П. А. Соловьева теоретическая информатика Конспект



страница1/4
Дата29.10.2016
Размер0.51 Mb.
  1   2   3   4





ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РЫБИНСКАЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

имени П.А. СОЛОВЬЕВА


Теоретическая информатика

(Конспект лекций)

Рыбинск 2007

1. Особенности современного этапа развития научно-технического прогресса. Место информатики среди других наук, роль в развитии общества, основные направления. Информатизация общества.

По последним данным, в мире работает около полумиллиарда компьютеров, и число их продолжает удваиваться в среднем каждые три года. При этом в среднем раз в полтора года удваиваются основные характеристики аппаратных средств (быстродействие, объём памяти и др.), один раз в два-три года меняются поколения компьютеров и программное обеспечение, и один раз в пять-семь лет меняется база стандартов интерфейсов и протоколов. ПОД протоколом понимают специальные средства для компьютера, работающего в вычислительной сети, обеспечивающие "взаимопонимание" всех компьютеров включённых в сеть передачи и обработки данных. Растёт число домашних ПК, каждый из которых способен подключаться к широко используемой информационно-вычислительной сети Internet. Сетевая инфотехнология обеспечивает доступ к весьма обширным информационным ресурсам (ИР), находящимся в компьютерах различных классов и типов во всём мире, подключённых к сети. Каждый десятый взрослый человек планеты использует компьютер постоянно. Во многих технически развитых странах умение работать с компьютером считается уже не компьютерной грамотностью, а просто грамотностью Сбылись пророческие слова академика В.М.Глушкова (1923-1982 гг.), который более 40 лет назад писал: "Развитие сети ЭВМ и терминального доступа к ним приводит к тому, что часть информации научно-технической, экономической, социальной и др. помещается в память машины. К началу нового тысячелетия в технически развитых странах основная масса информации будет храниться в безбумажном виде, в памяти ЭВМ. Тем самым человек, который в начале XXI века не будет уметь пользоваться этой информацией, уподобится человеку XX века, не умеющему ни читать, ни писать". Примером компьютерной обработки информации является система "Сирена" для резервирования мест на авиарейсы, обеспечивающая хранение большого объёма данных о наличии свободных и занятых мест, быстрый поиск необходимой информации о занятых местах, обмен информацией между центральным компьютером и удаленными от него терминалами, установленными на рабочих местах кассиров-операторов. Информатика как широкая сфера научных знаний возникла на стыке нескольких фундаментальных и прикладных наук: • философии и психологии - через учение об информации и теорию познания; • математики - через теорию математического моделирования, дискретную математику, математическую логику и теорию алгоритмов; • кибернетики - через теорию информации и теорию управления; • лингвистики - через учение о формальных языках и о знаковых системах. Научным фундаментом для решения перечисленных задач является новая наука - информатика. Чрезвычайно велика ее роль и в развитии общества. Информатика служит научным фундаментом процесса его информатизации. С ней связывают прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий, которые приводят к значительным изменениям в различных сферах общества- производстве, науке, образовании, медицине и т.д.

2. Информатика- фундамент современного общественного прогресса.

Фактически в последние годы на наших глазах произошла компьютерная революция, затронувшая все сферы социальной, культурной, научной ипроизводственной деятельности людей. Созданы предпосылки для перехода ОТ технологического общества к информационному, в котором: • объектом и результатом груда большинства вшитого населении являются не материальные ценности, о, главным образом, информация и научные знания; • большинство населения занято в сфере услуг и информации; • информация является товаром и наряду с информационными технологиями занимает ключевое место в экономике страны и в определении темпов ей экономического роста; • любой гражданин может получить любую информацию, кроме государственных тайн, коммерческих и личных секретов; • существует сеть гигантских взаимосвязанных накопителей информации, т.е. общедоступных банков знаний и данных, а также необходимых технологических средств, таких как компьютеры, программы, интерактивные системы связи и др.; • особую роль играет компьютер. Ключевую роль на этапе формирования информационного общества играет информатика. Члены информационного общества в той или иной мере связаны с процессами переработки информации и поэтому вынуждены осваивать и практически использовать соответствующие этим процессам новые информационные технологии - современные способы сбора, хранения, обработки и передачи информации на основе средств ВТ и связи. Так, на большинстве крупных предприятий в Рязани (ЗИЛ, Приборный завод, Управление распределением ресурсов и др.) используется информационно-поисковая система для складских помещений, позволяющая собирать, хранить и обрабатывать информацию о громадной номенклатуре деталей, хранящихся на складе. Движением крана-штабелёра управляет компьютер, вычисляющий оптимальную траекторию его движения и выдающий соответствующие сигналы на привод. Информация обо всей номенклатуре деталей и их перемещении также хранится на машиночитаемых носителях и обрабатывается компьютером.

3. Понятие информатики и её сущность. Задача информатики как учебной дисциплины.

Известны две концепции в подходе к определению информатики. Сторонники первой - академики Моисеев Н.Н., Дородницын А.А., Ершов А.П. и др. исходят из определяющей роли ВТ и сущность информатики определяют как повсеместное внедрение ВТ во все сферы деятельности общества,отождествляя её со всеобщей компьютеризацией, т.е. за отправную точку информатики они принимают ЭВМ и построенные на их основе автоматизированные системы обработки информации.

Согласно второй концепции академика В.М.Глушкова, такое понимание информатики является узким и отражает только одну, и не самую главную, сторону данного понятия. Принципиальным в его позиции является то обстоятельство, что ВТ не признаётся сущностным понятием информатики и при всей её значимости служит всего-навсего лишь высокоэффективным и в современных условиях незаменимым средством обработки информации, т.е. ни появление ЭВМ, ни переход на их тотальное использование не влияют на сущность понятия информатики, а являются лишь его следствием. Задача накопления, обработки и распространения информации стояла перед человечеством на всех этапах его развития, начиная с эпохи, когда основным носителем информации являлась бумага, до появления ЭВМ и систем обработки информации на их основе. Информатика и до появления ЭВМ, и после была и остаётся одним и тем же атрибутом деятельности общества. Только до появления ЭВМ она была бумажной, а с появлением ЭВМ становится безбумажной {компьютерной). Меняются не существо, а средства информатики.

По Глушкову, информатика есть некоторая методология работы с информацией, присущая любому сколько-нибудь цивилизованному обществу независимо от того, какими средствами обработки оно располагает, и сущность информатики заключается в формировании такой информационной среды, в которой бы имелись все объективные предпосылки, необходимые для наиболее рационального информационного обеспечения деятельности во всех сферах. Естественно, что создание такой среды в современных условиях предполагает всеобщую компьютеризацию, но она рассматривается лишь как компонент, хотя и один из важнейших, общей инфраструктуры информационной среды.

Таким образом, понятие информатики не вытекает только из потребностей развития и использования ВТ и не сводится только к проблемам автоматизации обработки информации, а представляет собой научно-методологический базис рационального решения информационных проблем общества.

При анализе обеих концепций становится ясно, что информатика - это комплекс научных, технических, социальных и др. проблем, связанных с методами и средствами получения и обработки информации в различных областях человеческой деятельности, включающий различные разделы современных знаний и технологий:

Целью информатики как учебного процесса является рассмотрение с позиции системного подхода всей совокупности вопросов, связанных с получением и обработкой информации.

Под понятием "информатика" объединяют ряд научных направлений, исследующих разные стороны одного и того же объекта- информации:

• теоретическая информатика; • кибернетика; • программирование; • искусственный интеллект; • информационные системы; • вычислительная техника; • информатика в обществе; • информатика в природе.

Предметом изучения теоретической информатики являются математические методы при построении моделей обработки, передачи и использования информации. Эти методы опираются на математическую логику, что служит основой для теории алгоритмов, теории автоматов, теории сетей.

Научное занимается фундаментальным исследованием процессов получения, передачи, хранения и обработки информации, а также разработкой технических и программных средств для оперирования информацией, промышленное - массовым производством компьютеров и других технических средств информатики, а социальное изучает и решает социальные вопросы информатизации общества, в том числе и компьютеризации учебного процесса.В настоящее время бурно развивается один из разделов информатики -компьютерная информатика - естественно-научная дисциплина, занимающаяся вопросами сбора, хранения, обработки и отображения информации с использованием средств ВТ.

Сегодня это одно из стратегических направлений развития общества, в котором информация является таким же стратегическим ресурсом, как полезные ископаемые, электроэнергия и др., а информационные технологии обеспечивают её эффективное использование в различных сферах человеческой деятельности.

Информационная политика будущего представляется сегодня как подключение коллективных и индивидуальных абонентов, находящихся в самых разных точках мира, к разветвлённым компьютерным системам, опирающимся на гигантские банки данных (БД) или базы знаний и способным выдавать информацию в удобном для абонентов виде.

Сложная система, называемая банком данных или системой баз данных (СБД), включает в себя собственно базу данных (БД) - средство накопления и организации больших массивов информации об объектах некоторой предметной области, а также программные, технические, языковые и организационно-методические средства, обеспечивающие централизованное накопление и коллективное многоцелевое использование данных. Одна из компонент СБД - система управления БД (СУБД) - совокупность языковых и программных средств, с помощью которых БД создается и поддерживается в процессе эксплуатации. Типичным примером БД в инженерных приложениях являются, например, каталоги интегральных схем.

В отличие от БД база знаний (БЗ) не только хранит множество данных, характеризующих элементы некоторой предметной области, но и отражает отношение между ними. Знания в отличие от данных хранят не сведения о каком-либо единичном конкретном факте, а информацию о том, как устроены все факты определённого типа.

4. Информация и ее свойства.

Информация - это отражение реального мира, в узком - любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

Информацию получают из самых разных источников - лекции, доклады, лабораторные работы, практические занятия, научные журналы, книги, радио, телевидение, глобальная вычислительная сеть Internet, устные сообщения, записки, фотографии и т.д.

Источником информации могут быть как человек, так и техническая система, генерирующая информацию о состоянии некоторого физического объекта. Под генерированием информации понимают всю совокупность процессов, в результате которых возникает новая информация, т.е. та, которая отсутствует в системе и которую нельзя получить на основе уже имеющейся. В процессе генерирования осуществляются целенаправленное извлечение и анализ сведений о каком-либо объекте или процессе. Например, проанализировав зачётную книжку студента, можно получить информацию о том, на каком факультете и по какой специальности он обучается, год поступления, как успевает по общим и специальным предметам, были ли срывы в учёбе (пересдачи), сколько лет обучается, какие практики проходил и др.

Информация - это совокупность некоторых сведений о какой-либо материальной системе (предмете, объекте, процессе, событии), предназначенных для передачи, преобразования, хранения или непосредственного использования.

Информация может быть: • личной (касается тех или иных событий в личной жизни человека или группы людей); • массовой (распространяется через СМИ: радио, телевидение, газеты, журналы и т.д.); • специальной (научно-техническая, экономическая, медицинская и т.д.). Такая информация используется для осуществления процессов управления различных уровней. свойства-хранение, обработка, передача ,создание

Однако информация - это не только сведения из книг и статей, средств массовой информации, но и сведения, хранящиеся в рельефе ключа. в структуре сложной биологической молекулы, в радиосигналах. Информация в рельефе ключа позволяет открыть с его помощью определенный ("свой") замок, заключенная в структуре биологической молекулы - позволяет живой клетке синтезировать определенные белки для новых тканей или для уничтожения попавших в организм микробов. Информация в радиосигналах с Земли включает двигатель на орбитальном спутнике и переводит его на другую орбиту.

Таким образом, информация служит важным средством существования общества, жизни каждого человека отдельно и является третьей, не менее важной, сущностью нашего мира после вещества и энергии.В случаях когда наука не может дать четкого определения какому-то явлению или предмету, пользуются понятиями о них. Последние отличаются тем, что разные люди при разных обстоятельствах могут вкладывать в понятия разный смысл. Так, в быту под информацией мы понимаем те сведения, которые получаем в результате общения с кем-либо, из книг либо из средств массовой информации и т.д. Математик будет рассматривать это понятие шире, включая в него и те сведения, которые человек не получал извне, а создавал сам с помощью умозаключений. Биолог отнесет к информации не только те данные, которые человек получал с помощью органов чувств или создавал в уме, но и те, которые хранит в себе с момента рождения и до смерти, - это генетический код, благодаря которому дети так похожи на своих родителей. Таким образом, понятие информации является сложным и многоаспектным. Взгляд на неё может быть мировоззренческим, науковедческим, управленческим, техническим и т.д., характер интереса к ней - познавательным, прагматическим, семантическим и синтаксическим, а масштаб интереса - глобальным, региональным, объективным, персональным.

5. Информация и данные.

Данные есть конкретная реализация информации и могут быть представлены графическом или символьном отображении.данные о "работе" человеческого сердца могут быть представлены в графической форме, в виде ЭКГ, снятой специальным прибором - кардиографом.превращение данных в информацию всецело зависит от специфики проблемы, которую необходимо решить.данные становятся информацией только при решении конкретной проблемы, т.е. в ходе их потребления. Иначе, информацией будут лишь те данные, которые устраняют неопределенность в отношении того или иного вопроса и позволяют принять решение: • разрешить полет экипажу авиалайнера; • выйти в рейс водителю автобуса; • начать операцию хирургу и др.

Превращение данных в информацию осуществляется потребителем (пользователем) на основе собственной информационной модели.

Информационной моделью объекта или набора объектов назовем совокупность атрибутов (характеристик) данного объекта (объектов) вместе с числовыми или иными значениями этих атрибутов.Степень информативности данных определяется тем, насколько полно и эффективно с точки зрения затрат времени, усилий и средств они позволяют получить ответ на интересующий вопрос. Информативность зависит от содержания и формы представления данных. Содержание показывает, в какой мере необходимые для решения задачи сведения или факты отражены в данных. Форма представления данных определяет время и усилия, которые необходимо затратить пользователю на получение информации, что влияет на потребительскую ценность и рыночную стоимость информации.

6. Операции с данными. Характеристика процедур.

Обработка данных включает в себя множество различных операций, таких как сбор, формализация, фильтрация, сортировка, архивация, преобразование, защита, транспортировка.

Полная совокупность всех этих действий над информацией в соответствии с принятой информационной технологией называется информационным процессом. Составные части его назовём информационными процедурами.

• Сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения; • Формализация - приведение данных, поступающих от различных источников, к одной форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой и тем самым повысить уровень их доступности; • Сортировка - упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования, что также повышает уровень доступности данных; • Архивация - организация хранения данных в удобной и легко доступной форме с целью снижения экономических затрат на хранение данных (позволяет повысить общую надёжность информационного процесса в целом); • Преобразование данных - перевод данных из одной формы в другую. Преобразование может быть связано с изменением типа носителя. Так, например, книга может храниться как в обычной бумажной форме, так и в электронном виде в памяти ЭВМ, на дискете, на магнитной ленте и др. Необходимость в многократном преобразовании информации возникает также и при транспортировке данных. Например, при передаче цифровых потоков данных по телефонным каналам связи необходимо преобразование их в аналоговые, поскольку телефонная сеть изначально ориентирована на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот. Для цифроаналоговых преобразований (ЦАП) используются специальные устройства - модемы.

Отметим также, что обработкой и преобразованием информации занимаются миллионы людей и на каждом рабочем месте выполняются ещё свои специфические операции, необходимые для управления социальными, экономическими, научными и другими процессами.

• Защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных; • Транспортировка - процесс передачи информации от мест её генерации к местам хранения, обработки и использования. Варианты передачи могут быть разными: устный (по телефону), почтовый (с использованием бумаги), электронная почта, телекоммуникационные сети (Интернет), автоматизированные каналы связи.

7. Информационные системы. Основные понятия, состав, классификация, характеристика классов. Информационная система Рязанской области.

Информация обладает четырьмя общими свойствами - ее можно создавать, хранить, обрабатывать и передавать.Процессы, связанные с этими фазами (этапами) обращения информации называют информационными процессами, а системы, реализующие их, -информационными системами.

Информационная система - это организационно упорядоченная совокупность документов, информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.Информация, будучи аккумулированной и обработанной с определенных позиций, дает новые сведения, приводит к новому знанию. Однако наиболее часто она используется для выработки управляющих воздействий в автоматических (чисто технических) и автоматизированных (человеко-машинных) системах.

Информационные системы могут иметь различную природу техническую, биологическую, социальную и т.д. В любой из них, в той или иной мере происходят сбор и обработка информации. Примером простой технической системы является автомат для продажи газированной воды

В автоматических системах задачи сбора, хранения, обработки и преобразования информации решает ЭВМ и на основании анализа результатов сама вырабатывает соответствующие решения. Примерами таких систем являются станки с программным управлением, гибкие автоматизированные производства, станки-роботы и др.

Если первичная информация извлекается из какого-либо объекта (процесса), а выходная применяется для целенаправленного изменения состояния того же объекта (процесса), причем информацию для выбора основных управляющих воздействий (принятия решения) использует человек, то такую автоматизированную информационную систему называют автоматизированной системой управления (АСУ). В этом случае ЭВМ анализирует огромные объемы информации и предлагает возможные варианты, познакомившись с которыми, человек либо выбирает лучший с его точки зрения, либо ставит перед машиной новое условие и ждет следующего совета. АСУ нашли широкое применение во всех сферах современного общества, в первую очередь как системы управления технологическими процессами (АСУТП) и коллективами людей. АСУТП служат для автоматизации различных функций на производстве. С точки зрения возможности организации конкретных информационных процессов различают: • информационно-справочные системы; • информационно-поисковые системы; • системы обработки и передачи данных; • системы связи; • системы организационного управления. Новая информационная технология (компьютерная технология) -технология, основанная на использовании персональных компьютеров и телекоммуникационных средств.

В информационной технологии в качестве исходного материала выступает информация, но уже качественно новая - о состоянии объекта, процесса или явления. Основными компонентами информационных технологий служат: сбор данных (первичной информации), обработка данных, получение результата -новой информации и передача ее потребителю.

8. Виды информации и соответствующие им меры.

Различают три вида информации: • синтаксическую; • семантическую; • прагматическую. Синтаксическая информация формально отображает структурные характеристики информации и не затрагивает их смыслового содержания. Т.е. этот вид способствует восприятию чисто внешних характеристик информации. Такую информацию называют данными, т.к. при этом не имеет значения смысловая сторона. Термин "данные" представляет конкретную реализацию информации. Это могут быть факты, признаки, наблюдения, записанные человеком или приборомЭтот вид характеризует информацию как продукт, подлежащий переработке в целях информационного обеспечения решаемых задач.

Для обработки данных используются различные средства, основными из которых являются средства хранения, передачи и переработки.

С точки зрения использования этих средств основными характеристиками информации являются способ представления, объём, скорость передачи и обработки и др.

Семантическая информация характеризует смысловое содержание сообщения, а прагматическая - отражает отношение информации и её потребителя, соответствие информации цели управления, которая на её основе реализуется. Прагматический аспект связан с рассмотрением её ценности, полноты, адекватности и других характеристик, т.е. с прагматическим использованием информации.

В соответствии с видами различают три её меры(рис 2.1)

Под количеством информации I понимают объём тех сведений, которые используются в процессе решения задачи, а под VD - объём данных в сообщении, который измеряется количеством символов (разрядов) в нём.

Количество синтаксической информации (I) - это степень уменьшения неопределённости после выбора (получения) сообщения в виде некоторого сигнала, которая определяется как разность неопределённости до получения сообщения и после:

I=Н(а) - Н(beta)(а), где: Н(а) - мера неосведомлённости потребителя информации о системе а, т.е. априорные (предварительные) сведения; Н (beta)(а) - мера неопределённости после получения сообщения beta о системе а. H(a)=-(Summa от 1 до n(p(i-тое)*log(p(i-тое)))) , где Р(i-тое) - вероятность того, что система находится в i-м состоянии.


Каталог: sites -> mpoevs -> uploads -> materials
sites -> Водных объектов в зоне влияния свалок
sites -> Информация о подготовке ко Дню правовой помощи
sites -> Нормы морфологии и синтаксиси трудные случаи морфологии
sites -> Большой зал Детской филармонии Общее количество мест – 500 (+ 4 для людей с офв) На сцене рояль –
sites -> Печатная Сб Научно-методическая конференция «Вопросы совершенствования предметных методик в условиях информатизации образования» Славянск на Кубани 2011 0,3
materials -> 1 Многомерная модель 43 Вопросы физической организации баз данных 47


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал