Меню

Количественное качественное измерение информации



1. Понятие «информация». Количественные и качественные характеристики информации. Свойства информации. Виды информационных процессов. Понятие «данные». Типы данных.

Информация – это знания или сведения о ком-либо или о чем-либо. Информация – это сведения, которые можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать, использовать. Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение. 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: 1. в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.; 2. в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи); 3. в кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы; 4. в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. Информация – это отражение внешнего мира с помощью знаков или сигналов. Информационная ценность сообщения заключается в новых сведениях, которые в нем содержатся (в уменьшении незнания).

Количественные характеристики информации.

1) Синтаксическая мера информации. Эта мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов представления информации.

2) Объём данных (V Д ) понимается в техническом смысле этого слова как информационный объём сообщения или как объём памяти, необходимый для хранения сообщения без каких-либо изменений. Информационный объём сообщения измеряется в битах и равен количеству двоичных цифр (“0” и “1”), которыми закодировано сообщение.

3) Семантическая мера информации. Для измерения смыслового содержания информации, т.е. ее количества на семантическом уровне, наибольшее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. Для этого используется понятие тезаурус пользователя.

Тезаурус — это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.

4)Прагматическая мера информации. Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цепи. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе.

Качественные характеристики информации.

Возможность и эффективность использования информации обусловливаются такими основными ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

1)Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта. Важнейшее значение здесь имеют:

• правильность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие;

• обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого явления.

2)Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных, т.е.

С увеличением содержательности информации растет семантическая пропускная способность информационной системы, так как для получения одних и тех же сведений требуется преобразовать меньший объем данных.

3)Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений.

4)Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Например, в информационной системе информация преобразовывается к доступной и удобной для восприятия пользователя форме. Это достигается, в частности, и путем согласования ее семантической формы с тезаурусом пользователя.

5)Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

6)Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

7)Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

8)Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации доверительной вероятностью необходимой точности, т. е. вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности.

Читайте также:  Багаж у победы по трем измерениям это как

9)Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, чтоимеет наибольшее значение для информатики, это:

1)графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;

2)звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877 г. ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

3)текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

4)числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем сис-темы кодирования (счисления) могут быть разными;

5)видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др.

П од современной ИТ понимается совокупность информационных процессов (сбора, передачи, обработки и т.д.), реализованных на базе вычислительной техники и средств связи и привязанных к конкретной предметной области (например, производству или организационному управлению).

Существуют следующие виды информационных процессов (фазы информационного цикла):

Сбор информации (иногда этот процесс называют восприятие или отбор информации).

Здесь осуществляется целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте, в результате чего формируется образ объекта, происходит его опознавание и оценка. При этом необходимо отделить интересующую нас в данном случае информацию от шумов и помех. Сбор информации может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем.

Простейшим видом восприятия (сбора) является различение двух противоположных состояний: наличия («да») и отсутствия («нет»), более сложным – измерение. Для обеспечения сбора путем измерения необходимы специальные технические устройства – датчики (первичные измерительные преобразователи). Для сбора информации, носителем которой является документ, традиционно используются устройства ввода в ЭВМ, такие как клавиатура, манипуляторы, диджитайзеры (digitizer) и т.п. Все чаще используется средство НИТ – оптический считыватель (сканер).

Передача (прием) информации.

Здесь информация переносится в пространстве от источника к получателю посредством тех или иных сигналов. На передающей стороне важное значение имеют такие операции, как, модуляция, кодирование, иногда аналого-цифровое преобразование (т.е. квантование по уровню и дискретизация по времени) и шифрование. На приёмной стороне осуществляется демодуляция, декодирование и восстановление непрерывного сигнала (т.е. цифро-аналоговое преобразование). Для передачи на расстояние используются каналы различной природы, самыми распространенными из которых являются электрические (обычные проводные линии) или электромагнитные (радиолинии). В НИТ все шире используется оптический канал (т.е. волоконно-оптические линии связи). Передача информации в НИТ осуществляется на базе информационных сетей.

Хранение (накопление) информации.

Это перенос информации во времени. Для этого информация должна быть зафиксирована на материальном носителе. Традиционные способы хранения информации: для текста – бумажные печатные документы, для изображений – фотография и кино, для звука – магнитная запись. НИТ предложила свои способы хранения – внешняя память ЭВМ, микрофильмирование и микрофиширование. Именно память ЭВМ обеспечивает хранение информации в виде, позволяющем получить данные по запросам пользователей в приемлемые сроки, т.е. превращает накопленную информацию в информационные ресурсы. Наиболее эффективным способом хранения информации являются базы данных.

Это упорядоченный процесс её преобразования в соответствии с некоторым алгоритмом. Здесь осуществляется выявление в информации интересующих зависимостей, сортировка, поиск и т.п. операции. Внедрение компьютерной информационной технологии обработки существенно повышает производительность труда персонала, освобождает его от рутинных операций, и часто приводит к сокращению численности работников.

Читайте также:  Измерение большого родничка это

В системах управления важнейшей целью обработки является решение задачи выбора управляющих воздействий. НИТ процесс обработки информации возлагает на ЭВМ, и только те процедуры, которые не поддаются формализации и требуют творческого подхода (в первую очередь процедуры принятия решения), осуществляются человеком.

Представление информации (отображение или доведение до пользователя).

Здесь осуществляется преобразование информации о процессе или объекте (обычно после её обработки) в форму, обеспечивающую оперативное и безошибочное восприятие ее человеком. Это осуществляется с помощью устройств, способных воздействовать на органы чувств человека. К ним относятся такие традиционные устройства, как индикаторы, приборы, сигнализаторы, табло, мнемосхемы, а также средства НИТ: дисплеи, устройства печати, графопостроители (плоттеры), синтезаторы звука и некоторые другие.

Совокупность этих процессов, обеспечивает работу любой информационной (автоматизированной) системы, под которой понимают человеко-компьютерную систему, использующую компьютерную информационную технологию для достижения поставленной цели (производство информационных продуктов или поддержка принятия решений).

Данные. Алгоритм, реализующий решение некоторой конкретной задачи, всегда работает с данными. Данные — это любая информация, представленная в формализованном виде и пригодная для обработки алгоритмом.

Данные, известные перед выполнением алгоритма, являются на­чальными, исходными данными. Результат решения задачи — это ко­нечные, выходные данные. В задачах нахождения максимума из после­довательности чисел и их произведения исходными данными являются числа, а результатами (выходными данными) — соответственно с и М.

Данные делятся на переменные и константы.

Переменные — это такие данные, значения которых могут изме­няться в процессе выполнения алгоритма.

Например, для алгоритма вычисления площади круга необходимо объявить две переменные: переменную R, в которую будет заноситься значение радиуса окружности, и переменную S для вычисления площа­ди круга по формуле

Константы — это данные, значения которых не меняются в процессе выполнения алгоритма. В примере, описанном выше, константой является число p. Каждая переменная и константа должна иметь свое уникальное имя. Имена переменных и констант задаются идентификаторами.

Идентификатор (по определению) представляет собой последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы.

Типы данных. С данными тесно связано понятие типа данных. Любой константе, переменной, выражению (с точки зрения обработки на ЭВМ) всегда сопоставляется некоторый тип. Тип данных характеризует множество значений, к которым относится константа и которые может принимать переменная или выражение. Например, если переменная в некотором алгоритме может принимать только значения из множества целых чисел, то ей ставится в соответствие целый тип данных.

Типы данных принято делить на простые (базовые) и структурированные.

К основным базовым типам относятся:

целый (INTEGER) — определяет подмножество допустимых значений из множества целых чисел;

вещественный (REAL) — определяет подмножество допустимых значений из множества вещественных чисел;

логический (BOOLEAN) — множество допустимых значений — истина и ложь;

символьный (CHAR) — цифры, буквы, знаки препинания и пр.

К структурным типам относятся наборы однотипных или разнотипных данных, с которыми алгоритм должен работать как с од­ной именованной переменной :

  • Массивы — представляет собой упорядоченную структуру однотипных данных, которые называются элементами массива.
  • Списки — это абстрактный тип данных , представляющий собой упорядоченный набор значений , в котором некоторое значение может встречаться более одного раза.
  • Файловые — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании
  • Строковые — это последовательность символов. Максимальное количество символов в строке (длина строки) может изменяться от 1 до 255. Переменную строкового типа можно определить через описание типа в разделе определения типов или непосредственно в разделе объявления переменных.
  • Объектные — некоторая сущность в цифровом пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеющая определенные свойства и операции над ними.
  • Множественные — тип и структура данных в информатике , которая является реализацией математического объекта множество .

Источник

Качественные и количественные характеристики информации

Свойства информации (новизна, актуальность, достоверность и др.).

Единицы измерения количества информации.

Вероятностный подход к измерению количества информации

Человек – существо социальное, для общения с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией, причем обмен информацией всегда производится на определенном языке – русском, английском и т.д. Участники дискуссии должны владеть тем языком, на котором ведется общение, тогда информация будет понятной всем участникам обмена информацией.

Информация должна быть полезной, тогда дискуссия приобретает практическую ценность. Бесполезная информация создает информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации. Примерами передачи и получения бесполезной информации могут служить некоторые конференции и чаты в Интернете.

Читайте также:  Прибор для измерения экспозиции

Широко известен термин «средства массовой информации» (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Такая информация должна быть достоверной и актуальной. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может быть причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация бесполезна и поэтому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет.

Для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, информация должна быть полной и точной. Задача получения полной и точной информации стоит перед наукой. Овладение научными знаниями в процессе обучения позволяет человеку получить полную и точную информацию о природе, обществе и технике.

Человек получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, анализирует ее и выявляет важные существенные закономерности с помощью мышления и хранит полученную информацию в памяти. Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т.д.). Таким образом, с точки зрения науки информация рассматривается как знания.

Процесс познания можно наглядно изобразить в виде расширяющегося круга знания (такой способ придумали еще древние греки). Вне этого круга лежит область незнания, а окружность является границей между знанием и незнанием. Парадокс состоит в том, что чем большим объемом знаний обладает человек и чем шире круг знаний, тем больше он ощущает недостаток знаний, и тем больше граница нашего незнания, мерой которого в этой модели является длина окружности.

Информацию, которую получает человек, можно считать мерой уменьшения неопределенности знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.

Подход к информации как к мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики, учитывая, что она имеет дело с процессами передачи и хранения информации. Естественно, это требует оценки и учета количества передаваемой информации, ее объема.

Количество информации, которое содержится в сообщениях, уменьшающих неопределенность наших знаний. Такой подход рассматривает информацию с точки зрения содержания, ее понятности и новизны для человека. С этой точки зрения в опыте по бросанию монеты одинаковое количество информации содержится и в зрительном образе упавшей монеты, и в коротком сообщении «Орел», и в длинной фразе «Монета упала на поверхность земли той стороной вверх, на которой изображен орел».

Для количественного определения любой величины необходимо определить единицу измерения. Так, для измерения длины в качестве единицы измерения выбран метр, для измерения массы – килограмм и т.д. Для определения количества информации необходимо также ввести единицу измерения.

За единицу количества информации принято такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знания в два раза. Такая единица названа бит.

Существует формула, которая связывает между собой количество возможных событий N и количество информации I: N=2 I .

По этой формуле можно определить количество возможных событий, если известно количество информации. Например, если мы получили 4 бита информации, то количество возможных событий составляло: N=2 4 =16.

Наоборот, для определения количества информации, если известно количество событий, необходимо решить показательное уравнение относительно I. Например, в игре «Крестики-нолики» на поле 8х8 перед первым ходом существует 64 возможных события (64 варианта расположения «крестика»), тогда уравнение принимает вид: 64=2 I . Так как 64=2 6 , то уравнение принимает вид: 2 6 =2 I . Таким образом, I=6 бит, т.е. количество информации, полученное вторым игроком после первого хода первого игрока, составляет 6 бит.

Формулу для вычисления количества информации для событий с различными вероятностями предложил К. Шеннон в 1948 г. В этом случае количество информации определяется по формуле: , где I – количество информации, N – количество возможных событий, pi – вероятности отдельных событий. Когда события равновероятны (рi=1/N), величину количества информации I можно рассчитать по формуле: .

Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей является байт, причем 1 байт=2 бит=8 бит.

Компьютер оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе счисления, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2 n .

Кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом: 1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт

1 Мбайт = 2 n Кбайт = 1024 Кбайт

1 Гбайт = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 781 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник