекаемой  получателем из поступающих сообщений, зависит от степени подготовленности его тезауруса для восприятия такой информации. Если индивидуальный тезаурус получателя сообщения не пересекается с тезаурусом отправителя, то получатель не понимает сообщение и для него количество принятой информации равно  нулю. Такая ситуация аналогична прослушиванию  сообщения на неизвестном языке. Несомненно, что сообщение не лишено смысла, однако оно непонятно, а значит, не информативно. Если тезаурусы отправителя  и получателя совпадают, то количество информации в сообщении также  будет равно нулю, поскольку его  получатель знает абсолютно всё  о предмете. В этом случае сообщение  не дает ему ничего нового. Сообщение  несет информацию для получателя только в том случае, когда их тезаурусы пересекаются частично.

Человек сначала наблюдает  некоторые факты, которые отображаются в виде набора данных. Здесь проявляется  синтаксический аспект. Затем после  структуризации этих данных формируется  знание о наблюдаемых фактах, которое  фиксируется на некотором языке. Это семантический аспект информации. Полученное знание и созданные на его основе информационные модели человек  использует в своей практике для  достижения поставленных целей.

В реальной жизни часто  возникает ситуация, когда даже наличие  полной информации не позволяет решить поставленную задачу. Прагматический аспект информации проявляется в возможности её практического использования.

Таким образом, не любое сообщение  несет информацию. Для того чтобы  сообщение несло некоторую информацию, и было полезно получателю, оно  должно быть:

• записано на некотором языке;
• этот язык должен быть понятен получателю;
• получатель должен обладать методом извлечения информации из сообщения;
• сообщение должно снижать степень неопределенности относительно объекта, который интересует получателя;
• сообщение должно помогать ему решить поставленную задачу;
• получатель должен обладать реальной практической возможностью использовать полученную информацию.

 

 

1.3. Свойства информации

На свойства информации влияют как свойства данных, так и свойства методов её обработки.

1. Объективность информации. Понятие объективности информации относительно. Более объективной является та информация, в которую методы обработки вносят меньше субъективности. Например, в результате наблюдения фотоснимка природного объекта образуется более объективная информация, чем при наблюдении рисунка того же объекта. В ходе информационного процесса объективность информации всегда понижается.
2. Полнота информации. Полнота информации характеризует достаточность данных для принятия решения. Чем полнее данные, тем шире диапазон используемых методов их обработки и тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешности в информационный процесс.
3. Адекватность информации. Это степень её соответствия реальному состоянию дел. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако полные и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.
4. Доступность информации. Это мера возможности получить информацию. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов их обработки приводят к тому, что информация оказывается недоступной.
5. Актуальность информации. Это степень соответствия информации текущему моменту времени. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска или разработки адекватного метода обработки данных может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится ненужной.

 

 

1.4. Носители данных

Физический метод регистрации  данных может быть любым: механическое перемещение, изменение формы, изменение  электрических или магнитных  характеристик, изменение химического  состава или характера химических связей и др. В соответствии с  методом регистрации данные могут  храниться и транспортироваться на различных носителях.

Самым распространенным носителем  данных является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения  оптических характеристик её поверхности. Изменение оптических свойств поверхности  используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом  на пластмассовых носителях с  отражающим покрытием (CD-ROM).

Магнитные ленты и магнитные  диски используют изменение магнитных  свойств.

Регистрация данных путем  изменения химического состава  поверхностных веществ используется в фотографии.

Свойства информации тесно  связаны со свойствами её носителей. Любой носитель характеризуется  следующими параметрами:

1. Разрешающей способностью – количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения.
2. Динамическим диапазоном – логарифмом отношения интенсивностей максимального и минимального регистрируемых сигналов.

Одной из важнейших задач  информатики является задача преобразования данных с целью смены носителя. Стоимость устройств ввода и  вывода вычислительных систем, работающих с носителями информации, составляет до половины стоимости аппаратных средств.  

1.5. Операции с  данными

Над данными можно выполнять  различные операции, состав которых  определяется решаемой задачей. Перечисленные  ниже операции с данными не зависят  от того, кто их выполняет – техническое  устройство, компьютер или человек.

1. Сбор данных – накопление данных с целью обеспечения достаточной их полноты для принятия решений.
2. Формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, что позволяет сделать их сопоставимыми между собой.
3. Фильтрация данных – отсеивание данных, в которых нет необходимости для принятия решений, при этом снижается уровень шума и повышается их достоверность и адекватность.
4. Сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования.
5. Защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.
6. Архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме, снижающей затраты на хранение и повышающей общую надежность информационного процесса.
7. Транспортировка данных – приём и передача данных между удаленными участниками информационного процесса.
8. Преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую. Часто связано с изменением носителя. Например, книги можно хранить в бумажной форме, а можно в электронном виде.

 

 

2. Кодирование  данных двоичным кодом

2.1. Двоичное кодирование

Для автоматизации работы с данными разных типов важно  уметь представлять их в унифицированной  форме. Для этого используется кодирование.

Кодирование – это представление данных одного типа через данные другого типа. Естественные языки – это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей с помощью речи. В качестве другого примера можно привести азбуку Морзе для передачи телеграфных сигналов, морскую флажковую азбуку.

В вычислительной технике  используется двоичное кодирование, основанное на представлении данных последовательностью  из двух символов: 0 и 1. Эти знаки  называются двоичными цифрами, по-английски digit или сокращенно bit (бит).

Одним битом можно выразить два понятия: да или нет, черное или  белое, истина или ложь, 0 или 1. Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных  понятия:

Тремя битами можно закодировать 8 понятий:

001  011  100  101   110  111.

Увеличивая на единицу  количество разрядов, мы увеличиваем  в два раза количество значений, которое может быть выражено в  данной системе, то есть

N = 2^m

где N – количество кодируемых значений; 
m – количество двоичных разрядов. 

 

2.2. Кодирование  целых чисел

Любое целое число можно  представить в виде разложения в  полином с основанием два. Коэффициентами полинома являются числа 0 и 1. Например, число 11 может быть представлено в  такой форме:

1 x 2³ + 0 x 2² + 1 x 2¹ + 1 x 2⁰ = 11

Коэффициенты этого полинома образуют двоичную запись числа 11: 1011.

Для преобразования целого числа в двоичный код надо делить его пополам до тех пор, пока в  остатке не образуется ноль или единица. Совокупность остатков от каждого деления, записанных справа налево, образует двоичный код десятичного числа.

Для представления целых  чисел используется байт, имеющий  восемь двоичных разрядов (рис. 2).

Рис. 2. Представление целых чисел.

Первый разряд используется для хранения знака числа. Обычно «+» кодируется нулём, а «–» –  единицей. Диапазон представления целых  чисел зависит от числа двоичных разрядов. С помощью одного байта  могут быть представлены числа в  диапазоне от –128 до +127. При использовании  двух байтов могут быть представлены числа от –32 768 до +32 767. 

2.3. Кодирование  вещественных чисел

Существуют два способа  представления вещественных чисел  в памяти компьютера: с фиксированной  точкой и с плавающей точкой.

При представлении вещественных чисел в форме с фиксированной  точкой положение десятичной точки  в машинном слове фиксировано (рис. 3).

Рис. 3. Вещественное число с фиксированной точкой.