Тема 5.  Подходы к понятию информации и измерению информации

1.     Информационные коммуникации

2.     Цифровая информация

Информационные коммуникации

Компьютерные технологии давно уже внедрились во все сферы деятельности человека. Для получения доступа к информационным ресурсам используют компьютерные сети.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, оснащенных специальным коммуникационным оборудованием и программным обеспечением.

Сетевое оборудование (или коммуникационное) представляет собой набор периферийных устройств, которые осуществляют преобразование сигналов, используемых в компьютере, в сигналы передаваемые по линиям (например, для передачи сигналов по телефонной линии используют кабели), беспроводные (спутниковая связь, каналы цифровой связи)

Сетевое программное обеспечение (или коммуникационное) - это набор программ, обеспечивающих работу сетевого оборудования и обмен информации между компьютерами в сети.

Информационно-коммуникационные технологии – это совокупность знаний о способах и средствах работы с информационными ресурсами

Информационный ресурс – это совокупность данных, организованных для получения новой достоверной информации.

 

Инструментарий информационных технологий

Начало XXI в. характеризуется проникновением информационных технологий во все сферы деятельности человека. Сегодня персональный компьютер — наиболее распространенное устройство обработки информации. Возникает новая индустрия переработки информации на базе компьютерных и телекоммуникационных информационных технологий. Первичная информация перерабатывается в информацию нового качества с помощью аппаратного, программного и математического обеспечения данного процесса. Из этих средств отдельно можно выделить программные средства, служащие программным инструментарием информационных технологий.

Инструментарий информационных технологий — один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.

В качестве инструментария можно использовать распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовые редакторы и процессоры, графические редакторы и настольные издательские системы, системы автоматизированного проектирования, электронные таблицы, системы управления базами данных, а также электронные записные книжки и календари, информационные системы функционального назначения и информационно-поисковые системы и т.д.

 

Цифровая информация

Более чем на тысячу лет бумага оставалась главным накопителем информации.

Одним из важнейших изобретений в новейшей истории стала цифровая электроника.

С момента создания транзисторов в 1947 году и первого интегрированного микрочипа в 1956 жизнь людей принципиально поменялась. Человечество достигло невероятных результатов в плане развития компьютерных технологий, беспроводной связи, интернета, искусственного интеллекта, а вместе с тем медицины, генетики и космической отрасли. 

Что не менее важно, цифровой прогресс повлек за собой изобретение новых видов накопителей данных, в частности компьютерных жестких дисков. Это изобретение значительно повлияло на подход людей к хранению и обработке информации. Переходным моментом стал 1996 год, когда цифровые носители стали дешевле в использовании, чем бумага. 

Для хранения информации используются разные технологии. Самые распространенные: магнитные жесткие диски (HDD), оптические диски (CD, DVD, Blu-Ray) и полупроводниковые накопители (SSD, флеш-карты). Каждый вид по-своему важен и лучше остальных подходит для решения конкретных задач. 

Полупроводниковые носители чаще используются в портативной электронике, на оптических дисках хранят медиаконтент (игры, музыку, кино), а магнитные накопители задействуют, когда нужно где-то содержать большой объем данных (на ПК и серверах в дата-центрах).

Все цифровые хранилища данных работают по одному принципу: информация хранится на дисках в виде единиц и нулей, также известных как «биты» (по 8 битов от байта). Диск поделен на определенное количество областей, каждой из которых присваивается логический нуль или единица.

 

Измерение информации может рассматриваться как определение ее количества и объема данных. В зависимости от формы адекватности информации эти параметры имеют разную интерпретацию.

Синтаксическая мера информации не выражает смыслового отношения к объекту, и объем данных в сообщении измеряется количеством символов (разрядов) в этом сообщении. В двоичной системе количество разрядов измеряется в битах, в десятичной системе счисления — в дитах. Так, сообщение в десятичной системе счисления в виде числа 57 332 имеет объем данных 5 дит, а сообщение в двоичной системе 01101111 — 8 бит. Количество информации на синтаксическом уровне связано с понятием неопределенности состояния системы (энтропии системы), которое было сформулировано К. Шенноном, и измеряется изменением (уменьшением) неопределенности системы.

 Для измерения смыслового содержания информации на семантическом уровне применяется тезаурусная мера. Тезаурус — совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.

Прагматическая мера информации определяет полезность информации для достижения пользователем поставленной цели.

Единицы измерения информации

Бит — минимальная единица измерения информации, количество информации, которым описывается состояние

«включен» (1) или «выключен» (0). Слово «бит» произошло от Binary Digit (двоичная цифра). Именно такое определение единицы «бит» и дано выше в подразделе «Кодирование чисел». Есть ли электрическое напряжение на выводах схемы, есть ли электрический заряд в ячейке памяти, какое из двух возможных противоположных направлений намагниченности в данной области магнитного носителя, отражает ли свет лазерный оптический диск — все это вопросы, требующие ответа Да или Нет, один из которых трактуется как логическая единица, а второй — как логический нуль, поэтому электронный способ счета основан всего на двух цифрах, 0 и 1. Именно данные в формате этих цифр поручается хранить компьютерной памяти и обрабатывать вычислительной системе.

Байт — единица измерения количества информации, объема памяти и емкости запоминающего устройства. В памяти ЭВМ байт — наименьшая адресуемая единица данных, обрабатываемая как единое целое (в первых компьютерах за раз могло обрабатываться число длиной 8 бит), поэтому в качестве единицы измерения объема компьютерной информации выбрана более крупная, чем бит, единица информации — байт, последовательность 8 бит, т.е. 1 байт = 8 бит. В символьных (текстовых) данных каждый символ кодируется (обозначается) одним байтом. Уникальное 8-битовое обозначение (код) получают заглавные и строчные буквы английского и русского алфавитов, цифры от 0 до 9, знаки препинания, другие символы (процент, номер) и некоторые управляющие коды передачи информации. На одной машинописной странице при размещении 50 строк и 60 символов текста в одной строке помещается 3 тыс. символов, следовательно, для хранения такого текста потребуется 3 тыс. байт машинной памяти.

 

Для записи чисел короче 8 бит в байтах добавляются слева нули (см. табл. 1.)

Левые нули не меняют двоичное число, но создают единую форму записи чисел — 8 бит на любое число от 0 до 255.

Десятич- ное число	Двоичное число	Шестнадцати- ричное число	Десятич- ное число	Двоичное число	Шестнадцати- ричное число
0	00000000	0	8	00001000	8
1	00000001	1	9	00001001	9
2	00000010	2	10	00001010	А
3	00000011	3	11	00001011	В
4	00000100	4	12	00001100	С
5	00000101	5	13	00001101	D
6	00000110	6	14	00001110	Е
7	00000111	7	15	00001111	F
			16	00010000	10

Таблица 1.

В десятичной системе счисления укрупненные единицы измерения обозначаются приставками к названию кило, Мега, Гига, что соответствует увеличению численного значения на множитель десять в степени: 103 = 1000 (тысяча), 106 =1 000 000 (миллион), 109 = 1 000 000 000 (миллиард), т.е. переход к следующей, более крупной, единице сопровождается умножением на 1000 (103). В двоичной системе укрупненные единицы измерения тоже обозначаются приставками к названию кило, Мега, Гига, Тера, Пета, Экза, но они увеличивают численное значение на множитель 2 в степени: 210, 220, 230, 240, 250, 260, т.е. переход к следующей, более крупной, единице сопровождается умножением на 210 = 1024:

•        1 Кбайт = 1024 байт = 210 байт;

•        1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 байт;

•        1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 байт;

•        1 Тбайт = 1024 Гбайт = 240 байт;

•        1 Пбайт = 1024 Гбайт = 250 байт;

•        1 Эбайт = 1024 Пбайт = 260 байт.

Передача информации по каналам связи характеризуется скоростью передачи данных: бит в секунду, Кбит/с, Мбит/с и др. Количество переданных бит удобнее считать в десятичной системе счисления, поэтому приставки в единицах измерения скорости связаны коэффициентом 1000 (103). Единица измерения скорости передачи данных 1 бит/с называется бодом.