После совершения действия неопределенность уменьшилась в 2 раза. Получили 1 бит информации.
Отчет по лабораторным работам
ИНФОРМАТИКА
Курс 1 ЗЭЭ
Выполднил
Багинский М.Н
Мойсюк А.В
Проверил
Костюкевич В.М
Петрозаводск 2015
1.1. Что означает термин "информатика" и каково его происхождение?. 3
1.2. Какие области знаний и административно-хозяйственной деятельности официально закреплены за понятием «информатика» с 1978года. 3
1.3. Какие сферы человеческой деятельности и в какой степени затрагивает информатика? 3
1.4. Назовите основные составные части информатики и основные направления её применения. 3
1.5. Что подразумевается под понятием "информация" в бытовом, естественно-научном и техническом смыслах?. 4
1.6. Приведите примеры знания фактов и знания правил. Назовите новые факты и новые правила, которые Вы узнали за сегодняшний день. 5
1.7. От кого (или чего) человек принимает информацию? Кому передает информацию? 5
1.8. Где и как человек хранит информацию?. 5
1.9. Что необходимо добавить в систему "источник информации — приёмник информации", чтобы осуществлять передачу сообщений?. 6
1.10. Какие типы действий выполняет человек с информацией?. 6
1.11. Приведите примеры ситуаций, в которых информация. 6
1.12. Приведите примеры обработки информации человеком. Что является результатами этой обработки?. 7
1.13. Список использованной литературы…………………………………………...17
1.1. Что означает термин "информатика" и каково его происхождение?
Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика
Инфоpматика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.[1]
1.2. Какие области знаний и административно-хозяйственной деятельности официально закреплены за понятием «информатика» с 1978года
1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.[2]
1.3. Какие сферы человеческой деятельности и в какой степени затрагивает информатика?
Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни
1.4. Назовите основные составные части информатики и основные направления её применения.
Инфоpматика — комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её приоритетные направления:
• pазpаботка вычислительных систем и пpогpаммного обеспечения;
• теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;
• математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;
• методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);
• системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;
• биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;
• социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;
• методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;
• телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;
• разнообразные пpиложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.
1.5. Что подразумевается под понятием "информация" в бытовом, естественно-научном и техническом смыслах?
Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
• в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше";
• в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
• в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы
1.6. Приведите примеры знания фактов и знания правил. Назовите новые факты и новые правила, которые Вы узнали за сегодняшний день.
1.7. От кого (или чего) человек принимает информацию? Кому передает информацию?
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
канал связи
ИСТОЧНИК ----------- ПРИЁМНИК
Примеры:
1. Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
2. Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.
Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.
1.8. Где и как человек хранит информацию?
• текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
• световых или звуковых сигналов;
• радиоволн;
• электрических и нервных импульсов;
• магнитных записей;
• жестов и мимики;
• запахов и вкусовых ощущений;
• хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д
1.9. Что необходимо добавить в систему "источник информации — приёмник информации", чтобы осуществлять передачу сообщений?
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними.
1.10. Какие типы действий выполняет человек с информацией?
Информацию можно:
1. создавать;
2. передавать
3. воспринимать
4. использовать
5. запоминать
6. принимать
7. копировать
8. преобразовывать
9. комбинировать
10. обрабатывать
11. делить на части
12. упрощать
13. хранить
14. искать
15. измерять
16. разрушать
1.11. Приведите примеры ситуаций, в которых информация
а) создается: книга
б) копируется: ксерокс
в) передается: радио
г) обрабатывается: компьютерные программы
д) воспринимается: глаза уши
е) разрушается: помехи в радиосигнале
ж) запоминается: головной мозг человека
з) измеряется: бит
и) ищется: сми интернет
к) принимается: скачивание фильма с интернета
л) делится на части: книга в двух томах
1.12. Приведите примеры обработки информации человеком. Что является результатами этой обработки?
А) Сбор информации в библиотеке, Б) анализ и выбор нужной информации ,в) написание реферата по своей теме.
1.13. Приведите примеры информации:
· а) достоверной и недостоверной
2х3=6 2х2=8
· б) полной и неполной
Выпал снег (неполная инфо).
28 января в г. Петрозаводске в 6 утра выпал снег ( полная инфо).
· в) ценной и малоценной;
Курс евро на сегодня равен 40 р ( ценная инфо ).
В Токио сегодня идет дождь (малоценная инфо).
· г) своевременной и несвоевременной
Начинается гроза (своевременная инфо).
Вчера в магазине была распродажа (несвоевременная инфо).
· д) понятной и непонятной
Понятная информация - на русском языке.
Непонятная информация - на китайском языке.
· е) доступной и недоступной для усвоения;
Человеку, знающему английский язык дали почитать книгу, написанную на английском языке – инфо будет доступна ему, а если он не знает английского, то информация будет не доступна.
· ж) краткой и пространной
Лук - это овощ.
Лук – это огородное или дикорастущее растение семейства лилейных с острым вкусом луковицы и съедобными трубчатыми листьями.
1.14.Назовите системы сбора и обработки информации в теле человека.
Головной мозг. Органы обоняния, осязания, слух, зрение.
1.15. Приведите примеры технических устройств и систем, предназначенных для сбора и обработки информации.
Видео камера, фотоаппарат, диктофон, компьютер, и др.
1.16. От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком?
Сообщение информативно, если он содержит новые и понятные сведенья для принимающего его человека.
1.17. Почему количество информации в сообщении удобнее оценивать не по степени увеличения знания об объекте, а по степени уменьшения неопределённости наших знаний о нём?
Количество информации зависит от новизны сведений об интересном для получателя информации явлении. Иными словами, неопределенность (т.е. неполнота знания) по интересующему нас вопросу с получением информации уменьшается. Если в результате получения сообщения будет достигнута полная ясность в данном вопросе (т.е. неопределенность исчезнет), говорят, что была получена исчерпывающая информация. Это означает, что необходимости в получении дополнительной информации на эту тему нет. Напротив, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней (сообщаемые сведения или уже были известны, или не относятся к делу), значит, информации получено не было (нулевая информация).
1.18. Как определяется единица измерения количества информации?
1 бит – количество информации в сообщении, уменьшающем неопределенность знаний человека в 2 раза.
1.19. В каких случаях и по какой формуле можно вычислить количество информации, содержащейся в сообщении?
Подходы к определению количества информации. Формулы Хартли и Шеннона.
Американский инженер Р. Хартли в 1928 г. процесс получения информации рассматривал как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N.
| Формула Хартли: I = log2N |
Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log2100 6,644. Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единицы информации.
Приведем другие примеры равновероятных сообщений:
1. при бросании монеты: "выпала решка", "выпал орел";
2. на странице книги: "количество букв чётное", "количество букв нечётное".
Определим теперь, являются ли равновероятными сообщения "первой выйдет из дверей здания женщина" и "первым выйдет из дверей здания мужчина". Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это, например, станция метро, то вероятность выйти из дверей первым одинакова для мужчины и женщины, а если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины.
Для задач такого рода американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе.
| Формула Шеннона: I = — ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN), где pi — вероятность того, что именно i-е сообщение выделено в наборе из N сообщений. |
Легко заметить, что если вероятности p1, ..., pN равны, то каждая из них равна 1 / N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.
Помимо двух рассмотренных подходов к определению количества информации, существуют и другие. Важно помнить, что любые теоретические результаты применимы лишь к определённому кругу случаев, очерченному первоначальными допущениями.
1.20. Почему в формуле Хартли за основание логарифма взято число 2?
Бит, единица информации имеет 2 состояния.
1.21. При каком условии формула Шеннона переходит в формулу Хартли?
Если вероятности p1, ..., pN равны, то каждая из них равна 1 / N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.
1.22. Что определяет термин "бит" в теории информации и в вычислительной технике?
Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений (типа "орел"—"решка", "чет"—"нечет" и т.п.).
В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.
1.23. Приведите примеры сообщений, информативность которых можно однозначно определить.
Прогноз погоды на завтра: ожидается переменная облачность, небольшой снег, возможен туман; ночью -11..13°, днем -9..-11°, ветер западный, умеренный.
Курс евро на завтра составит 40 руб.13 коп.
1.24. Приведите примеры сообщений, содержащих один (два, три) бит информации.
Пример 1: Вы бросаете монету, загадывая, что выпадет: орел или решка?
Решение: Есть два варианта возможного результата бросания монеты. Ни один из этих вариантов не имеет преимущества перед другим (равновероятны). Перед подбрасыванием монеты неопределенность знаний о результате равна двум.
После совершения действия неопределенность уменьшилась в 2 раза. Получили 1 бит информации.
Ответ: Результат подбрасывания монеты принес 1 бит информации.
Пример 2: Студент на экзамене может получить одну из четырех оценок: 5, 4, 3, 2. Учится неровно и с одинаковой вероятностью может получить любую оценку. После сдачи экзамена, на вопрос: «Что получил?» - ответил: «Четверку». Сколько бит информации содержится в его ответе?
Решение: Если сразу сложно ответить на вопрос, то можно отгадать оценку, задавая вопросы, на которые можно ответить только «да» или « нет», т.е. поиск осуществляется отбрасыванием половины вариантов.
Вопросы будем ставить так, чтобы каждый ответ уменьшал количество вариантов в два раза и, следовательно, приносил 1 бит информации.
1 вопрос: -Оценка выше тройки? - ДА
(число вариантов уменьшилось в два раза.) Получен 1 бит информации.
2 вопрос: -Ты получил пятерку? - НЕТ
(выбран один вариант из двух оставшихся: оценка – «четверка».) Получен еще 1 бит.
В сумме имеем 2 бита.
Ответ: Сообщение о том, что произошло одно из четырех равновероятностных событий несет 2 бита информарции.
Пример 3: На книжном стеллаже восемь полок. Книга может быть поставлена на любую из них. Сколько информации содержит сообщение о том, где находится книга?
1 вопрос: - Книга лежит выше четвертой полки? - НЕТ (1, 2, 3, 4) - 1 бит
2 вопрос: - Книга лежит ниже третьей полки? - ДА (1, 2) - 1 бит
3 вопрос: - Книга – на второй полке? - НЕТ (1) - 1 бит