Εγκυκλοπαίδεια Πληροφορικής. II. Θεωρητικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. Προσέγγιση διαφορετικής πιθανότητας εμφάνισης χαρακτήρων στο κείμενο

Στις αγγλόφωνες χώρες χρησιμοποιείται ο όρος πληροφορική - επιστήμη των υπολογιστών.

Η θεωρητική βάση της επιστήμης των υπολογιστών είναι μια ομάδα θεμελιωδών επιστημών όπως: θεωρία πληροφοριών, θεωρία αλγορίθμων, μαθηματική λογική, θεωρία τυπικών γλωσσών και γραμματικών, συνδυαστική ανάλυση κ.λπ. Εκτός από αυτά, η πληροφορική περιλαμβάνει ενότητες όπως η αρχιτεκτονική υπολογιστών, τα λειτουργικά συστήματα, η θεωρία βάσεων δεδομένων, η τεχνολογία προγραμματισμού και πολλά άλλα. Είναι σημαντικό για τον ορισμό της πληροφορικής ως επιστήμης, αφενός, να μελετά τις συσκευές και τις αρχές δράσης των μέσων τεχνολογία υπολογιστώνκαι, αφετέρου, συστηματοποιώντας τις τεχνικές και τις μεθόδους εργασίας με τα προγράμματα που ελέγχουν αυτή την τεχνική.

Η τεχνολογία πληροφοριών είναι μια συλλογή από συγκεκριμένο υλικό και λογισμικό, με τη βοήθεια του οποίου εκτελούνται ποικίλες λειτουργίες επεξεργασίας πληροφοριών σε όλους τους τομείς της ζωής και της δραστηριότητάς μας. Η τεχνολογία των πληροφοριών αναφέρεται μερικές φορές ως τεχνολογία υπολογιστών ή εφαρμοσμένη πληροφορική.

Αναλογικές και ψηφιακές πληροφορίες.

Ο όρος «πληροφορία» επιστρέφει στις λατινικές πληροφορίες, – διευκρίνιση, παρουσίαση, ευαισθητοποίηση.

Οι πληροφορίες μπορούν να ταξινομηθούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, και διαφορετικές επιστήμες το κάνουν αυτό με διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, στη φιλοσοφία, υπάρχει διάκριση μεταξύ αντικειμενικής και υποκειμενικής πληροφορίας. Οι αντικειμενικές πληροφορίες αντικατοπτρίζουν τα φαινόμενα της φύσης και της ανθρώπινης κοινωνίας. Οι υποκειμενικές πληροφορίες δημιουργούνται από τους ανθρώπους και αντικατοπτρίζουν την άποψή τους για αντικειμενικά φαινόμενα.

Στην επιστήμη των υπολογιστών, οι αναλογικές και οι ψηφιακές πληροφορίες εξετάζονται χωριστά. Αυτό είναι σημαντικό, αφού ένα άτομο, χάρη στις αισθήσεις του, έχει συνηθίσει να ασχολείται με αναλογικές πληροφορίες και η τεχνολογία των υπολογιστών, αντίθετα, λειτουργεί κυρίως με ψηφιακές πληροφορίες.

Ένα άτομο αντιλαμβάνεται πληροφορίες με τη βοήθεια των αισθήσεων. Το φως, ο ήχος, η θερμότητα είναι ενεργειακά σήματα και η γεύση και η όσφρηση είναι αποτέλεσμα της δράσης χημικών ενώσεων, οι οποίες βασίζονται επίσης στην ενεργειακή φύση. Ένα άτομο βιώνει ενεργητικές επιρροές συνεχώς και μπορεί να μην συναντήσει ποτέ τον ίδιο συνδυασμό δύο φορές. Δεν υπάρχουν δύο πανομοιότυπα πράσινα φύλλα σε ένα δέντρο και δύο απολύτως πανομοιότυποι ήχοι - αυτές οι πληροφορίες είναι αναλογικές. Εάν δίνονται αριθμοί σε διαφορετικά χρώματα, και διαφορετικούς ήχους- σημειώσεις, τότε οι αναλογικές πληροφορίες μπορούν να μετατραπούν σε ψηφιακές.

Η μουσική, όταν ακούγεται, μεταφέρει αναλογικές πληροφορίες, αλλά όταν γράφεται σε νότες, γίνεται ψηφιακή.

Η διαφορά μεταξύ αναλογικών πληροφοριών και ψηφιακών, πρώτα απ 'όλα, είναι ότι οι αναλογικές πληροφορίες είναι συνεχείς και οι ψηφιακές είναι διακριτές.

Οι ψηφιακές συσκευές περιλαμβάνουν προσωπικούς υπολογιστές - λειτουργούν με πληροφορίες που παρουσιάζονται σε ψηφιακή μορφή και οι συσκευές αναπαραγωγής μουσικής των CD λέιζερ είναι επίσης ψηφιακές.

Κωδικοποίηση πληροφοριών.

Η κωδικοποίηση πληροφοριών είναι μια διαδικασία σχηματισμού ενός ορισμένου υποβολή πληροφοριών.

Με μια στενότερη έννοια, ο όρος "κωδικοποίηση" συχνά κατανοείται ως μια μετάβαση από μια μορφή παρουσίασης πληροφοριών σε μια άλλη, πιο βολική για αποθήκευση, μετάδοση ή επεξεργασία.

Ένας υπολογιστής μπορεί να επεξεργαστεί μόνο πληροφορίες που παρουσιάζονται σε αριθμητική μορφή. Όλες οι άλλες πληροφορίες (ήχοι, εικόνες, αναγνώσεις οργάνων κ.λπ.) για επεξεργασία σε υπολογιστή πρέπει να μετατραπούν σε αριθμητική μορφή. Για παράδειγμα, για να ψηφιοποιήσετε έναν μουσικό ήχο, μπορείτε να μετρήσετε την ένταση του ήχου σε συγκεκριμένες συχνότητες σε μικρά διαστήματα, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα κάθε μέτρησης σε αριθμητική μορφή. Χρησιμοποιώντας προγράμματα υπολογιστή, μπορείτε να μετατρέψετε τις πληροφορίες που λαμβάνετε, για παράδειγμα, να "υπερθέσετε" ήχους από διαφορετικές πηγές ο ένας πάνω στον άλλο.

Ομοίως, οι πληροφορίες κειμένου μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία σε έναν υπολογιστή. Όταν εισάγεται σε έναν υπολογιστή, κάθε γράμμα κωδικοποιείται με έναν συγκεκριμένο αριθμό και όταν εξάγεται σε εξωτερικές συσκευές (οθόνη ή εκτύπωση), οι εικόνες των γραμμάτων κατασκευάζονται για ανθρώπινη αντίληψη χρησιμοποιώντας αυτούς τους αριθμούς. Η αντιστοιχία μεταξύ ενός συνόλου γραμμάτων και αριθμών ονομάζεται κωδικοποίηση χαρακτήρων.

Κατά κανόνα, όλοι οι αριθμοί σε έναν υπολογιστή αντιπροσωπεύονται χρησιμοποιώντας μηδενικά και μονά (και όχι δέκα ψηφία, όπως συνηθίζεται για τους ανθρώπους). Με άλλα λόγια, οι υπολογιστές συνήθως λειτουργούν δυαδικά αριθμητικό σύστημα, αφού οι συσκευές για την επεξεργασία τους είναι πολύ πιο απλές.

Μονάδες μέτρησης πληροφοριών. Κομμάτι. Ψηφιόλεξη.

Το bit είναι η μικρότερη μονάδα αναπαράστασης πληροφοριών. Byte - η μικρότερη μονάδα επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών .

Επιλύοντας διάφορες εργασίες, ένα άτομο χρησιμοποιεί πληροφορίες για τον κόσμο γύρω μας. Συχνά ακούμε ότι ένα μήνυμα περιέχει λίγες πληροφορίες ή, αντίθετα, περιέχει περιεκτικές πληροφορίες, ενώ διαφορετικά άτομα που έχουν λάβει το ίδιο μήνυμα (για παράδειγμα, αφού διαβάσουν ένα άρθρο σε εφημερίδα) αξιολογούν διαφορετικά την ποσότητα των πληροφοριών που περιέχονται σε αυτό. Αυτό σημαίνει ότι η γνώση των ανθρώπων για αυτά τα γεγονότα (φαινόμενα) πριν λάβουν το μήνυμα ήταν διαφορετική. Ο όγκος των πληροφοριών σε ένα μήνυμα, επομένως, εξαρτάται από το πόσο νέο είναι το μήνυμα για τον παραλήπτη. Εάν, ως αποτέλεσμα της λήψης ενός μηνύματος, επιτευχθεί πλήρης σαφήνεια σε αυτό το ζήτημα (δηλαδή, η αβεβαιότητα θα εξαφανιστεί), λένε ότι έχουν ληφθεί ολοκληρωμένες πληροφορίες. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζονται πρόσθετες πληροφορίες για αυτό το θέμα. Αντίθετα, εάν μετά τη λήψη του μηνύματος η αβεβαιότητα παρέμενε ίδια (η πληροφορία που αναφέρθηκε ήταν είτε ήδη γνωστή είτε άσχετη), τότε η πληροφορία δεν ελήφθη (μηδενική πληροφορία).

Η ρίψη ενός νομίσματος και η παρακολούθηση του να πέφτει παρέχει ορισμένες πληροφορίες. Και οι δύο όψεις του νομίσματος είναι «ίσες», επομένως είναι εξίσου πιθανό να προσγειωθεί η μία ή η άλλη. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το συμβάν λέγεται ότι φέρει 1 bit πληροφοριών. Εάν βάλουμε δύο μπάλες διαφορετικών χρωμάτων στην τσάντα, τότε, έχοντας τραβήξει μια μπάλα στα τυφλά, θα λάβουμε επίσης πληροφορίες για το χρώμα της μπάλας σε 1 bit.

Η μονάδα μέτρησης της πληροφορίας ονομάζεται bit (bit) - μια συντομογραφία για τις αγγλικές λέξεις δυαδικό ψηφίο, που σημαίνει δυαδικό ψηφίο.

Στην τεχνολογία υπολογιστών, ένα bit αντιστοιχεί στη φυσική κατάσταση ενός φορέα πληροφοριών: μαγνητισμένο - όχι μαγνητισμένο, υπάρχει μια τρύπα - δεν υπάρχει τρύπα. Σε αυτήν την περίπτωση, συνηθίζεται να υποδηλώνουμε μια κατάσταση με τον αριθμό 0 και την άλλη με τον αριθμό 1. Η επιλογή μιας από τις δύο πιθανές επιλογές καθιστά επίσης δυνατή τη διάκριση μεταξύ λογικής αλήθειας και ψεύδους. Μια ακολουθία bit μπορεί να κωδικοποιήσει κείμενο, εικόνα, ήχο ή οποιαδήποτε άλλη πληροφορία. Αυτή η μέθοδος παρουσίασης πληροφοριών ονομάζεται δυαδική κωδικοποίηση. (δυαδική κωδικοποίηση) .

Στην επιστήμη των υπολογιστών, μια τιμή που ονομάζεται byte χρησιμοποιείται συχνά και είναι ίση με 8 bit. Και αν ένα bit σας επιτρέπει να επιλέξετε μία από τις δύο δυνατές επιλογές, τότε ένα byte, αντίστοιχα, είναι 1 στα 256 (2 8). Μαζί με τα byte, χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες μονάδες για τη μέτρηση του όγκου των πληροφοριών:

1 KB (ένα kilobyte) = 2 \ up1210 byte = 1024 byte.

1 MB (ένα megabyte) = 2 \ up1210 KB = 1024 KB;

1 GB (ένα gigabyte) = 2 \ up1210 MB = 1024 MB.

Για παράδειγμα, ένα βιβλίο περιέχει 100 σελίδες. κάθε σελίδα περιέχει 35 γραμμές, κάθε γραμμή περιέχει 50 χαρακτήρες. Ο όγκος των πληροφοριών που περιέχονται στο βιβλίο υπολογίζεται ως εξής:

Η σελίδα περιέχει 35 × 50 = 1750 byte πληροφοριών. Ο όγκος όλων των πληροφοριών στο βιβλίο (σε διαφορετικές μονάδες):

1750 × 100 = 175.000 byte.

175.000/1024 = 170,8984 KB.

170,8984 / 1024 = 0,166893 MB.

Αρχείο. Μορφές αρχείων.

Ένα αρχείο είναι η μικρότερη μονάδα αποθήκευσης πληροφοριών που περιέχει μια ακολουθία byte και έχει ένα μοναδικό όνομα.

Ο κύριος σκοπός των αρχείων είναι η αποθήκευση πληροφοριών. Έχουν επίσης σχεδιαστεί για τη μεταφορά δεδομένων από πρόγραμμα σε πρόγραμμα και από σύστημα σε σύστημα. Με άλλα λόγια, ένα αρχείο είναι μια σταθερή και φορητή αποθήκευση δεδομένων. Ωστόσο, ένα αρχείο είναι κάτι περισσότερο από μια απλή αποθήκευση δεδομένων. Συνήθως το αρχείο έχει όνομα, χαρακτηριστικά, χρόνος τροποποίησης και χρόνος δημιουργίας.

Μια δομή αρχείου είναι ένα σύστημα για την αποθήκευση αρχείων σε μια συσκευή αποθήκευσης όπως ένας δίσκος. Τα αρχεία οργανώνονται σε καταλόγους (μερικές φορές ονομάζονται κατάλογοι ή φάκελοι). Οποιοσδήποτε κατάλογος μπορεί να περιέχει έναν αυθαίρετο αριθμό υποκαταλόγων, καθένας από τους οποίους μπορεί να αποθηκεύει αρχεία και άλλους καταλόγους.

Ο τρόπος με τον οποίο τα δεδομένα οργανώνονται σε byte ονομάζεται μορφή αρχείου .

Για να διαβάσετε ένα αρχείο, όπως ένα υπολογιστικό φύλλο, πρέπει να γνωρίζετε πώς τα byte αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς (τύπους, κείμενο) σε κάθε κελί. για να διαβάσετε το αρχείο επεξεργαστής κειμένου, πρέπει να γνωρίζετε ποια byte αντιπροσωπεύουν χαρακτήρες και ποιες γραμματοσειρές ή πεδία και άλλες πληροφορίες.

Τα προγράμματα μπορούν να αποθηκεύσουν δεδομένα σε ένα αρχείο με τρόπο που επιλέγει ο προγραμματιστής. Συχνά, ωστόσο, θεωρείται ότι τα αρχεία θα χρησιμοποιηθούν από διαφορετικά προγράμματα, έτσι πολλά προγράμματα εφαρμογών υποστηρίζουν μερικές από τις πιο κοινές μορφές, έτσι ώστε άλλα προγράμματα να μπορούν να κατανοήσουν τα δεδομένα στο αρχείο. Οι εταιρείες λογισμικού (που θέλουν το λογισμικό τους να γίνει "πρότυπα") συχνά δημοσιεύουν πληροφορίες σχετικά με τις μορφές που δημιουργούν, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε άλλες εφαρμογές.

Όλα τα αρχεία μπορούν να χωριστούν συμβατικά σε δύο μέρη - κείμενο και δυαδικό.

Τα αρχεία κειμένου είναι ο πιο κοινός τύπος δεδομένων στον κόσμο των υπολογιστών. Για την αποθήκευση κάθε χαρακτήρα, συνήθως εκχωρείται ένα byte και τα αρχεία κειμένου κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας ειδικούς πίνακες στους οποίους κάθε χαρακτήρας αντιστοιχεί σε έναν ορισμένο αριθμό που δεν υπερβαίνει το 255. Ένα αρχείο για το οποίο χρησιμοποιούνται μόνο 127 πρώτοι αριθμοί καλείται ASCII- αρχείο (συντομογραφία του American Standard Code for Information Intercange - Αμερικανικός τυπικός κώδικας για ανταλλαγή πληροφοριών), αλλά ένα τέτοιο αρχείο δεν μπορεί να περιέχει άλλα γράμματα εκτός από τα λατινικά (συμπεριλαμβανομένων των ρωσικών). Τα περισσότερα από τα εθνικά αλφάβητα μπορούν να κωδικοποιηθούν χρησιμοποιώντας έναν πίνακα οκτώ bit. Για τη ρωσική γλώσσα, τρεις κωδικοποιήσεις είναι σήμερα πιο δημοφιλείς: Koi8-R, Windows-1251 και η λεγόμενη εναλλακτική (alt) κωδικοποίηση.

Γλώσσες όπως τα κινέζικα περιέχουν πάνω από 256 χαρακτήρες, επομένως χρησιμοποιούνται πολλαπλά byte για την κωδικοποίηση του καθενός. Για εξοικονόμηση χώρου, χρησιμοποιείται συχνά το ακόλουθο κόλπο: ορισμένοι χαρακτήρες κωδικοποιούνται με ένα byte, ενώ άλλοι κωδικοποιούνται με δύο ή περισσότερα byte. Μία από τις προσπάθειες γενίκευσης αυτής της προσέγγισης είναι το πρότυπο Unicode, το οποίο χρησιμοποιεί ένα εύρος αριθμών από το μηδέν έως το 65.536 για την κωδικοποίηση χαρακτήρων. Αυτό το ευρύ φάσμα επιτρέπει στους χαρακτήρες οποιασδήποτε γλώσσας σε οποιοδήποτε μέρος του κόσμου να αναπαρίστανται αριθμητικά.

Αλλά τα αρχεία καθαρού κειμένου γίνονται όλο και λιγότερο κοινά. Τα έγγραφα συχνά περιέχουν εικόνες και διαγράμματα και χρησιμοποιούνται διάφορες γραμματοσειρές. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται μορφές που είναι διάφοροι συνδυασμοί κειμένου, γραφικών και άλλων μορφών δεδομένων.

Τα δυαδικά αρχεία, σε αντίθεση με τα αρχεία κειμένου, δεν είναι τόσο εύκολο να προβληθούν και συνήθως δεν περιέχουν γνωστές λέξεις - απλώς πολλούς ακατανόητους χαρακτήρες. Αυτά τα αρχεία δεν είναι άμεσα αναγνώσιμα από τον άνθρωπο. Παραδείγματα δυαδικών αρχείων είναι εκτελέσιμα προγράμματα και αρχεία γραφικών.

Παραδείγματα δυαδικής κωδικοποίησης πληροφοριών.

Μεταξύ όλης της ποικιλίας των πληροφοριών που επεξεργάζονται σε έναν υπολογιστή, σημαντικό μέρος είναι οι αριθμητικές, κειμενικές, γραφικές και ηχητικές πληροφορίες. Ας εξοικειωθούμε με μερικούς τρόπους κωδικοποίησης αυτού του τύπου πληροφοριών σε έναν υπολογιστή.

Κωδικοποίηση αριθμών.

Υπάρχουν δύο κύριες μορφές για την αναπαράσταση αριθμών στη μνήμη του υπολογιστή. Ένα από αυτά χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση ακεραίων αριθμών, το δεύτερο (η λεγόμενη αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής) χρησιμοποιείται για τον καθορισμό ενός υποσυνόλου πραγματικών αριθμών.

Το σύνολο των ακεραίων που μπορούν να αναπαρασταθούν στη μνήμη του υπολογιστή είναι περιορισμένο. Το εύρος τιμών εξαρτάται από το μέγεθος της περιοχής μνήμης που χρησιμοποιείται για την υποδοχή των αριθμών. V κ-Το κελί bit μπορεί να αποθηκεύσει 2 κδιαφορετικές ακέραιες τιμές .

Για να πάρετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός θετικού ακέραιου αριθμού Ναποθηκευμένο σε κ-bit μηχανική λέξη, χρειάζεστε:

1) μετατρέψτε τον αριθμό N στο δυαδικό σύστημα αριθμών.

2) Συμπληρώστε το ληφθέν αποτέλεσμα με ασήμαντα μηδενικά στα αριστερά μέχρι k ψηφία.

Για παράδειγμα, για να λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση του ακέραιου αριθμού 1607 σε ένα κελί 2 byte, ο αριθμός μετατρέπεται στο δυαδικό σύστημα: 1607 10 = 11001000111 2. Η εσωτερική αναπαράσταση αυτού του αριθμού στο κελί είναι: 0000 0110 0100 0111.

Για να γράψετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός αρνητικού ακέραιου αριθμού (–N), χρειάζεστε:

1) λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός θετικού αριθμού Ν;

2) λάβετε τον αντίστροφο κωδικό αυτού του αριθμού, αντικαθιστώντας το 0 με 1 και το 1 με 0.

3) προσθέστε τον αριθμό 1 που προκύπτει στον αριθμό που προκύπτει.

Εσωτερική αναπαράσταση αρνητικού ακέραιου -1607. Χρησιμοποιώντας το αποτέλεσμα του προηγούμενου παραδείγματος, η εσωτερική αναπαράσταση του θετικού αριθμού 1607 γράφεται: 0000 0110 0100 0111. Ο αντίστροφος κωδικός προκύπτει αντιστρέφοντας: 1111 1001 1011 1000. Προστίθεται μια μονάδα: 1111 1111 - αυτό είναι το 1011 101 εσωτερική δυαδική αναπαράσταση του αριθμού -1607.

Η μορφή κινητής υποδιαστολής χρησιμοποιεί αναπαράσταση πραγματικών αριθμών Rως προϊόν της μάντισσας Μμε βάση το σύστημα αριθμών nσε κάποιο βαθμό Π, η οποία ονομάζεται παραγγελία: R = m * n p.

Η αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής είναι διφορούμενη. Για παράδειγμα, ισχύουν οι ακόλουθες ισότητες:

12,345 = 0,0012345 × 10 4 = 1234,5 × 10 -2 = 0,12345 × 10 2

Τις περισσότερες φορές, οι υπολογιστές χρησιμοποιούν μια κανονικοποιημένη αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής ενός αριθμού. Η μάντισσα σε μια τέτοια αναπαράσταση πρέπει να πληροί την προϋπόθεση:

0,1 p Ј ΜΠ. Με άλλα λόγια, η μάντισσα είναι μικρότερη από 1 και το πρώτο σημαντικό ψηφίο δεν είναι μηδέν ( Π- τη βάση του αριθμητικού συστήματος).

Στη μνήμη του υπολογιστή, το mantissa αντιπροσωπεύεται ως ακέραιος αριθμός που περιέχει μόνο σημαντικά ψηφία (0 ακέραιοι και κόμμα δεν αποθηκεύονται), έτσι για τον αριθμό 12.345, ο αριθμός 12345 θα αποθηκευτεί στο κελί μνήμης που έχει εκχωρηθεί για την αποθήκευση του mantissa. Η σειρά, σε αυτό το παράδειγμα, είναι 2.

Κωδικοποίηση κειμένου.

Το σύνολο των συμβόλων που χρησιμοποιούνται στη σύνταξη κειμένου ονομάζεται αλφάβητο. Ο αριθμός των χαρακτήρων σε ένα αλφάβητο ονομάζεται καρδινάλιό του.

Για την αναπαράσταση πληροφοριών κειμένου σε έναν υπολογιστή, χρησιμοποιείται συχνότερα ένα αλφάβητο χωρητικότητας 256 χαρακτήρων. Ένας χαρακτήρας από ένα τέτοιο αλφάβητο φέρει 8 bit πληροφοριών, αφού 2 8 = 256. Αλλά 8 bit αποτελούν ένα byte, επομένως, ο δυαδικός κώδικας κάθε χαρακτήρα παίρνει 1 byte μνήμης υπολογιστή.

Όλοι οι χαρακτήρες αυτού του αλφαβήτου αριθμούνται από το 0 έως το 255 και κάθε αριθμός αντιστοιχεί σε έναν δυαδικό κωδικό 8 bit από το 00000000 έως το 11111111. Αυτός ο κωδικός είναι ο τακτικός αριθμός του χαρακτήρα στο δυαδικό σύστημα αριθμών.

Για διαφορετικούς τύπους υπολογιστών και λειτουργικών συστημάτων, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί πίνακες κωδικοποίησης, οι οποίοι διαφέρουν ως προς τη σειρά τοποθέτησης των χαρακτήρων αλφαβήτου στον πίνακα κωδικών. Ο ήδη αναφερόμενος πίνακας κωδικοποίησης ASCII είναι το διεθνές πρότυπο για προσωπικούς υπολογιστές.

Η αρχή της διαδοχικής κωδικοποίησης του αλφαβήτου είναι ότι στον πίνακα κωδικών ASCII, τα λατινικά γράμματα (κεφαλαία και πεζά) είναι ταξινομημένα με αλφαβητική σειρά. Η θέση των αριθμών ταξινομείται επίσης με αύξουσα σειρά τιμών.

Μόνο οι πρώτοι 128 χαρακτήρες είναι τυπικοί σε αυτόν τον πίνακα, δηλαδή χαρακτήρες με αριθμούς από το μηδέν (δυαδικός κωδικός 00000000) έως το 127 (01111111). Αυτό περιλαμβάνει γράμματα του λατινικού αλφαβήτου, αριθμούς, σημεία στίξης, αγκύλες και ορισμένα άλλα σύμβολα. Οι υπόλοιποι 128 κωδικοί, που ξεκινούν με 128 (δυαδικός κωδικός 10000000) και τελειώνουν με 255 (11111111), χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση γραμμάτων των εθνικών αλφαβήτων, ψευδογραφικών συμβόλων και επιστημονικών συμβόλων.

Κωδικοποίηση γραφικών πληροφοριών.

Η μνήμη βίντεο περιέχει δυαδικές πληροφορίες σχετικά με την εικόνα που εμφανίζεται στην οθόνη. Σχεδόν όλες οι εικόνες που δημιουργούνται, υποβάλλονται σε επεξεργασία ή προβάλλονται με υπολογιστή μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλα μέρη - ράστερ και διανυσματικά γραφικά.

Τα bitmaps είναι ένα πλέγμα κουκκίδων ενός επιπέδου που ονομάζεται pixel (pixel, από το αγγλικό στοιχείο εικόνας). Ο κώδικας pixel περιέχει πληροφορίες για το χρώμα του.

Για μια ασπρόμαυρη εικόνα (χωρίς ημίτονο), ένα εικονοστοιχείο μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές: λευκό και μαύρο (αναμμένο - όχι αναμμένο) και ένα bit μνήμης αρκεί για να την κωδικοποιήσει: 1 - λευκό, 0 - μαύρο.

Ένα pixel σε μια έγχρωμη οθόνη μπορεί να έχει διαφορετικά χρώματα, επομένως ένα bit ανά pixel δεν είναι αρκετό. Για την κωδικοποίηση μιας εικόνας 4 χρωμάτων, απαιτούνται δύο bit ανά pixel, καθώς δύο bit μπορούν να λάβουν 4 διαφορετικές καταστάσεις. Για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η ακόλουθη επιλογή χρωματικής κωδικοποίησης: 00 - μαύρο, 10 - πράσινο, 01 - κόκκινο, 11 - καφέ.

Στις οθόνες RGB, όλη η ποικιλία χρωμάτων επιτυγχάνεται συνδυάζοντας τα βασικά χρώματα - κόκκινο (Κόκκινο), πράσινο (Πράσινο), μπλε (Μπλε), από τα οποία μπορείτε να πάρετε 8 βασικούς συνδυασμούς:

Φυσικά, εάν μπορείτε να ελέγξετε την ένταση (φωτεινότητα) της φωταύγειας των βασικών χρωμάτων, τότε ο αριθμός των διαφορετικών παραλλαγών των συνδυασμών τους, που δημιουργούν διάφορες αποχρώσεις, αυξάνεται. Αριθμός διαφορετικών χρωμάτων - ΠΡΟΣ ΤΟκαι τον αριθμό των bit για την κωδικοποίησή τους - Νπου σχετίζονται με έναν απλό τύπο: 2 Ν = ΠΡΟΣ ΤΟ.

Σε αντίθεση με τα γραφικά ράστερ διανυσματική εικόνα σε στρώσεις. Κάθε στοιχείο μιας διανυσματικής εικόνας - μια γραμμή, ορθογώνιο, κύκλος ή κομμάτι κειμένου - βρίσκεται στο δικό του στρώμα, τα εικονοστοιχεία του οποίου ορίζονται ανεξάρτητα από άλλα επίπεδα. Κάθε στοιχείο μιας διανυσματικής εικόνας είναι ένα αντικείμενο που περιγράφεται χρησιμοποιώντας μια ειδική γλώσσα (μαθηματικές εξισώσεις γραμμών, τόξων, κύκλων, κ.λπ.). Τα σύνθετα αντικείμενα (σπασμένες γραμμές, διάφορα γεωμετρικά σχήματα) αναπαρίστανται ως μια συλλογή στοιχειωδών γραφικών αντικειμένων.

Τα αντικείμενα μιας διανυσματικής εικόνας, σε αντίθεση με τα γραφικά ράστερ, μπορούν να αλλάξουν τα μεγέθη τους χωρίς απώλεια ποιότητας (κατά την αύξηση bitmapαυξάνεται ο κόκκος).

Κωδικοποίηση ήχου.

Είναι γνωστό από τη φυσική ότι ο ήχος - πρόκειται για δονήσεις αέρα. Εάν μετατρέψετε τον ήχο σε ηλεκτρικό σήμα (για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα μικρόφωνο), μπορείτε να δείτε την τάση να αλλάζει ομαλά με την πάροδο του χρόνου. Για την επεξεργασία υπολογιστή, ένα τέτοιο αναλογικό σήμα πρέπει να μετατραπεί με κάποιο τρόπο σε μια ακολουθία δυαδικών αριθμών.

Αυτό γίνεται, για παράδειγμα, έτσι - η τάση μετράται σε τακτά χρονικά διαστήματα και οι τιμές που λαμβάνονται εγγράφονται στη μνήμη του υπολογιστή. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται δειγματοληψία (ή ψηφιοποίηση) και η συσκευή που την εκτελεί είναι ένας μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC).

Για να αναπαράγετε τον ήχο που κωδικοποιείται με αυτόν τον τρόπο, πρέπει να κάνετε την αντίστροφη μετατροπή (για αυτό, ένας μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό - DAC) και στη συνέχεια εξομαλύνετε το προκύπτον σήμα βήματος.

Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός δειγματοληψίας και όσο περισσότερα bit εκχωρούνται για κάθε δείγμα, τόσο ακριβέστερα θα αναπαρασταθεί ο ήχος, αλλά αυξάνεται και το μέγεθος του αρχείου ήχου. Επομένως, ανάλογα με τη φύση του ήχου, τις απαιτήσεις για την ποιότητά του και την ποσότητα της μνήμης που καταλαμβάνεται, επιλέγονται ορισμένες συμβιβαστικές τιμές.

Η περιγραφόμενη μέθοδος κωδικοποίησης πληροφοριών ήχου είναι αρκετά καθολική, σας επιτρέπει να αναπαραστήσετε οποιονδήποτε ήχο και να τον μεταμορφώσετε με διάφορους τρόπους. Υπάρχουν όμως στιγμές που είναι πιο κερδοφόρο να ενεργείς διαφορετικά.

Για πολύ καιρό, χρησιμοποιείται ένας μάλλον συμπαγής τρόπος παρουσίασης της μουσικής - η μουσική σημειογραφία. Σε αυτό, ειδικά σύμβολα υποδεικνύουν πόσο ψηλός είναι ο ήχος, ποιο όργανο και πώς να παίξετε. Μάλιστα, μπορεί να θεωρηθεί αλγόριθμος μουσικού, γραμμένος σε ειδική επίσημη γλώσσα. Το 1983, οι κορυφαίοι κατασκευαστές υπολογιστών και μουσικών συνθεσάιζερ ανέπτυξαν ένα πρότυπο που ορίζει ένα τέτοιο σύστημα κωδικοποίησης. Πήρε το όνομα MIDI.

Φυσικά, ένα τέτοιο σύστημα κωδικοποίησης δεν επιτρέπει την εγγραφή κάθε ήχου· είναι κατάλληλο μόνο για οργανική μουσική. Αλλά έχει επίσης αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα: εξαιρετικά συμπαγής εγγραφή, φυσικότητα για έναν μουσικό (σχεδόν κάθε πρόγραμμα επεξεργασίας MIDI σάς επιτρέπει να εργάζεστε με μουσική με τη μορφή συνηθισμένων νότων), ευκολία αντικατάστασης οργάνων, αλλαγή του ρυθμού και του τόνου της μελωδίας.

Υπάρχουν επίσης και άλλες μορφές αμιγώς υπολογιστή για ηχογράφηση μουσικής. Μεταξύ αυτών είναι η μορφή MP3, η οποία επιτρέπει την κωδικοποίηση μουσικής με πολύ υψηλή ποιότητα και αναλογία συμπίεσης, ενώ αντί για 18–20 μουσικές συνθέσεις, ένα τυπικό CDROM μπορεί να φιλοξενήσει περίπου 200. Ένα τραγούδι χρειάζεται περίπου 3,5 Mb, κάτι που το επιτρέπει Χρήστες του Διαδικτύου να ανταλλάσσουν μουσικές συνθέσεις.

Ο υπολογιστής είναι μια καθολική μηχανή πληροφοριών.

Ένας από τους κύριους σκοπούς ενός υπολογιστή είναι η επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών. Με την εμφάνιση των υπολογιστών, κατέστη δυνατή η λειτουργία με αδιανόητους μέχρι τώρα όγκους πληροφοριών. Βιβλιοθήκες που περιέχουν επιστημονική και φανταστική λογοτεχνία μετατρέπονται σε ηλεκτρονική μορφή. Τα παλιά αρχεία φωτογραφιών και ταινιών αποκτούν νέα ζωή σε ψηφιακή μορφή.

Άννα Τσουγκάινοβα

Το γενικό όνομα "documentation", το οποίο μερικές φορές είναι συνώνυμο με τον όρο "I." Το 1931 η International Bibliographic, που ιδρύθηκε από τον P. Otlet και έναν Βέλγο δικηγόρο και δημόσιο πρόσωπο. Το La Fontaine το 1895 μετονομάστηκε σε Διεθνές Ινστιτούτο Τεκμηρίωσης και το 1938 - Διεθνής Ομοσπονδία Τεκμηρίωσης, η οποία συνεχίζει να είναι ο κύριος διεθνής οργανισμός που ενώνει ειδικούς στην τεκμηρίωση. και επιστημονικές και ενημερωτικές δραστηριότητες (βλ. Τεκμηρίωση της Διεθνούς Ομοσπονδίας). Το 1945, ο Αμερικανός επιστήμονας και μηχανικός W. Bush εμφανίστηκε το «The Possible Mechanism of Our Thinking», στο οποίο για πρώτη φορά τέθηκε ευρέως το ζήτημα της ανάγκης μηχανοποίησης της ανάκτησης πληροφοριών. Διεθνή συνέδρια για την επιστημονική πληροφόρηση (Λονδίνο, 1948· Ουάσιγκτον, 1958) σηματοδότησε τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης του Ι. Μπράντφορντ (Μεγάλη Βρετανία, 1948). Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του '60. 20ος αιώνας αναπτύχθηκαν κυρίως οι αρχές και οι μέθοδοι ανάκτησης πληροφοριών και τα τεχνικά μέσα εφαρμογής τους. W. Batten (Μεγάλη Βρετανία),. Moers και. Η Taube (ΗΠΑ) έθεσε τα θεμέλια για την ευρετηρίαση συντεταγμένων. ... Βίκερυ,. Fosketh (Μ. Βρετανία), J. Perry, A. Kent, J. Costello,. Π. Λουν,. Bernier (ΗΠΑ),. Ο K. Garden (Γαλλία) ανέπτυξε τα θεμέλια της θεωρίας και των μεθόδων ανάκτησης πληροφοριών. Ο S. Cleverdon (Μεγάλη Βρετανία) διερεύνησε μεθόδους σύγκρισης της τεχνικής αποτελεσματικότητας συστημάτων ανάκτησης πληροφοριών διαφόρων τύπων. Οι R. Shaw (ΗΠΑ) και J. Samin (Γαλλία) δημιούργησαν τις πρώτες συσκευές ανάκτησης πληροφοριών σε μικροφίλμ και διαμικροκάρτες, οι οποίες χρησίμευσαν ως πρωτότυπα για πολλές ειδικές μηχανές πληροφοριών. Οι K. Müller και C. Carlson (ΗΠΑ) πρότειναν νέες μεθόδους αναπαραγωγής εγγράφων, οι οποίες αποτέλεσαν τη βάση των σύγχρονων τεχνικών αναπαραγωγής. Το σύγχρονο στάδιο στην ανάπτυξη της πληροφορικής (δεκαετία του '70 του 20ου αιώνα) χαρακτηρίζεται από τη βαθύτερη κατανόηση της γενικής επιστημονικής σημασίας της επιστημονικής πληροφοριακής δραστηριότητας και την ολοένα ευρύτερη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών σε αυτήν. Ο D. Price (ΗΠΑ), αναπτύσσοντας τις ιδέες του J. Bernal (Μεγάλη Βρετανία), επεσήμανε τη δυνατότητα μέτρησης των διαδικασιών ανάπτυξης της επιστήμης χρησιμοποιώντας δείκτες και μέσα του I.; ... Η Garfield (ΗΠΑ) ανέπτυξε και εφάρμοσε νέες μεθόδους επιστημονικών υπηρεσιών και υπηρεσιών πληροφόρησης. Οι G. Menzel και W. Harvey (ΗΠΑ) διερεύνησαν τις ανάγκες πληροφόρησης των επιστημόνων και των ειδικών, τη σημασία των διαφόρων διαδικασιών επιστημονικής επικοινωνίας. Η γενική θεωρία της μίμησης στο εξωτερικό διαμορφώνεται στα έργα των A. Avramescu (Ρουμανία), A. Vysotsky και M. Dembovskaya (Πολωνία), I. Koblitsa (GDR), A. Merty (Τσεχοσλοβακία), I. Polzovicha (Ουγγαρία),. Peach (Δυτική Γερμανία), A. Rees, R. Taylor, J. Shira (ΗΠΑ), R. Fairthorn (Μεγάλη Βρετανία) κ.λπ. Στην ΕΣΣΔ η ανάπτυξη των επιστημονικών και πληροφοριακών δραστηριοτήτων προχώρησε παράλληλα με τη συγκρότηση της Σοβιετικής επιστήμη και την εθνική οικονομία. Στη δεκαετία του '30. 20ος αιώνας εργάστηκε η Επιτροπή για τη δημοσίευση δεικτών (ευρετηρίων) επιστημονικής βιβλιογραφίας, άρχισαν να εμφανίζονται αφηρημένα περιοδικά της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ στις φυσικές και μαθηματικές επιστήμες, τη χημεία κ.λπ. (βλ. Βιβλιογραφία). Αυτή η δραστηριότητα άρχισε να αναπτύσσεται ιδιαίτερα εντατικά από τη δεκαετία του '50. Η συγκρότηση του Ι. ως ανεξάρτητου επιστημονικού κλάδου χρονολογείται στα τέλη της δεκαετίας του 1940 και στις αρχές του 1950. Στην ΕΣΣΔ, ο Ι. έλαβε οργανωτική μορφή το 1952, όταν ιδρύθηκε το Ινστιτούτο Επιστημονικής Πληροφόρησης της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, τώρα το Πανενωσιακό Επιστημονικό και Τεχνικό Ινστιτούτο Πληροφοριών (VINITI). Από το 1959, το Συμβούλιο Υπουργών της ΕΣΣΔ έχει εγκρίνει μια σειρά ψηφισμάτων με στόχο τη βελτίωση και την ανάπτυξη ενός ενιαίου πανεθνικού συστήματος επιστημονικών και τεχνικών πληροφοριών. Τρία συνέδρια της Ένωσης για την αυτοματοποιημένη επεξεργασία επιστημονικών πληροφοριών (το 1961, το 1963 και το 1966) ήταν σημαντικά στάδια στην ανάπτυξη της τεχνολογίας των πληροφοριών στην ΕΣΣΔ. Το διεθνές συμπόσιο των χωρών μελών του Συμβουλίου Αμοιβαίας Οικονομικής Βοήθειας και της Γιουγκοσλαβίας για τα θεωρητικά προβλήματα της πληροφορικής (Μόσχα, 1970) είχε μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη της θεωρίας της πληροφορικής και οι διεθνείς εκθέσεις «Inforga-65» και Τα «Interorgtechnika-66» είχαν μεγάλη σημασία για τη βελτίωση των τεχνικών μέσων της πληροφορικής, τα οποία επέδειξαν τεχνικά μέσα περίπλοκης μηχανοποίησης και αυτοματοποίησης των διαδικασιών επεξεργασίας, αποθήκευσης, αναζήτησης και διάδοσης επιστημονικών πληροφοριών. Πολλές μελέτες της οικιακής μίμησης αποτέλεσαν τη βάση για την περαιτέρω ανάπτυξή της: στο πεδίο της γενικής θεωρίας του ιμπεριαλισμού, το έργο των VA Uspenskii και Yu. A. Shreider. συστήματα ανάκτησης πληροφοριών κτιρίου - G.E. Vladuta, D.G. Lakhuti, E. Skorokhodko, V.P. Cherenina; επιστημονικά προβλήματα του I. - G. M. Dobrov, V. V. Nalimov; ντοκιμαντέρ - G. G. Vorobyova, K. R. Simona,. I. Shamurin; δημιουργία συσκευών ανάκτησης πληροφοριών και άλλων τεχνικών μέσων -. I. Gutenmakher, V. A. Kalmanson, B. M. Rakov και άλλοι. I. χωρίζεται στις ακόλουθες ενότητες: I. θεωρία (θέμα και μέθοδοι, περιεχόμενο, δομή και ιδιότητες επιστημονικών πληροφοριών), επιστημονική επικοινωνία (ανεπίσημες και επίσημες διαδικασίες, επιστημονικές πληροφορίες δραστηριότητα), αναζήτηση πληροφοριών, διάδοση και χρήση επιστημονικών πληροφοριών, οργάνωση και ιστορία των δραστηριοτήτων επιστημονικής πληροφόρησης. Τα κύρια θεωρητικά καθήκοντα του Ι. αποκαλύπτουν τους γενικούς νόμους της δημιουργίας επιστημονικής πληροφορίας, του μετασχηματισμού, της μετάδοσης και της χρήσης τους σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. I. δεν μελετά ούτε αναπτύσσει κριτήρια για την αξιολόγηση της αλήθειας, της καινοτομίας και της χρησιμότητας των επιστημονικών πληροφοριών, καθώς και μεθόδων για τη λογική επεξεργασία τους προκειμένου να αποκτήσει νέες πληροφορίες. Τα εφαρμοσμένα προβλήματα του Ι. συνίστανται στην ανάπτυξη αποτελεσματικότερων μεθόδων και μέσων εφαρμογής διαδικασιών πληροφόρησης, στον καθορισμό της βέλτιστης επιστημονικής επικοινωνίας τόσο εντός της επιστήμης όσο και μεταξύ επιστήμης και παραγωγής. Για τη μελέτη συγκεκριμένων προβλημάτων και την επίλυση εφαρμοζόμενων προβλημάτων της τεχνολογίας των πληροφοριών, χρησιμοποιούνται ξεχωριστές μέθοδοι: κυβερνητική (κατά την επισημοποίηση των διαδικασιών επιστημονικής και πληροφοριακής δραστηριότητας για την αυτοματοποίησή τους, κατά την κατασκευή πληροφοριακών-λογικών μηχανών κ.λπ.). Θεωρία μαθηματικών πληροφοριών (κατά τη μελέτη των γενικών ιδιοτήτων των πληροφοριών, για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη κωδικοποίηση, η μακροπρόθεσμη αποθήκευση, η μετάδοση σε απόσταση) μαθηματική λογική (για επισημοποίηση διαδικασιών λογικών συμπερασμάτων, ανάπτυξη μεθόδων προγραμματισμού αλγορίθμων πληροφοριών κ.λπ.) σημειωτική (κατά τη δημιουργία συστημάτων ανάκτησης πληροφοριών, τη σύνταξη κανόνων για τη μετάφραση από φυσικές γλώσσες σε τεχνητές γλώσσες και αντίστροφα, την ανάπτυξη των αρχών της ευρετηρίασης, τη μελέτη μετασχηματισμών της δομής ενός κειμένου που δεν αλλάζουν το νόημά του κ.λπ.) ; γλωσσολογία (κατά την ανάπτυξη των αρχών της αυτόματης μετάφρασης και γλωσσών ανάκτησης πληροφοριών, ευρετηρίαση και αφαίρεση, μέθοδοι μεταγραφής και μεταγραφής, κατά τη σύνταξη θησαυρών, παραγγελία ορολογίας). ψυχολογία (στη μελέτη των διαδικασιών σκέψης για τη δημιουργία και χρήση επιστημονικών πληροφοριών, τη φύση των αναγκών πληροφοριών και τη διατύπωσή τους σε αιτήματα, στην ανάπτυξη αποτελεσματικών μεθόδων ανάγνωσης, συστημάτων υπηρεσίας πληροφοριών μηχανών, σχεδιασμό συσκευών πληροφοριών). βιβλιολογία, βιβλιοθήκη, βιβλιογραφία, αρχειακή επιστήμη (κατά την ανάπτυξη βέλτιστων μορφών επιστημονικού εγγράφου, βελτίωση των επίσημων διαδικασιών επιστημονικής επικοινωνίας, σύστημα δευτερογενών δημοσιεύσεων). επιστήμη της επιστήμης (στη μελέτη άτυπων διαδικασιών επιστημονικής επικοινωνίας, ανάπτυξη οργανωτικών αρχών του συστήματος υπηρεσιών πληροφοριών, πρόβλεψη της ανάπτυξης της επιστήμης, αξιολόγηση του επιπέδου και των ποσοστών της, μελέτη διαφόρων κατηγοριών καταναλωτών επιστημονικών πληροφοριών). τεχνικές επιστήμες (για την παροχή τεχνικών μέσων για τις διαδικασίες επιστημονικών και πληροφοριακών δραστηριοτήτων, τη μηχανοποίηση και την αυτοματοποίησή τους). Μερικές από τις μεθόδους του Ι. βρίσκουν με τη σειρά τους εφαρμογή στη βιβλιοθηκονομία και τη βιβλιογραφία (στη σύνταξη καταλόγων, ευρετηρίων κ.λπ.). Οι επιστημονικές πληροφορίες αντικατοπτρίζουν τους αντικειμενικούς νόμους της φύσης, της κοινωνίας και της σκέψης επαρκώς στην τρέχουσα κατάσταση της επιστήμης και χρησιμοποιούνται στην κοινωνική και ιστορική πρακτική. Δεδομένου ότι η βάση της γνωστικής διαδικασίας είναι η κοινωνική πρακτική, η πηγή των επιστημονικών πληροφοριών δεν είναι μόνο η επιστημονική έρευνα, αλλά και όλα τα είδη έντονων δραστηριοτήτων των ανθρώπων για να μεταμορφώσουν τη φύση και την κοινωνία. Οι επιστημονικές πληροφορίες χωρίζονται σε τύπους ανάλογα με τους τομείς λήψης και χρήσης τους (βιολογικές, πολιτικές, τεχνικές, χημικές, οικονομικές κ.λπ.), ανά σκοπό (μαζικές και ειδικές κ.λπ.). Οι υποθέσεις και οι θεωρίες, που αργότερα αποδεικνύονται λανθασμένες, αποτελούν επιστημονικές πληροφορίες αρκεί οι θέσεις τους να μελετώνται συστηματικά και να ελέγχονται στην πράξη. Το κριτήριο της χρήσης στην κοινωνική και ιστορική πρακτική επιτρέπει σε κάποιον να διακρίνει τις επιστημονικές πληροφορίες από γενικά γνωστές ή ξεπερασμένες αλήθειες, ιδέες επιστημονικής φαντασίας κ.λπ. Το σύνολο των διαδικασιών παρουσίασης, μετάδοσης και λήψης επιστημονικών πληροφοριών συνιστά επιστημονική επικοινωνία. Σε όλα, ανεξαιρέτως, εμπλέκονται οι διαδικασίες της επιστημονικής επικοινωνίας, επιστήμονες ή ειδικοί. Ο βαθμός συμμετοχής τους μπορεί να είναι διαφορετικός και εξαρτάται από τις ιδιαιτερότητες της διαδικασίας. Διάκριση μεταξύ «ανεπίσημων» και «επίσημων» διαδικασιών. Οι "ανεπίσημες" περιλαμβάνουν εκείνες τις διαδικασίες που διεξάγονται κυρίως από τους ίδιους τους επιστήμονες ή ειδικούς: άμεσος διάλογος μεταξύ τους για συνεχή έρευνα ή ανάπτυξη, επίσκεψη στο εργαστήριο των συναδέλφων τους και επιστημονικές και τεχνικές εκθέσεις, ομιλία σε κοινό, ανταλλαγή επιστολών και αποτυπωμάτων δημοσιεύσεων , προετοιμασία ερευνητικών αποτελεσμάτων ή εξελίξεων για δημοσίευση. Οι "επίσημες" περιλαμβάνουν: διαδικασίες σύνταξης, έκδοσης και εκτύπωσης. διανομή επιστημονικών δημοσιεύσεων, συμπεριλαμβανομένου του εμπορίου βιβλίων, των βιβλιοθηκών και των βιβλιογραφικών δραστηριοτήτων· Διαδικασίες ανταλλαγής επιστημονικής βιβλιογραφίας. αρχειοθέτηση? επιστημονική και ενημερωτική δραστηριότητα. Όλες οι «επίσημες» διαδικασίες, εκτός από την τελευταία, δεν είναι ειδικές για την επιστημονική επικοινωνία και περιλαμβάνονται στη σφαίρα της μαζικής επικοινωνίας, τα κύρια μέσα της οποίας είναι τα έντυπα, το ραδιόφωνο, η τηλεόραση κ.λπ. Η αυξημένη πολυπλοκότητα του επιστημονικού έργου και η Η ανάγκη αύξησης της αποτελεσματικότητάς του οδηγεί στην περαιτέρω διαίρεση του, η οποία λαμβάνει χώρα σε διαφορετικά επίπεδα: θεωρητική και πειραματική έρευνα, επιστημονική έρευνα, επιστημονική πληροφόρηση και επιστημονικές οργανωτικές δραστηριότητες. Οι υπηρεσίες πληροφοριών μεταφέρονται στην εκτέλεση ολοένα και πιο περίπλοκων εργασιών επιλογής και επεξεργασίας επιστημονικών πληροφοριών, οι οποίες μπορούν να επιλυθούν μόνο με την ταυτόχρονη χρήση των επιτευγμάτων τόσο των πληροφοριών όσο και των θεωριών και τεχνικών συγκεκριμένων κλάδων αράχνης. Η δραστηριότητα επιστημονικής πληροφόρησης συνίσταται στη συλλογή, επεξεργασία, αποθήκευση και αναζήτηση επιστημονικών πληροφοριών που καθορίζονται σε έγγραφα, καθώς και στην παροχή τους σε επιστήμονες και ειδικούς προκειμένου να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της έρευνας και ανάπτυξης. Αυτή η δραστηριότητα πραγματοποιείται όλο και περισσότερο από ολοκληρωμένα πληροφοριακά συστήματα που βασίζονται στην αρχή της εφάπαξ ολοκληρωμένης επεξεργασίας κάθε επιστημονικού εγγράφου από ειδικούς υψηλής ειδίκευσης, εισάγοντας τα αποτελέσματα αυτής της επεξεργασίας σε ένα συγκρότημα υπολογιστών, που αποτελείται από έναν υπολογιστή και μια μηχανή φωτοστοιχειοθέτησης, και επαναχρησιμοποίηση αυτών των αποτελεσμάτων για την επίλυση διαφόρων προβλημάτων πληροφόρησης: δημοσίευση αφηρημένων περιοδικών, δελτία πληροφοριών σήματος, αναλυτικές επισκοπήσεις, συλλογές μεταφράσεων, για την επιλεκτική διάδοση πληροφοριών (βλ. Γλώσσα πληροφοριών), εργασίες αναφοράς και πληροφόρησης, αντιγραφή εγγράφων και άλλων τύπων πληροφοριών Υπηρεσίες. Από τα μέσα της δεκαετίας του '40. 20ος αιώνας τα πρώτα μεγάλα περιοδικά για το I. εμφανίζονται σε διάφορες χώρες: "Journal of Documentation" (L., από το 1945). Tidskrift for Dokumentation (Στοκχ., Από το 1945); American Documentation (Wash., From 1950, from 1970 - Journal of the American Society for Information Science); "Nachrichten fur Dokumentation" (Fr./M., From 1950); «Τεκμηρίωση» (Lpz., From 1953, from 1969 - «Informatik»). Από τον Οκτώβριο του 1961, δημοσιεύεται στην ΕΣΣΔ μια μηνιαία συλλογή επιστημονικών και τεχνικών πληροφοριών, η οποία από το 1967 δημοσιεύεται σε δύο σειρές: Οργάνωση και Μέθοδοι Εργασίας Πληροφοριών και Διαδικασίες και Συστήματα Πληροφοριών. Από το 1963, το VINITI άρχισε να δημοσιεύει, πρώτα, μία φορά κάθε 2 μήνες, και από το 1966 - ένα μηνιαίο περιληπτικό περιοδικό "Scientific and Technical Information", το οποίο δημοσιεύεται από το 1970 με το όνομα "Informatics". Από το 1967 αυτό το περιοδικό δημοσιεύεται και στα αγγλικά. Στο εξωτερικό, τα ακόλουθα περιληπτικά περιοδικά δημοσιεύονται στο I.: στη Μεγάλη Βρετανία - "Library and Information Science Abstracts" (L., από το 1969· το 1950-68 ονομαζόταν "Library Science Abstracts"), στις ΗΠΑ - "Information Science Abstracts" (Phil. , από το 1969· το 1966-68 ονομάστηκε "Documentation Abstracts"), στη Γαλλία - "Bulletin signaletique. Πληροφορική επιστήμη και τεχνική "(Π., από το 1970). Από το 1964, εκδίδεται ρητή πληροφόρηση "Θεωρία και πρακτική της επιστημονικής πληροφόρησης" και από το 1965 - συλλογές μεταφράσεων ξένων εκδόσεων από τον Ι. Από το 1969 εκδίδεται στο Κίεβο η περιοδική συλλογή «Επιστήμη και Πληροφορική». Η εκπαίδευση των επιστημονικών εργαζομένων σε Ι. καταναλωτές πληροφοριών - από το 1964 στο Τμήμα Επιστημονικής Πληροφόρησης του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας. MV Lomonosov, μηχανικοί για τη μηχανοποίηση και την αυτοματοποίηση των διαδικασιών πληροφοριών - σε μια σειρά από πολυτεχνικά και μηχανουργικά ινστιτούτα. Στο εξωτερικό διδάσκονται γνωστικά αντικείμενα σε πανεπιστήμια και ανώτερες τεχνικές σχολές. Υπάρχει μια τάση να συνδυάζεται το σύμπλεγμα προβλημάτων της τεχνολογίας της πληροφορίας και της τεχνολογίας των υπολογιστών σε μια εκπαιδευτική εξειδίκευση. Lit.: Mikhailov A.I., Chernyi A.I., Gilyarevsky R.S., Fundamentals of Informatics, 2nd ed., M., 1968; τους, Πληροφοριακά προβλήματα στη σύγχρονη επιστήμη, Μ., 1972; Θεωρητικά προβλήματα της πληροφορικής. Σάβ. Art., Μ., 1968; Διεθνές Φόρουμ Πληροφορικής. Σάβ. Art., t. 1-2, Μ., 1969; Bush V., Όπως μπορούμε να σκεφτούμε, Atlantic Monthly, 1945, Ιούλιος, σελ. 101-108; Ετήσια ανασκόπηση της επιστήμης και της τεχνολογίας της πληροφορίας, v. 1-7, Ν. Υ. - α. ο., 1966-72; Dembowska M., Documentation and Scientific information, Βαρσοβία, 1968. A. I. Mikhailov, A. I. Cherny, R.S. Gilyarevsky.

M .: FIZMATLIT, 2006 .-- 768 σελ.

Το εγκυκλοπαιδικό λεξικό περιέχει περισσότερους από 18 χιλιάδες ρωσικούς και αγγλικούς όρους, συστηματοποιημένους θεματικά σύμφωνα με τις ακόλουθες μεγάλες ενότητες: I. Βασικές αρχές της τεχνολογίας πληροφοριών. II. Αυτοματοποίηση διαδικασιών πληροφοριών και αυτοματοποιημένων συστημάτων (AC). III. Τεχνική υποστήριξη NPP. IV. Λογισμικό AC; V. Πολυμέσα, υπερμέσα, εικονική πραγματικότητα, μηχανική όραση. Vi. Τεχνολογίες δικτύου για επεξεργασία και μετάδοση δεδομένων. Vii. Σλανγκ υπολογιστών και δικτύου. VIII. Εικονίδια που χρησιμοποιούνται στο email. IX. Συντομογραφίες λέξεων και εκφράσεων που χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο.

Τα λήμματα του λεξικού είναι εκτεταμένου χαρακτήρα και περιλαμβάνουν δεδομένα αναφοράς για τα αντικείμενα περιγραφής, καθώς και συνδέσμους σε πρωτογενείς πηγές τεκμηρίωσης για πληρέστερη γνωριμία με αυτές για τους ενδιαφερόμενους χρήστες.

Η δομή και το περιεχόμενο του λεξικού καθιστά δυνατή τη χρήση του για τη συστηματική μελέτη υλικού στις θεματικές ενότητες και υποενότητες που ενδιαφέρουν τον αναγνώστη, για τη διεξαγωγή προκαταρκτικής μελέτης λύσεων που σχετίζονται με το σχεδιασμό ετερογενών αυτοματοποιημένων συστημάτων πληροφοριών και τηλεπικοινωνιών και επίσης να προετοιμάσει εκπαιδευτικά, μεθοδολογικά, έρευνα, αναφορά κ.λπ.. τα έγγραφα.

Το λεξικό απευθύνεται σε ένα ευρύ φάσμα χρηστών των οποίων οι επαγγελματικές δραστηριότητες ή ενδιαφέροντα σχετίζονται με τις σύγχρονες τεχνολογίες της πληροφορίας.

Μορφή: djvu

Το μέγεθος: 7,1 MB

Κατεβάστε: yandex.disk

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ
Πρόλογος στην εγκυκλοπαιδική έκδοση του λεξικού ..................... 7
Πρόλογος στην τρίτη έκδοση του λεξικού, σχετικά με το λεξικό αναφοράς και τον συγγραφέα του ... 9
Από τον συγγραφέα ................................................ .... έντεκα
Σχετικά με τη χρήση του λεξικού .......................................... 13
I. Βασικά στοιχεία πληροφορικής .......................... 15
1.1. Δεδομένα, πληροφορίες, γνώσεις, λογική ............................ 15
1.2. Πηγές πληροφοριών, θεωρία πληροφοριών, πληροφορική 19
1.3. Φορείς πληροφοριών, έγγραφα, τεκμηρίωση, δημοσιεύσεις .............. 22
1.4. Αρχές δομημένης παρουσίασης εγγράφων και δεδομένων ....... 27
1.4.1. Στοιχεία πληροφοριών και οι τύποι τους ......................... 27
1.4.2. Εγγραφή, αρχείο, πίνακας, κλειδί ................................ 30
1.4.3. Δομές δεδομένων, μοντέλα και σχετικοί όροι 34
1.4.4. Μορφή, πεδίο δεδομένων και σχετικοί όροι ............... 45
1.5. Πληροφορική ................................... 49
1.5.1. Γενικές έννοιεςκαι όροι ................................ 49
1.5.2. Επεξεργασία και επεξεργασία εγγράφων και δεδομένων ................. 52
1.5.3. Εισαγωγή εγγράφων και δεδομένων σε υπολογιστή ........................... 58
1.5.4. Αναζήτηση πληροφοριών ^ γενικές έννοιες και όροι ............. 63
1.5.5. Ευρετηρίαση, Έγγραφα με δυνατότητα αναζήτησης και Ερωτήματα 66
1.6. Ασφάλεια τεχνολογίας πληροφοριών ......................... 74
1.6.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 74
1.6.2. Κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση εγγράφων και δεδομένων ..................... 83
1.6.3. Κρυπτολογία και συναφείς έννοιες ...................... 87
II. Αυτοματοποίηση διαδικασιών πληροφοριών και αυτοματοποιημένων συστημάτων πληροφοριών 93
2.1. Γενικές έννοιες και όροι .......................................... 93
2.2. Αυτοματοποίηση των διαδικασιών πληροφοριών και βιβλιοθηκών ........... 95
2.2.1. Όροι αυτοματισμού ... 95
2.3. Αυτοματοποιημένα συστήματα ................................ 98
2.3.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 98
2.3.2. Λειτουργικά προσανατολισμένα αυτοματοποιημένα συστήματα ... 106
2.4. Γλωσσική και πληροφοριακή υποστήριξη αυτοματοποιημένων συστημάτων 117
2.4.1. Γλωσσική υποστήριξη ^ γενικές έννοιες και όροι ......... 117
2.4.2. Γλώσσες και λεξιλόγιο ανάκτησης πληροφοριών AIS ....... 119
2.4.3. Μεταδεδομένα και μορφές AIS 128
2.4.4. Υποστήριξη πληροφοριών του AIS ................................... 147
2.5. Προσωπικό και χρήστες αυτοματοποιημένων συστημάτων ................. 153
2.5.1. Προγραμματιστές και προσωπικό του AIS ............................ 153
2.5.2. Χρήστες AIS ..................................... 157
2.5.3. Πιστοποίηση ειδικών σε AIS ................................... 159
2.6. Διαδικασίες δημιουργίας και λειτουργίας αυτοματοποιημένων συστημάτων .......... 162
2.6.1. Σχεδιασμός αυτοματοποιημένων συστημάτων ................... 162
2.6.2. Κύκλος ζωής και ενσωμάτωση συστήματος AIS ................. 165
III. Τεχνική υποστήριξη αυτοματοποιημένων συστημάτων .......... 169
3.1. Υπολογιστές, οι τύποι τους και η γενική τους ταξινόμηση 169
3.2. Αρχιτεκτονική, διαμόρφωση, πλατφόρμα υπολογιστών ...................... 175
3.3. Προσωπικοί υπολογιστές (PC) .......................................... 178
3.4. Διάφορα σημειωματάρια και αυτόνομες ψηφιακές συσκευές ... 185
3.4.1. Τύποι φορητών υπολογιστών ................................... 185
3.4.2. Αναπαραγωγή και εγγραφή ψηφιακών συσκευών 188
3.5. Η μονάδα συστήματος και τα δομικά της στοιχεία .......................... 191
3.5.1. Επεξεργαστές, τα είδη τους και οι σχετικοί όροι .............. 192
3.5.2. Μνήμη υπολογιστή ^ έννοιες και όροι .......................... 202
3.5.3. Λειτουργικές συσκευές μνήμης υπολογιστή ..................... 208
3.5.4. Προσαρμογείς, διεπαφές και σχετικοί όροι ............. 216
3.5.5. Πίνακες, λιμάνια, λεωφορεία, πρίζες ................................... 224
3.6. Περιφερειακές (εξωτερικές) συσκευές υπολογιστών ......................... 233
3.6.1. Εξωτερική μνήμη υπολογιστή, συσκευές αποθήκευσης και σχετικοί όροι ... 233
3.6.2. CD και σχετικοί όροι ................... 251
3.6.3. Συσκευές εισαγωγής δεδομένων, χειριστές ...................... 260
3.6.4. Συσκευές εξόδου δεδομένων ................................ 271
3.6.5. Μόντεμ, κρυπτογραφητές, τροφοδοτικά ...................... 286
3.7. Κάρτες Η/Υ ...................................................... 289
3.8. Βάση μικροηλεκτρονικού υπολογιστή ................................... 294
3.9. Οπτοηλεκτρονικές συσκευές ................................. 299
IV. Λογισμικό για αυτοματοποιημένα συστήματα ......... 303
4.1. Αλγόριθμοι, προγράμματα, προγραμματισμός ......................... 303
4.1.1. Γενικές έννοιες και όροι 303
4.1.2. Γλώσσες προγραμματισμού ................................ 307
4.1.3. Όροι που σχετίζονται με τον προγραμματισμό ... 319
4.2. Γενικό λογισμικό ............................... 327
4.2.1. Λειτουργικά συστήματα ................................ 328
4.2.2. Γενικά Εργαλεία Εξυπηρέτησης Λογισμικού 338
4.3. Λογισμικό εφαρμογής αυτοματοποιημένων συστημάτων ....... 339
4.3.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 339
4.3.2. Προγράμματα εφαρμογής ................................ 342
4.3.3. Ιοί υπολογιστών και προγράμματα προστασίας από ιούς ................................... 346
4.4. Όροι λογισμικού 350
4.4.1. Μερικές γενικές έννοιες και όροι ............................ 350
4.4.2. Αρχειοθέτηση, συμπίεση-επαναφορά αρχείων δεδομένων .............. 352
4.4.3. Πρόσβαση, διεύθυνση και σχετικοί όροι .................... 364
V. Πολυμέσα, υπερμέσα, εικονική πραγματικότητα, μηχανική όραση. 372
5.1. Συστήματα πολυμέσων και συναφείς όροι. ................. 372
5.2. Μέσα παροχής μουσικής και ομιλίας .......... 375
5.2.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 375
5.2.2. Αρχεία ήχου, τα πρότυπα και οι μορφές τους ................. 380
5.3. Γραφικά μηχανών (υπολογιστών) .............................. 389
5.3.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 389
5.3.2. Αρχεία γραφικών και οι μορφές τους .......................... 392
5.3.3. Τεχνολογία γραφικών μηχανών ............................ 400
5.4. Βίντεο υπολογιστή, ψηφιακή τηλεόραση και κινούμενα σχέδια ............... 408
5.4.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 408
5.4.2. Τεχνολογία βίντεο .......................................... 412
5.4.3. Τεχνολογία κινούμενων σχεδίων ................................... 416
5.4.4. Ψηφιακή τηλεόραση 420
5.5. Εικονική πραγματικότητα, παράλληλοι κόσμοι. ...................... 424
5.6. Υπολογιστική όραση .......................................... 427
Vi. Τεχνολογίες δικτύου. Εγκαταστάσεις επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών 430
6.1. Γενικές έννοιες και όροι ..................................... 430
6.2. Τοπικά δίκτυα ................................ 433
6.3. Κατανεμημένα δίκτυα υπολογιστών ............................ 441
6.3.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 441
6.3.2. Intranet ................................................ 450
6.3.3. ETHERNET .......................................... 455
6.4. Παγκόσμια δίκτυα υπολογιστών, το Διαδίκτυο ........................ 471
6.4.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 471
6.4.2. Τεχνολογία Ιστού .......................................... 482
6.4.3. Τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων μέσω Διαδικτύου .............. 489
6.4.4. Υπηρεσίες και εγκαταστάσεις στο Διαδίκτυο ................... 499
6.4.5. Ολοκληρωμένες υπηρεσίες ψηφιακού δικτύου - ISDN ............... 518
6.4.6. Κινητές επικοινωνίες και τηλεφωνία υπολογιστών ..................... 520
6.4.7. Τηλεπικοινωνιακός εξοπλισμός κτιρίων .................. 526
6.4.8. Ανάπτυξη τεχνικών μέσων και συγκροτημάτων με βάση τη χρήση τηλεπικοινωνιακών τεχνολογιών 532
6.4.9. Θέματα έννομων σχέσεων στο Διαδίκτυο ................. 533
6.5. Μέσα και τεχνολογίες για την προστασία των δικτύων υπολογιστών ................. 536
6.6. Βασικά πρότυπα για δίκτυα μετάδοσης δεδομένων. ...................... 541
6.6.1. Πρότυπα ISO ...................................... 541
6.6.2. Πρότυπα IEEE .......................................... 543
6.6.3. Πρότυπα ITU-T ...................................... 554
6.6.4. Άλλα πρότυπα και πρωτόκολλα ............................ 560
Vii. Αργκό υπολογιστών και δικτύων ............................ 565
VIII. Εικονίδια ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και emoticons ... 592
IX. Συντομογραφίες λέξεων και φράσεων που χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο ... 594
Παραπομπές ................................................ 597
Αγγλικό αλφαβητικό ευρετήριο ................................. 644
Ρωσόφωνο αλφαβητικό ευρετήριο ................................ 708

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ, η επιστήμη της εξαγωγής πληροφοριών από μηνύματα, της δημιουργίας πόρων πληροφοριών, του προγραμματισμού της συμπεριφοράς μηχανών και άλλων οντοτήτων που σχετίζονται με την κατασκευή και χρήση περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων μοντελοποίησης, σχεδίασης, αλληλεπίδρασης, μάθησης κ.λπ. ιδιότητες της πληροφορίας , μέθοδοι για την εξαγωγή της από μηνύματα και την παρουσίασή της σε δεδομένη μορφή. ιδιότητες, μεθόδους και μέσα αλληλεπίδρασης πληροφοριών· ιδιότητες των πόρων πληροφοριών, μεθόδους και μέσα δημιουργίας, παρουσίασης, διατήρησης, συσσώρευσης, αναζήτησης, μεταφοράς και προστασίας τους· ιδιότητες, μεθόδους και μέσα κατασκευής και χρήσης προγραμματιζόμενων μηχανών και περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων.

Επιστημονικά προϊόντα πληροφορικής

Τα επιστημονικά προϊόντα της πληροφορικής χρησιμεύουν ως μεθοδολογική βάση για την κατασκευή ενός περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων (Εικ. 1) που σχετίζονται με διάφορους τομείς δραστηριότητας.

Τα αποτελέσματα της έρευνας οντοτήτων (στην επιστήμη που συνήθως ονομάζονται αντικείμενα) αντιπροσωπεύονται από τα συμβολικά ή/και φυσικά μοντέλα τους. Τα συμβολικά μοντέλα είναι περιγραφές της αποκτηθείσας γνώσης [βλ. Συμβολική μοντελοποίηση(s-modeling)], και τα φυσικά είναι πρωτότυπα των αντικειμένων που μελετήθηκαν, αντανακλώντας τις ιδιότητες, τη συμπεριφορά τους κ.λπ. Το επιστημονικό αποτέλεσμα είναι ένα μοντέλο ενός συστήματος γνώσης (ή ένα στοιχείο ενός προηγουμένως καθορισμένου και δημοσιευμένου μοντέλου), το οποίο περιγράφει ένα σύνολο αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένου του υπό μελέτη αντικειμένου και των συνδέσεων μεταξύ τους ... Η περιγραφή του μοντέλου παρουσιάζεται με τη μορφή μηνύματος σχεδιασμένου για αναγνώριση και ερμηνεία από την επιστημονική κοινότητα. Η τιμή του αποτελέσματος εξαρτάται από την προγνωστική ισχύ, την αναπαραγωγιμότητα και τη δυνατότητα εφαρμογής του μοντέλου, καθώς και από τις ιδιότητες του μηνύματος που περιέχει την περιγραφή του.

Παραδείγματα αποτελεσμάτων που έχουν διαδραματίσει εξαιρετικό ρόλο στη μεθοδολογική υποστήριξη της κατασκευής ενός περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων είναι: το μοντέλο μιας ψηφιακής ηλεκτρονικής μηχανής που εφευρέθηκε από τον J. von Neumann με οδηγίες προγράμματος και δεδομένα αποθηκευμένα σε κοινόχρηστη μνήμη [γνωστό ως το μοντέλο von Neumann και η αρχιτεκτονική von Neumann]· εφευρέθηκε από τον δημιουργό του Ιστού (βλ. Ο Παγκόσμιος Ιστός) Τ. Μπέρνερς-Λη Πρωτόκολλο HTTP(English HyperText Transfer Protocol), το οποίο είναι ένα πρωτόκολλο σε επίπεδο εφαρμογής που ορίζει τους κανόνες για τη μεταφορά μηνυμάτων σε συστήματα υπερμέσων (βλ. Πολυμέσα) και ένα ενοποιημένο αναγνωριστικό πόρων URI (English Uniform Resource Identifier), το οποίο έχει γίνει πρότυπο για την καταγραφή της διεύθυνσης ενός πόρου που βρίσκεται στο Διαδίκτυο. Είναι δύσκολο να βρεθεί σήμερα (2017) ένας τομέας δραστηριότητας όπου δεν εφαρμόζονται τα επιστημονικά προϊόντα της πληροφορικής. Στη βάση του, έχουν δημιουργηθεί το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, ο Ιστός, οι μηχανές αναζήτησης, η IP-τηλεφωνία, το Διαδίκτυο των πραγμάτων και άλλες υπηρεσίες Διαδικτύου (βλ. Διαδίκτυο). ψηφιακή εγγραφή ήχου, φωτογραφίας και βίντεο· συστήματα σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD). προσομοιωτές υπολογιστών και ρομπότ (βλ. Μοντελοποίηση υπολογιστή), ψηφιακά συστήματα επικοινωνίας, συστήματα πλοήγησης, τρισδιάστατοι εκτυπωτές κ.λπ.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Η συνεχής ανάπτυξη της πληροφορικής συνοδεύεται από την ανάπτυξη του εννοιολογικού μηχανισμού της και την τελειοποίηση του αντικειμένου της έρευνας. Το 2006, δημιουργήθηκε μια νέα ερευνητική περιοχή στο Ινστιτούτο Προβλημάτων Πληροφορικής της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (IPI RAS) - συμβολική μοντελοποίηση αυθαίρετων αντικειμένων σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής (συντομογραφία- με συμβολική μοντελοποίηση ή s-modeling). Ένα από τα πρώτα επιστημονικά έργα σε αυτόν τον τομέα ήταν αφιερωμένο στη μεθοδολογία για την κατασκευή ενός συμβολικού μοντέλου του συστήματος γνώσης της πληροφορικής σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής. ... Στη θεωρία της συμβολικής μοντελοποίησης (s-modeling), που δημιουργήθηκε το 2009, προτάθηκε μια άλλη εκδοχή του συμβολικού μοντέλου του πυρήνα του συστήματος εννοιών της πληροφορικής, η οποία περιλαμβάνει τις ακόλουθες έννοιες.

Μήνυμα(Αγγλικό μήνυμα) θεωρείται ως ένα πεπερασμένο διατεταγμένο σύνολο συμβόλων (οπτικά, ακουστικά, κ.λπ., βλ. Σύμβολο στην επιστήμη των υπολογιστών) ή ο κώδικάς του (βλ. Κώδικας στην επιστήμη των υπολογιστών) που ικανοποιεί το πρωτόκολλο αλληλεπίδρασης μεταξύ της πηγής και του δέκτη. Η ύπαρξη μηνύματος προϋποθέτει την παρουσία της πηγής του μηνύματος, του παραλήπτη, του φορέα, του μέσου μετάδοσης, του μέσου παράδοσης, του πρωτοκόλλου αλληλεπίδρασης μεταξύ της πηγής και του παραλήπτη. Σε ένα περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων (s-περιβάλλον), οι άνθρωποι με τη βοήθεια προγραμματιζόμενων μηχανών (s-machines) σχηματίζουν μηνύματα, που τα αναπαριστούν σε γλώσσες ερωτημάτων, προγραμματισμό κ.λπ. πραγματοποιήστε διάφορους μετασχηματισμούς (για παράδειγμα, από αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα, από ασυμπίεστο σε συμπιεσμένο και αντίστροφα, από μια μορφή παρουσίασης εγγράφων σε άλλη). αναγνώριση, χρήση μηνυμάτων για τη δημιουργία νέων μηνυμάτων (προγράμματα, έγγραφα, κ.λπ.). ερμηνεύουν σε μοντέλα εννοιολογικών συστημάτων (τα οποία επίσης αποθηκεύονται στη μνήμη του διερμηνέα με τη μορφή μηνυμάτων). ανταλλάσσετε μηνύματα χρησιμοποιώντας συστήματα κανόνων που εφαρμόζονται από λογισμικό και υλικό (πρωτόκολλα δικτύου, βλ. Δίκτυο υπολογιστών) αποθήκευση και συσσώρευση μηνυμάτων (δημιουργία ηλεκτρονικών βιβλιοθηκών, εγκυκλοπαίδειες και άλλων πηγών πληροφοριών), επίλυση προβλημάτων αναζήτησης και προστασίας μηνυμάτων.

Διερμηνέας μηνυμάτωνμελετάται ως κατασκευαστής ενός μηνύματος εξόδου από ένα μήνυμα εισόδου σύμφωνα με ένα δεδομένο σύστημα κανόνων ερμηνείας. Απαραίτητη προϋπόθεση για την κατασκευή ενός διερμηνέα μηνυμάτων είναι η ύπαρξη μοντέλων των γλωσσών εισόδου και εξόδου, καθώς και μοντέλων συστημάτων εννοιών, στα οποία θα πρέπει να ερμηνεύονται μηνύματα που συντίθενται στις γλώσσες εισόδου και εξόδου.

Δεδομένα(Αγγλικά δεδομένα) - ένα μήνυμα που απαιτείται για την επίλυση ενός προβλήματος ή ενός συνόλου προβλημάτων, που παρουσιάζεται σε μορφή σχεδιασμένη για αναγνώριση, μετατροπή και ερμηνεία από έναν λύτη (πρόγραμμα ή άνθρωπο). Ένα άτομο αντιλαμβάνεται δεδομένα (κείμενο, εικόνες κ.λπ.) σε συμβολική μορφή, και ένα πρόγραμμα υπολογιστή ή συσκευή υπολογιστή(smartphone, ψηφιακή κάμερα κ.λπ.) - στον κωδικό.

Πληροφορίες(αγγλ. πληροφορίες) μελετάται ως αποτέλεσμα της ερμηνείας ενός μηνύματος στο μοντέλο ενός συστήματος εννοιών [βλ. Συμβολική μοντελοποίηση(s-modeling)]. Για να εξαγάγετε πληροφορίες από ένα μήνυμα, είναι απαραίτητο να παρουσιάζεται ένα ληφθέν μήνυμα σε μορφή σχεδιασμένη ώστε να αναγνωρίζεται και να ερμηνεύεται από τον παραλήπτη του μηνύματος. μοντέλα εννοιολογικών συστημάτων που αποθηκεύονται στη μνήμη του διερμηνέα, μεταξύ των οποίων - απαραίτητα για την ερμηνεία του ληφθέντος μηνύματος. μηχανισμοί αναζήτησης για το απαιτούμενο μοντέλο, ερμηνεία μηνύματος, παρουσίαση της ερμηνείας καταλήγουν σε μια φόρμα σχεδιασμένη για τον παραλήπτη (Εικ. 2).

Για παράδειγμα, το αποτέλεσμα της ερμηνείας ενός μηνύματος ma, που αναπαρίσταται στη γλώσσα a, που λαμβάνεται από έναν μεταφραστή (άνθρωπο ή ρομπότ) με τη μορφή μηνύματος mb στη γλώσσα b, είναι πληροφορίες που εξάγονται από το μήνυμα ma.

Προγραμματιζόμενη εργασίαΤο (s-problem) θεωρείται ως ένα σύνολο (Formul, Rulsys, Alg, Prog), όπου Formul είναι η δήλωση προβλήματος. Rulsys - ένα σύνολο συστημάτων υποχρεωτικών και κατευθυντήριων κανόνων για την επίλυση ενός προβλήματος, που ορίζονται σύμφωνα με τη Formul. Alg - ένωση συνόλων αλγορίθμων, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε ένα στοιχείο από το Rulsys. Το Prog είναι μια ένωση συνόλων προγραμμάτων, καθένα από τα οποία εκχωρείται σε ένα από τα στοιχεία Alg. Κάθε στοιχείο από τα Rulsys, Alg και Prog πρέπει να έχει περιγραφή εφαρμογής. Οι περιγραφές της χρήσης των στοιχείων Rulsys περιλαμβάνουν την προδιαγραφή του τύπου του λύτη προβλημάτων (αυτόνομη μηχανή s, συνεργασία δικτύου s-μηχανών, συνεργασία ανθρώπου-μηχανής κ.λπ.), απαιτήσεις ασφάλειας πληροφοριών κ.λπ. Περιγραφές του Η χρήση στοιχείων από το Alg περιλαμβάνει δεδομένα σχετικά με τους αποδεκτούς τρόπους λειτουργίας του εργαλείου επίλυσης προβλημάτων (αυτόματο τοπικό, αυτόματο κατανεμημένο, διαδραστικό τοπικό κ.λπ.), σχετικά με τις απαιτήσεις για το ληφθέν αποτέλεσμα κ.λπ. Οι περιγραφές της εφαρμογής των προγραμμάτων περιλαμβάνουν δεδομένα σχετικά με το γλώσσες υλοποίησης, λειτουργικά συστήματα κ.λπ.

Αλγόριθμος- μια τυπική περιγραφή ενός πεπερασμένου συνόλου βημάτων για την επίλυση ενός προβλήματος που αντιστοιχεί σε ένα από τα στοιχεία Rulsys και που επιτρέπει σε κάποιον να βάλει το προκύπτον σύνολο δεδομένων εξόδου σε μια αντιστοιχία ένας προς έναν με ένα δεδομένο σύνολο δεδομένων εισόδου.

Πρόγραμμα- έναν αλγόριθμο που υλοποιείται σε μια γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, μια γλώσσα προσανατολισμένη στη μηχανή ή/και σε ένα σύστημα οδηγιών μηχανής. Παρουσιάζεται με τη μορφή μηνύματος που ορίζει τη συμπεριφορά ενός λύτη s-machine για ένα πρόβλημα με δεδομένες ιδιότητες. Υπάρχει σε συμβολικές, κωδικοποιημένες και σηματοδοτικές ενσαρκώσεις που συνδέονται με μεταφραστικές σχέσεις (βλ. Compiler στην επιστήμη των υπολογιστών).

Σύμβολο(Αγγλικό σύμβολο) - ένα υποκατάστατο ενός φυσικού ή επινοημένου αντικειμένου, που προσδιορίζει αυτό το αντικείμενο και αποτελεί στοιχείο ενός συγκεκριμένου συστήματος για την κατασκευή συμβολικών μηνυμάτων (κείμενα, μουσικές σημειώσεις κ.λπ.), σχεδιασμένο για αντίληψη από ένα άτομο ή ένα ρομπότ. Για παράδειγμα, το ρωσικό αλφάβητο είναι ένα σύστημα συμβόλων κειμένου. το γράμμα Α σε αυτό το σύστημα είναι ένα σύμβολο που αντικαθιστά τον αντίστοιχο ήχο από το σύστημα ηχητικών συμβόλων ομιλίας της ρωσικής γλώσσας. το γράμμα Α αντιστοιχεί σε ένα σύμβολο απτικής υφής (που γίνεται αντιληπτό με το άγγιγμα με τα δάχτυλα των χεριών) στο σύστημα ανταλλαγής μηνυμάτων κειμένου για τυφλούς, γνωστό ως σύστημα Braille (βλ. Ανάγλυφη γραφή τυφλών). Το σύνολο των οπτικών, ακουστικών και άλλων συμβόλων που επιλέγονται για την κατασκευή μηνυμάτων ενός συγκεκριμένου τύπου θεωρείται ως ένα σύνολο στοιχειωδών δομικών αντικειμένων, καθένα από τα οποία είναι προικισμένο με ένα σύνολο χαρακτηριστικών και ένα σύνολο επιτρεπόμενων λειτουργιών. Η δημιουργία κατασκευών από στοιχεία αυτού του συνόλου καθορίζεται από το σύστημα κανόνων για την κατασκευή συμβολικών μοντέλων [για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε το άρθρο Σύμβολο στην επιστήμη των υπολογιστών (s-symbol)].

Κώδικας(Αγγλικός κώδικας) είναι ένα υποκατάστατο ενός συμβόλου ή συμβολικού μηνύματος που χρησιμοποιείται για την αναπαράστασή τους σε υπολογιστές, smartphone και άλλες προγραμματιζόμενες μηχανές και έχει σχεδιαστεί για τη δημιουργία, αποθήκευση, μεταφορά και ερμηνεία συμβολικών μηνυμάτων [για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε το άρθρο Code in Informatics ( s-code)].

Σήμα(αγγλικό σήμα) - ένα οπτικό, ηχητικό ή άλλο αποτέλεσμα που γίνεται αντιληπτό από τα ανθρώπινα αισθητήρια όργανα ή τους αισθητήρες μιας μηχανής ή η αναπαράσταση ενός κώδικα με τη μορφή της συχνότητας της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, των συνθέσεων τιμών ηλεκτρικής τάσης ή άλλης, υπολογίζεται για την αντίληψη από το υλικό μιας μηχανής (για παράδειγμα, ένας κεντρικός επεξεργαστής ενός υπολογιστή, μικροεπεξεργαστήςπλοηγός αυτοκινήτου). Τα σύμβολα, οι κώδικες και τα σήματα διασυνδέονται με σχέσεις μετασχηματισμού. Κάθε σύμβολο και συμβολική δομή, σχεδιασμένη για την αντίληψη του ανθρώπου ή του ρομπότ, μπορεί να συσχετιστεί μοναδικά με κώδικες που έχουν σχεδιαστεί για να τους χειρίζονται χρησιμοποιώντας το λογισμικό υπολογιστών και συσκευών υπολογιστών.

Μοντέλο συστήματος εννοιών.Το S-μοντέλο Μειονεκτήματα ενός συστήματος εννοιών θεωρείται ως ένα ζεύγος (ConsSet, ConsRel), όπου το ConsSet είναι ένα σύνολο εννοιών. Το ConsRel είναι μια οικογένεια σχέσεων που ορίζονται στο ConsSet. Ο ορισμός ενός συστήματος έννοιας είναι μια περιγραφή του μοντέλου του, συνοδευόμενη από μια ένδειξη του πεδίου εφαρμογής. Η περιγραφή παρουσιάζεται με τη μορφή μηνύματος σχεδιασμένου για ερμηνεία από τον παραλήπτη, παρουσίαση, διατήρηση, διανομή, συσσώρευση και αναζήτηση στο περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής της πνευματικής δραστηριότητας. Ένα σύστημα εννοιών που θεωρείται οριστικό δεν πρέπει να περιλαμβάνει έννοιες που δεν έχουν ορισμούς (και ταυτόχρονα δεν σχετίζονται με έννοιες-αξιώματα). Προσδιορισμός του εύρους του μοντέλου - περιγραφή των τύπων του ανταποκριτή (στον οποίο απευθύνεται ο ορισμός), ο στόχος στη διαδικασία επίτευξης του οποίου ο ορισμός έχει νόημα (κατηγορίες προβλημάτων στη μελέτη των οποίων μπορεί να γίνει ο ορισμός χρήσιμο), το στάδιο στο οποίο είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθεί ο ορισμός (έννοια, μεθοδολογία λύσης, κ.λπ.) κ.λπ.).

Μοντέλο συστήματος γνώσης.Γνωρίζοντας στο s-modeling [βλ. Συμβολική μοντελοποίηση(s-modeling)] ορίζεται ως η κατάσταση του δέκτη μηνύματος όταν το μήνυμα εξόδου, που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της ερμηνείας του μηνύματος εισόδου, αναγνωρίζεται ως ήδη γνωστό και δεν απαιτεί αλλαγές στα μοντέλα των εννοιολογικών συστημάτων που είναι αποθηκευμένα στο μνήμη του παραλήπτη μηνυμάτων. Η έννοια της «γνώσης» ορίζεται ως μια πολύπλοκη ικανότητα εξαγωγής πληροφοριών από μηνύματα που περιέχουν τις συνθήκες προβλημάτων μιας συγκεκριμένης τάξης (αυτές μπορεί να είναι εργασίες αναγνώρισης προτύπων, μετάφραση από μια γλώσσα σε άλλη ή άλλες κατηγορίες προβλημάτων). Το μοντέλο S του συστήματος γνώσης θεωρείται ως τριάδα (Cons, Lang, Interp), όπου το Cons είναι το μοντέλο s του συστήματος έννοιας. Lang - s-μοντέλο μιας συλλογής γλωσσών μηνυμάτων που ερμηνεύονται σε Μειονεκτήματα. Το Interp είναι ένα μοντέλο s μιας συλλογής διερμηνέων για τα Μειονεκτήματα των μηνυμάτων που έχουν συγκεντρωθεί σε γλώσσες από το Lang.

Η ερμηνεία του μηνύματος στο μοντέλο Cons περιλαμβάνει:

1) κατασκευή ενός μηνύματος εξόδου (εξαγωγή πληροφοριών) σύμφωνα με μια δεδομένη είσοδο (τα μηνύματα παρουσιάζονται σε γλώσσες από τη συλλογή Lang).

2) ανάλυση του μηνύματος εξόδου (αν απαιτούνται αλλαγές στο μοντέλο Cons).

3) εάν απαιτείται, αλλάξτε το μοντέλο μειονεκτήματα. αν όχι, τέλος.

Για παράδειγμα, το κέντρο του εγκεφάλου ενός σύγχρονου συστήματος σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) είναι το σύστημα γνώσης. Η παραγωγικότητα του σχεδιασμού εξαρτάται από το πόσο καλά είναι κατασκευασμένο.

Προγραμματιζόμενο μηχάνημα(s-machine) - εγκατάσταση υλικού και λογισμικού για την επίλυση προβλημάτων. Οι υπερυπολογιστές, οι μεγάλοι υπολογιστές, οι προσωπικοί υπολογιστές, οι φορητοί υπολογιστές, τα smartphone, οι πλοηγοί, οι ψηφιακές κάμερες και οι βιντεοκάμερες είναι όλα s-μηχανές. Τα πληκτρολόγια, τα ποντίκια, τα trackball, τα touchpad και άλλες συσκευές εισόδου είναι στοιχεία των s-machines που μετατρέπουν χαρακτήρες σε κωδικούς που γίνονται αντιληπτοί από τα προγράμματα οδήγησης (βλ. Πρόγραμμα οδήγησης στην επιστήμη των υπολογιστών) των αντίστοιχων συσκευών. Οθόνες προσωπικών υπολογιστών, οθόνες φορητών υπολογιστών, πλοηγοί κ.λπ. εκτελούν τη μετατροπή των κωδικών που δημιουργούνται από ελεγκτές βίντεο σε συμβολικές συνθέσεις σχεδιασμένες για το ανθρώπινο οπτικό κανάλι.

(s-environment) - η ένωση δικτύων υπολογιστών και μεμονωμένων προγραμματιζόμενων μηχανών που χρησιμοποιούνται για την επίλυση διαφόρων προβλημάτων. Ένα μέσο ενημέρωσης διαφόρων ειδών δραστηριοτήτων. Το S-περιβάλλον θα πρέπει να παρέχει αναπαράσταση ψηφιακών κωδικών μοντέλων χαρακτήρων και χειρισμό τέτοιων κωδικών χρησιμοποιώντας s-μηχανές. Στο επίκεντρο των σύγχρονων ψηφιακών τεχνολογιών επικοινωνίας, του σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή κ.λπ. υπάρχει μια ιδέα, αξιοσημείωτη ως προς τις συνέπειες της υλοποίησής της, - να περιοριστεί όλη η συμβολική ποικιλομορφία σε ψηφιακούς κώδικες [και καθένας από αυτούς - σε έναν μόνο κωδικό (αυτοί έχουν ακόμα έναν δυαδικό κώδικα)] και καθοδηγούν την εργασία με κώδικες για προγραμματιζόμενες μηχανές, συνδυασμένες σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων.

Επικοινωνία στο s-περιβάλλον(Εικ. 3) μελετάται ως σύνολο διεπαφών τύπου «άνθρωπος - άνθρωπος», «άνθρωπος - πρόγραμμα», «άνθρωπος - υλικό προγραμματιζόμενης μηχανής», «πρόγραμμα - πρόγραμμα», «πρόγραμμα - υλικό» (βλ. Θύρα διεπαφής στην πληροφορική). Ένα άτομο αντιλαμβάνεται αναλογικά σήματα εισόδου (φως, ήχος, κ.λπ.) με τη βοήθεια οπτικών, ακουστικών και άλλων συσκευών εισόδου βιονοημοσύνης (ένα βιολογικό σύστημα που διασφαλίζει τη λειτουργία της νοημοσύνης). Μετατρέπει τα σήματα που τον ενδιαφέρουν σε συμβολικές οπτικές, ακουστικές και άλλες κατασκευές που χρησιμοποιούνται στις διαδικασίες της σκέψης. Τα σήματα εξόδου βιοευφυΐας πραγματοποιούνται μέσω χειρονομιών (για παράδειγμα, που χρησιμοποιούνται κατά την είσοδο από το πληκτρολόγιο και το ποντίκι), ομιλία κ.λπ. Η είσοδος και η έξοδος των προγραμμάτων είναι οι κωδικοί των δεδομένων εισόδου και το αποτέλεσμα (βλ. Κώδικαςστην επιστήμη των υπολογιστών), και οι είσοδοι και οι έξοδοι του υλικού είναι σήματα. Τα αναλογικά σήματα εισόδου μετατρέπονται σε ψηφιακά χρησιμοποιώντας μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό(ADC), και η έξοδος ψηφιακή - σε αναλογική χρήση μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό(DAC).

Στο σύγχρονο (2017) s-περιβάλλον, τα φυσικά μέσα ανθρώπινης αντίληψης των σημάτων, η επεξεργασία και η αποθήκευσή τους συμπληρώνονται από επινοημένα: ψηφιακές φωτογραφικές και βιντεοκάμερες, smartphone κ.λπ. Ένα πολύ γνωστό μέρος των τεχνολογιών αλληλεπίδρασης πληροφοριών αντιπροσωπεύεται από οι ταχέως αναπτυσσόμενες υπηρεσίες Διαδικτύου. Για την αλληλεπίδραση μεταξύ των ανθρώπων χρησιμοποιούνται ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ(Αγγλικά e-mail), διάφοροι τύποι επικοινωνίας μέσω Διαδικτύου [ διαδικτυακή τηλεφωνία(IP τηλεφωνία); για παράδειγμα, υλοποιείται στην υπηρεσία Skype Internet. messengers (Αγγλικά messenger - συνδεδεμένο)? για παράδειγμα, η υπηρεσία Internet Telegram)], κοινωνικά δίκτυα (αγγλικά κοινωνικά δίκτυα) κ.λπ. Για την αλληλεπίδραση των πραγμάτων που χρησιμοποιούνται από τους ανθρώπους (συστήματα φωτισμού, συντήρηση θερμοκρασίας κ.λπ.) μεταξύ τους και με το εξωτερικό περιβάλλον, τεχνολογίες πληροφοριών χρησιμοποιείται το «Διαδίκτυο των πραγμάτων» (βλ. Διαδίκτυο).

Βασικές τάξεις εργασιών

Με βάση τη μελέτη ιδιοτήτων και προτύπων συμβολική μοντελοποίηση(s-modeling) ορίζονται οι ακόλουθες κατηγορίες βασικών προβλημάτων της πληροφορικής.

Αναπαράσταση Μοντέλου Αυθαίρετου Αντικειμένου, σχεδιασμένο για ανθρώπινη αντίληψη και προγραμματιζόμενες μηχανές, συνδέεται με την εφεύρεση γλωσσών μηνυμάτων που ικανοποιούν ορισμένες απαιτήσεις. Αυτή η τάξη εξετάζει τα συστήματα συμβόλων και κωδίκων που χρησιμοποιούνται αντίστοιχα σε ανθρώπινες και μηχανοκεντρικές γλώσσες. Οι πρώτες περιλαμβάνουν τις γλώσσες προδιαγραφών, προγραμματισμού και ερωτημάτων, οι δεύτερες - τα συστήματα οδηγιών μηχανής. Αυτή η τάξη περιλαμβάνει επίσης εργασίες παρουσίασης δεδομένων. Περιλαμβάνει τα καθήκοντα της αναπαράστασης μοντέλων συστημάτων εννοιών στα οποία ερμηνεύονται τα μηνύματα. Στο ανώτατο επίπεδο της ιεραρχίας εργασιών αυτής της τάξης βρίσκεται η αναπαράσταση μοντέλων συστημάτων γνώσης.

Μετατροπή τύπων και μορφών αναπαράστασης συμβολικών μοντέλωνσας επιτρέπει να δημιουργήσετε αντιστοιχία μεταξύ μοντέλων. Οι εργασίες μετατροπής τύπων (για παράδειγμα, ομιλίας σε κείμενο και αντίστροφα) και φορμών (για παράδειγμα, αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα, ασυμπίεστο σε συμπιεσμένο και αντίστροφα, * .doc σε * .pdf) αποτελούν απαραίτητη προσθήκη στο καθήκοντα αναπαράστασης μοντέλων.

Αναγνώριση μηνύματοςσυνεπάγεται την ανάγκη παρουσίασης σε μορφή γνωστή στον παραλήπτη. Όταν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, για την αναγνώριση μηνυμάτων, επιλύονται οι εργασίες αντιστοίχισης με δείγματα μοντέλων ή η σύγκριση των ιδιοτήτων του αναγνωρισμένου μοντέλου με τις ιδιότητες δειγματοληπτικών μοντέλων. Για παράδειγμα, στο πρόβλημα της βιομετρικής ταυτοποίησης ενός ατόμου, τα βιομετρικά του δεδομένα (μήνυμα εισόδου) συγκρίνονται με ένα βιομετρικό δείγμα από τη βάση δεδομένων του βιομετρικού συστήματος.

Κατασκευή μοντέλουσυστήματα εννοιών, συστήματα γνώσης, ερμηνευτές μηνυμάτων σε μοντέλα συστημάτων εννοιών. μοντέλα προβλημάτων, τεχνολογίες προγραμματισμού, αλληλεπίδραση στο s-περιβάλλον. μοντέλα αρχιτεκτονικών μηχανών s, δίκτυα υπολογιστών, αρχιτεκτονικές προσανατολισμένες σε υπηρεσίες. μοντέλα μηνυμάτων και μέσα κατασκευής τους, έγγραφα και ροή εργασίας. Στο ανώτατο επίπεδο της ιεραρχίας αυτής της κατηγορίας βρίσκονται τα προβλήματα κατασκευής μοντέλων s-περιβάλλοντος και τεχνολογιών συμβολικής μοντελοποίησης.

Ερμηνεία μηνυμάτων(εξαγωγή πληροφοριών) προϋποθέτει την ύπαρξη του ληφθέντος μηνύματος, το μοντέλο του εννοιολογικού συστήματος βάσει του οποίου πρόκειται να ερμηνευθεί και τον ερμηνευτικό μηχανισμό. Η επίλυση προβλημάτων σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής είναι η ερμηνεία των αρχικών δεδομένων (μηνύματος εισόδου) στο μοντέλο του συστήματος εννοιών που παρουσιάζεται στον αλγόριθμο. Το αποτέλεσμα της λύσης είναι ένα μήνυμα εξόδου (πληροφορίες που εξάγονται από το μήνυμα εισόδου). Εάν ένα εκτελέσιμο πρόγραμμα χρησιμεύει ως διερμηνέας, τότε τα αρχικά δεδομένα, το πρόγραμμα και το αποτέλεσμα της επίλυσης του προβλήματος αντιπροσωπεύονται από τους αντίστοιχους κωδικούς (βλ. Κώδικας στην επιστήμη των υπολογιστών). Για τον μικροεπεξεργαστή μιας προγραμματιζόμενης μηχανής, τα προς ερμηνεία μηνύματα και τα αποτελέσματα της ερμηνείας αντιπροσωπεύονται από σήματα που αντιστοιχούν στους κωδικούς των οδηγιών και των δεδομένων της μηχανής. Για παράδειγμα, κατά τη λήψη με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή, ένα μήνυμα (με τη μορφή φωτεινού σήματος) δρα στη φωτοευαίσθητη μήτρα, αναγνωρίζεται από αυτήν και στη συνέχεια μετατρέπεται σε κωδικό ψηφιακής εικόνας, ο οποίος ερμηνεύεται από ένα πρόγραμμα που βελτιώνει την ποιότητα εικόνας. Το αποτέλεσμα που προκύπτει μετατρέπεται και καταγράφεται (στην ενσωματωμένη αποθήκευση ή κάρτα μνήμης της κάμερας) ως αρχείο γραφικών.

Ανταλλαγή μηνυμάτων:τα προβλήματα κατασκευής διεπαφών τύπου "άνθρωπος - άνθρωπος", "άνθρωπος - πρόγραμμα", "άνθρωπος - υλικό προγραμματιζόμενης μηχανής", "πρόγραμμα - πρόγραμμα", "πρόγραμμα - υλικό" (βλ. Διασύνδεση στην επιστήμη των υπολογιστών), "hardware - hardware "(βλ. Port in computer science); εργασίες ανταλλαγής μηνυμάτων σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων (με τυποποίηση αποστολέων και παραληπτών, μέσα αποστολής, μετάδοσης και λήψης μηνυμάτων, μέσα μετάδοσης μηνυμάτων). Εφευρέθηκαν συστήματα κανόνων ανταλλαγής μηνυμάτων (πρωτόκολλα δικτύου). αρχιτεκτονική δικτύου? συστήματα διαχείρισης εγγράφων. Για παράδειγμα, οι διαδικασίες ανταλλάσσονται μηνύματα λειτουργικά συστήματα(OS), προγράμματα s-μηχανών σε δίκτυο υπολογιστών, χρήστες e-mail κ.λπ.

Αποθήκευση, συγκέντρωση και αναζήτηση μηνυμάτων:Οι συσκευές μνήμης και αποθήκευσης, οι μηχανισμοί διαχείρισής τους μελετώνται και πληκτρολογούνται. μορφές διατήρησης και συσσώρευσης· μέσα, μέθοδοι διατήρησης, συσσώρευσης και ανάκτησης· βάσεις δεδομένων και βιβλιοθήκες προγραμμάτων. Μελετώνται μοντέλα του θέματος της αναζήτησης (σύμφωνα με το μοντέλο, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά, σύμφωνα με την περιγραφή των ιδιοτήτων) και μέθοδοι αναζήτησης.

Ασφάλεια πληροφοριών:διερευνά τα προβλήματα πρόληψης και ανίχνευσης τρωτών σημείων, ελέγχου πρόσβασης, προστασίας από εισβολές, κακόβουλου λογισμικού, υποκλοπής μηνυμάτων και μη εξουσιοδοτημένης χρήσης.

Τομείς Έρευνας

Οι πιο σημαντικές επιστημονικές ιδέες που επηρεάζουν την ανάπτυξη της πληροφορικής ενσωματώνονται στη μεθοδολογική υποστήριξη για την κατασκευή εργαλείων για την υποστήριξη των διαδικασιών της γνώσης, της αλληλεπίδρασης πληροφοριών και της αυτοματοποιημένης επίλυσης διαφόρων προβλημάτων. Στο παρόν στάδιο (2017) της ανάπτυξης της πληροφορικής, τα ακόλουθα αλληλένδετα συμπλέγματα ερευνητικών περιοχών είναι σχετικά.

Υπολογιστικός αυτοματισμός(υπολογισμός μέσω προγραμματιζόμενων μηχανών): μελετώνται μοντέλα, αρχιτεκτονικές και συστήματα εντολών προγραμματιζόμενων μηχανών. Αλγόριθμος προγραμματιζόμενων εργασιών [αλγόριθμοι και δομές δεδομένων, Κατανεμημένοι αλγόριθμοι, τυχαιοποιημένοι αλγόριθμοι, κ.λπ.]. κατανεμημένος υπολογισμός (Distributed Computing), cloud computing(Cloud Computing); πολυπλοκότητα και ένταση πόρων των υπολογισμών.

Προγραμματισμός:μελετώνται συστήματα συμβόλων κειμένου και κωδικών. γλώσσες προγραμματισμού και προδιαγραφές εργασιών· μεταφραστές? βιβλιοθήκες προγραμμάτων· Προγραμματισμός συστήματος; OS; συστήματα προγραμματισμού οργάνων· συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων? τεχνολογίες προγραμματισμού· διαδικτυακές υπηρεσίες για την επίλυση προβλημάτων κ.λπ.

Περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων(s-environment): μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και μέσα κατασκευής ενός s-περιβάλλοντος, δίκτυα υπολογιστών, δίκτυα ψηφιακών επικοινωνιών και Διαδίκτυο.

Αντίληψη και παρουσίαση μηνυμάτων, αλληλεπίδραση στο s-περιβάλλον:μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και μέσα αντίληψης και παρουσίασης οπτικών, ακουστικών, απτικών και άλλων μηνυμάτων. υπολογιστές όρασης, ακοής και άλλους τεχνητούς αισθητήρες. σχηματισμός ακουστικών, οπτικών, απτικών και άλλων μηνυμάτων (συμπεριλαμβανομένων των συνδυασμένων), σχεδιασμένων για ένα άτομο και έναν συνεργάτη ρομπότ· αναγνώριση ακουστικών, οπτικών και άλλων μηνυμάτων (ομιλία, χειρονομίες κ.λπ.)· επεξεργασία εικόνας, γραφικά υπολογιστή, οπτικοποίηση κ.λπ. ανταλλαγή μηνυμάτων (μοντέλα μηνυμάτων, μέθοδοι και μέσα λήψης και μετάδοσής τους)· διεπαφές χρήστη, λογισμικό, υλικό, λογισμικό με υλικό. διαδικτυακές υπηρεσίες αλληλεπίδρασης (messenger, κοινωνικά δίκτυα κ.λπ.).

Πηγές πληροφοριών και συστήματα για την επίλυση προβλημάτων στο s-περιβάλλον:μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και μέσα κατασκευής, παρουσίασης, αποθήκευσης, συσσώρευσης, αναζήτησης, μεταφοράς και προστασίας των πόρων πληροφοριών. ηλεκτρονική διαχείριση εγγράφων· ηλεκτρονικές βιβλιοθήκες και άλλα συστήματα πληροφοριών· Ιστός (βλ. Ο Παγκόσμιος Ιστός).

Ασφάλεια πληροφοριών και κρυπτογραφία:μελετώνται μέθοδοι πρόληψης και ανίχνευσης τρωτών σημείων. έλεγχος πρόσβασης? προστασία των πληροφοριακών συστημάτων από εισβολές, κακόβουλο λογισμικό, υποκλοπή μηνυμάτων. μη εξουσιοδοτημένη χρήση πόρων πληροφοριών, λογισμικού και υλικού.

Τεχνητή νοημοσύνη:μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και μέσα κατασκευής ευφυών ρομπότ που χρησιμοποιούνται ως ανθρώπινοι συνεργάτες (για την επίλυση προβλημάτων ασφάλειας, έλεγχο καταστάσεων κ.λπ.). εξειδικευμένες μέθοδοι λήψης αποφάσεων.

Συμβολική μοντελοποίηση:μελετώνται συστήματα οπτικών, ακουστικών, απτικών και άλλων συμβόλων, θεωρούνται εποικοδομητικά αντικείμενα για την κατασκευή μοντέλων αυθαίρετων οντοτήτων (συστήματα εννοιών και συστημάτων γνώσης, περιβαλλοντικά αντικείμενα και αντικείμενα που εφευρέθηκαν από ανθρώπους) σχεδιασμένα για ένα άτομο. συστήματα κωδίκων, τοποθετημένα σύμφωνα με συστήματα συμβόλων, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για τη δημιουργία ισοδύναμων κωδικών συμβολικών μοντέλων, σχεδιασμένων για χειρισμό από προγράμματα· γλώσσες για την περιγραφή συμβολικών μοντέλων· δακτυλογράφηση μοντέλων χαρακτήρων και των ισοδύναμων κωδικών τους· μέθοδοι για την κατασκευή συμβολικών μοντέλων συστημάτων εννοιών και συστημάτων γνώσης (συμπεριλαμβανομένων συστημάτων γνώσης σχετικά με προγραμματιζόμενες εργασίες) [για λεπτομέρειες, βλέπε το άρθρο Συμβολική μοντελοποίηση(s-modeling)].

Διαμόρφωση πληροφορικής

Συμβολική μοντελοποίηση αντικειμένων υπό μελέτηαποτελεί εδώ και καιρό το βασικό εργαλείο για την παρουσίαση της αποκτηθείσας γνώσης. Η εφεύρεση των συμβόλων (χειρονομίες, γραφικά κ.λπ.) και τα μοντέλα συμβολικών μηνυμάτων που κατασκευάστηκαν από αυτά, η παρουσίαση και η συσσώρευση τέτοιων μοντέλων στο εξωτερικό περιβάλλον έχουν γίνει βασικά μέσα για τη διαμόρφωση και ανάπτυξη των πνευματικών ικανοτήτων. Ο κυρίαρχος ρόλος των συμβολικών μοντέλων στην πνευματική δραστηριότητα καθορίζεται όχι μόνο από τη συμπαγή και εκφραστικότητά τους, αλλά και από το γεγονός ότι δεν υπάρχουν περιορισμοί στους τύπους μέσων που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευσή τους. Οι φορείς μπορεί να είναι η μνήμη ενός ατόμου, ένα φύλλο χαρτιού, μια μήτρα ψηφιακής κάμερας, μια ψηφιακή μνήμη εγγραφής φωνής ή κάτι άλλο. Το κόστος κατασκευής, αντιγραφής, μεταφοράς, αποθήκευσης και συσσώρευσης συμβολικών μοντέλων είναι ασύγκριτα μικρότερο από το αντίστοιχο κόστος που σχετίζεται με μη συμβολικά μοντέλα (για παράδειγμα, μοντέλα πλοίων, κτιρίων κ.λπ.). Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς την ανάπτυξη της επιστήμης, της μηχανικής και άλλων τύπων δραστηριότητας χωρίς συμβολικά εργαλεία μοντελοποίησης.

Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της μοντελοποίησης, η ποικιλία των προσομοιωμένων αντικειμένων περιοριζόταν σε αυτό που κοινώς αποκαλείται περιβαλλοντικά αντικείμενα και τα μοντέλα αυτών των αντικειμένων ήταν φυσικά. Η ανάπτυξη ήχου, χειρονομίας και άλλων μέσων συμβολικής μοντελοποίησης νοημάτων, που προκλήθηκε από την ανάγκη αναφοράς για τον κίνδυνο, την τοποθέτηση αντικειμένων κυνηγιού και άλλων αντικειμένων παρατήρησης, συνέβαλε στη βελτίωση των μηχανισμών της γνώσης, της αμοιβαίας κατανόησης και της μάθησης. Άρχισαν να σχηματίζονται γλώσσες των μηνυμάτων, συμπεριλαμβανομένων των συμβόλων ήχου και πινακίδων. Η επιθυμία για μοντελοποίηση της συμπεριφοράς (συμπεριλαμβανομένης της δικής του) έθετε νέες προκλήσεις. Μπορεί να υποτεθεί ότι αρχικά αυτή η φιλοδοξία συνδέθηκε με τη διδασκαλία της ορθολογικής συμπεριφοράς στο κυνήγι, στην καθημερινή ζωή, κατά τη διάρκεια φυσικών καταστροφών. Σε ένα ορισμένο στάδιο, σκέφτηκαν να δημιουργήσουν τέτοια εργαλεία μοντελοποίησης που θα καθιστούσαν δυνατή την κατασκευή μοντέλων που επιτρέπουν την αποθήκευση, την αντιγραφή και τη μεταφορά τους.

Η επιθυμία να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα των επεξηγήσεων που συνοδεύουν την παράσταση οδήγησε στη βελτίωση της εννοιολογικής συσκευής και των μέσων υλοποίησης του λόγου της. Η ανάπτυξη συμβολικών μοντέλων με τη μορφή γραφικών σχημάτων και η βελτίωση του λόγου οδήγησαν στο γραφικό μοντέλο του λόγου. Δημιουργήθηκε η γραφή. Έχει γίνει όχι μόνο ένα σημαντικό στάδιο στην ανάπτυξη της συμβολικής μοντελοποίησης, αλλά και ένα ισχυρό εργαλείο για την ανάπτυξη της πνευματικής δραστηριότητας. Τώρα οι περιγραφές των αντικειμένων μοντελοποίησης και οι συνδέσεις μεταξύ τους θα μπορούσαν να αναπαρασταθούν με συνθέσεις κειμένων, διαγραμμάτων και σχημάτων. Μια εργαλειοθήκη δημιουργήθηκε για να εμφανίζει παρατηρήσεις, συλλογισμούς και σχέδια με τη μορφή συμβολικών μοντέλων που μπορούσαν να αποθηκευτούν και να μεταδοθούν. Οι εργασίες της επινόησης μέσων, εργαλείων για τη γραφή και τη δημιουργία εικόνων, χρωματιστικοί παράγοντες κ.λπ.

Ένα σημαντικό στάδιο στη μοντελοποίηση γραφικών σχετίζεται με μοντέλα σχηματικών εικόνων (οι πρόγονοι των σχεδίων) - τα βασικά του σχεδιασμού. Η αναπαράσταση του προβαλλόμενου τρισδιάστατου αντικειμένου σε τρεις δισδιάστατες προβολές, που δείχνουν τα μεγέθη και τα ονόματα των μερών, έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη της μηχανικής. Στη διαδρομή από τα χειρόγραφα κείμενα, τα σχέδια και τα διαγράμματα στην τυπογραφία και τα γραφικά μοντέλα στο σχέδιο, από την ηχογράφηση, τη φωτογραφία και το ραδιόφωνο μέχρι τον κινηματογράφο και την τηλεόραση, από τους υπολογιστές και τα τοπικά δίκτυα έως παγκόσμιο δίκτυο, εικονικά εργαστήρια και εξ αποστάσεως εκπαίδευση, ο ρόλος των συμβολικών μοντέλων που δημιουργεί ένας άνθρωπος με τη βοήθεια μηχανών αυξάνεται συνεχώς.

Η παραγωγικότητα των λύτων προβλημάτων είναι ένα βασικό ζήτημα πνευματικής παραγωγικότητας που αποτελεί σταθερό επίκεντρο των εφευρετών. Η ανάγκη για ποσοτικές αξιολογήσεις των υλικών αντικειμένων έχει από καιρό τονώσει την εφεύρεση συστημάτων ήχου, χειρονομιών και στη συνέχεια γραφικών συμβόλων. Για λίγο, τα πήγαν καλά με τον κανόνα: κάθε τιμή έχει το δικό της σύμβολο. Η μέτρηση με χρήση βότσαλων, ραβδιών και άλλων αντικειμένων (μέτρηση αντικειμένων) προηγήθηκε της εφεύρεσης της συμβολικής μέτρησης (με βάση τη γραφική αναπαράσταση των τιμών). Καθώς αυξανόταν ο αριθμός των αντικειμένων που έπρεπε να χρησιμοποιηθούν, το έργο της συμβολικής αναπαράστασης των ποσοτήτων υλοποιήθηκε. Ο σχηματισμός της έννοιας των "αριθμών" και η ιδέα της αποθήκευσης συμβόλων κατά τη μοντελοποίηση αριθμών οδήγησε στην εφεύρεση συστημάτων αριθμών. Η ιδέα των συστημάτων αριθμών θέσης αξίζει ιδιαίτερης αναφοράς, ένα από τα οποία (δυαδικό) τον 20ο αιώνα. προοριζόταν να παίξει βασικό ρόλο στην εφεύρεση ψηφιακών προγραμματιζόμενων μηχανών και ψηφιακή κωδικοποίησημοντέλα χαρακτήρων. Η αλλαγή της σημασίας ενός συμβόλου αλλάζοντας τη θέση του σε μια ακολουθία συμβόλων είναι μια πολύ παραγωγική ιδέα που έχει προσφέρει πρόοδο στην εφεύρεση των υπολογιστικών συσκευών (από τον άβακα στον υπολογιστή).

Εργαλεία παραγωγικότητας για λύτες προβλημάτων. Το 1622 -33, ο Άγγλος επιστήμονας William Oughtred πρότεινε την επιλογή λογαριθμικός κανόνας, που έγινε το πρωτότυπο του κανόνα διαφανειών, τον οποίο οι μηχανικοί και οι ερευνητές σε όλο τον κόσμο έχουν χρησιμοποιήσει για περισσότερα από 300 χρόνια (πριν γίνουν διαθέσιμοι οι προσωπικοί υπολογιστές). Το 1642 ο B. Pascal, αναζητώντας να βοηθήσει τον πατέρα του στον υπολογισμό της είσπραξης των φόρων, δημιουργεί έναν πενταψήφιο αθροιστή ("Pascaline" ), κατασκευασμένο με βάση τροχούς γραναζιών. Τα επόμενα χρόνια, δημιούργησε εξαψήφιες και οκταψήφιες συσκευές, οι οποίες σχεδιάστηκαν για να προσθέτουν και να αφαιρούν δεκαδικούς αριθμούς. Το 1672 ο Γερμανός επιστήμονας G.V. Leibniz δημιουργεί μια ψηφιακή μηχανική αριθμομηχανή για αριθμητικές πράξεις σε 12ψήφιους δεκαδικούς αριθμούς. Ήταν η πρώτη αριθμομηχανή που έκανε όλες τις αριθμητικές πράξεις. Ένας μηχανισμός που ονομαζόταν Leibniz's Wheel μέχρι τη δεκαετία του 1970. αναπαράγονται σε διάφορες αριθμομηχανές χειρός. Η βιομηχανική παραγωγή μηχανών προσθήκης ξεκίνησε το 1821.Το 1836–48 ο Ch. Babbage ολοκλήρωσε το έργο μιας μηχανικής μηχανής δεκαδικών υπολογιστών (την οποία ονόμασε αναλυτική μηχανή), η οποία μπορεί να θεωρηθεί ως μηχανικό πρωτότυπο μελλοντικών υπολογιστικών μηχανών. Το πρόγραμμα υπολογισμού, τα στοιχεία και το αποτέλεσμα καταγράφηκαν σε διάτρητες κάρτες. Η αυτόματη εκτέλεση του προγράμματος παρέχεται από τη συσκευή ελέγχου. Το αυτοκίνητο δεν κατασκευάστηκε.Το 1934 - 38 K. Zuse δημιούργησε μια μηχανική δυαδική υπολογιστική μηχανή (μήκος λέξης– 22 bit? μνήμη– 64 λέξεις; πράξεις κινητής υποδιαστολής). Στην αρχή, το πρόγραμμα και τα δεδομένα καταχωρούνταν χειροκίνητα. Περίπου ένα χρόνο αργότερα (μετά την έναρξη του σχεδιασμού), κατασκευάστηκε μια συσκευή εισαγωγής προγράμματος και δεδομένων από μια διάτρητη ταινία φιλμ και η μηχανική αριθμητική συσκευή (AU) αντικαταστάθηκε από μια AU κατασκευασμένη σε τηλεφωνικούς ρελέ. Το 1941, ο Zuse, με τη συμμετοχή του Αυστριακού μηχανικού G. Schreier, δημιούργησε τον πρώτο πλήρως λειτουργικό δυαδικό υπολογιστή ρελέ στον κόσμο με προγραμματισμένο έλεγχο (Z3). Το 1942, ο Zuse δημιούργησε επίσης τον πρώτο ψηφιακό υπολογιστή ελέγχου στον κόσμο (S2), ο οποίος χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο αεροσκαφών βλημάτων. Λόγω της μυστικότητας της εργασίας που εκτέλεσε ο Zuse, τα αποτελέσματά τους έγιναν γνωστά μόνο μετά το τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Η πρώτη στον κόσμο γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου Plankalkül (γερμανικά Plankalkül - το σχέδιο του λογισμού) δημιουργήθηκε από τον Zuse το 1943-45, δημοσιεύτηκε το 1948. Οι πρώτοι ψηφιακοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές, ξεκινώντας με τον αμερικανικό υπολογιστή ENIAC [(ENIAC - Electronic Numerical Integrator και Υπολογιστής - ηλεκτρονικός αριθμητικός ολοκληρωτής και αριθμομηχανή). η αρχή της ανάπτυξης - 1943, που παρουσιάστηκε στο κοινό το 1946], δημιουργήθηκαν ως μέσο αυτοματοποίησης των μαθηματικών υπολογισμών.

Δημιουργία της επιστήμης των υπολογιστών με χρήση προγραμματιζόμενων μηχανών. Όλα τα R. 20ος αιώνας ξεκίνησε η παραγωγή ψηφιακών υπολογιστών, οι οποίοι στις ΗΠΑ και τη Μεγάλη Βρετανία ονομάζονταν υπολογιστές (υπολογιστές), και στην ΕΣΣΔ - ηλεκτρονικοί υπολογιστές (υπολογιστές). Από τη δεκαετία του 1950. στη Μεγάλη Βρετανία και από τη δεκαετία του 1960 - στις Ηνωμένες Πολιτείες, άρχισε να αναπτύσσεται η επιστήμη των υπολογιστών με τη βοήθεια προγραμματιζόμενων μηχανών, που ονομάζεται Επιστήμη Υπολογιστών. Το 1953 στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζδημιουργήθηκε ένα πρόγραμμα στην ειδικότητα της Επιστήμης Υπολογιστών. στις Ηνωμένες Πολιτείες, ένα παρόμοιο πρόγραμμα εισήχθη το 1962 στο Πανεπιστήμιο Purdue.

Στη Γερμανία, η Επιστήμη των Υπολογιστών ονομάζεται Informatik. Στην ΕΣΣΔ, το πεδίο της έρευνας και της μηχανικής, αφιερωμένο στην κατασκευή και χρήση προγραμματιζόμενων μηχανών, ονομαζόταν «τεχνολογία υπολογιστών». Τον Δεκέμβριο του 1948 ο I.S.Bruk και ο B.I.Rameev έλαβαν το πρώτο πιστοποιητικό πνευματικών δικαιωμάτων της ΕΣΣΔ για την εφεύρεση μιας αυτόματης ψηφιακής μηχανής. Στη δεκαετία του 1950. δημιουργήθηκε η πρώτη γενιά οικιακών υπολογιστών (η βάση στοιχείων ήταν ηλεκτρονικοί σωλήνες): 1950 - MESM (ο πρώτος σοβιετικός ηλεκτρονικός υπολογιστής, που αναπτύχθηκε υπό την ηγεσία της S.A. Λεμπέντεβα ) 1952 - M-1, BESM (μέχρι το 1953 ο ταχύτερος υπολογιστής στην Ευρώπη). 1953 - Βέλος (ο πρώτος υπολογιστής σειριακής παραγωγής στην ΕΣΣΔ). 1955 - Ural-1 από την οικογένεια ψηφιακών υπολογιστών γενικής χρήσης Ural (αρχικός σχεδιαστής B. I. Rameev).

Βελτίωση μεθόδων και μέσων αυτοματισμού. Με την αύξηση της διαθεσιμότητας υπολογιστών για χρήστες από διάφορους τομείς δραστηριότητας, που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1970, παρατηρείται μείωση του ποσοστού των μαθηματικών προβλημάτων που επιλύονται με χρήση υπολογιστών (αρχικά δημιουργήθηκαν ως μέσο αυτοματοποίησης μαθηματικών υπολογισμών) και αύξηση στην αναλογία των μη μαθηματικών προβλημάτων (επικοινωνία, αναζήτηση κ.λπ.). Όταν στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1960. άρχισαν να παράγονται τερματικά υπολογιστών με οθόνες, άρχισε η ανάπτυξη προγραμμάτων επεξεργασίας οθόνης, σχεδιασμένων για την εισαγωγή, αποθήκευση και διόρθωση κειμένου με την εμφάνισή του σε ΠΛΗΡΗΣ ΟΘΟΝΗ[Ένας από τους πρώτους επεξεργαστές οθόνης ήταν ο O26, που δημιουργήθηκε το 1967 για χειριστές κονσόλας των υπολογιστών της σειράς CDC 6000. το 1970, αναπτύχθηκε το vi, ένας τυπικός επεξεργαστής οθόνης για λειτουργικά συστήματα Unix και Linux]. Η χρήση προγραμμάτων επεξεργασίας οθόνης όχι μόνο αύξησε την παραγωγικότητα των προγραμματιστών, αλλά δημιούργησε και τις προϋποθέσεις για σημαντικές αλλαγές στην εργαλειοθήκη για την αυτοματοποιημένη κατασκευή συμβολικών μοντέλων αυθαίρετων αντικειμένων. Για παράδειγμα, η χρήση προγραμμάτων επεξεργασίας οθόνης για τη δημιουργία κειμένων για διάφορους σκοπούς ( επιστημονικά άρθρακαι βιβλία, διδακτικά βοηθήματα κ.λπ.) ήδη από τη δεκαετία του 1970. επέτρεψε να αυξήσει σημαντικά την παραγωγικότητα της δημιουργίας πόρων πληροφοριών κειμένου. Τον Ιούνιο του 1975, ο Αμερικανός ερευνητής Alan Kay [δημιουργός της αντικειμενοστρεφούς γλώσσας προγραμματισμού Smalltalk και ένας από τους συγγραφείς της ιδέας προσωπικός υπολογιστής] στο άρθρο "Personal Computing" (« Προσωπικοί υπολογιστές» ) έγραψε: «Φανταστείτε τον εαυτό σας ως ιδιοκτήτη μιας αυτόνομης μηχανής γνώσης σε μια φορητή θήκη, μεγέθους και σχήματος ενός κανονικού σημειωματάριου. Πώς θα το χρησιμοποιούσατε εάν οι αισθητήρες του ξεπερνούσαν την όραση και την ακοή σας και η μνήμη του σας επέτρεπε να αποθηκεύσετε και να ανακτήσετε, αν χρειαστεί, χιλιάδες σελίδες υλικού αναφοράς, ποιήματα, γράμματα, συνταγές, καθώς και σχέδια, κινούμενα σχέδια, μουσικά έργα, γραφικά, δυναμικά μοντέλα κ.λπ. κάτι άλλο που θα θέλατε να δημιουργήσετε, να θυμάστε και να αλλάξετε;». ... Αυτή η δήλωση αντανακλούσε τη στροφή που είχε σημειωθεί τότε στην προσέγγιση της κατασκευής και χρήσης προγραμματιζόμενων μηχανών: από εργαλεία αυτοματισμού, κυρίως μαθηματικούς υπολογισμούς, σε εργαλεία για την επίλυση προβλημάτων από διάφορους τομείς δραστηριότητας. 1984 Kurzweil Music Systems (KMS), που δημιουργήθηκε από τον Αμερικανό εφευρέτη Raymond Kurzweil, παρήγαγε τον πρώτο ψηφιακό συνθεσάιζερ μουσικής στον κόσμο, τον Kurzweil 250. Ήταν ο πρώτος αποκλειστικός υπολογιστής στον κόσμο που μετέτρεπε χαρακτήρες με χειρονομίες που εισήχθησαν από ένα πληκτρολόγιο σε μουσικούς ήχους.

Βελτίωση μεθόδων και μέσων αλληλεπίδρασης πληροφοριών. Το 1962, οι Αμερικανοί ερευνητές J. Licklider και W. Clark δημοσίευσαν μια έκθεση σχετικά με την αλληλεπίδραση ανθρώπου-μηχανής στο διαδίκτυο. Η έκθεση περιείχε το σκεπτικό για τη σκοπιμότητα δημιουργίας ενός παγκόσμιου δικτύου ως πλατφόρμας υποδομής που παρέχει πρόσβαση σε πόρους πληροφοριών που βρίσκονται σε υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι σε αυτό το δίκτυο. Η θεωρητική τεκμηρίωση της μεταγωγής πακέτων στη μετάδοση μηνυμάτων σε δίκτυα υπολογιστών δόθηκε σε άρθρο του Αμερικανού επιστήμονα L. Kleinrock που δημοσιεύτηκε το 1961.Το 1971 ο R. Tomlinson (ΗΠΑ) επινόησε το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, το 1972 αυτή η υπηρεσία εφαρμόστηκε. Βασικό γεγονός στην ιστορία της δημιουργίας του Διαδικτύου ήταν η εφεύρεση το 1973 από τους Αμερικανούς μηχανικούς W. Cerf και R. Kahn του πρωτοκόλλου ελέγχου μετάδοσης - TCP. Το 1976 επέδειξαν τη μετάδοση πακέτο δικτύουμέσω TCP. Το 1983, η οικογένεια πρωτοκόλλων TCP/IP τυποποιήθηκε. Το 1984 δημιουργήθηκε το Domain Name System (DNS) (βλ.Τομέα στην επιστήμη των υπολογιστών). Το 1988, αναπτύχθηκε το πρωτόκολλο συνομιλίας Internet Relay Chat (IRC).Το 1989, το έργο Web υλοποιήθηκε (βλ. Ο Παγκόσμιος Ιστός), που αναπτύχθηκε από τον Τ. Μπέρνερς-Λη... 6.6.2012 - μια σημαντική μέρα στην ιστορία του Διαδικτύου: μεγάλοι πάροχοι Διαδικτύου, κατασκευαστές εξοπλισμού για δίκτυα υπολογιστώνκαι οι εταιρείες Ιστού άρχισαν να χρησιμοποιούν το IPv6 (μαζί με το IPv4), λύνοντας ουσιαστικά το πρόβλημα της σπανιότητας των διευθύνσεων IP (βλ. Διαδίκτυο). Ο υψηλός ρυθμός ανάπτυξης του Διαδικτύου διευκολύνεται από το γεγονός ότι από την έναρξή του, επαγγελματίες που ασχολούνται με επιστημονικά και τεχνικά προβλήματα κατασκευής του Διαδικτύου, ανταλλάσσουν χωρίς καθυστέρηση ιδέες και λύσεις, χρησιμοποιώντας τις δυνατότητές του. Το Διαδίκτυο έχει γίνει η πλατφόρμα υποδομής του περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων. Λειτουργεί ως επικοινωνιακή υποδομή ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ, Ιστός, μηχανές αναζήτησης, διαδικτυακή τηλεφωνία(τηλεφωνία IP) και άλλες υπηρεσίες Διαδικτύου που χρησιμοποιούνται για την πληροφόρηση της εκπαίδευσης, της επιστήμης, της οικονομίας, της κυβέρνησης και άλλων δραστηριοτήτων. Οι ηλεκτρονικές υπηρεσίες που δημιουργήθηκαν με βάση το Διαδίκτυο κατέστησαν δυνατή την επιτυχή λειτουργία διαφόρων εμπορικών και μη εμπορικών οντοτήτων Διαδικτύου: ηλεκτρονικά καταστήματα, κοινωνικά δίκτυα [Facebook (Facebook), VKontakte, Twitter (Twitter) κ.λπ.], μηχανές αναζήτησης [ Google (Google), Yandex (Yandex) κ.λπ.], εγκυκλοπαιδικές πηγές Ιστού [Wikipedia, Webopedia, κ.λπ.], ηλεκτρονικές βιβλιοθήκες [World Digital Library, Scientific electronic library eLibrary, κ.λπ.], εταιρικές και κρατικές πύλες πληροφοριών κ.λπ.

Από τη δεκαετία του 2000, ο αριθμός των λύσεων Διαδικτύου αυξάνεται ραγδαία - " έξυπνο σπίτι"(Smart House)," έξυπνο ενεργειακό σύστημα "(Smart Grid) κ.λπ., που ενσωματώνει την έννοια του "Internet of Things" (The Internet of Things). Οι λύσεις M2M (M2M - Machine-to-Machine), που βασίζονται σε τεχνολογίες πληροφοριών αλληλεπίδρασης μηχανής με μηχανή και έχουν σχεδιαστεί για την παρακολούθηση αισθητήρων θερμοκρασίας, μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας, μετρητών νερού κ.λπ., αναπτύσσονται με επιτυχία. παρακολούθηση της θέσης των κινητών αντικειμένων με βάση τα συστήματα GLONASS και GPS (βλ. Δορυφορικό σύστημα εντοπισμού θέσης) έλεγχος πρόσβασης σε φυλασσόμενα αντικείμενα κ.λπ.

Η επίσημη εγγραφή της πληροφορικής στην ΕΣΣΔ. Η επισημοποίηση της πληροφορικής στην ΕΣΣΔ πραγματοποιήθηκε το 1983, όταν δημιουργήθηκε το Τμήμα Πληροφορικής, Μηχανικής Υπολογιστών και Αυτοματισμού ως μέρος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Περιλάμβανε το Ινστιτούτο Προβλημάτων Πληροφορικής της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, που δημιουργήθηκε την ίδια χρονιά, καθώς και το Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Μαθηματικών της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, το Υπολογιστικό Κέντρο της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, το Ινστιτούτο Μετάδοσης Πληροφοριών Προβλήματα της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ και μιας σειράς άλλων ινστιτούτων. Στο πρώτο στάδιο, η έρευνα στον τομέα του υλικού και του λογισμικού για μαζικούς υπολογιστές και των συστημάτων που βασίζονται σε αυτά θεωρήθηκε η κύρια. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν υποτίθεται ότι θα αποτελέσουν τη βάση για τη δημιουργία μιας οικογένειας οικιακών προσωπικών υπολογιστών (PC) και την εφαρμογή τους για ενημέρωση επιστημονικών, εκπαιδευτικών και άλλων σχετικών δραστηριοτήτων.

Προβλήματα και Προοπτικές

Μεθοδολογική υποστήριξη για την οικοδόμηση ενός προσωπικού s-περιβάλλοντος. Τα επόμενα χρόνια, ένας από τους επίκαιρους τομείς μεθοδολογικής υποστήριξης για τη βελτίωση του s-περιβάλλοντος θα συσχετιστεί με τη δημιουργία εξατομικευμένων συστημάτων επίλυσης προβλημάτων, το υλικό των οποίων τοποθετείται στο ντύσιμο του χρήστη. Η ταχύτητα των προηγμένων ασύρματων τεχνολογιών είναι ήδη επαρκής για την επίλυση πολλών προβλημάτων που βασίζονται σε υπηρεσίες Διαδικτύου. Αναμένεται ότι μέχρι το 2025 η ταχύτητα και η επικράτηση των τεχνολογιών ασύρματης επικοινωνίας θα φτάσει σε τέτοια επίπεδα που ορισμένες από τις σημερινές ενσύρματες διεπαφές θα αντικατασταθούν από ασύρματες. Η μείωση των τιμών για τις υπηρεσίες Διαδικτύου θα συμβάλει επίσης στην πρόοδο των τεχνολογιών για την εξατομίκευση του περιβάλλοντος του χρήστη. Τα πραγματικά προβλήματα που σχετίζονται με την εξατομίκευση του s-περιβάλλοντος είναι: η δημιουργία τελειότερων συμβολικών και κωδικών συστημάτων. μετατροπή λογισμικού και υλικού ακουστικών και απτικών μηνυμάτων που αποστέλλονται από ένα άτομο σε γραφικά, που αντιπροσωπεύονται από σύνθεση κειμένου, υπερκειμένου, ειδικών χαρακτήρων και εικόνων· τεχνολογική βελτίωση και ενοποίηση ασύρματων διεπαφών [κυρίως διασυνδέσεις βίντεο (έξοδος κατά την επιλογή του χρήστη: σε ειδικά γυαλιά, οθόνες οθόνης, τηλεόραση ή άλλη συσκευή εξόδου βίντεο)].

Η μεθοδολογική υποστήριξη για την κατασκευή ενός προσωπικού s-περιβάλλοντος θα πρέπει να βασίζεται στα αποτελέσματα της έρευνας στο πεδίο τεχνητή νοημοσύνημε στόχο την κατασκευή όχι ενός μηχανικού προσομοιωτή ανθρώπινης νοημοσύνης, αλλά ενός διανοητικού συνεργάτη που ελέγχεται από έναν άνθρωπο. Η ανάπτυξη τεχνολογιών για την οικοδόμηση ενός προσωπικού s-περιβάλλοντος συνεπάγεται τη βελτίωση των μεθοδολογιών εξ αποστάσεως εκπαίδευσης, αλληλεπίδρασης κ.λπ.

Κατάλογος άρθρων

1. Πληροφορία μέτρησης - Αλφαβητική προσέγγιση

2. Μέτρηση πληροφοριών - μια ουσιαστική προσέγγιση

3. Πληροφοριακές διαδικασίες

4. Πληροφορίες

5. Κυβερνητική

6. Κωδικοποίηση πληροφοριών

7. Επεξεργασία πληροφοριών

8. Μεταφορά πληροφοριών

9. Αναπαράσταση αριθμών

10. Αριθμητικά συστήματα

11. Αποθήκευση πληροφοριών

Τα κύρια αντικείμενα μελέτης της επιστήμης της πληροφορικής είναι πληροφορίεςκαι διαδικασίες πληροφόρησης... Η Πληροφορική ως ανεξάρτητη επιστήμη εμφανίστηκε στα μέσα του εικοστού αιώνα, αλλά το επιστημονικό ενδιαφέρον για πληροφορίες και έρευνα σε αυτόν τον τομέα εμφανίστηκε νωρίτερα.

Στις αρχές του εικοστού αιώνα, τα τεχνικά μέσα επικοινωνίας (τηλέφωνο, τηλέγραφος, ραδιόφωνο) αναπτύχθηκαν ενεργά.
Από αυτή την άποψη, εμφανίζεται η επιστημονική κατεύθυνση «Θεωρία της επικοινωνίας». Η ανάπτυξή του έδωσε αφορμή για τη θεωρία της κωδικοποίησης και της θεωρίας της πληροφορίας, ιδρυτής της οποίας ήταν ο Αμερικανός επιστήμονας K. Shannon. Η θεωρία της πληροφορίας έλυσε το πρόβλημα Μετρήσεις πληροφορίεςμεταδίδεται μέσω καναλιών επικοινωνίας. Υπάρχουν δύο γνωστές προσεγγίσεις για τη μέτρηση των πληροφοριών: μυελώδηςκαι αλφαβητικός.

Το πιο σημαντικό καθήκον που θέτει η θεωρία της επικοινωνίας είναι η καταπολέμηση της απώλειας πληροφοριών στα κανάλια μετάδοσης δεδομένων. Στην πορεία επίλυσης αυτού του προβλήματος, διαμορφώθηκε η θεωρία κωδικοποίηση , στο πλαίσιο των οποίων εφευρέθηκαν μέθοδοι παρουσίασης πληροφοριών, επιτρέποντας στο περιεχόμενο ενός μηνύματος να μεταδίδεται στον παραλήπτη χωρίς παραμόρφωση, ακόμη και με την παρουσία απωλειών του μεταδιδόμενου κώδικα. Αυτά τα επιστημονικά αποτελέσματα έχουν μεγάλη σημασία ακόμη και σήμερα, όταν ο όγκος των ροών πληροφοριών στα τεχνικά κανάλια επικοινωνίας έχει αυξηθεί κατά πολλές τάξεις μεγέθους.

Προκάτοχος της σύγχρονης πληροφορικής ήταν η επιστήμη «Κυβερνητική», που ιδρύθηκε από τα έργα του N. Wiener στα τέλη της δεκαετίας του 1940 - αρχές της δεκαετίας του '50. Στην κυβερνητική υπήρξε μια εμβάθυνση της έννοιας της πληροφορίας, καθορίστηκε η θέση της πληροφορίας στα συστήματα ελέγχου σε ζωντανούς οργανισμούς, στα κοινωνικά και τεχνικά συστήματα. Η Cybernetics διερεύνησε τις αρχές του προγραμματισμένου ελέγχου. Έχοντας εμφανιστεί ταυτόχρονα με την εμφάνιση των πρώτων υπολογιστών, η κυβερνητική έθεσε τις επιστημονικές βάσεις για την εποικοδομητική ανάπτυξή τους και για πολυάριθμες εφαρμογές.

Υπολογιστής (υπολογιστής) - αυτόματη συσκευή σχεδιασμένη για την επίλυση προβλημάτων πληροφοριών με την εφαρμογή διαδικασιών πληροφοριών: αποθήκευση, επεξεργασία και μετάδοση πληροφοριών. Η περιγραφή των βασικών αρχών και προτύπων των διαδικασιών πληροφοριών αναφέρεται επίσης στα θεωρητικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών.

Ένας υπολογιστής δεν λειτουργεί με περιεχόμενο πληροφοριών που μόνο ένα άτομο μπορεί να αντιληφθεί, αλλά με δεδομένα που αντιπροσωπεύουν πληροφορίες. Επομένως, το πιο σημαντικό καθήκον για την τεχνολογία των υπολογιστών είναι παρουσίαση πληροφοριώνμε τη μορφή δεδομένων κατάλληλων για την επεξεργασία τους. Τα δεδομένα και τα προγράμματα είναι δυαδικά κωδικοποιημένα. Η επεξεργασία οποιουδήποτε τύπου δεδομένων σε έναν υπολογιστή περιορίζεται σε υπολογισμούς με δυαδικούς αριθμούς. Γι' αυτό οι τεχνολογίες υπολογιστών ονομάζονται και ψηφιακές. Η έννοια των αριθμητικών συστημάτων, ω αναπαράσταση αριθμώνστον υπολογιστή αναφέρονται στις βασικές έννοιες της πληροφορικής.

Η έννοια της «γλώσσας» προέρχεται από τη γλωσσολογία. Γλώσσα - αυτό είναι συμβολική αναπαράσταση πληροφοριών που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και τη μετάδοση πληροφοριών... Η έννοια της γλώσσας είναι μια από τις βασικές έννοιες της επιστήμης των υπολογιστών, αφού τόσο τα δεδομένα όσο και τα προγράμματα σε έναν υπολογιστή αναπαρίστανται με τη μορφή συμβολικών κατασκευών. Η γλώσσα επικοινωνίας μεταξύ ενός υπολογιστή και ενός ατόμου πλησιάζει όλο και περισσότερο τις μορφές της φυσικής γλώσσας.

Η θεωρία των αλγορίθμων ανήκει στα θεμελιώδη θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. Εννοια αλγόριθμοςπου εισάγεται στο άρθρο «Επεξεργασία πληροφοριών». Αυτό το θέμα συζητείται λεπτομερώς στην πέμπτη ενότητα της εγκυκλοπαίδειας.

1. Μέτρηση πληροφοριών. Αλφαβητική προσέγγιση

Για τη μέτρηση χρησιμοποιείται αλφαβητική προσέγγιση ποσότητα πληροφοριώνστο κείμενο που παρουσιάζεται ως ακολουθία χαρακτήρων ενός συγκεκριμένου αλφαβήτου. Αυτή η προσέγγιση δεν σχετίζεται με το περιεχόμενο του κειμένου.Ο όγκος των πληροφοριών σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται όγκος πληροφοριών κειμένου, το οποίο είναι ανάλογο με το μέγεθος του κειμένου - τον αριθμό των χαρακτήρων που απαρτίζουν το κείμενο. Μερικές φορές αυτή η προσέγγιση για τη μέτρηση πληροφοριών ονομάζεται ογκομετρική προσέγγιση.

Κάθε χαρακτήρας του κειμένου φέρει μια ορισμένη ποσότητα πληροφοριών. Καλείται βάρος πληροφοριών του συμβόλου... Επομένως, ο όγκος πληροφοριών του κειμένου είναι ίσος με το άθροισμα των βαρών πληροφοριών όλων των χαρακτήρων που απαρτίζουν το κείμενο.

Υποτίθεται εδώ ότι το κείμενο είναι μια διαδοχική συμβολοσειρά αριθμημένων χαρακτήρων. Στον τύπο (1) Εγώ 1 υποδηλώνει το πληροφοριακό βάρος του πρώτου χαρακτήρα του κειμένου, Εγώ 2 - πληροφοριακό βάρος του δεύτερου χαρακτήρα του κειμένου κ.λπ. κ- το μέγεθος του κειμένου, δηλ. ο συνολικός αριθμός των χαρακτήρων του κειμένου.

Όλα τα πολλά διαφορετικά σύμβολα που χρησιμοποιούνται για τη σύνταξη κειμένων ονομάζονται αλφάβητο. Το μέγεθος του αλφαβήτου είναι ένας ακέραιος που ονομάζεται η δύναμη του αλφαβήτου... Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το αλφάβητο περιλαμβάνει όχι μόνο γράμματα μιας συγκεκριμένης γλώσσας, αλλά όλα τα άλλα σύμβολα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο κείμενο: αριθμούς, σημεία στίξης, διάφορες αγκύλες, κενό κ.λπ.

Ο προσδιορισμός των βαρών πληροφοριών των συμβόλων μπορεί να γίνει σε δύο προσεγγίσεις:

1) με την υπόθεση της ίσης πιθανότητας (η ίδια συχνότητα εμφάνισης) οποιουδήποτε χαρακτήρα στο κείμενο.

2) λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορετική πιθανότητα (διαφορετική συχνότητα εμφάνισης) διαφορετικών χαρακτήρων στο κείμενο.

Ίσες πιθανότητες Προσέγγιση χαρακτήρων σε κείμενο

Αν υποθέσουμε ότι όλοι οι χαρακτήρες του αλφαβήτου σε οποιοδήποτε κείμενο εμφανίζονται με την ίδια συχνότητα, τότε το βάρος πληροφοριών όλων των χαρακτήρων θα είναι το ίδιο. Ας είναι Νείναι η δύναμη του αλφαβήτου. Τότε το μερίδιο οποιουδήποτε χαρακτήρα στο κείμενο είναι 1 / Ντο μέρος του κειμένου. Εξ ορισμού της πιθανότητας (βλ. «Μέτρηση πληροφοριών. Προσέγγιση περιεχομένου») αυτή η τιμή ισούται με την πιθανότητα εμφάνισης ενός χαρακτήρα σε κάθε θέση του κειμένου:

Σύμφωνα με τον τύπο του K. Shannon (βλ. «Μέτρηση πληροφοριών. Προσέγγιση περιεχομένου»), η ποσότητα των πληροφοριών που φέρει το σύμβολο υπολογίζεται ως εξής:

i = log2 (1 / Π) = log2 Ν(κομμάτι) (2)

Επομένως, το βάρος πληροφοριών του συμβόλου ( Εγώ) και η ιδιότητα του αλφαβήτου ( Ν) σχετίζονται μεταξύ τους σύμφωνα με τον τύπο Hartley (βλ. Πληροφορίες μέτρησης. Προσέγγιση περιεχομένου» )

2 Εγώ = Ν.

Γνωρίζοντας το πληροφοριακό βάρος ενός χαρακτήρα ( Εγώ) και το μέγεθος του κειμένου, που εκφράζεται με τον αριθμό των χαρακτήρων ( κ), μπορείτε να υπολογίσετε τον όγκο πληροφοριών του κειμένου με τον τύπο:

εγώ = κ · Εγώ (3)

Αυτός ο τύπος είναι μια ειδική έκδοση του τύπου (1), στην περίπτωση που όλα τα σύμβολα έχουν το ίδιο πληροφοριακό βάρος.

Από τον τύπο (2) προκύπτει ότι για Ν= 2 (δυαδικό αλφάβητο) το πληροφοριακό βάρος ενός χαρακτήρα είναι ίσο με 1 bit.

Από τη σκοπιά μιας αλφαβητικής προσέγγισης στη μέτρηση των πληροφοριών 1 bit -είναι το πληροφοριακό βάρος ενός χαρακτήρα από το δυαδικό αλφάβητο.

Η μεγαλύτερη μονάδα μέτρησης της πληροφορίας είναι ψηφιόλεξη.

1 byte -είναι το πληροφοριακό βάρος ενός χαρακτήρα από το αλφάβητο με χωρητικότητα 256.

Εφόσον 256 = 2 8, η σχέση μεταξύ bit και byte προκύπτει από τον τύπο Hartley:

2 Εγώ = 256 = 2 8

Ως εκ τούτου: Εγώ= 8 bit = 1 byte

Για την αναπαράσταση κειμένων που είναι αποθηκευμένα και επεξεργασμένα σε υπολογιστή, χρησιμοποιείται συχνότερα ένα αλφάβητο χωρητικότητας 256 χαρακτήρων. Ως εκ τούτου,
1 χαρακτήρας τέτοιου κειμένου "ζυγίζει" 1 byte.

Εκτός από το bit και το byte, χρησιμοποιούνται επίσης μεγαλύτερες μονάδες για τη μέτρηση πληροφοριών:

1 KB (kilobyte) = 2 10 byte = 1024 byte,

1 MB (megabyte) = 2 10 KB = 1024 KB,

1 GB (gigabyte) = 2 10 MB = 1024 MB.

Προσέγγιση διαφορετικής πιθανότητας εμφάνισης χαρακτήρων στο κείμενο

Αυτή η προσέγγιση λαμβάνει υπόψη ότι στο πραγματικό κείμενο εμφανίζονται διαφορετικοί χαρακτήρες με διαφορετικές συχνότητες. Ως εκ τούτου προκύπτει ότι οι πιθανότητες εμφάνισης διαφορετικούς χαρακτήρεςσε μια ορισμένη θέση του κειμένου είναι διαφορετικά και, επομένως, τα πληροφοριακά τους βάρη είναι διαφορετικά.

Η στατιστική ανάλυση των ρωσικών κειμένων δείχνει ότι η συχνότητα εμφάνισης του γράμματος "o" είναι 0,09. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε 100 χαρακτήρες, το γράμμα "o" εμφανίζεται κατά μέσο όρο 9 φορές. Ο ίδιος αριθμός υποδηλώνει την πιθανότητα το γράμμα "ο" να εμφανίζεται σε μια συγκεκριμένη θέση του κειμένου: Π o = 0,09. Επομένως, το πληροφοριακό βάρος του γράμματος "o" στο ρωσικό κείμενο είναι ίσο με:

Το πιο σπάνιο γράμμα στα κείμενα είναι το γράμμα «φ». Η συχνότητά του είναι 0,002. Ως εκ τούτου:

Από αυτό προκύπτει ένα ποιοτικό συμπέρασμα: το πληροφοριακό βάρος των σπάνιων γραμμάτων είναι μεγαλύτερο από το βάρος των συχνά απαντώμενων γραμμάτων.

Πώς να υπολογίσετε τον όγκο πληροφοριών του κειμένου, λαμβάνοντας υπόψη τα διαφορετικά βάρη πληροφοριών των συμβόλων του αλφαβήτου; Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Εδώ Ν- το μέγεθος (ισχύς) του αλφαβήτου. n j- τον αριθμό των επαναλήψεων του αριθμού χαρακτήρων ιστο κείμενο; i j- πληροφοριακό βάρος του αριθμού χαρακτήρων ι.

Αλφαβητική προσέγγιση στη βασική σχολή μαθημάτων πληροφορικής

Σε ένα μάθημα επιστήμης υπολογιστών στο βασικό σχολείο, οι μαθητές εισάγονται πιο συχνά στην αλφαβητική προσέγγιση για τη μέτρηση πληροφοριών στο πλαίσιο της αναπαράστασης πληροφοριών από υπολογιστή. Η κύρια δήλωση έχει ως εξής:

Η ποσότητα των πληροφοριών μετριέται από το μέγεθος του δυαδικού κώδικα με τον οποίο παρουσιάζονται αυτές οι πληροφορίες

Δεδομένου ότι κάθε είδους πληροφορία αναπαρίσταται στη μνήμη του υπολογιστή με τη μορφή δυαδικού κώδικα, αυτός ο ορισμός είναι καθολικός. Ισχύει για συμβολικές, αριθμητικές, γραφικές και ηχητικές πληροφορίες.

ένας χαρακτήρας ( απαλλάσσω)μεταφέρει δυαδικό κώδικα 1λίγη πληροφορία.

Όταν εξηγείται η μέθοδος μέτρησης του όγκου πληροφοριών ενός κειμένου σε ένα βασικό μάθημα επιστήμης υπολογιστών, αυτό το ζήτημα αποκαλύπτεται μέσω της ακόλουθης σειράς εννοιών: αλφάβητο-μέγεθος δυαδικού κώδικα χαρακτήρα-όγκος πληροφοριών του κειμένου.

Η λογική του συλλογισμού ξεδιπλώνεται από συγκεκριμένα παραδείγματα μέχρι την απόκτηση ενός γενικού κανόνα. Αφήστε το αλφάβητο κάποιας γλώσσας να έχει μόνο 4 χαρακτήρες. Ας τα συμβολίσουμε :,,,. Αυτά τα σύμβολα μπορούν να κωδικοποιηθούν χρησιμοποιώντας τέσσερις διψήφιους δυαδικούς κωδικούς: - 00, - 01, - 10, - 11. Εδώ χρησιμοποιούνται όλες οι επιλογές για την τοποθέτηση δύο χαρακτήρων ανά δύο, ο αριθμός των οποίων είναι 2 2 = 4. Το αλφάβητο 4 χαρακτήρων είναι ίσο με δύο bit.

Η επόμενη ειδική περίπτωση είναι ένα αλφάβητο 8 χαρακτήρων, κάθε χαρακτήρας του οποίου μπορεί να κωδικοποιηθεί με έναν δυαδικό κώδικα 3 bit, καθώς ο αριθμός των τοποθετήσεων δύο χαρακτήρων σε ομάδες των 3 είναι 2 3 = 8. Επομένως, το βάρος πληροφοριών του ένας χαρακτήρας από ένα αλφάβητο 8 χαρακτήρων είναι 3 bit. Και τα λοιπά.

Γενικεύοντας συγκεκριμένα παραδείγματα, λαμβάνουμε έναν γενικό κανόνα: χρησιμοποιώντας σι- bit δυαδικό κώδικα, μπορείτε να κωδικοποιήσετε ένα αλφάβητο που αποτελείται από Ν = 2 σι- σύμβολα.

Παράδειγμα 1. Για τη σύνταξη κειμένου, χρησιμοποιούνται μόνο πεζά γράμματα του ρωσικού αλφαβήτου και "κενό" για τον διαχωρισμό λέξεων. Πόσες πληροφορίες υπάρχουν σε ένα κείμενο 2000 χαρακτήρων (μία εκτυπωμένη σελίδα);

Λύση. Υπάρχουν 33 γράμματα στο ρωσικό αλφάβητο. Μειώνοντάς το κατά δύο γράμματα (για παράδειγμα, "ё" και "d") και εισάγοντας έναν χαρακτήρα διαστήματος, παίρνουμε έναν πολύ βολικό αριθμό χαρακτήρων - 32. Χρησιμοποιώντας την προσέγγιση της ίσης πιθανότητας χαρακτήρων, γράφουμε τον τύπο Hartley:

2Εγώ= 32 = 2 5

Ως εκ τούτου: Εγώ= 5 bit - πληροφοριακό βάρος κάθε χαρακτήρα του ρωσικού αλφαβήτου. Τότε ο όγκος πληροφοριών ολόκληρου του κειμένου ισούται με:

I = 2000 5 = 10 000 κομμάτι

Παράδειγμα 2. Υπολογίστε τον όγκο πληροφοριών ενός κειμένου μεγέθους 2000 χαρακτήρων, στην καταγραφή του οποίου χρησιμοποιείται το αλφάβητο της αναπαράστασης από υπολογιστή κειμένων χωρητικότητας 256.

Λύση. Σε αυτό το αλφάβητο, το πληροφοριακό βάρος κάθε χαρακτήρα είναι 1 byte (8 bit). Κατά συνέπεια, ο όγκος πληροφοριών του κειμένου είναι 2000 byte.

Σε πρακτικές ασκήσεις σχετικά με αυτό το θέμα, είναι σημαντικό να εξασκηθούν οι δεξιότητες των μαθητών στη μετατροπή της ποσότητας πληροφοριών σε διαφορετικές μονάδες: bit - bytes - kilobytes - megabyte - gigabyte. Αν υπολογίσουμε ξανά τον όγκο πληροφοριών του κειμένου από το παράδειγμα 2 σε kilobyte, παίρνουμε:

2000 byte = 2000/1024 1,9531 KB

Παράδειγμα 3. Το μέγεθος ενός μηνύματος που περιέχει 2048 χαρακτήρες ήταν 1/512 του megabyte. Ποιο είναι το μέγεθος του αλφαβήτου που χρησιμοποιείται για τη σύνταξη του μηνύματος;

Λύση. Ας μετατρέψουμε τον όγκο πληροφοριών του μηνύματος από megabyte σε bit. Για να γίνει αυτό, πολλαπλασιάζουμε αυτήν την τιμή δύο φορές με 1024 (λαμβάνουμε byte) και μία φορά - με 8:

I = 1/512102410248 = 16384 bit.

Δεδομένου ότι μια τέτοια ποσότητα πληροφοριών μεταφέρεται από 1024 χαρακτήρες ( ΠΡΟΣ ΤΟ), τότε ένας χαρακτήρας έχει:

i = Εγώ/κ= 16 384/1024 = 16 bit.

Συνεπάγεται ότι το μέγεθος (καρδινικότητα) του αλφαβήτου που χρησιμοποιείται είναι 2 16 = 65 536 χαρακτήρες.

Ογκομετρική προσέγγιση στο μάθημα της πληροφορικής στο Λύκειο

Μελετώντας την επιστήμη των υπολογιστών στις τάξεις 10-11 σε επίπεδο βασικής γενικής εκπαίδευσης, μπορείτε να αφήσετε τις γνώσεις των μαθητών σχετικά με την ογκομετρική προσέγγιση για τη μέτρηση των πληροφοριών στο ίδιο επίπεδο όπως περιγράφεται παραπάνω, π.χ. στο πλαίσιο του όγκου του δυαδικού κώδικα υπολογιστή.

Κατά τη μελέτη της πληροφορικής σε εξειδικευμένο επίπεδο, η ογκομετρική προσέγγιση θα πρέπει να εξετάζεται από πιο γενικές μαθηματικές θέσεις, χρησιμοποιώντας ιδέες για τη συχνότητα των συμβόλων στο κείμενο, για τις πιθανότητες και τη σχέση των πιθανοτήτων με τα βάρη πληροφοριών των συμβόλων.

Η γνώση αυτών των θεμάτων αποδεικνύεται σημαντική για τη βαθύτερη κατανόηση της διαφοράς στη χρήση της ομοιόμορφης και μη ομοιόμορφης δυαδικής κωδικοποίησης (βλ. "Πληροφορίες κωδικοποίησης"), για να κατανοήσετε ορισμένες τεχνικές συμπίεσης δεδομένων (βλ. "Συμπίεση δεδομένων") και κρυπτογραφικούς αλγόριθμους (βλ. "Κρυπτογράφηση" ).

Παράδειγμα 4. Στο αλφάβητο της φυλής MUMU υπάρχουν μόνο 4 γράμματα (A, U, M, K), ένα σημείο στίξης (περίοδος) και ένα κενό χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των λέξεων. Υπολογίστηκε ότι το δημοφιλές μυθιστόρημα "Mumuka" περιέχει μόνο 10.000 χαρακτήρες, εκ των οποίων: γράμματα A - 4000, γράμματα U - 1000, γράμματα M - 2000, γράμματα K - 1500, κουκκίδες - 500, κενά - 1000. Τι ποσότητα πληροφοριών περιέχει βιβλίο;

Λύση. Δεδομένου ότι ο όγκος του βιβλίου είναι αρκετά μεγάλος, μπορεί να υποτεθεί ότι η συχνότητα εμφάνισης στο κείμενο καθενός από τα σύμβολα του αλφαβήτου που υπολογίζεται από αυτό είναι χαρακτηριστική για οποιοδήποτε κείμενο στη γλώσσα MUMU. Ας υπολογίσουμε τη συχνότητα εμφάνισης κάθε χαρακτήρα σε ολόκληρο το κείμενο του βιβλίου (δηλαδή την πιθανότητα) και τα βάρη πληροφοριών των χαρακτήρων

Η συνολική ποσότητα πληροφοριών στο βιβλίο υπολογίζεται ως το άθροισμα των γινομένων του βάρους πληροφοριών κάθε χαρακτήρα με τον αριθμό των επαναλήψεων αυτού του χαρακτήρα στο βιβλίο:

2. Μέτρηση πληροφοριών. Προσέγγιση περιεχομένου

1) ένα άτομο λαμβάνει ένα μήνυμα για κάποιο γεγονός. ταυτόχρονα είναι γνωστό εκ των προτέρων αβεβαιότητα γνώσηςάτομο για το αναμενόμενο γεγονός. Η αβεβαιότητα της γνώσης μπορεί να εκφραστεί είτε από τον αριθμό των πιθανών παραλλαγών ενός γεγονότος, είτε από την πιθανότητα των αναμενόμενων παραλλαγών ενός γεγονότος.

2) ως αποτέλεσμα της λήψης του μηνύματος, αφαιρείται η αβεβαιότητα της γνώσης: από έναν ορισμένο πιθανό αριθμό επιλογών, επιλέχθηκε μία.

3) ο τύπος υπολογίζει την ποσότητα των πληροφοριών στο ληφθέν μήνυμα, εκφρασμένη σε bit.

Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του όγκου των πληροφοριών εξαρτάται από καταστάσεις, οι οποίες μπορεί να είναι δύο:

1. Όλες οι πιθανές παραλλαγές του γεγονότος είναι εξίσου πιθανές. Ο αριθμός τους είναι πεπερασμένος και ίσος Ν.

2. Πιθανότητες ( Π) οι πιθανές παραλλαγές του συμβάντος είναι διαφορετικές και είναι γνωστές εκ των προτέρων:

(p i), i = 1 .. Ν... Εδώ ακόμα Ν- τον αριθμό των πιθανών παραλλαγών της εκδήλωσης.

Πιθανά γεγονότα. Αν υποδηλώνεται με το γράμμα Εγώο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα ότι ένα από τα Νισοπιθανά γεγονότα και μετά οι τιμές Εγώκαι Νπου σχετίζεται με τον τύπο Hartley:

2Εγώ=Ν (1)

Το μέγεθος Εγώμετρημένο σε bits. Ως εκ τούτου το συμπέρασμα είναι το εξής:

1 bit είναι η ποσότητα πληροφοριών σε ένα μήνυμα για ένα από δύο εξίσου πιθανά συμβάντα.

Ο τύπος του Hartley είναι μια εκθετική εξίσωση. Αν Εγώείναι ένα άγνωστο μέγεθος, τότε η λύση της εξίσωσης (1) θα είναι:

i = ημερολόγιο 2 Ν (2)

Οι τύποι (1) και (2) είναι πανομοιότυποι μεταξύ τους. Μερικές φορές στη βιβλιογραφία, ο τύπος Hartley ονομάζεται (2).

Παράδειγμα 1. Πόσες πληροφορίες περιέχει το μήνυμα ότι η Βασίλισσα των Μπαστούνι αφαιρέθηκε από την τράπουλα;

Υπάρχουν 32 φύλλα στην τράπουλα. Σε μια ανακατεμένη τράπουλα, η πτώση από οποιοδήποτε φύλλο είναι εξίσου πιθανά γεγονότα. Αν Εγώ- την ποσότητα των πληροφοριών στο μήνυμα ότι έπεσε μια συγκεκριμένη κάρτα (για παράδειγμα, queen of spades), και μετά από την εξίσωση Hartley:

2 Εγώ = 32 = 2 5

Ως εκ τούτου: Εγώ= 5 bit.

Παράδειγμα 2. Πόσες πληροφορίες περιέχει το μήνυμα για ένα πρόσωπο με τον αριθμό 3 σε ένα ζάρι έξι όψεων;

Θεωρώντας την απώλεια οποιουδήποτε προσώπου ως γεγονός εξίσου πιθανό, γράφουμε τον τύπο Hartley: 2 Εγώ= 6. Ως εκ τούτου: Εγώ= log 2 6 = 2,58496 κομμάτι.

Γεγονότα μη ισορροπίας (πιθανολογική προσέγγιση)

Αν η πιθανότητα κάποιου γεγονότος είναι Π, ένα Εγώ(bit) είναι ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα ότι συνέβη αυτό το συμβάν, τότε αυτές οι τιμές σχετίζονται με τον τύπο:

2 Εγώ = 1/Π (3)

Επίλυση της εκθετικής εξίσωσης (3) ως προς Εγώ, παίρνουμε:

i = αρχείο καταγραφής 2 (1 / Π) (4)

Ο τύπος (4) προτάθηκε από τον K. Shannon, επομένως ονομάζεται τύπος του Shannon.

Η συζήτηση της σχέσης μεταξύ της ποσότητας των πληροφοριών σε ένα μήνυμα και του περιεχομένου του μπορεί να γίνει σε διαφορετικά επίπεδα βάθους.

Ποιοτική προσέγγιση

Ποιοτική προσέγγιση, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο επίπεδο της προπαιδευτικής του βασικού μαθήματος της πληροφορικής (τάξεις 5-7) ή στο βασικό μάθημα (τάξεις 8-9).

Επί αυτό το επίπεδοη μελέτη εξετάζει την ακόλουθη αλυσίδα εννοιών: πληροφορία - μήνυμα - πληροφοριακό περιεχόμενο του μηνύματος.

Αρχικό πακέτο: πληροφορίεςείναι η γνώση που λαμβάνουν οι άνθρωποι από διάφορα μηνύματα.Το επόμενο ερώτημα είναι: τι είναι ένα μήνυμα; Μήνυμα- Αυτή είναι μια ροή πληροφοριών (ροή δεδομένων), η οποία, κατά τη διαδικασία μετάδοσης πληροφοριών, φτάνει στο υποκείμενο που λαμβάνει.Το μήνυμα είναι τόσο η ομιλία που ακούμε (ραδιοφωνικό μήνυμα, εξήγηση του δασκάλου) όσο και οι οπτικές εικόνες που αντιλαμβανόμαστε (μια ταινία στην τηλεόραση, ένα σήμα τροχαίας) και το κείμενο του βιβλίου που διαβάζουμε κ.λπ.

Ερώτηση για πληροφόρηση του μηνύματοςΘα πρέπει να συζητηθεί χρησιμοποιώντας τα παραδείγματα που παρέχονται από τον δάσκαλο και τους μαθητές. Κανόνας: πληροφοριακόςας καλέσουμεμήνυμα, που αναπληρώνει τις γνώσεις ενός ατόμου, δηλ. μεταφέρει πληροφορίες για αυτόν.Για διαφορετικούς ανθρώπους, το ίδιο μήνυμα ως προς το περιεχόμενο πληροφοριών του μπορεί να είναι διαφορετικό. Εάν η πληροφορία είναι «παλιά», π.χ. το άτομο το γνωρίζει ήδη αυτό ή το περιεχόμενο του μηνύματος είναι ακατανόητο για το άτομο, τότε αυτό το μήνυμα δεν είναι ενημερωτικό για αυτόν. Ενημερωτικό είναι το μήνυμα που περιέχει νέο και κατανοητόνοημοσύνη.

Παραδείγματα μη ενημερωτικών μηνυμάτων για μαθητή της 8ης τάξης:

1) «Η πρωτεύουσα της Γαλλίας είναι το Παρίσι» (όχι νέο).

2) «Η κολλοειδής χημεία μελετά τις καταστάσεις διασποράς συστημάτων με υψηλό βαθμό κατακερματισμού» (μη σαφής).

Ένα παράδειγμα ενημερωτικού μηνύματος (για όσους δεν το γνώριζαν): «Ο Πύργος του Άιφελ έχει ύψος 300 μέτρα και ζυγίζει 9000 τόνους».

Η εισαγωγή της έννοιας του «πληροφοριακού περιεχομένου ενός μηνύματος» είναι η πρώτη προσέγγιση για τη μελέτη του ζητήματος της μέτρησης της πληροφορίας στο πλαίσιο μιας ουσιαστικής έννοιας. Εάν ένα μήνυμα δεν είναι ενημερωτικό για ένα άτομο, τότε η ποσότητα των πληροφοριών σε αυτό, από τη σκοπιά αυτού του ατόμου, είναι ίση με μηδέν. Ο όγκος των πληροφοριών σε ένα ενημερωτικό μήνυμα είναι μεγαλύτερος από μηδέν.

Ποσοτική Προσέγγιση στην Προσέγγιση Ισοπιθανοτήτων

Αυτή η προσέγγιση μπορεί να μελετηθεί είτε σε μια εις βάθος έκδοση του βασικού μαθήματος στο βασικό σχολείο, είτε κατά τη μελέτη της πληροφορικής στις τάξεις 10-11 στο βασικό επίπεδο.

Εξετάζεται η ακόλουθη αλυσίδα εννοιών: ισότιμα ​​γεγονότα - αβεβαιότητα γνώσης - bit ως μονάδα πληροφοριών - Η φόρμουλα του Χάρτλεϋ - λύση της εκθετικής εξίσωσης για το Ν ίσο με ακέραιες δυνάμεις δύο.

Αποκάλυψη της έννοιας ισοπιθανότητα, θα πρέπει να ξεκινήσετε από τη διαισθητική ιδέα των παιδιών, υποστηρίζοντάς την με παραδείγματα. Τα γεγονότα είναι εξίσου πιθανάαν κανένα από αυτά δεν έχει πλεονέκτημα έναντι των άλλων.

Έχοντας εισαγάγει τον συγκεκριμένο ορισμό του bit που δόθηκε παραπάνω, τότε θα πρέπει να γενικευτεί:

Ένα μήνυμα που μειώνει στο μισό την αβεβαιότητα της γνώσης 1 bitπληροφορίες.

Αυτός ο ορισμός υποστηρίζεται από παραδείγματα μηνυμάτων σχετικά με ένα συμβάν στα τέσσερα (2 bit), από τα οκτώ (3 bit) κ.λπ.

Σε αυτό το επίπεδο, δεν χρειάζεται να συζητήσετε επιλογές αξίας Ν, δεν ισούται με ακέραιες δυνάμεις του δύο, για να μην αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα του υπολογισμού των λογαρίθμων, που δεν έχουν ακόμη μελετηθεί στο μάθημα των μαθηματικών. Εάν τα παιδιά έχουν ερωτήσεις, για παράδειγμα: «Πόσες πληροφορίες μεταφέρονται από το μήνυμα σχετικά με το αποτέλεσμα της ρίψης ενός ζαριού έξι όψεων», τότε η εξήγηση μπορεί να κατασκευαστεί ως εξής. Από την εξίσωση Hartley: 2 Εγώ= 6. Από 2 2< 6 < 2 3 , следовательно, 2 < Εγώ < 3. Затем сообщить более точное значение (с точностью до пяти знаков после запятой), что Εγώ= 2,58496 bit. Σημειώστε ότι με αυτήν την προσέγγιση, η ποσότητα των πληροφοριών μπορεί να εκφραστεί ως κλασματική τιμή.

Πιθανολογική Προσέγγιση στη Μέτρηση Πληροφοριών

Μπορεί να μελετηθεί στις τάξεις 10-11 ως μέρος ενός μαθήματος γενικής εκπαίδευσης σε εξειδικευμένο επίπεδο ή σε ένα μάθημα επιλογής για τα μαθηματικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. Εδώ θα πρέπει να εισαχθεί ένας μαθηματικά σωστός ορισμός της πιθανότητας. Επιπλέον, οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν τη λογαριθμική συνάρτηση και τις ιδιότητές της, να μπορούν να λύνουν εκθετικές εξισώσεις.

Εισάγοντας την έννοια της πιθανότητας, θα πρέπει να ενημερώσουμε ότι η πιθανότητα κάποιου γεγονότος είναι μια ποσότητα που μπορεί να πάρει τιμές από μηδέν έως ένα. Η πιθανότητα ενός αδύνατου γεγονότος είναι μηδέν(για παράδειγμα: "αύριο ο Ήλιος δεν θα ανατείλει πάνω από τον ορίζοντα"), η πιθανότητα ενός συγκεκριμένου γεγονότος είναι ίση με ένα(για παράδειγμα: «Αύριο ο ήλιος θα ανατείλει στον ορίζοντα»).

Η επόμενη θέση: η πιθανότητα ενός συγκεκριμένου γεγονότος καθορίζεται από επαναλαμβανόμενες παρατηρήσεις (μετρήσεις, δοκιμές). Τέτοιες μετρήσεις ονομάζονται στατιστικές. Και όσο περισσότερες μετρήσεις γίνονται, τόσο ακριβέστερα προσδιορίζεται η πιθανότητα ενός συμβάντος.

Ο μαθηματικός ορισμός της πιθανότητας είναι ο εξής: πιθανότηταισούται με την αναλογία του αριθμού των ευνοϊκών αποτελεσμάτων για αυτό το γεγονός προς τον συνολικό αριθμό των εξίσου δυνατών αποτελεσμάτων.

Παράδειγμα 3. Δύο διαδρομές λεωφορείων σταματούν σε μια στάση λεωφορείου: Νο. 5 και Νο. 7. Δίνεται στον μαθητή η εργασία: να προσδιορίσει πόσες πληροφορίες περιέχονται στο μήνυμα ότι το λεωφορείο Νο. 5 έχει πλησιάσει τη στάση και πόσο πληροφορίες υπάρχουν στο μήνυμα ότι το λεωφορείο Νο. 7.

Ο μαθητής έκανε έρευνα. Σε όλη τη διάρκεια της εργάσιμης ημέρας υπολόγισε ότι τα λεωφορεία ήρθαν στη στάση 100 φορές. Από αυτές, το λεωφορείο # 5 πλησίασε 25 φορές και το λεωφορείο # 7 πλησίασε 75 φορές. Υποθέτοντας ότι τα λεωφορεία κινούνται με την ίδια συχνότητα τις υπόλοιπες ημέρες, ο μαθητής υπολόγισε την πιθανότητα να εμφανιστεί το λεωφορείο # 5 στη στάση: Π 5 = 25/100 = 1/4 και η πιθανότητα εμφάνισης του διαύλου με αριθμό 7: Π 7 = 75/100 = 3/4.

Ως εκ τούτου, ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με το λεωφορείο νούμερο 5 είναι ίσος με: Εγώ 5 = log 2 4 = 2 bit. Ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με το λεωφορείο νούμερο 7 είναι ίσος με:

i 7 = log 2 (4/3) = log 2 4 - log 2 3 = 2 - 1,58496 = 0,41504 κομμάτι.

Σημειώστε το ακόλουθο ποιοτικό συμπέρασμα: Όσο μικρότερη είναι η πιθανότητα ενός γεγονότος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με αυτό... Ο όγκος των πληροφοριών σχετικά με ένα έγκυρο συμβάν είναι μηδέν. Για παράδειγμα, το μήνυμα «Αύριο είναι πρωί» είναι έγκυρο και έχει πιθανότητα μίας. Από τον τύπο (3) προκύπτει: 2 Εγώ= 1/1 = 1. Επομένως, Εγώ= 0 bit.

Ο τύπος του Hartley (1) είναι μια ειδική περίπτωση του τύπου (3). Αν υπάρχει Νεξίσου πιθανά γεγονότα (το αποτέλεσμα της ρίψης ενός νομίσματος, ζαριών κ.λπ.), τότε η πιθανότητα κάθε πιθανής επιλογής είναι Π = 1/Ν... Αντικαθιστώντας το (3), παίρνουμε πάλι τον τύπο Hartley: 2 Εγώ = Ν.Αν στο παράδειγμα 3 λεωφορεία αρ. 5 και 7 ήρθαν στη στάση 100 φορές το καθένα 50 φορές, τότε η πιθανότητα να εμφανιστεί καθένα από αυτά θα ήταν 1/2. Επομένως, η ποσότητα των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με την άφιξη κάθε λεωφορείου είναι ίση με Εγώ= log 2 2 = 1 bit. Καταλήξαμε στη γνωστή εκδοχή της κατατοπιστικής του μηνύματος για ένα από τα δύο εξίσου πιθανά γεγονότα.

Παράδειγμα 4. Εξετάστε μια άλλη έκδοση του προβλήματος του διαύλου. Τα λεωφορεία Νο. 5 και Νο. 7 σταματούν στη στάση. Το μήνυμα ότι το λεωφορείο Νο. 5 πλησίασε τη στάση φέρει 4 bit πληροφοριών. Η πιθανότητα να εμφανιστεί ένα λεωφορείο Νο. 7 σε μια στάση είναι η μισή από την πιθανότητα ενός λεωφορείου Νο. 5. Πόσα bit πληροφοριών εμφανίζεται ένα μήνυμα για ένα λεωφορείο Νο. 7 σε μια στάση λεωφορείου;

Ας γράψουμε την κατάσταση του προβλήματος στην ακόλουθη μορφή:

i 5 = 4 bit, Π 5 = 2 Π 7

Ας θυμηθούμε τη σχέση μεταξύ πιθανότητας και ποσότητας πληροφοριών: 2 Εγώ = 1/Π

Ως εκ τούτου: Π = 2 –Εγώ

Αντικαθιστώντας την ισότητα από την συνθήκη του προβλήματος, παίρνουμε:

Το συμπέρασμα προκύπτει από το αποτέλεσμα: η μείωση της πιθανότητας ενός συμβάντος κατά 2 φορές αυξάνει το περιεχόμενο πληροφοριών του μηνύματος σχετικά με αυτό κατά 1 bit. Ο αντίθετος κανόνας είναι επίσης προφανής: μια αύξηση της πιθανότητας ενός συμβάντος κατά 2 φορές μειώνει το περιεχόμενο πληροφοριών ενός μηνύματος σχετικά με αυτό κατά 1 bit. Γνωρίζοντας αυτούς τους κανόνες, το προηγούμενο πρόβλημα θα μπορούσε να λυθεί «στο μυαλό».

3. Πληροφοριακές διαδικασίες

Αντικείμενο μελέτης της επιστήμης της πληροφορικής είναι πληροφορίεςκαι διαδικασίες πληροφόρησης... Καθώς δεν υπάρχει ενιαίος γενικά αποδεκτός ορισμός της πληροφορίας (βλ. "Πληροφορίες"), επίσης δεν υπάρχει ενότητα στην ερμηνεία της έννοιας των «διεργασιών πληροφόρησης».

Ας προσεγγίσουμε την κατανόηση αυτής της έννοιας από ορολογική θέση. Λέξη επεξεργάζομαι, διαδικασία δηλώνει κάποιο γεγονός που λαμβάνει χώρα στον χρόνο: δικαστική διαμάχη, διαδικασία παραγωγής, εκπαιδευτική διαδικασία, διαδικασία ανάπτυξης ενός ζωντανού οργανισμού, διαδικασία διύλισης πετρελαίου, διαδικασία καύσης καυσίμου, διαδικασία πτήσης διαστημικού σκάφους κ.λπ. Κάθε διαδικασία συνδέεται με κάποιες Ενέργειες,εκτελούνται από τον άνθρωπο, τις δυνάμεις της φύσης, τις τεχνικές συσκευές, καθώς και λόγω της αλληλεπίδρασής τους.

Κάθε διαδικασία έχει στόχος: κατηγορούμενος, φοιτητές, πετρέλαιο, καύσιμα, διαστημόπλοιο. Εάν η διαδικασία σχετίζεται με σκόπιμη ανθρώπινη δραστηριότητα, τότε μπορεί να κληθεί ένα τέτοιο άτομο εκτελεστής της διαδικασίας: δικαστής, δάσκαλος, αστροναύτης. Εάν η διαδικασία πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια αυτόματη συσκευή, τότε αυτή είναι ο εκτελεστής της διαδικασίας: ένας χημικός αντιδραστήρας, ένας αυτόματος διαστημικός σταθμός.

Είναι προφανές ότι στις διαδικασίες πληροφόρησης το αντικείμενο επιρροής είναι η πληροφορία... Στο φροντιστήριο της S.A. Μπεσένκοβα, Ε.Α. Η Ρακιτίνα δίνει τον εξής ορισμό: «Στο πολύ γενική εικόναΗ διαδικασία πληροφόρησης ορίζεται ως ένα σύνολο διαδοχικών ενεργειών (πράξεων) που εκτελούνται σε πληροφορίες (με τη μορφή δεδομένων, πληροφοριών, γεγονότων, ιδεών, υποθέσεων, θεωριών κ.λπ.) για την επίτευξη οποιουδήποτε αποτελέσματος (επίτευξη στόχου)».

Η περαιτέρω ανάλυση της έννοιας των "διεργασιών πληροφοριών" εξαρτάται από την προσέγγιση της έννοιας της πληροφορίας, από την απάντηση στο ερώτημα: "Τι είναι η πληροφορία;" Αν δεχτείς προσδιοριστικόάποψη για τις πληροφορίες (βλ. "Πληροφορίες"), τότε θα πρέπει να αναγνωριστεί ότι οι διαδικασίες πληροφοριών συμβαίνουν τόσο σε ζωντανή όσο και σε άψυχη φύση. Για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα φυσικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ της Γης και του Ήλιου, μεταξύ των ηλεκτρονίων και του πυρήνα ενός ατόμου, μεταξύ του ωκεανού και της ατμόσφαιρας. Από τη θέση λειτουργικόςέννοιες, διεργασίες πληροφοριών συμβαίνουν σε ζωντανούς οργανισμούς (φυτά, ζώα) και κατά την αλληλεπίδρασή τους.

ΜΕ ανθρωποκεντρικόςαπό την άποψη, ο εκτελεστής των διαδικασιών πληροφοριών είναι ένα πρόσωπο. Οι διαδικασίες πληροφόρησης είναι συνάρτηση της ανθρώπινης συνείδησης (σκέψη, νόηση). Ένα άτομο μπορεί να τις πραγματοποιήσει ανεξάρτητα, καθώς και με τη βοήθεια εργαλείων πληροφοριακής δραστηριότητας που δημιουργήθηκαν από αυτόν.

Οποιαδήποτε, ανεξάρτητα από το πόσο πολύπλοκη, ανθρώπινη δραστηριότητα πληροφοριών ανάγεται σε τρεις κύριους τύπους ενεργειών με πληροφορίες: αποθήκευση, λήψη / μετάδοση, επεξεργασία. Συνήθως αντί για «λήψη-μετάδοση» λένε απλώς «μετάδοση», κατανοώντας αυτή τη διαδικασία ως αμφίδρομη: μετάδοση από πηγή σε δέκτη (συνώνυμο - «μεταφορά»).

Η αποθήκευση, η μετάδοση και η επεξεργασία πληροφοριών είναι οι κύριοι τύποι διαδικασιών πληροφοριών.

Η εκτέλεση των ονομαζόμενων ενεργειών με πληροφορίες σχετίζεται με την παρουσίασή τους με τη μορφή δεδομένων. Όλα τα είδη οργάνων της ανθρώπινης δραστηριότητας πληροφοριών (για παράδειγμα: χαρτί και στυλό, τεχνικά κανάλια επικοινωνίας, υπολογιστικές συσκευές κ.λπ.) χρησιμοποιούνται για αποθήκευση, επεξεργασία και μετάδοση δεδομένα.

Αν αναλύσουμε τις δραστηριότητες ενός οργανισμού (τμήμα προσωπικού μιας επιχείρησης, λογιστικό τμήμα, επιστημονικό εργαστήριο) που λειτουργεί με πληροφορίες «με τον παλιό τρόπο», χωρίς τη χρήση υπολογιστών, τότε απαιτούνται τρία είδη κεφαλαίων για τη διασφάλιση των δραστηριοτήτων του:

Χαρτί και υλικό γραφής (στυλό, γραφομηχανές, όργανα σχεδίασης) για την καταγραφή πληροφοριών για αποθήκευση.

Μέσα επικοινωνίας (ταχυμεταφορείς, τηλέφωνα, ταχυδρομείο) για τη λήψη και τη μετάδοση πληροφοριών.

Υπολογιστικά εργαλεία (άβακας, αριθμομηχανές) για την επεξεργασία πληροφοριών.

Σήμερα, όλοι αυτοί οι τύποι πληροφοριακών δραστηριοτήτων εκτελούνται με χρήση τεχνολογίας υπολογιστών: τα δεδομένα αποθηκεύονται σε ψηφιακά μέσα, η μετάδοση πραγματοποιείται με χρήση e-mail και άλλων υπηρεσιών δικτύου υπολογιστών, υπολογισμοί και άλλοι τύποι επεξεργασίας πραγματοποιούνται σε υπολογιστή.

Η σύνθεση των κύριων συσκευών ενός υπολογιστή καθορίζεται ακριβώς από το γεγονός ότι ο υπολογιστής προορίζεται να πραγματοποιήσει αποθήκευση, επεξεργασίακαι μετάδοση δεδομένων... Για να γίνει αυτό, περιλαμβάνει μνήμη, επεξεργαστή, εσωτερικά κανάλια και εξωτερικές συσκευές I/O (βλ. "Ενας υπολογιστής").

Προκειμένου να διαχωριστούν ορολογικά οι διαδικασίες εργασίας με πληροφορίες που εμφανίζονται στο ανθρώπινο μυαλό και οι διαδικασίες εργασίας με δεδομένα που συμβαίνουν σε συστήματα υπολογιστών, ο A.Ya. Ο Friedland προτείνει να τα ονομάζουμε διαφορετικά: το πρώτο - διαδικασίες πληροφοριών, το δεύτερο - διαδικασίες πληροφοριών.

Μια άλλη προσέγγιση στην ερμηνεία των διαδικασιών πληροφοριών προσφέρεται από την κυβερνητική. Οι διαδικασίες πληροφόρησης πραγματοποιούνται σε διαφορετικά συστήματαδιαχείριση, που λαμβάνει χώρα στην άγρια ​​ζωή, στο ανθρώπινο σώμα, σε κοινωνικά συστήματα, σε τεχνικά συστήματα (συμπεριλαμβανομένου ενός υπολογιστή). Για παράδειγμα, η κυβερνητική προσέγγιση χρησιμοποιείται στη νευροφυσιολογία (βλ. "Πληροφορίες"), όπου ο έλεγχος των φυσιολογικών διεργασιών στο σώμα ενός ζώου και ενός ατόμου, που συμβαίνουν σε ασυνείδητο επίπεδο, θεωρείται ως πληροφοριακή διαδικασία. Σε νευρώνες (εγκεφαλικά κύτταρα) διατηρήθηκεκαι επεξεργασμέναεμφανίζονται πληροφορίες για τις νευρικές ίνες αναμετάδοσηπληροφορίες με τη μορφή σημάτων ηλεκτροχημικής φύσης. Η γενετική έχει αποδείξει αυτές τις κληρονομικές πληροφορίες διατηρήθηκεσε μόρια DNA που αποτελούν τους πυρήνες των ζωντανών κυττάρων. Καθορίζει το πρόγραμμα για την ανάπτυξη του οργανισμού (δηλαδή ελέγχει αυτή τη διαδικασία), το οποίο πραγματοποιείται στο ασυνείδητο επίπεδο.

Έτσι, στην κυβερνητική ερμηνεία, οι διαδικασίες πληροφοριών περιορίζονται στην αποθήκευση, μετάδοση και επεξεργασία πληροφοριών που παρουσιάζονται με τη μορφή σημάτων, κωδίκων ποικίλης φύσης.

Σε οποιοδήποτε στάδιο της μελέτης της επιστήμης των υπολογιστών στο σχολείο, οι ιδέες σχετικά με τις διαδικασίες πληροφοριών έχουν μια συστηματοποιητική μεθοδολογική λειτουργία. Μελετώντας τη συσκευή ενός υπολογιστή, οι μαθητές θα πρέπει να κατανοήσουν με σαφήνεια ποιες συσκευές χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση, την επεξεργασία και τη μετάδοση δεδομένων. Κατά τη μελέτη προγραμματισμού, οι μαθητές πρέπει να δώσουν προσοχή στο γεγονός ότι το πρόγραμμα λειτουργεί με δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη του υπολογιστή (όπως το ίδιο το πρόγραμμα), ότι οι εντολές του προγράμματος καθορίζουν τις ενέργειες του επεξεργαστή για την επεξεργασία δεδομένων και τη δράση των συσκευών εισόδου-εξόδου για λήψη και μετάδοση δεδομένων. Κατακτώντας τις τεχνολογίες πληροφοριών, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στο γεγονός ότι αυτές οι τεχνολογίες επικεντρώνονται επίσης στην αποθήκευση, επεξεργασία και μετάδοση πληροφοριών.

Για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε τα άρθρα " Αποθήκευση δεδομένων”, “Επεξεργασία δεδομένων”, “Μεταφορά πληροφοριών” 2.

4. Πληροφορίες

Προέλευση του όρου «πληροφορίες»

Η λέξη «πληροφορίες» προέρχεται από τα λατινικά πληροφορίες, που μεταφράζεται ως διευκρίνιση, παρουσίαση. Στο επεξηγηματικό λεξικό του V.I. Ο Dahl δεν έχει τη λέξη "πληροφορίες". Ο όρος «πληροφορία» τέθηκε σε χρήση στα ρωσικά από τα μέσα του εικοστού αιώνα.

Στο μέγιστο βαθμό, η έννοια της πληροφορίας οφείλει τη διάδοσή της σε δύο επιστημονικές κατευθύνσεις: θεωρία της επικοινωνίαςκαι κυβερνητική... Το αποτέλεσμα της ανάπτυξης της θεωρίας της επικοινωνίας ήταν θεωρία πληροφοριών, που ιδρύθηκε από τον Claude Shannon. Ωστόσο, ο K. Shannon δεν έδωσε ορισμό της πληροφορίας, ορίζοντας ταυτόχρονα ποσότητα πληροφοριών... Η θεωρία της πληροφορίας είναι αφιερωμένη στην επίλυση του προβλήματος της μέτρησης της πληροφορίας.

Στην επιστήμη κυβερνητική, που ιδρύθηκε από τον Norbert Wiener, η έννοια της πληροφορίας είναι κεντρική (βλ. "Κυβερνητική" 2). Πιστεύεται ότι ήταν ο N. Wiener που εισήγαγε την έννοια της πληροφορίας στην επιστημονική χρήση. Παρόλα αυτά, στο πρώτο του βιβλίο για την κυβερνητική, ο N. Wiener δεν ορίζει τις πληροφορίες. " Οι πληροφορίες είναι πληροφορίες, όχι ύλη ή ενέργεια"- έγραψε ο Wiener. Έτσι, η έννοια της πληροφορίας, αφενός, έρχεται σε αντίθεση με τις έννοιες της ύλης και της ενέργειας, αφετέρου, τοποθετείται στο ίδιο επίπεδο με αυτές τις έννοιες ως προς τη γενικότητα και τη θεμελιώδη φύση τους. Ως εκ τούτου, τουλάχιστον είναι σαφές ότι η πληροφορία είναι κάτι που δεν μπορεί να αποδοθεί ούτε στην ύλη ούτε στην ενέργεια.

Πληροφορίες στη φιλοσοφία

Η κατανόηση της πληροφορίας ως θεμελιώδους έννοιας αντιμετωπίζεται από την επιστήμη της φιλοσοφίας. Σύμφωνα με μια από τις φιλοσοφικές έννοιες, οι πληροφορίες είναι ιδιοκτησία των πάντων, όλα τα υλικά αντικείμενα του κόσμου. Αυτή η έννοια της πληροφορίας ονομάζεται προσδιοριστικό (οι πληροφορίες είναι χαρακτηριστικό όλων των υλικών αντικειμένων). Οι πληροφορίες στον κόσμο προέκυψαν μαζί με το Σύμπαν. Με αυτή την έννοια Οι πληροφορίες είναι ένα μέτρο της τάξης, της δομής οποιουδήποτε υλικού συστήματος... Οι διαδικασίες της παγκόσμιας ανάπτυξης από το αρχικό χάος που ήρθε μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη» έως το σχηματισμό ανόργανων συστημάτων και στη συνέχεια τα οργανικά (ζωντανά) συστήματα συνδέονται με την ανάπτυξη του περιεχομένου πληροφοριών. Αυτό το περιεχόμενο είναι αντικειμενικό, ανεξάρτητο από την ανθρώπινη συνείδηση. Ένα κομμάτι άνθρακα περιέχει πληροφορίες για γεγονότα που έλαβαν χώρα στην αρχαιότητα. Ωστόσο, μόνο το διερευνητικό μυαλό ενός ατόμου μπορεί να εξαγάγει αυτές τις πληροφορίες.

Μια άλλη φιλοσοφική έννοια της πληροφορίας ονομάζεται λειτουργικός... Σύμφωνα με τη λειτουργική προσέγγιση, Οι πληροφορίες εμφανίστηκαν με την εμφάνιση της ζωής, καθώς συνδέονται με τη λειτουργία πολύπλοκων αυτοοργάνωσων συστημάτων, στα οποία περιλαμβάνονται οι ζωντανοί οργανισμοί και η ανθρώπινη κοινωνία.Μπορείτε επίσης να το πείτε αυτό: οι πληροφορίες είναι ένα χαρακτηριστικό εγγενές μόνο στη ζωντανή φύση. Αυτό είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά που διαχωρίζουν τα ζωντανά από τα μη έμβια όντα στη φύση.

Η τρίτη φιλοσοφική έννοια της πληροφορίας - ανθρωποκεντρικός, Συμφωνα με το οποίο πληροφορίες υπάρχουν μόνο στην ανθρώπινη συνείδηση, στην ανθρώπινη αντίληψη... Η πληροφοριακή δραστηριότητα είναι εγγενής μόνο στους ανθρώπους και εμφανίζεται στα κοινωνικά συστήματα. Με τη δημιουργία τεχνολογίας πληροφοριών, ένα άτομο δημιουργεί εργαλεία για τις δραστηριότητες πληροφόρησης του.

Μπορούμε να πούμε ότι η χρήση της έννοιας «πληροφορία» στην καθημερινή ζωή γίνεται σε ένα ανθρωποκεντρικό πλαίσιο. Είναι φυσικό για οποιονδήποτε από εμάς να αντιλαμβάνεται τις πληροφορίες ως μηνύματα που ανταλλάσσουν οι άνθρωποι. Για παράδειγμα, τα μέσα μαζικής ενημέρωσης - μέσα μαζικής ενημέρωσης προορίζονται για τη διάδοση μηνυμάτων, ειδήσεων μεταξύ του πληθυσμού.

Πληροφορίες στη βιολογία

Στον εικοστό αιώνα, η έννοια της πληροφορίας διαπερνά την επιστήμη παντού. Οι διαδικασίες πληροφοριών στη ζωντανή φύση μελετώνται από τη βιολογία. Η νευροφυσιολογία (κλάδος της βιολογίας) μελετά τους μηχανισμούς της νευρικής δραστηριότητας των ζώων και των ανθρώπων. Αυτή η επιστήμη χτίζει ένα μοντέλο διαδικασιών πληροφοριών στο σώμα. Οι πληροφορίες που προέρχονται από το εξωτερικό μετατρέπονται σε σήματα ηλεκτροχημικής φύσης, τα οποία μεταδίδονται από τα αισθητήρια όργανα κατά μήκος των νευρικών ινών στους νευρώνες (νευρικά κύτταρα) του εγκεφάλου. Ο εγκέφαλος μεταδίδει πληροφορίες ελέγχου με τη μορφή σημάτων ίδιας φύσης στους μυϊκούς ιστούς, ελέγχοντας έτσι τα όργανα κίνησης. Ο περιγραφόμενος μηχανισμός είναι σε καλή συμφωνία με το κυβερνητικό μοντέλο του N. Wiener (βλ. "Κυβερνητική" 2).

Σε μια άλλη βιολογική επιστήμη - τη γενετική, χρησιμοποιείται η έννοια της κληρονομικής πληροφορίας, ενσωματωμένη στη δομή των μορίων DNA που υπάρχουν στους πυρήνες των κυττάρων των ζωντανών οργανισμών (φυτά, ζώα). Η γενετική έχει αποδείξει ότι αυτή η δομή είναι ένα είδος κώδικα που καθορίζει τη λειτουργία ολόκληρου του οργανισμού: ανάπτυξη, ανάπτυξή του, παθολογίες κ.λπ. Μέσω μορίων DNA, οι κληρονομικές πληροφορίες μεταδίδονται από γενιά σε γενιά.

Μελετώντας την επιστήμη των υπολογιστών στο βασικό σχολείο (βασικό μάθημα), δεν πρέπει να εμβαθύνουμε στην πολυπλοκότητα του προβλήματος του ορισμού της πληροφορίας. Η έννοια της πληροφορίας δίνεται σε ένα ουσιαστικό πλαίσιο:

Πληροφορίες - αυτό είναι το νόημα, το περιεχόμενο των μηνυμάτων που λαμβάνει ένα άτομο από τον έξω κόσμο μέσω των αισθητήριων οργάνων του.

Η έννοια της πληροφορίας αποκαλύπτεται μέσω της αλυσίδας:

μήνυμα - νόημα - πληροφορία - γνώση

Ένα άτομο αντιλαμβάνεται μηνύματα με τη βοήθεια των αισθήσεών του (κυρίως μέσω της όρασης και της ακοής). Αν κάποιος καταλαβαίνει έννοιαπερικλείεται σε ένα μήνυμα, τότε μπορούμε να πούμε ότι αυτό το μήνυμα μεταφέρει ένα άτομο πληροφορίες... Για παράδειγμα, ένα μήνυμα σε μια άγνωστη γλώσσα δεν περιέχει πληροφορίες για ένα συγκεκριμένο άτομο, αλλά ένα μήνυμα σε μια μητρική γλώσσα είναι κατανοητό και επομένως ενημερωτικό. Οι πληροφορίες που λαμβάνονται και αποθηκεύονται στη μνήμη αναπληρώνονται η γνώση πρόσωπο. Μας η γνώσηείναι μια συστηματοποιημένη (συνδεδεμένη) πληροφορία στη μνήμη μας.

Όταν αποκαλύπτεται η έννοια της πληροφορίας από τη σκοπιά μιας ουσιαστικής προσέγγισης, θα πρέπει να ξεκινήσει κανείς από τις διαισθητικές ιδέες για τις πληροφορίες που έχουν τα παιδιά. Συνιστάται η διεξαγωγή συνομιλίας με τη μορφή διαλόγου, θέτοντας στους μαθητές ερωτήσεις στις οποίες μπορούν να απαντήσουν. Οι ερωτήσεις, για παράδειγμα, μπορούν να τεθούν με την ακόλουθη σειρά.

Από πού αντλείτε τις πληροφορίες;

Σίγουρα θα ακούσετε ως απάντηση:

Από βιβλία, ραδιόφωνο και τηλεόραση .

Το πρωί στο ραδιόφωνο άκουσα την πρόγνωση του καιρού .

Αντιλαμβανόμενος αυτή την απάντηση, ο δάσκαλος φέρνει τους μαθητές στο τελικό συμπέρασμα:

Αυτό σημαίνει ότι στην αρχή δεν ήξερες πώς θα είναι ο καιρός, αλλά αφού άκουσες το ραδιόφωνο άρχισες να ξέρεις. Επομένως, έχοντας λάβει πληροφορίες, λάβατε νέα γνώση!

Έτσι, ο δάσκαλος, μαζί με τους μαθητές, καταλήγει στον ορισμό: πληροφορίεςγια ένα άτομο, αυτές είναι πληροφορίες που αναπληρώνουν τις γνώσεις ενός ατόμου, τις οποίες λαμβάνει από διάφορες πηγές.Επιπλέον, στα πολυάριθμα παραδείγματα που είναι γνωστά στα παιδιά, αυτός ο ορισμός θα πρέπει να παγιωθεί.

Έχοντας δημιουργήσει μια σύνδεση μεταξύ της πληροφορίας και της γνώσης των ανθρώπων, καταλήγετε αναπόφευκτα στο συμπέρασμα ότι οι πληροφορίες είναι το περιεχόμενο της μνήμης μας, επειδή η ανθρώπινη μνήμη είναι ένα μέσο αποθήκευσης γνώσης. Είναι λογικό να αποκαλούμε τέτοιες πληροφορίες εσωτερικές, επιχειρησιακές πληροφορίες που κατέχει ένα άτομο. Ωστόσο, οι άνθρωποι αποθηκεύουν πληροφορίες όχι μόνο στη μνήμη τους, αλλά και σε αρχεία σε χαρτί, σε μαγνητικά μέσα κ.λπ. Τέτοιες πληροφορίες μπορούν να ονομαστούν εξωτερικές (σε σχέση με ένα άτομο). Για να το χρησιμοποιήσει κάποιος (για παράδειγμα, να ετοιμάσει ένα πιάτο σύμφωνα με μια μαγειρική συνταγή), πρέπει πρώτα να το διαβάσει, δηλ. μετατραπεί σε μια εσωτερική μορφή και, στη συνέχεια, εκτελέστε ορισμένες ενέργειες.

Το ζήτημα της ταξινόμησης της γνώσης (και επομένως των πληροφοριών) είναι πολύ περίπλοκο. Στην επιστήμη, υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις σε αυτό. Ειδικοί στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης ασχολούνται ιδιαίτερα με αυτό το θέμα. Στο πλαίσιο του βασικού μαθήματος, αρκεί να περιοριστούμε στη διαίρεση της γνώσης σε δηλωτικόςκαι διαδικαστικός.Η περιγραφή της δηλωτικής γνώσης μπορεί να ξεκινήσει με τις λέξεις: "Ξέρω ότι ...". Περιγραφή της διαδικαστικής γνώσης - από τις λέξεις: "Ξέρω πώς ...". Δεν είναι δύσκολο να δώσουμε παραδείγματα και για τα δύο είδη γνώσης και να προσκαλέσουμε τα παιδιά να βρουν τα δικά τους παραδείγματα.

Ο δάσκαλος θα πρέπει να κατανοήσει καλά την προπαιδευτική σημασία της συζήτησης αυτών των θεμάτων για τη μελλοντική γνωριμία των μαθητών με τη συσκευή και τη λειτουργία του υπολογιστή. Ένας υπολογιστής, όπως ένας άνθρωπος, έχει εσωτερική - λειτουργική - μνήμη και εξωτερική - μακροπρόθεσμη - μνήμη. Η διαίρεση της γνώσης σε δηλωτική και διαδικαστική στο μέλλον μπορεί να συνδεθεί με τη διαίρεση των πληροφοριών υπολογιστή σε δεδομένα - δηλωτικές πληροφορίες και προγράμματα - διαδικαστικές πληροφορίες. Η χρήση της διδακτικής μεθόδου αναλογίας μεταξύ της πληροφοριακής λειτουργίας ενός ατόμου και ενός υπολογιστή θα επιτρέψει στους μαθητές να κατανοήσουν καλύτερα την ουσία της δομής και της λειτουργίας ενός υπολογιστή.

Με βάση τη θέση «η ανθρώπινη γνώση είναι αποθηκευμένη πληροφορία», ο δάσκαλος ενημερώνει τους μαθητές ότι οι μυρωδιές, οι γεύσεις και οι απτικές (απτικές) αισθήσεις μεταφέρουν επίσης πληροφορίες σε ένα άτομο. Το σκεπτικό γι' αυτό είναι πολύ απλό: αφού θυμόμαστε οικείες μυρωδιές και γεύσεις, αναγνωρίζουμε οικεία αντικείμενα με την αφή, σημαίνει ότι αυτές οι αισθήσεις αποθηκεύονται στη μνήμη μας και επομένως αποτελούν πληροφορίες. Εξ ου και το συμπέρασμα: με τη βοήθεια όλων των αισθήσεών του, ένα άτομο λαμβάνει πληροφορίες από τον έξω κόσμο.

Τόσο από ουσιαστική όσο και από μεθοδολογική άποψη, είναι πολύ σημαντικό να γίνει διάκριση μεταξύ της σημασίας των εννοιών " πληροφορίες" και " δεδομένα”. Στην παρουσίαση πληροφοριών σε οποιοδήποτε σύστημα πινακίδων(συμπεριλαμβανομένης της χρήσης σε υπολογιστές) πρέπει να χρησιμοποιηθεί ο όρος “δεδομένα". ΕΝΑ πληροφορίες- αυτό είναι το νόημα στα δεδομένα, εγγενές σε αυτά από ένα άτομο και κατανοητό μόνο σε ένα άτομο.

Ένας υπολογιστής λειτουργεί με δεδομένα: λαμβάνει δεδομένα εισόδου, τα επεξεργάζεται, μεταφέρει τα δεδομένα εξόδου σε ένα άτομο - τα αποτελέσματα. Η σημασιολογική ερμηνεία των δεδομένων πραγματοποιείται από ένα άτομο... Ωστόσο, στην καθομιλουμένη, στη βιβλιογραφία, συχνά λέγεται και γράφεται για το τι αποθηκεύει, επεξεργάζεται, μεταδίδει και λαμβάνει ο υπολογιστής πληροφορίες. Αυτό ισχύει εάν ο υπολογιστής δεν είναι διαχωρισμένος από το άτομο, θεωρώντας τον ως εργαλείο με το οποίο ένα άτομο πραγματοποιεί διαδικασίες πληροφοριών.

5. Κυβερνητική

Η λέξη «κυβερνητική» είναι ελληνικής προέλευσης, κυριολεκτικά σημαίνει την τέχνη της διακυβέρνησης.

Τον 4ο αιώνα π.Χ. στα γραπτά του Πλάτωνα, αυτός ο όρος χρησιμοποιήθηκε για να δηλώσει τη διαχείριση με μια γενική έννοια. Τον 19ο αιώνα, ο A. Ampere πρότεινε να ονομαστεί η επιστήμη της διαχείρισης της ανθρώπινης κοινωνίας κυβερνητική.

Στη σύγχρονη ερμηνεία κυβερνητική- μια επιστήμη που μελετά τους γενικούς νόμους ελέγχου και τις σχέσεις σε οργανωμένα συστήματα (μηχανές, ζωντανοί οργανισμοί, στην κοινωνία).

Η εμφάνιση της κυβερνητικής ως ανεξάρτητης επιστήμης συνδέεται με τη δημοσίευση των βιβλίων του Αμερικανού επιστήμονα Norbert Wiener "Cybernetics, or Control and Communication in an Animal and a Machine" το 1948 και "Cybernetics and Society" το 1954.

Η κύρια επιστημονική ανακάλυψη της κυβερνητικής ήταν η λογική ενότητα των νόμων ελέγχου σε φυσικά και τεχνητά συστήματα... Ο N. Wiener κατέληξε σε αυτό το συμπέρασμα κατασκευάζοντας ένα μοντέλο πληροφοριών των διαδικασιών διαχείρισης.

Norbert Wiener (1894-1964), Η.Π.Α

Ένα παρόμοιο σχήμα ήταν γνωστό στη θεωρία του αυτόματου ελέγχου. Ο Wiener το γενίκευσε σε όλους τους τύπους συστημάτων, αφαιρώντας από συγκεκριμένους μηχανισμούς επικοινωνίας, θεωρώντας αυτή τη σύνδεση ως πληροφοριακή.

Κύκλωμα ελέγχου ανάδρασης

Το κανάλι άμεσης επικοινωνίας μεταδίδει πληροφορίες ελέγχου - εντολές ελέγχου. Το κανάλι ανάδρασης μεταδίδει πληροφορίες για την κατάσταση του ελεγχόμενου αντικειμένου, για την απόκρισή του στη δράση ελέγχου, καθώς και για την κατάσταση του εξωτερικού περιβάλλοντος, που είναι συχνά ένας ουσιαστικός παράγοντας ελέγχου.

Η Cybernetics αναπτύσσει την έννοια της πληροφορίας ως το περιεχόμενο των σημάτων που μεταδίδονται μέσω των καναλιών επικοινωνίας. Η Cybernetics αναπτύσσει την έννοια του αλγορίθμου ως πληροφορίας ελέγχου που πρέπει να κατέχει ένα αντικείμενο ελέγχου για να εκτελέσει την εργασία του.

Η εμφάνιση της κυβερνητικής συμβαίνει ταυτόχρονα με τη δημιουργία ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η σύνδεση μεταξύ των υπολογιστών και της κυβερνητικής είναι τόσο στενή που αυτές οι έννοιες προσδιορίστηκαν συχνά στη δεκαετία του 1950. Οι υπολογιστές ονομάζονταν κυβερνητικές μηχανές.

Η σύνδεση μεταξύ υπολογιστών και κυβερνητικής υφίσταται σε δύο όψεις. Πρώτον, ένας υπολογιστής είναι ένα αυτο-ελεγχόμενο αυτόματο, στο οποίο η συσκευή ελέγχου, η οποία περιλαμβάνεται στον επεξεργαστή, παίζει το ρόλο ενός ελεγκτή και όλες οι άλλες συσκευές είναι αντικείμενα ελέγχου. Η άμεση επικοινωνία και η ανατροφοδότηση πραγματοποιείται μέσω καναλιών πληροφοριών και ο αλγόριθμος παρουσιάζεται με τη μορφή προγράμματος σε γλώσσα μηχανής (μια γλώσσα «κατανοητή» από έναν επεξεργαστή) που είναι αποθηκευμένη στη μνήμη του υπολογιστή.

Δεύτερον, με την εφεύρεση του υπολογιστή, άνοιξε η προοπτική χρήσης μιας μηχανής ως αντικείμενο ελέγχου σε μια μεγάλη ποικιλία συστημάτων. Γίνεται δυνατή η δημιουργία πολύπλοκα συστήματαμε προγραμματισμένο έλεγχο, μετάδοση σε αυτόματες συσκευές πολλών ειδών ανθρώπινης δραστηριότητας.

Η ανάπτυξη της γραμμής "κυβερνητική - υπολογιστές" οδήγησε τη δεκαετία του 1960 στην εμφάνιση της επιστήμης πληροφορικήςμε ένα πιο ανεπτυγμένο σύστημα εννοιών που σχετίζονται με τη μελέτη πληροφοριών και διαδικασιών πληροφόρησης.

Επί του παρόντος, οι γενικές διατάξεις της θεωρητικής κυβερνητικής αποκτούν μεγαλύτερη φιλοσοφική σημασία. Ταυτόχρονα, οι εφαρμοσμένοι τομείς της κυβερνητικής αναπτύσσονται ενεργά, που συνδέονται με τη μελέτη και τη δημιουργία συστημάτων ελέγχου σε διάφορους θεματικούς τομείς: τεχνική κυβερνητική, βιοϊατρική κυβερνητική, οικονομική κυβερνητική. Με την ανάπτυξη συστημάτων μάθησης υπολογιστών, μπορούμε να μιλήσουμε για την εμφάνιση της παιδαγωγικής κυβερνητικής.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να συμπεριληφθούν θέματα κυβερνητικής στο πρόγραμμα σπουδών γενικής εκπαίδευσης. Ένας τρόπος είναι μέσω της γραμμής των αλγορίθμων. Αλγόριθμοςφαίνεται ως πληροφορίες ελέγχου στο κυβερνητικό μοντέλο του συστήματος ελέγχου... Σε αυτό το πλαίσιο, αποκαλύπτεται το θέμα της κυβερνητικής.

Ένας άλλος τρόπος είναι να συμπεριληφθεί το θέμα της κυβερνητικής στη γραμμή περιεχομένου της μοντελοποίησης. Με αναθεώρηση διαδικασία διαχείρισης ως μια πολύπλοκη διαδικασία πληροφόρησηςδίνει μια ιδέα για Το σχήμα του Ν. Wienerπως μοντέλα μιας τέτοιας διαδικασίας... Στην έκδοση του εκπαιδευτικού προτύπου για το βασικό σχολείο (2004), αυτό το θέμα είναι παρόν στο πλαίσιο της μοντελοποίησης: «κυβερνητικό μοντέλο διαδικασιών ελέγχου».

Στο έργο του Α.Α. Kuznetsova, S.A. Οι Beshenkova et al. «Συνεχές μάθημα πληροφορικής» ονομάζονται τρεις κύριες κατευθύνσεις του σχολικού μαθήματος της πληροφορικής: μοντελοποίηση πληροφοριών, διαδικασίες πληροφόρησηςκαι βάσεις πληροφοριών διαχείρισης... Οι γραμμές περιεχομένου είναι η λεπτομέρεια των κύριων κατευθύνσεων. Έτσι, στο κυβερνητικό θέμα - το θέμα του ελέγχου - δίνεται ακόμη μεγαλύτερη σημασία από τη γραμμή περιεχομένου. Πρόκειται για ένα πολυδιάστατο θέμα που αντιμετωπίζει τα ακόλουθα ζητήματα:

Στοιχεία θεωρητικής κυβερνητικής: κυβερνητικό μοντέλο ελέγχου ανάδρασης.

Στοιχεία εφαρμοσμένης κυβερνητικής: η δομή των υπολογιστικών συστημάτων αυτόματου ελέγχου (συστήματα με προγραμματισμένο έλεγχο). διορισμός αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου·

Βασικές αρχές της θεωρίας των αλγορίθμων.

Στοιχεία θεωρητικής κυβερνητικής

Μιλώντας για το κυβερνητικό μοντέλο διαχείρισης, ο δάσκαλος θα πρέπει να το επεξηγήσει με παραδείγματα που είναι οικεία και κατανοητά στους μαθητές. Ταυτόχρονα, θα πρέπει να επισημανθούν τα κύρια στοιχεία του συστήματος κυβερνητικού ελέγχου: αντικείμενο ελέγχου, διαχειριζόμενο αντικείμενο, άμεσων καναλιών και ανατροφοδότησης.

Θα πρέπει να ξεκινήσετε με τα προφανή παραδείγματα. Για παράδειγμα, ένας σοφέρ και ένα αυτοκίνητο. Ο οδηγός είναι ο διαχειριστής, το αυτοκίνητο είναι το ελεγχόμενο αντικείμενο. Κανάλι άμεσης επικοινωνίας - σύστημα ελέγχου οχήματος: πεντάλ, τιμόνι, μοχλοί, κλειδιά κ.λπ. Κανάλια ανάδρασης: συσκευές στον πίνακα ελέγχου, θέα από τα παράθυρα, ακοή οδηγού. Οποιαδήποτε επίπτωση στα χειριστήρια μπορεί να θεωρηθεί ως μεταδιδόμενη πληροφορία: "αύξηση ταχύτητας", "επιβράδυνση", "στροφή δεξιά" κ.λπ. Οι πληροφορίες ανατροφοδότησης είναι επίσης απαραίτητες για την επιτυχή διαχείριση. Προσφέρετε στους μαθητές μια εργασία: τι συμβαίνει εάν απενεργοποιήσετε ένα από τα κανάλια άμεσης επικοινωνίας ή ανατροφοδότησης; Η συζήτηση για τέτοιες καταστάσεις είναι συνήθως πολύ ζωηρή.

Ο έλεγχος ανάδρασης καλείται προσαρμοστικός έλεγχος... Οι ενέργειες του διαχειριστή προσαρμόζονται (δηλαδή προσαρμόζονται) στην κατάσταση του ελεγχόμενου αντικειμένου, του περιβάλλοντος.

Το πιο κοντινό παράδειγμα διαχείρισης σε ένα κοινωνικό σύστημα στους μαθητές: ένας δάσκαλος που διαχειρίζεται τη μαθησιακή διαδικασία σε ένα μάθημα. Συζητήστε τις διάφορες μορφές ελέγχου της επιρροής του δασκάλου στους μαθητές: ομιλία, χειρονομίες, εκφράσεις προσώπου, γραφή στον πίνακα. Προσκαλέστε τους μαθητές να αναφέρουν διαφορετικές μορφές ανατροφοδότησης. εξηγήστε πώς ο δάσκαλος προσαρμόζει την πορεία του μαθήματος με βάση την ανατροφοδότηση, δώστε παραδείγματα τέτοιας προσαρμογής. Για παράδειγμα, οι μαθητές δεν αντιμετώπισαν την προτεινόμενη εργασία - ο δάσκαλος αναγκάζεται να επαναλάβει την εξήγηση.

Κατά τη μελέτη αυτού του θέματος στο γυμνάσιο, μπορεί κανείς να εξετάσει τρόπους διαχείρισης σε μεγάλα κοινωνικά συστήματα: διαχείριση μιας επιχείρησης από τη διοίκηση, διαχείριση της χώρας από κρατικούς φορείς κ.λπ. Είναι χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε υλικό από το μάθημα κοινωνικών σπουδών εδώ. Κατά την ανάλυση των μηχανισμών ανάδρασης και ανάδρασης σε τέτοια συστήματα, εφιστήστε την προσοχή των μαθητών στο γεγονός ότι στις περισσότερες περιπτώσεις υπάρχουν πολλά κανάλια ανάδρασης και ανατροφοδότησης. Είναι διπλές για να αυξηθεί η αξιοπιστία του συστήματος ελέγχου.

Αλγόριθμοι και έλεγχος

Αυτό το θέμα σάς επιτρέπει να αποκαλύψετε την έννοια ενός αλγορίθμου από κυβερνητική σκοπιά. Η λογική της αποκάλυψης είναι η εξής. Η διακυβέρνηση είναι μια σκόπιμη διαδικασία. Πρέπει να παρέχει μια συγκεκριμένη συμπεριφορά του αντικειμένου ελέγχου, την επίτευξη ενός συγκεκριμένου στόχου. Και για αυτό πρέπει να υπάρχει ένα σχέδιο διαχείρισης. Αυτό το σχέδιο υλοποιείται μέσω μιας ακολουθίας εντολών ελέγχου που μεταδίδονται μέσω της απευθείας σύνδεσης. Αυτή η ακολουθία εντολών ονομάζεται αλγόριθμος ελέγχου.

Αλγόριθμος ελέγχου είναι ένα στοιχείο πληροφοριών του συστήματος ελέγχου... Για παράδειγμα, ένας δάσκαλος διδάσκει ένα μάθημα σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο σχέδιο. Ο οδηγός οδηγεί το αυτοκίνητο σε μια προσχεδιασμένη διαδρομή.

Στα συστήματα ελέγχου, όπου ο ρόλος του διαχειριστή εκτελείται από ένα άτομο, ο αλγόριθμος ελέγχου μπορεί να αλλάξει, να τελειοποιηθεί στη διαδικασία της εργασίας. Ο σοφέρ δεν μπορεί να προγραμματίσει εκ των προτέρων κάθε του ενέργεια κατά την οδήγηση. ο δάσκαλος προσαρμόζει το σχέδιο μαθήματος καθώς προχωρά. Εάν η διαδικασία ελέγχεται από μια αυτόματη συσκευή, τότε ένας λεπτομερής αλγόριθμος ελέγχου θα πρέπει να συμπεριληφθεί εκ των προτέρων σε αυτήν σε κάποια επίσημη μορφή. Σε αυτή την περίπτωση, ονομάζεται πρόγραμμα διαχείρισης... Για την αποθήκευση του προγράμματος, η συσκευή αυτόματου ελέγχου πρέπει να διαθέτει μνήμη προγράμματος.

Σε αυτό το θέμα, η έννοια θα πρέπει να αποκαλυφθεί αυτοδιοικητικό σύστημα. Αυτό είναι ένα ενιαίο αντικείμενο, ένας οργανισμός, στον οποίο υπάρχουν όλα τα προαναφερθέντα συστατικά των συστημάτων ελέγχου: έλεγχος και ελεγχόμενα μέρη (όργανα), άμεση και αντίστροφη επικοινωνία πληροφοριών, πληροφορίες ελέγχου - αλγόριθμοι, προγράμματα και μνήμη για την αποθήκευσή τους. Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι τέτοια συστήματα. Ο πιο τέλειος από αυτούς είναι ο άνθρωπος. Ο άνθρωπος ελέγχει τον εαυτό του. Το κύριο κυβερνητικό όργανο είναι ο ανθρώπινος εγκέφαλος, όλα τα μέρη του σώματος διέπονται. Υπάρχει συνειδητή διαχείριση(κάνω ότι θέλω) και υπάρχει υποσυνείδητο(έλεγχος φυσιολογικών διεργασιών). Παρόμοιες διαδικασίες συμβαίνουν στα ζώα. Ωστόσο, το μερίδιο του συνειδητού ελέγχου στα ζώα είναι μικρότερο από ό,τι στους ανθρώπους λόγω του υψηλότερου επιπέδου ανθρώπινης πνευματικής ανάπτυξης.

Η δημιουργία τεχνητών συστημάτων αυτοδιοίκησης είναι ένα από τα πιο δύσκολα καθήκοντα της επιστήμης και της τεχνολογίας. Η ρομποτική είναι ένα παράδειγμα τέτοιας επιστημονικής και τεχνικής κατεύθυνσης. Συνδυάζει πολλούς τομείς της επιστήμης: κυβερνητική, τεχνητή νοημοσύνη, ιατρική, μαθηματική μοντελοποίηση κ.λπ.

Στοιχεία Εφαρμοσμένης Κυβερνητικής

Αυτό το θέμα μπορεί να αποκαλυφθεί είτε σε μια εις βάθος έκδοση της μελέτης ενός βασικού μαθήματος επιστήμης υπολογιστών, είτε σε ένα εξειδικευμένο επίπεδο στο γυμνάσιο.

Μεταβείτε στις εργασίες τεχνική κυβερνητικήπεριλαμβάνει την ανάπτυξη και δημιουργία συστημάτων τεχνικού ελέγχου σε μεταποιητικές επιχειρήσεις, σε ερευνητικά εργαστήρια, στις μεταφορές κ.λπ. Τα συστήματα αυτά ονομάζονται συστήματα με αυτόματο έλεγχο - SPG . Ως συσκευή ελέγχου στο ACS, χρησιμοποιούνται υπολογιστές ή εξειδικευμένοι ελεγκτές.

Το μοντέλο κυβερνητικού ελέγχου σε σχέση με το ACS φαίνεται στο σχήμα.

Διάγραμμα συστήματος αυτόματου ελέγχου

Πρόκειται για ένα κλειστό τεχνικό σύστημα που λειτουργεί χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Ένα άτομο (προγραμματιστής) ετοίμασε ένα πρόγραμμα ελέγχου, το εισήγαγε στη μνήμη του υπολογιστή. Στη συνέχεια, το σύστημα λειτουργεί αυτόματα.

Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το ζήτημα, οι μαθητές θα πρέπει να παρασυρθούν στο γεγονός ότι έχουν ήδη συναντηθεί σε άλλα θέματα ή θα συναντηθούν με τη μετατροπή πληροφοριών από αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα (μετατροπή DAC - ADC). Ένα μόντεμ λειτουργεί με την ίδια αρχή στα δίκτυα υπολογιστών, μια κάρτα ήχου για ήχο εισόδου-εξόδου (βλ. Ηχητική αναπαράσταση” 2).Σε αυτό το σύστημα, ένα αναλογικό ηλεκτρικό σήμα διέρχεται από το κανάλι ανάδρασης από τους αισθητήρες της ελεγχόμενης συσκευήςμε τη χρήση μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό(ADC), μετατρέπεται σε διακριτά ψηφιακά δεδομένα, μπαίνοντας στον υπολογιστή... Η απευθείας γραμμή λειτουργεί DAC - μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό, που το εκπληρώνειτο αντίθετο μετατροπή - ψηφιακά δεδομένα που προέρχονται από υπολογιστή σε αναλογικό ηλεκτρικό σήμα που παρέχεται στους κόμβους εισόδου της ελεγχόμενης συσκευής.

Ένας άλλος τομέας της εφαρμοσμένης κυβερνητικής: αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου (ACS). Το ACS είναι ένα σύστημα ανθρώπου-μηχανής. Κατά κανόνα, τα αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου επικεντρώνονται στη διαχείριση των δραστηριοτήτων των ομάδων παραγωγής και των επιχειρήσεων. Πρόκειται για συστήματα συλλογής, αποθήκευσης, επεξεργασίας διαφόρων πληροφοριών απαραίτητων για τη λειτουργία μιας επιχείρησης από υπολογιστή. Για παράδειγμα, δεδομένα για χρηματοοικονομικές ροές, διαθεσιμότητα πρώτων υλών, όγκους τελικών προϊόντων, πληροφορίες προσωπικού κ.λπ. και τα λοιπά. Ο κύριος στόχος τέτοιων συστημάτων είναι να παρέχουν γρήγορα και με ακρίβεια στους διευθυντές επιχειρήσεων τις απαραίτητες πληροφορίες για τη λήψη διοικητικών αποφάσεων.

Οι εργασίες που επιλύονται με τα μέσα ACS ανήκουν στο πεδίο οικονομική κυβερνητική... Κατά κανόνα, η τεχνική βάση τέτοιων συστημάτων είναι τα τοπικά δίκτυα υπολογιστών. Η ACS χρησιμοποιεί μια ποικιλία τεχνολογιών πληροφοριών: βάσεις δεδομένων, γραφικά υπολογιστών, μοντελοποίηση ηλεκτρονικών υπολογιστών, εξειδικευμένα συστήματα κ.λπ.

6. Κωδικοποίηση πληροφοριών

Κώδικας -σύστημα συμβατικών σημάτων (σύμβολα) για μετάδοση, επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών (μηνυμάτων).

Κωδικοποίηση - η διαδικασία παρουσίασης πληροφοριών (μηνυμάτων) με τη μορφή κωδικού.

Ολόκληρο το σύνολο των χαρακτήρων που χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση ονομάζεται κωδικοποίηση αλφαβήτου... Για παράδειγμα, στη μνήμη του υπολογιστή, οποιαδήποτε πληροφορία κωδικοποιείται χρησιμοποιώντας ένα δυαδικό αλφάβητο που περιέχει μόνο δύο χαρακτήρες: 0 και 1.

Τα επιστημονικά θεμέλια της κωδικοποίησης περιγράφηκαν από τον K. Shannon, ο οποίος διερεύνησε τις διαδικασίες μεταφοράς πληροφοριών μέσω τεχνικών καναλιών επικοινωνίας ( θεωρία της επικοινωνίας, θεωρία κωδικοποίησης). Με αυτή την προσέγγιση κωδικοποίησηεννοείται με στενότερη έννοια: πώς μετάβαση από την αναπαράσταση πληροφοριών σε ένα συμβολικό σύστημα σε αναπαράσταση σε ένα άλλο συμβολικό σύστημα... Για παράδειγμα, μετατροπή γραπτού ρωσικού κειμένου σε κώδικα Μορς για μετάδοση μέσω τηλεγραφικής ή ραδιοεπικοινωνίας. Αυτή η κωδικοποίηση συνδέεται με την ανάγκη προσαρμογής του κώδικα στα χρησιμοποιούμενα τεχνικά μέσα εργασίας με πληροφορίες (βλ. Μεταφορά πληροφοριών" 2).

Αποκωδικοποίηση - η διαδικασία μετατροπής του κώδικα πίσω στη μορφή του αρχικού συμβολικού συστήματος, δηλ. λήψη του αρχικού μηνύματος. Για παράδειγμα: μετάφραση από τον κώδικα Μορς σε γραπτό κείμενο στα ρωσικά.

Με μια ευρύτερη έννοια, η αποκωδικοποίηση είναι η διαδικασία ανάκτησης του περιεχομένου ενός κωδικοποιημένου μηνύματος. Με αυτήν την προσέγγιση, η διαδικασία γραφής κειμένου χρησιμοποιώντας το ρωσικό αλφάβητο μπορεί να θεωρηθεί ως κωδικοποίηση και η ανάγνωσή του είναι αποκωδικοποίηση.

Στόχοι κωδικοποίησης και μέθοδοι κωδικοποίησης

Ο τρόπος με τον οποίο κωδικοποιείται το ίδιο μήνυμα μπορεί να είναι διαφορετικός. Για παράδειγμα, έχουμε συνηθίσει να γράφουμε ρωσικό κείμενο χρησιμοποιώντας το ρωσικό αλφάβητο. Αλλά το ίδιο μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το αγγλικό αλφάβητο. Μερικές φορές πρέπει να το κάνετε αυτό στέλνοντας SMS σε ένα κινητό τηλέφωνο που δεν έχει ρωσικά γράμματα ή στέλνοντας ένα e-mail στα ρωσικά από το εξωτερικό, εάν δεν υπάρχει ρωσοποιημένο λογισμικό στον υπολογιστή. Για παράδειγμα, η φράση: "Γεια σου, αγαπητή Σάσα!" πρέπει να γράψετε ως εξής: "Zdravstvui, dorogoi Sasha!".

Υπάρχουν και άλλοι τρόποι κωδικοποίησης ομιλίας. Για παράδειγμα, στενογραφία - γρήγορος τρόπος εγγραφής της προφορικής γλώσσας... Το κατέχουν μόνο λίγα ειδικά εκπαιδευμένα άτομα - στενογράφοι. Ο στενογράφος καταφέρνει να καταγράψει το κείμενο συγχρονισμένα με την ομιλία του ομιλούντος. Στη μεταγραφή, ένα εικονίδιο υποδήλωνε μια ολόκληρη λέξη ή φράση. Μόνο ένας στενογράφος μπορεί να αποκρυπτογραφήσει (αποκωδικοποιήσει) τη μεταγραφή.

Αυτά τα παραδείγματα επεξηγούν τον ακόλουθο σημαντικό κανόνα: μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές μέθοδοι για την κωδικοποίηση των ίδιων πληροφοριών. Η επιλογή τους εξαρτάται από διάφορες περιστάσεις: ο σκοπός της κωδικοποίησης, οι προϋποθέσεις, τα διαθέσιμα μέσα.Εάν χρειάζεται να γράψετε το κείμενο με ρυθμό ομιλίας, χρησιμοποιούμε στενογραφία. εάν χρειάζεται να μεταφέρετε κείμενο στο εξωτερικό, χρησιμοποιούμε το αγγλικό αλφάβητο. εάν είναι απαραίτητο να παρουσιαστεί το κείμενο σε μορφή κατανοητή για έναν εγγράμματο Ρώσο, το γράφουμε σύμφωνα με τους κανόνες της γραμματικής της ρωσικής γλώσσας.

Μια άλλη σημαντική περίσταση: η επιλογή της μεθόδου κωδικοποίησης πληροφοριών μπορεί να σχετίζεται με την προβλεπόμενη μέθοδο επεξεργασίας τους... Ας το δείξουμε αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της αναπαράστασης αριθμών - ποσοτικών πληροφοριών. Χρησιμοποιώντας το ρωσικό αλφάβητο, μπορείτε να γράψετε τον αριθμό "τριάντα πέντε". Χρησιμοποιώντας το αλφάβητο του αραβικού δεκαδικού συστήματος αριθμών, γράφουμε: "35". Η δεύτερη μέθοδος δεν είναι μόνο συντομότερη από την πρώτη, αλλά και πιο βολική για την εκτέλεση υπολογισμών. Ποια καταχώριση είναι πιο βολική για την εκτέλεση υπολογισμών: "τριάντα πέντε φορές εκατόν είκοσι επτά" ή "35 x 127"; Προφανώς - το δεύτερο.

Ωστόσο, εάν είναι σημαντικό να διατηρήσετε τον αριθμό χωρίς παραμόρφωση, τότε είναι καλύτερο να τον γράψετε σε μορφή κειμένου. Για παράδειγμα, σε νομισματικά έγγραφα, το ποσό γράφεται συχνά σε μορφή κειμένου: "τριακόσια εβδομήντα πέντε ρούβλια". αντί για "375 ρούβλια." Στη δεύτερη περίπτωση, η παραμόρφωση ενός ψηφίου θα αλλάξει ολόκληρη την τιμή. Όταν χρησιμοποιείτε μια φόρμα κειμένου, ακόμη και τα γραμματικά λάθη ενδέχεται να μην αλλάξουν το νόημα. Για παράδειγμα, ένας αναλφάβητος έγραψε: «Τριακόσια εβδομήντα πέντε ρούβλια». Ωστόσο, το νόημα παρέμεινε.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει ανάγκη ταξινόμησης του κειμένου ενός μηνύματος ή εγγράφου έτσι ώστε να μην μπορεί να διαβαστεί από εκείνους που δεν υποτίθεται ότι το κάνουν. Ονομάζεται προστασία από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση... Σε αυτή την περίπτωση, το μυστικό κείμενο είναι κρυπτογραφημένο. Στην αρχαιότητα, η κρυπτογράφηση ονομαζόταν κρυπτογραφία. Κρυπτογράφησηείναι η διαδικασία μετατροπής απλού κειμένου σε κρυπτογραφημένο και αποκρυπτογράφηση- η διαδικασία του αντίστροφου μετασχηματισμού, κατά την οποία γίνεται επαναφορά του αρχικού κειμένου. Η κρυπτογράφηση είναι επίσης κωδικοποίηση, αλλά με μια μυστική μέθοδο που είναι γνωστή μόνο στην πηγή και στον παραλήπτη. Οι μέθοδοι κρυπτογράφησης αντιμετωπίζονται από μια επιστήμη που ονομάζεται κρυπτογράφηση(εκ ... "Κρυπτογράφηση" 2).

Ιστορικό τεχνικών μεθόδων κωδικοποίησης πληροφοριών

Με την εμφάνιση των τεχνικών μέσων αποθήκευσης και μετάδοσης πληροφοριών, έχουν εμφανιστεί νέες ιδέες και τεχνικές κωδικοποίησης. Το πρώτο τεχνικό μέσο μετάδοσης πληροφοριών από απόσταση ήταν ο τηλέγραφος, που εφευρέθηκε το 1837 από τον Αμερικανό Samuel Morse. Ένα τηλεγραφικό μήνυμα είναι μια ακολουθία ηλεκτρικών σημάτων που μεταδίδονται από μια τηλεγραφική συσκευή μέσω καλωδίων σε μια άλλη τηλεγραφική συσκευή. Αυτές οι τεχνικές συνθήκες οδήγησαν τον S. Morse στην ιδέα της χρήσης μόνο δύο τύπων σημάτων - σύντομων και μεγάλων - για την κωδικοποίηση ενός μηνύματος που μεταδίδεται μέσω τηλεγραφικών γραμμών.

Samuel Finley Breeze Morse (1791-1872), ΗΠΑ

Αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης ονομάζεται κώδικας Μορς. Σε αυτό, κάθε γράμμα του αλφαβήτου κωδικοποιείται με μια ακολουθία από σύντομα σήματα (κουκκίδες) και μεγάλα σήματα (παύλες). Τα γράμματα χωρίζονται μεταξύ τους με παύσεις - χωρίς σήματα.

Το πιο διάσημο τηλεγραφικό μήνυμα είναι το σήμα κινδύνου «SOS» ( μικρόλεωφ Ο ur μικρόουλές- σώσε τις ψυχές μας). Έτσι φαίνεται στον κώδικα Μορς που εφαρμόζεται στο αγγλικό αλφάβητο:

–––

Τρεις τελείες (γράμμα S), τρεις παύλες (γράμμα Ο), τρεις τελείες (γράμμα S). Δύο παύσεις χωρίζουν τα γράμματα το ένα από το άλλο.

Το σχήμα δείχνει τον κώδικα Μορς που εφαρμόζεται στο ρωσικό αλφάβητο. Δεν υπήρχαν ειδικά σημεία στίξης. Καταγράφηκαν με τις λέξεις: "σημείο" - σημείο, "zpt" - κόμμα κ.λπ.

Χαρακτηριστικό στοιχείοκώδικας Μορς είναι κωδικός μεταβλητού μήκους διαφορετικών γραμμάτωνέτσι ονομάζεται ο κώδικας Μορς ανομοιόμορφος κώδικας... Τα γράμματα που είναι πιο κοινά στο κείμενο έχουν μικρότερο κωδικό από τα σπάνια γράμματα. Για παράδειγμα, ο κωδικός για το γράμμα "E" είναι μία κουκκίδα και ο κωδικός σκληρού χαρακτήρα έχει μήκος έξι χαρακτήρες. Αυτό γίνεται για να συντομευτεί το μήκος ολόκληρου του μηνύματος. Αλλά λόγω του μεταβλητού μήκους του κωδικού γράμματος, υπάρχει πρόβλημα διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους στο κείμενο. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια παύση (παράβλεψη) για τον διαχωρισμό. Κατά συνέπεια, το τηλεγραφικό αλφάβητο Morse είναι τριαδικό, αφού χρησιμοποιεί τρεις χαρακτήρες: τελεία, παύλα, κενό.

Ο ενιαίος τηλεγραφικός κώδικας επινοήθηκε από τον Γάλλο Jean Maurice Baudot στα τέλη του 19ου αιώνα. Χρησιμοποιούσε μόνο δύο διαφορετικούς τύπους σημάτων. Δεν έχει σημασία πώς τα ονομάζετε: τελεία και παύλα, συν και πλην, μηδέν και ένα. Αυτά είναι δύο διαφορετικά ηλεκτρικά σήματα. Το μήκος του κώδικα όλων των χαρακτήρων είναι το ίδιοκαι ισούται με πέντε. Σε αυτήν την περίπτωση, το πρόβλημα του διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους δεν προκύπτει: κάθε πέντε από τα σήματα είναι ένα σημάδι του κειμένου. Επομένως, δεν χρειάζεται πάσο.

Jean Maurice Emile Baudot (1845-1903), Γαλλία

Ο κώδικας Baudot είναι η πρώτη μέθοδος δυαδικής κωδικοποίησης πληροφοριών στην ιστορία της τεχνολογίας.... Χάρη σε αυτή την ιδέα, κατέστη δυνατή η δημιουργία μιας τηλεγραφικής συσκευής απευθείας εκτύπωσης που μοιάζει με γραφομηχανή. Πατώντας ένα πλήκτρο με ένα συγκεκριμένο γράμμα δημιουργείται ένα αντίστοιχο σήμα πέντε παλμών, το οποίο μεταδίδεται μέσω της γραμμής επικοινωνίας. Το μηχάνημα λήψης, υπό την επίδραση αυτού του σήματος, τυπώνει το ίδιο γράμμα στη χαρτοταινία.

Στους σύγχρονους υπολογιστές, ένας ενιαίος δυαδικός κώδικας χρησιμοποιείται επίσης για την κωδικοποίηση κειμένων (βλ. Συστήματα κωδικοποίησης κειμένου " 2).

Το θέμα της κωδικοποίησης πληροφοριών μπορεί να παρουσιαστεί στο πρόγραμμα σπουδών σε όλα τα στάδια της μελέτης της επιστήμης των υπολογιστών στο σχολείο.

Στο μάθημα της προπαίδειας, προσφέρονται πιο συχνά στους μαθητές εργασίες που δεν σχετίζονται με την κωδικοποίηση δεδομένων από υπολογιστή και είναι, κατά μία έννοια, μια μορφή παιχνιδιού. Για παράδειγμα, με βάση τον πίνακα κώδικα Μορς, μπορείτε να προτείνετε τόσο εργασίες κωδικοποίησης (κωδικοποίηση ρωσικού κειμένου με χρήση κώδικα Μορς) όσο και αποκωδικοποίηση (αποκρυπτογράφηση κειμένου που κωδικοποιείται με χρήση κώδικα Μορς).

Η εκτέλεση τέτοιων εργασιών μπορεί να ερμηνευθεί ως έργο ενός ransomware, που προσφέρει διάφορα απλά κλειδιά κρυπτογράφησης. Για παράδειγμα, αλφαριθμητικό, αντικαθιστώντας κάθε γράμμα με τον αριθμό του στο αλφάβητο. Επιπλέον, θα πρέπει να προστεθούν σημεία στίξης και άλλα σύμβολα στο αλφάβητο για την πλήρη κωδικοποίηση του κειμένου. Προσκαλέστε τους μαθητές να σκεφτούν έναν τρόπο να διακρίνουν τα πεζά από τα κεφαλαία.

Κατά την εκτέλεση τέτοιων εργασιών, οι μαθητές πρέπει να έλθουν στο γεγονός ότι απαιτείται ένας διαχωριστικός χαρακτήρας - ένα κενό, καθώς ο κώδικας αποδεικνύεται ότι είναι άνισος: ορισμένα γράμματα είναι κρυπτογραφημένα με ένα ψηφίο, μερικά με δύο.

Προσκαλέστε τους μαθητές σας να σκεφτούν πώς μπορείτε να κάνετε χωρίς να διαχωρίσετε γράμματα στον κώδικά σας. Αυτές οι αντανακλάσεις θα πρέπει να οδηγήσουν στην ιδέα ενός ενιαίου κωδικού στον οποίο κάθε χαρακτήρας κωδικοποιείται με δύο δεκαδικά ψηφία: A - 01, B - 02, κ.λπ.

Επιλογές εργασιών για την κωδικοποίηση και την κρυπτογράφηση πληροφοριών είναι διαθέσιμες σε διάφορα σχολικά βιβλία για το σχολείο.

Στο βασικό μάθημα επιστήμης υπολογιστών για το βασικό σχολείο, το θέμα της κωδικοποίησης συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με το θέμα της αναπαράστασης διαφόρων τύπων δεδομένων σε έναν υπολογιστή: αριθμοί, κείμενα, εικόνες, ήχος (βλ. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ της ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ” 2).

Στις ανώτερες τάξεις, στο περιεχόμενο ενός μαθήματος γενικής εκπαίδευσης ή επιλογής, μπορούν να συζητηθούν λεπτομερέστερα ζητήματα που σχετίζονται με τη θεωρία κωδικοποίησης που ανέπτυξε ο Shannon στο πλαίσιο της θεωρίας της πληροφορίας. Εδώ υπάρχει μια σειρά από ενδιαφέροντα προβλήματα, η κατανόηση των οποίων απαιτεί αυξημένο επίπεδο μαθηματικής και προγραμματιστικής κατάρτισης των μαθητών. Αυτά είναι τα προβλήματα οικονομικής κωδικοποίησης, καθολικού αλγόριθμου κωδικοποίησης, κωδικοποίησης με διόρθωση σφαλμάτων. Πολλά από αυτά τα θέματα αποκαλύπτονται λεπτομερώς στο φροντιστήριο "Μαθηματικά θεμέλια της Πληροφορικής".

7. Επεξεργασία πληροφοριών

Επεξεργασία δεδομένων - διαδικασία συστηματικής αλλαγής του περιεχομένου ή της μορφής παρουσίασης των πληροφοριών.

Η επεξεργασία πληροφοριών εκτελείται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες από κάποιο υποκείμενο ή αντικείμενο (για παράδειγμα, ένα άτομο ή μια αυτόματη συσκευή). Θα το ονομάσουμε εκτελεστής επεξεργασίας πληροφοριών.

Ο εκτελεστής της επεξεργασίας, αλληλεπιδρώντας με το εξωτερικό περιβάλλον, λαμβάνει από αυτό πληροφορίες εισαγωγήςπου είναι υπό επεξεργασία. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας είναι αποτύπωμαμεταδίδεται στο εξωτερικό περιβάλλον. Έτσι, το εξωτερικό περιβάλλον λειτουργεί ως πηγή πληροφοριών εισόδου και ως καταναλωτής πληροφοριών εξόδου.

Η επεξεργασία πληροφοριών πραγματοποιείται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες που είναι γνωστοί στον ερμηνευτή. Οι κανόνες επεξεργασίας, οι οποίοι είναι μια περιγραφή της ακολουθίας μεμονωμένων βημάτων επεξεργασίας, ονομάζονται αλγόριθμος επεξεργασίας πληροφοριών.

Ο εκτελεστής επεξεργασίας πρέπει να περιλαμβάνει μια μονάδα επεξεργασίας, την οποία θα ονομάσουμε επεξεργαστή, και μια μονάδα μνήμης στην οποία αποθηκεύονται τόσο οι επεξεργασμένες πληροφορίες όσο και οι κανόνες επεξεργασίας (αλγόριθμος). Όλα όσα ειπώθηκαν φαίνονται σχηματικά στο σχήμα.

Σχέδιο επεξεργασίας πληροφοριών

Παράδειγμα.Ο μαθητής, λύνοντας το πρόβλημα στο μάθημα, πραγματοποιεί επεξεργασία πληροφοριών. Το εξωτερικό περιβάλλον για αυτόν είναι το σκηνικό του μαθήματος. Εισαγωγή πληροφοριών - η κατάσταση του προβλήματος, η οποία αναφέρεται από τον δάσκαλο που οδηγεί το μάθημα. Ο μαθητής θυμάται την κατάσταση του προβλήματος. Για να διευκολύνει την απομνημόνευση, μπορεί να χρησιμοποιήσει σημειώσεις σε σημειωματάριο - εξωτερική μνήμη. Από την εξήγηση του δασκάλου, έμαθε (θυμήθηκε) έναν τρόπο να λύσει το πρόβλημα. Ο επεξεργαστής είναι η συσκευή σκέψης ενός μαθητή, χρησιμοποιώντας την οποία για να λύσει ένα πρόβλημα, λαμβάνει μια απάντηση - πληροφορίες εξόδου.

Το σχήμα που φαίνεται στο σχήμα είναι ένα γενικό σχήμα επεξεργασίας πληροφοριών, ανεξάρτητα από το ποιος (ή ποιος) είναι ο εκτελεστής της επεξεργασίας: ένας ζωντανός οργανισμός ή ένα τεχνικό σύστημα. Είναι αυτό το σχήμα που υλοποιείται με τεχνικά μέσα σε έναν υπολογιστή. Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι ένας υπολογιστής είναι ένα τεχνικό μοντέλο ενός «ζωντανού» συστήματος επεξεργασίας πληροφοριών. Περιλαμβάνει όλα τα κύρια στοιχεία του συστήματος επεξεργασίας: επεξεργαστή, μνήμη, συσκευές εισόδου, συσκευές εξόδου (βλ. Συσκευή υπολογιστή " 2).

Οι πληροφορίες εισόδου που παρουσιάζονται σε συμβολική μορφή (σύμβολα, γράμματα, αριθμοί, σήματα) καλούνται εισαγωγή δεδομένων... Ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας από τον ερμηνευτή, παραγωγή... Τα δεδομένα εισόδου και εξόδου μπορούν να αντιπροσωπεύουν πολλές ποσότητες - ξεχωριστά στοιχεία δεδομένων. Εάν η επεξεργασία αποτελείται από μαθηματικούς υπολογισμούς, τότε τα δεδομένα εισόδου και εξόδου είναι σύνολα αριθμών. Το παρακάτω σχήμα Χ: {Χ 1, Χ 2, …, xn) υποδηλώνει ένα σύνολο δεδομένων εισόδου και Υ: {y 1, y 2, …, ym) - σύνολο δεδομένων εξόδου:

Σχέδιο επεξεργασίας δεδομένων

Η επεξεργασία συνίσταται στη μεταμόρφωση του συνόλου Χσε ένα πλήθος Υ:

Π ( Χ) Υ

Εδώ Rυποδηλώνει τους κανόνες επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται από τον ερμηνευτή. Εάν ο εκτελεστής της επεξεργασίας πληροφοριών είναι πρόσωπο, τότε οι κανόνες επεξεργασίας με τους οποίους ενεργεί δεν είναι πάντα επίσημοι και σαφείς. Ένα άτομο συχνά ενεργεί δημιουργικά, όχι τυπικά. Ακόμη και τα ίδια μαθηματικά προβλήματα, μπορεί να λύσει με διαφορετικούς τρόπους. Η δουλειά ενός δημοσιογράφου, επιστήμονα, μεταφραστή και άλλων ειδικών είναι δημιουργική εργασία με πληροφορίες, την οποία δεν κάνουν σύμφωνα με τυπικούς κανόνες.

Για να ορίσει επίσημους κανόνες που καθορίζουν τη σειρά των βημάτων στην επεξεργασία πληροφοριών, η επιστήμη των υπολογιστών χρησιμοποιεί την έννοια του αλγορίθμου (βλ. Αλγόριθμος" 2). Η έννοια του αλγορίθμου στα μαθηματικά συνδέεται με μια πολύ γνωστή μέθοδο υπολογισμού του μεγαλύτερου κοινού διαιρέτη (GCD) δύο φυσικών αριθμών, η οποία ονομάζεται Ευκλείδειος αλγόριθμος. Σε λεκτική μορφή, μπορεί να περιγραφεί ως εξής:

1. Εάν δύο αριθμοί είναι ίσοι μεταξύ τους, τότε πάρτε τη συνολική τους τιμή ως GCD, διαφορετικά προχωρήστε στο βήμα 2.

2. Εάν οι αριθμοί είναι διαφορετικοί, τότε αντικαταστήστε τον μεγαλύτερο από αυτούς με τη διαφορά μεταξύ του μεγαλύτερου και του μικρότερου από τους αριθμούς. Επιστρέψτε στο βήμα 1.

Εδώ τα δεδομένα εισόδου είναι δύο φυσικοί αριθμοί - NS 1 και NS 2. Αποτέλεσμα Υείναι ο μεγαλύτερος κοινός διαιρέτης τους. Ο κανόνας ( R) υπάρχει ο αλγόριθμος του Ευκλείδη:

αλγόριθμος του Ευκλείδη ( NS 1, NS 2) Υ

Ένας τέτοιος επίσημος αλγόριθμος είναι εύκολο να προγραμματιστεί για έναν σύγχρονο υπολογιστή. Ο υπολογιστής είναι ένας ευέλικτος εκτελεστής της επεξεργασίας δεδομένων. Ένας επίσημος αλγόριθμος επεξεργασίας παρουσιάζεται με τη μορφή ενός προγράμματος που βρίσκεται στη μνήμη του υπολογιστή. Για έναν υπολογιστή, κανόνες επεξεργασίας ( R) - Αυτό το πρόγραμμα.

Κατευθυντήριες γραμμές

Εξηγώντας το θέμα «Επεξεργασία πληροφοριών», θα πρέπει να δοθούν παραδείγματα επεξεργασίας, τόσο που σχετίζονται με τη λήψη νέων πληροφοριών όσο και σχετικά με την αλλαγή της μορφής παρουσίασης πληροφοριών.

Ο πρώτος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με την απόκτηση νέων πληροφοριών, νέο περιεχόμενο γνώσης. Αυτός ο τύπος επεξεργασίας περιλαμβάνει την επίλυση μαθηματικών προβλημάτων. Η επίλυση διαφόρων προβλημάτων με την εφαρμογή λογικού συλλογισμού ανήκει στον ίδιο τύπο επεξεργασίας πληροφοριών. Για παράδειγμα, ένας ερευνητής βρίσκει έναν εγκληματία χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο σύνολο αποδεικτικών στοιχείων. ένα άτομο, αναλύοντας τις τρέχουσες συνθήκες, αποφασίζει για τις περαιτέρω ενέργειές του. ο επιστήμονας ξετυλίγει το μυστήριο των αρχαίων χειρογράφων κ.λπ.

Ο δεύτερος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με την αλλαγή της μορφής, αλλά όχι την αλλαγή του περιεχομένου. Αυτός ο τύπος επεξεργασίας πληροφοριών περιλαμβάνει, για παράδειγμα, τη μετάφραση ενός κειμένου από μια γλώσσα σε άλλη: η φόρμα αλλάζει, αλλά το περιεχόμενο πρέπει να παραμείνει. Ένας σημαντικός τύπος επεξεργασίας για την επιστήμη των υπολογιστών είναι η κωδικοποίηση. Κωδικοποίηση- αυτό είναι μετατροπή πληροφοριών σε συμβολική μορφή, βολική για την αποθήκευση, τη μετάδοση, την επεξεργασία τους(εκ. " Κωδικοποίηση” 2).

Η δόμηση δεδομένων μπορεί επίσης να αναφέρεται στον δεύτερο τύπο επεξεργασίας. Η δόμηση συνδέεται με την εισαγωγή μιας συγκεκριμένης τάξης, μιας συγκεκριμένης οργάνωσης στην αποθήκευση πληροφοριών. Η διάταξη των δεδομένων με αλφαβητική σειρά, η ομαδοποίηση σύμφωνα με ορισμένα κριτήρια ταξινόμησης, η χρήση πίνακα ή γραφικής αναπαράστασης - όλα αυτά είναι παραδείγματα δόμησης.

Ένας ειδικός τύπος επεξεργασίας πληροφοριών είναι Αναζήτηση. Η εργασία αναζήτησης συνήθως διατυπώνεται ως εξής: υπάρχει κάποια αποθήκευση πληροφοριών - συστοιχία πληροφοριών(τηλεφωνικός κατάλογος, λεξικό, πρόγραμμα τρένων κ.λπ.), πρέπει να βρείτε σε αυτόν τις απαραίτητες πληροφορίες που ικανοποιούν ορισμένα συνθήκες αναζήτησης(αριθμός τηλεφώνου αυτού του οργανισμού, μετάφραση αυτής της λέξης στα αγγλικά, ώρα αναχώρησης αυτού του τρένου). Ο αλγόριθμος αναζήτησης εξαρτάται από τον τρόπο οργάνωσης των πληροφοριών. Εάν οι πληροφορίες είναι δομημένες, τότε η αναζήτηση είναι ταχύτερη, μπορεί να βελτιστοποιηθεί (βλ. Αναζήτηση δεδομένων » 2).

Σε ένα προπαιδευτικό μάθημα στην επιστήμη των υπολογιστών, τα προβλήματα μαύρου κουτιού είναι δημοφιλή. Ο εκτελεστής επεξεργασίας θεωρείται «μαύρο κουτί», δηλ. ένα σύστημα του οποίου η εσωτερική οργάνωση και μηχανισμός λειτουργίας δεν μας είναι γνωστοί. Η εργασία είναι να μαντέψει τον κανόνα επεξεργασίας δεδομένων (P) που εφαρμόζει ο εκτελεστής.

Ο εκτελεστής επεξεργασίας υπολογίζει τον μέσο όρο των τιμών εισόδου: Υ = (Χ 1 + Χ 2)/2

Στην είσοδο - μια λέξη στα ρωσικά, στην έξοδο - ο αριθμός των φωνηέντων.

Η βαθύτερη γνώση των θεμάτων επεξεργασίας πληροφοριών συμβαίνει κατά τη μελέτη αλγορίθμων για εργασία με ποσότητες και προγραμματισμό (στο δημοτικό και στο γυμνάσιο). Στην περίπτωση αυτή, ο εκτελεστής της επεξεργασίας πληροφοριών είναι ένας υπολογιστής και όλες οι δυνατότητες επεξεργασίας είναι εγγενείς στη γλώσσα προγραμματισμού. Προγραμματισμόςυπάρχει περιγραφή των κανόνων για την επεξεργασία δεδομένων εισόδου προκειμένου να ληφθούν δεδομένα εξόδου.

Στους μαθητές θα πρέπει να προσφερθούν δύο είδη προβλημάτων:

Άμεση εργασία: να συνθέσετε έναν αλγόριθμο (πρόγραμμα) για την επίλυση του προβλήματος.

Αντίστροφο πρόβλημα: δίνεται ένας αλγόριθμος, απαιτείται να προσδιοριστεί το αποτέλεσμα της εκτέλεσής του ανιχνεύοντας τον αλγόριθμο.

Όταν λύνει το αντίστροφο πρόβλημα, ο μαθητής θέτει τον εαυτό του στη θέση του εκτελεστή επεξεργασίας, εκτελώντας τον αλγόριθμο βήμα προς βήμα. Τα αποτελέσματα της εκτέλεσης σε κάθε βήμα πρέπει να αντικατοπτρίζονται στον πίνακα ανίχνευσης.

8. Μεταφορά πληροφοριών

Στοιχεία της διαδικασίας μεταφοράς πληροφοριών

Η μεταφορά των πληροφοριών γίνεται από την πηγή στον παραλήπτη (παραλήπτη) της πληροφορίας. Πηγήπληροφορίες μπορεί να είναι οτιδήποτε: οποιοδήποτε αντικείμενο ή φαινόμενο έμψυχης ή άψυχης φύσης. Η διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών λαμβάνει χώρα σε ένα συγκεκριμένο υλικό περιβάλλον που διαχωρίζει την πηγή και τον αποδέκτη της πληροφορίας, το οποίο ονομάζεται Κανάλι μετάδοση πληροφοριών. Οι πληροφορίες μεταδίδονται μέσω του καναλιού με τη μορφή μιας ακολουθίας σημάτων, συμβόλων, σημάτων, τα οποία ονομάζονται μήνυμα. ΠαραλήπτηςΗ πληροφορία είναι ένα αντικείμενο που λαμβάνει ένα μήνυμα, ως αποτέλεσμα του οποίου συμβαίνουν ορισμένες αλλαγές στην κατάστασή του. Όλα τα παραπάνω φαίνονται σχηματικά στο σχήμα.

Μεταφορά πληροφοριών

Ο άνθρωπος λαμβάνει πληροφορίες από οτιδήποτε τον περιβάλλει μέσω των αισθήσεων: ακοή, όραση, όσφρηση, αφή, γεύση. Ένα άτομο λαμβάνει τη μεγαλύτερη ποσότητα πληροφοριών μέσω της ακοής και της όρασης. Τα ηχητικά μηνύματα γίνονται αντιληπτά από ακουστικά σήματα σε συνεχές μέσο (συχνότερα στον αέρα). Η όραση αντιλαμβάνεται φωτεινά σήματα που μεταφέρουν την εικόνα των αντικειμένων.

Δεν είναι κάθε μήνυμα ενημερωτικό για ένα άτομο. Για παράδειγμα, παρόλο που ένα μήνυμα σε μια ακατανόητη γλώσσα μεταδίδεται σε ένα άτομο, δεν περιέχει πληροφορίες για αυτόν και δεν μπορεί να προκαλέσει επαρκείς αλλαγές στην κατάστασή του (βλ. Πληροφορίες").

Το κανάλι πληροφοριών μπορεί να είναι είτε φυσικό (ατμοσφαιρικός αέρας, μέσω του οποίου μεταφέρονται τα ηχητικά κύματα, το ηλιακό φως που ανακλάται από τα παρατηρούμενα αντικείμενα), είτε να δημιουργηθεί τεχνητά. Στην τελευταία περίπτωση, μιλάμε για τεχνικά μέσα επικοινωνίας.

Συστήματα μετάδοσης τεχνικών πληροφοριών

Το πρώτο τεχνικό μέσο μετάδοσης πληροφοριών από απόσταση ήταν ο τηλέγραφος, που εφευρέθηκε το 1837 από τον Αμερικανό Samuel Morse. Το 1876, ο Αμερικανός A. Bell εφευρίσκει το τηλέφωνο. Με βάση την ανακάλυψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από τον Γερμανό φυσικό Heinrich Hertz (1886), ο A.S. Ο Ποπόφ στη Ρωσία το 1895 και σχεδόν ταυτόχρονα μαζί του το 1896 από τον Γ. Μαρκόνι στην Ιταλία, εφευρέθηκε το ραδιόφωνο. Η τηλεόραση και το Διαδίκτυο εμφανίστηκαν τον 20ο αιώνα.

Όλες οι αναφερόμενες τεχνικές μέθοδοι επικοινωνίας πληροφοριών βασίζονται στη μετάδοση ενός φυσικού (ηλεκτρικού ή ηλεκτρομαγνητικού) σήματος σε απόσταση και υπόκεινται σε ορισμένους γενικούς νόμους. Η μελέτη αυτών των νόμων ασχολείται με θεωρία της επικοινωνίας, που προέκυψε τη δεκαετία του 1920. Ο μαθηματικός μηχανισμός της θεωρίας της επικοινωνίας - μαθηματική θεωρία επικοινωνίας, αναπτύχθηκε από τον Αμερικανό επιστήμονα Claude Shannon.

Claude Elwood Shannon (1916-2001), ΗΠΑ

Ο Claude Shannon πρότεινε ένα μοντέλο της διαδικασίας μεταφοράς πληροφοριών μέσω τεχνικών καναλιών επικοινωνίας, που παρουσιάζεται από το διάγραμμα.

Σύστημα μετάδοσης τεχνικών πληροφοριών

Η κωδικοποίηση εδώ σημαίνει οποιαδήποτε μετατροπή πληροφοριών που προέρχονται από μια πηγή σε μια μορφή κατάλληλη για τη μετάδοσή της μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. Αποκρυπτογράφηση - αντίστροφος μετασχηματισμός της ακολουθίας σημάτων.

Η λειτουργία ενός τέτοιου σχήματος μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας τη γνωστή διαδικασία της συνομιλίας στο τηλέφωνο. Πηγή πληροφοριών είναι ο ομιλητής. Ο κωδικοποιητής είναι ένα μικρόφωνο ακουστικού τηλεφώνου, με τη βοήθεια του οποίου τα ηχητικά κύματα (ομιλία) μετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα. Το κανάλι επικοινωνίας είναι το τηλεφωνικό δίκτυο (καλώδια, τηλεφωνικοί πίνακες μέσω των οποίων διέρχεται το σήμα). Η συσκευή αποκωδικοποίησης είναι ένας τηλεφωνικός δέκτης (ακουστικό) του ατόμου που ακούει - ο δέκτης πληροφοριών. Εδώ, το εισερχόμενο ηλεκτρικό σήμα μετατρέπεται σε ήχο.

Με την ίδια αρχή λειτουργούν και σύγχρονα συστήματα υπολογιστών για τη μετάδοση πληροφοριών - δίκτυα υπολογιστών. Υπάρχει μια διαδικασία κωδικοποίησης που μετατρέπει έναν δυαδικό κώδικα υπολογιστή σε ένα φυσικό σήμα του τύπου που μεταδίδεται μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. Η αποκωδικοποίηση συνίσταται στη μετατροπή του μεταδιδόμενου σήματος σε κώδικα υπολογιστή. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιούνται τηλεφωνικές γραμμές σε δίκτυα υπολογιστών, οι λειτουργίες κωδικοποίησης-αποκωδικοποίησης εκτελούνται από μια συσκευή που ονομάζεται μόντεμ.

Εύρος ζώνης καναλιού και ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών

Οι προγραμματιστές συστημάτων μετάδοσης τεχνικών πληροφοριών πρέπει να λύσουν δύο αλληλένδετα προβλήματα: πώς να εξασφαλίσουν την υψηλότερη ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών και πώς να μειώσουν την απώλεια πληροφοριών κατά τη μετάδοση. Ο Claude Shannon ήταν ο πρώτος επιστήμονας που αντιμετώπισε αυτά τα προβλήματα και δημιούργησε μια νέα επιστήμη για εκείνη την εποχή - θεωρία πληροφοριών.

Ο K. Shannon όρισε μια μέθοδο για τη μέτρηση της ποσότητας των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω των καναλιών επικοινωνίας. Εισήγαγε την έννοια Εύρος Καναλιού,ως τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών.Αυτή η ταχύτητα μετριέται σε bit ανά δευτερόλεπτο (καθώς και kilobits ανά δευτερόλεπτο, megabits ανά δευτερόλεπτο).

Το εύρος ζώνης ενός καναλιού επικοινωνίας εξαρτάται από την τεχνική εφαρμογή του. Για παράδειγμα, τα ακόλουθα μέσα επικοινωνίας χρησιμοποιούνται σε δίκτυα υπολογιστών:

Τηλεφωνικές γραμμές,

Ηλεκτρική καλωδιακή επικοινωνία,

Επικοινωνία με καλώδιο οπτικών ινών,

Ραδιοφωνική επικοινωνία.

Η απόδοση των τηλεφωνικών γραμμών είναι δεκάδες, εκατοντάδες Kbit / s. η απόδοση των γραμμών οπτικών ινών και των γραμμών ραδιοεπικοινωνίας μετράται σε δεκάδες και εκατοντάδες Mbit / s.

Θόρυβος, προστασία από θόρυβο

Ο όρος «θόρυβος» αναφέρεται σε διάφορα είδη παρεμβολών που παραμορφώνουν το μεταδιδόμενο σήμα και οδηγούν σε απώλεια πληροφοριών. Τέτοιες παρεμβολές εμφανίζονται κυρίως για τεχνικούς λόγους: κακή ποιότητα των γραμμών επικοινωνίας, ανασφάλεια μεταξύ των διαφόρων ροών πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω των ίδιων καναλιών. Μερικές φορές, μιλώντας στο τηλέφωνο, ακούμε θόρυβο, τριξίματα, παρεμβολές στην κατανόηση του συνομιλητή ή η συζήτηση τελείως διαφορετικών ανθρώπων επιτίθεται στη συνομιλία μας.

Η παρουσία θορύβου οδηγεί στην απώλεια των μεταδιδόμενων πληροφοριών. Σε τέτοιες περιπτώσεις απαιτείται προστασία από τον θόρυβο.

Πρώτα απ 'όλα, χρησιμοποιούνται τεχνικές μέθοδοι προστασίας των καναλιών επικοινωνίας από τις επιπτώσεις του θορύβου. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας θωρακισμένο καλώδιο αντί για γυμνό σύρμα. η χρήση διαφόρων ειδών φίλτρων που διαχωρίζουν το χρήσιμο σήμα από τον θόρυβο κ.λπ.

Ο Claude Shannon σχεδιάστηκε θεωρία κωδικοποίησηςδίνοντας μεθόδους αντιμετώπισης του θορύβου. Μία από τις σημαντικές ιδέες αυτής της θεωρίας είναι ότι ο κώδικας που μεταδίδεται μέσω της γραμμής επικοινωνίας πρέπει να είναι περιττός... Λόγω αυτού, η απώλεια κάποιου μέρους των πληροφοριών κατά τη μετάδοση μπορεί να αντισταθμιστεί. Για παράδειγμα, αν δεν ακούτε όταν μιλάτε στο τηλέφωνο, τότε επαναλαμβάνοντας κάθε λέξη δύο φορές, έχετε περισσότερες πιθανότητες να σας καταλάβει σωστά το άλλο άτομο.

Ωστόσο, δεν μπορείτε να κάνετε τον πλεονασμό πολύ μεγάλο. Αυτό θα οδηγήσει σε καθυστερήσεις και υψηλότερο κόστος επικοινωνίας. Η θεωρία κωδικοποίησης σάς επιτρέπει να λάβετε έναν κώδικα που είναι ο βέλτιστος. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πλεονασμός των μεταδιδόμενων πληροφοριών θα είναι ο ελάχιστος δυνατός και η αξιοπιστία των πληροφοριών που λαμβάνονται θα είναι μέγιστη.

Στα σύγχρονα ψηφιακά συστήματα επικοινωνίας, η ακόλουθη τεχνική χρησιμοποιείται συχνά για την καταπολέμηση της απώλειας πληροφοριών κατά τη μετάδοση. Όλο το μήνυμα χωρίζεται σε κομμάτια - πακέτα... Για κάθε πακέτο, υπολογίζει άθροισμα ελέγχου(το άθροισμα των δυαδικών ψηφίων) που αποστέλλεται με αυτό το πακέτο. Στον τόπο λήψης, το άθροισμα ελέγχου του ληφθέντος πακέτου υπολογίζεται εκ νέου και εάν δεν ταιριάζει με το αρχικό άθροισμα, η μετάδοση αυτού του πακέτου επαναλαμβάνεται. Αυτό θα συνεχιστεί μέχρι την αρχική και την τελική αθροίσματα ελέγχουδεν θα ταιριάζει.

Κατευθυντήριες γραμμές

Λαμβάνοντας υπόψη τη μεταφορά πληροφοριών στα προπαιδευτικά και βασικά μαθήματα της επιστήμης των υπολογιστών, θα πρέπει πρώτα από όλα να συζητηθεί αυτό το θέμα από τη θέση ενός ατόμου ως αποδέκτη πληροφοριών. Η ικανότητα λήψης πληροφοριών από τον περιβάλλοντα κόσμο είναι η πιο σημαντική προϋπόθεση για την ύπαρξη του ανθρώπου. Οι ανθρώπινες αισθήσεις είναι τα κανάλια πληροφοριών του ανθρώπινου σώματος που συνδέουν ένα άτομο με το εξωτερικό περιβάλλον. Σε αυτή τη βάση, οι πληροφορίες χωρίζονται σε οπτικές, ηχητικές, οσφρητικές, απτικές, γευστικές. Η λογική για το γεγονός ότι η γεύση, η όσφρηση και η αφή μεταφέρουν πληροφορίες σε ένα άτομο είναι η εξής: θυμόμαστε τις μυρωδιές οικείων αντικειμένων, τη γεύση οικείων φαγητών και αναγνωρίζουμε οικεία αντικείμενα με την αφή. Και τα περιεχόμενα της μνήμης μας είναι αποθηκευμένες πληροφορίες.

Οι μαθητές πρέπει να ενημερωθούν ότι στον κόσμο των ζώων, ο πληροφοριακός ρόλος των αισθητηρίων οργάνων είναι διαφορετικός από αυτόν του ανθρώπου. Μια σημαντική λειτουργία πληροφόρησης για τα ζώα εκτελείται από την όσφρηση. Η αυξημένη όσφρηση των σκύλων υπηρεσίας χρησιμοποιείται από τις υπηρεσίες επιβολής του νόμου για αναζήτηση εγκληματιών, ανίχνευση ναρκωτικών κ.λπ. Η οπτική και ηχητική αντίληψη των ζώων διαφέρει από αυτή των ανθρώπων. Για παράδειγμα, οι νυχτερίδες είναι γνωστό ότι ακούν υπερήχους, ενώ οι γάτες βλέπουν στο σκοτάδι (από ανθρώπινη προοπτική).

Στο πλαίσιο αυτού του θέματος, οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να δώσουν συγκεκριμένα παραδείγματα της διαδικασίας μεταφοράς πληροφοριών, να προσδιορίσουν για αυτά τα παραδείγματα την πηγή, τον δέκτη των πληροφοριών, τα κανάλια που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά πληροφοριών.

Όταν σπουδάζουν πληροφορική στο γυμνάσιο, οι μαθητές πρέπει να εξοικειωθούν με τις βασικές διατάξεις της θεωρίας τεχνικής επικοινωνίας: τις έννοιες της κωδικοποίησης, της αποκωδικοποίησης, του ρυθμού μεταφοράς πληροφοριών, του εύρους ζώνης καναλιού, του θορύβου, της προστασίας από θόρυβο. Αυτές οι ερωτήσεις μπορούν να εξεταστούν στο πλαίσιο του θέματος «Τεχνικά μέσα δικτύων υπολογιστών».

9. Αναπαράσταση αριθμών

Αριθμοί στα Μαθηματικά

Ο αριθμός είναι η πιο σημαντική έννοια των μαθηματικών, η οποία διαμορφώθηκε και αναπτύχθηκε σε μια μακρά περίοδο της ανθρώπινης ιστορίας. Οι άνθρωποι έχουν αρχίσει να εργάζονται με αριθμούς από την πρωτόγονη εποχή. Αρχικά, ένα άτομο λειτουργούσε μόνο με θετικούς ακέραιους αριθμούς, οι οποίοι ονομάζονται φυσικοί αριθμοί: 1, 2, 3, 4, ... Για πολύ καιρό υπήρχε η άποψη ότι υπάρχει ο μεγαλύτερος αριθμός, "περισσότερο από αυτό δεν μπορεί να γίνει κατανοητό από ο ανθρώπινος νους» (όπως έγραψαν στις παλαιές σλαβικές μαθηματικές πραγματείες) ...

Η ανάπτυξη της μαθηματικής επιστήμης οδήγησε στο συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει μεγαλύτερος αριθμός. Από μαθηματική άποψη, η σειρά των φυσικών αριθμών είναι άπειρη, δηλ. μη περιορισμένο. Με την εμφάνιση στα μαθηματικά της έννοιας ενός αρνητικού αριθμού (R. Descartes, XVII αιώνας στην Ευρώπη· στην Ινδία πολύ νωρίτερα), αποδείχθηκε ότι το σύνολο των ακεραίων αριθμών είναι απεριόριστο τόσο "στα αριστερά" και "στα δεξιά". . Το μαθηματικό σύνολο των ακεραίων είναι διακριτό και απεριόριστο (άπειρο).

Ο Ισαάκ Νεύτων εισήγαγε την έννοια του πραγματικού (ή πραγματικού) αριθμού στα μαθηματικά τον 18ο αιώνα. Μαθηματικά το σύνολο των πραγματικών αριθμών είναι άπειρο και συνεχές... Περιλαμβάνει πολλούς ακέραιους αριθμούς και έναν άπειρο αριθμό μη ακεραίων. Ένα άπειρο σύνολο πραγματικών αριθμών βρίσκεται μεταξύ οποιωνδήποτε δύο σημείων στον αριθμητικό άξονα. Με την έννοια του πραγματικού αριθμού συνδέεται η έννοια ενός συνεχούς αριθμητικού άξονα, οποιοδήποτε σημείο του αντιστοιχεί σε πραγματικό αριθμό.

Αναπαράσταση ακέραιου αριθμού

Στη μνήμη του υπολογιστή οι αριθμοί αποθηκεύονται σε δυαδικό(εκ. " Αριθμητικά συστήματα”2). Υπάρχουν δύο μορφές αναπαράστασης ακεραίων στον υπολογιστή: ανυπόγραφοι ακέραιοι και υπογεγραμμένοι ακέραιοι.

Ανυπόγραφοι ακέραιοι αριθμοί - αυτό είναι το σύνολο των θετικών αριθμών στο εύρος, όπου κ- αυτό είναι το βάθος bit του κελιού μνήμης που έχει εκχωρηθεί για τον αριθμό. Για παράδειγμα, εάν ένα κελί μνήμης 16-bit (2 byte) εκχωρηθεί για έναν ακέραιο, τότε ο μεγαλύτερος αριθμός θα είναι:

Σε δεκαδικό, αυτό αντιστοιχεί σε: 2 16 - 1 = 65 535

Εάν όλα τα bit του κελιού είναι μηδενικά, τότε θα είναι μηδέν. Έτσι, ένα κελί 16-bit περιέχει 2 16 = 65.536 ακέραιους αριθμούς.

Υπογεγραμμένοι ακέραιοι αριθμοί είναι ένα σύνολο θετικών και αρνητικών αριθμών στο εύρος[–2 κ–1 , 2 κ-έντεκα]. Για παράδειγμα, για κ= 16 εύρος αναπαράστασης ακεραίων αριθμών: [–32 768, 32 767]. Το πιο σημαντικό bit του κελιού μνήμης αποθηκεύει το πρόσημο του αριθμού: 0 είναι θετικός αριθμός, 1 είναι αρνητικός αριθμός. Ο μεγαλύτερος θετικός αριθμός 32 767 έχει την ακόλουθη αναπαράσταση:

Για παράδειγμα, ο δεκαδικός αριθμός 255 μετά τη μετατροπή στο δυαδικό σύστημα και την είσοδο σε ένα κελί μνήμης 16-bit θα έχει την ακόλουθη εσωτερική αναπαράσταση:

Οι αρνητικοί ακέραιοι αντιπροσωπεύονται στο συμπλήρωμα δύο. Πρόσθετος κωδικόςθετικός αριθμός Ν- αυτό είναι είναι η δυαδική αναπαράστασή του, η οποία, όταν προστεθεί στον κωδικό του αριθμού Ν δίνει νόημα 2 κ... Εδώ κ- τον αριθμό των bit στο κελί μνήμης. Για παράδειγμα, ο συμπληρωματικός κωδικός 255 θα ήταν:

Αυτή είναι η αναπαράσταση του αρνητικού αριθμού –255. Ας προσθέσουμε τους κωδικούς των αριθμών 255 και -255:

Το ένα στο πιο σημαντικό bit "έπεσε" από το κελί, οπότε το άθροισμα ήταν ίσο με μηδέν. Αλλά έτσι πρέπει να είναι: Ν + (–Ν) = 0. Ο επεξεργαστής υπολογιστή εκτελεί την πράξη αφαίρεσης ως πρόσθεση με τον κωδικό συμπληρώματος του προς αφαίρεση αριθμού. Σε αυτήν την περίπτωση, η υπερχείλιση κελιών (που υπερβαίνει τις οριακές τιμές) δεν διακόπτει την εκτέλεση του προγράμματος. Ο προγραμματιστής πρέπει να γνωρίζει και να λάβει υπόψη του αυτή την περίσταση!

Η μορφή για την αναπαράσταση πραγματικών αριθμών σε έναν υπολογιστή ονομάζεται μορφή κινητής υποδιαστολής... Πραγματικός αριθμός Rπαριστάνεται ως προϊόν της μάντισσας Μμε βάση το σύστημα αριθμών nσε κάποιο βαθμό Π, η οποία ονομάζεται παραγγελία: R= Μ ? n p.

Η αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής είναι διφορούμενη. Για παράδειγμα, για τον δεκαδικό αριθμό 25.324, ισχύουν οι ακόλουθες ισότητες:

25.324 = 2.5324; 10 1 = 0,0025324; 10 4 = 2532,4; 10-2, κ.λπ.

Για να αποφευχθεί η ασάφεια, συμφωνήσαμε να χρησιμοποιήσουμε το κανονικοποιημένη αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής. Μάντισσαστην κανονικοποιημένη αναπαράσταση πρέπει να πληροί την προϋπόθεση: 0.1 nΜ < 1 n... Με άλλα λόγια, η μάντισσα είναι μικρότερη από ένα και το πρώτο σημαντικό ψηφίο δεν είναι μηδέν. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η συνθήκη κανονικοποίησης λαμβάνεται ως εξής: 1 n Μ < 10 n .

V μνήμη υπολογιστή μάντισσα αναπαρίσταται ως ακέραιος αριθμός που περιέχει μόνο σημαντικά ψηφία(0 ακέραιοι και κόμμα δεν αποθηκεύονται). Επομένως, η εσωτερική αναπαράσταση ενός πραγματικού αριθμού ανάγεται στην αναπαράσταση ενός ζεύγους ακεραίων: μάντισσα και τάξη.

Διαφορετικοί τύποι υπολογιστών χρησιμοποιούν διαφορετικές επιλογές για την αναπαράσταση αριθμών σε μορφή κινητής υποδιαστολής. Ας εξετάσουμε μία από τις επιλογές για την εσωτερική αναπαράσταση ενός πραγματικού αριθμού σε ένα κελί μνήμης τεσσάρων byte.

Το κελί πρέπει να περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό: το σύμβολο του αριθμού, τη σειρά και τα σημαντικά ψηφία της μάντισσας.

Το πιο σημαντικό bit του 1ου byte αποθηκεύει το πρόσημο του αριθμού: 0 σημαίνει συν, 1 - μείον. Τα υπόλοιπα 7 bit του πρώτου byte περιέχουν παραγγελία μηχανής... Τα επόμενα τρία byte αποθηκεύουν τα σημαντικά ψηφία της μάντισσας (24 bit).

Επτά δυαδικά ψηφία περιέχουν δυαδικούς αριθμούς στην περιοχή από 0000000 έως 1111111. Αυτό σημαίνει ότι η σειρά του μηχανήματος κυμαίνεται από 0 έως 127 (με δεκαδικό συμβολισμό). Υπάρχουν 128 τιμές συνολικά. Η σειρά μπορεί προφανώς να είναι είτε θετική είτε αρνητική. Είναι λογικό να διαιρέσουμε αυτές τις 128 τιμές εξίσου μεταξύ θετικών και αρνητικών τιμών της τάξης: από -64 έως 63.

Παραγγελία μηχανήματος είναι προκατειλημμένο σε σχέση με το μαθηματικό και έχει μόνο θετικές τιμές. Η μετατόπιση επιλέγεται έτσι ώστε το μηδέν να αντιστοιχεί στην ελάχιστη μαθηματική τιμή της παραγγελίας.

Η σχέση μεταξύ της τάξης μηχανής (Mp) και της μαθηματικής (p) σε αυτήν την περίπτωση εκφράζεται με τον τύπο: Mp = p + 64.

Ο τύπος που προκύπτει γράφεται σε δεκαδικό σύστημα. Στο δυαδικό σύστημα, ο τύπος είναι: Mp 2 = p 2 + 100 0000 2.

Για να καταγράψετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός πραγματικού αριθμού, πρέπει:

1) μεταφράστε το συντελεστή ενός δεδομένου αριθμού σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών με 24 σημαντικά ψηφία,

2) κανονικοποίηση ενός δυαδικού αριθμού,

3) βρείτε την παραγγελία μηχανής στο δυαδικό σύστημα αριθμών,

4) λαμβάνοντας υπόψη το πρόσημο του αριθμού, γράψτε την αναπαράστασή του σε μια λέξη μηχανής τεσσάρων byte.

Παράδειγμα. Γράψτε την εσωτερική αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής του 250.1875.

1. Ας το μεταφράσουμε σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών με 24 σημαντικά ψηφία:

250,1875 10 = 11111010,0011000000000000 2 .

2. Ας γράψουμε με τη μορφή ενός κανονικοποιημένου δυαδικού αριθμού κινητής υποδιαστολής:

0,111110100011000000000000 H 10 2 1000.

Εδώ είναι η μάντισσα, η βάση του συστήματος αριθμών
(2 10 = 10 2) και η σειρά (8 10 = 1000 2) γράφονται σε δυαδικό.

3. Ας υπολογίσουμε τη σειρά της μηχανής στο δυαδικό σύστημα αριθμών:

Mp 2 = 1000 + 100 0000 = 100 1000.

4. Ας γράψουμε την αναπαράσταση του αριθμού σε ένα κελί μνήμης τεσσάρων byte, λαμβάνοντας υπόψη το πρόσημο του αριθμού

Δεκαεξαδική μορφή: 48FA3000.

Το εύρος των πραγματικών αριθμών είναι πολύ μεγαλύτερο από το εύρος των ακεραίων. Οι θετικοί και οι αρνητικοί αριθμοί βρίσκονται συμμετρικά περίπου στο μηδέν. Επομένως, ο μέγιστος και ο ελάχιστος αριθμός είναι ίσοι σε απόλυτη τιμή μεταξύ τους.

Ο μικρότερος αριθμός σε απόλυτη τιμή είναι μηδέν. Ο μεγαλύτερος απόλυτος αριθμός σε μορφή κινητής υποδιαστολής είναι ο αριθμός με τη μεγαλύτερη μάντισσα και τη μεγαλύτερη τάξη.

Για μια λέξη μηχανής τεσσάρων byte, αυτός ο αριθμός θα ήταν:

0,111111111111111111111111 · 10 2 1111111.

Μετά τη μετατροπή στο δεκαδικό σύστημα αριθμών, παίρνουμε:

ΜΕΓΙΣΤΟ = (1 - 2 - 24) · 2 63 10 19.

Εάν, κατά τους υπολογισμούς με πραγματικούς αριθμούς, το αποτέλεσμα είναι εκτός του επιτρεπόμενου εύρους, τότε η εκτέλεση του προγράμματος διακόπτεται. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν διαιρείται με το μηδέν ή με έναν πολύ μικρό αριθμό κοντά στο μηδέν.

Οι πραγματικοί αριθμοί, το πλάτος bit της μάντισσας των οποίων υπερβαίνει τον αριθμό των δυαδικών ψηφίων που έχουν εκχωρηθεί για τη μάντισσα στο κελί μνήμης, αντιπροσωπεύονται στον υπολογιστή κατά προσέγγιση (με μια "κομμένη" μάντισσα). Για παράδειγμα, ο λογικός δεκαδικός αριθμός 0,1 στον υπολογιστή θα αναπαρασταθεί κατά προσέγγιση (στρογγυλοποιημένος), αφού στο δυαδικό σύστημα, η μάντισσα του έχει άπειρο αριθμό ψηφίων. Συνέπεια αυτής της προσέγγισης είναι το σφάλμα των υπολογισμών της μηχανής με πραγματικούς αριθμούς.

Ο υπολογιστής εκτελεί υπολογισμούς με πραγματικούς αριθμούς περίπου. Το σφάλμα τέτοιων υπολογισμών ονομάζεται σφάλμα στρογγυλοποίησης του μηχανήματος.

Το σύνολο των πραγματικών αριθμών, που μπορεί να αναπαρασταθεί ακριβώς στη μνήμη του υπολογιστή σε μορφή κινητής υποδιαστολής, είναι περιορισμένο και διακριτό. Η διακριτικότητα είναι συνέπεια του περιορισμένου αριθμού ψηφίων της μάντισσας, όπως αναφέρθηκε παραπάνω.

Ο αριθμός των πραγματικών αριθμών που μπορούν να αναπαρασταθούν με ακρίβεια στη μνήμη του υπολογιστή μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο: Ν = 2 t · ( U – μεγάλο+ 1) + 1. Εδώ t- ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων της μάντισσας. U- τη μέγιστη τιμή της μαθηματικής σειράς. μεγάλοείναι η ελάχιστη τιμή παραγγελίας. Για την επιλογή αντιπροσώπευσης που εξετάστηκε παραπάνω ( t = 24, U = 63,
μεγάλο= –64) αποδεικνύεται: Ν = 2 146 683 548.

Κατευθυντήριες γραμμές

Το θέμα της παρουσίασης αριθμητικών πληροφοριών σε υπολογιστή υπάρχει τόσο στο πρότυπο για το βασικό σχολείο όσο και για τις ανώτερες τάξεις.

Στο βασικό σχολείο (βασικό μάθημα), αρκεί να εξετάσουμε την αναπαράσταση ακεραίων σε έναν υπολογιστή. Η μελέτη αυτού του ζητήματος είναι δυνατή μόνο μετά από γνωριμία με το θέμα "Αριθμητικά συστήματα". Επιπλέον, από τις αρχές της αρχιτεκτονικής υπολογιστών, οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν ότι ένας υπολογιστής λειτουργεί με ένα δυαδικό σύστημα αριθμών.

Λαμβάνοντας υπόψη την αναπαράσταση των ακεραίων, η κύρια προσοχή πρέπει να δοθεί στο περιορισμένο εύρος των ακεραίων, στη σχέση αυτού του εύρους με τη χωρητικότητα του εκχωρημένου κελιού μνήμης - κ... Για θετικούς αριθμούς (ανυπόγραφο):, για θετικούς και αρνητικούς αριθμούς (υπογραφή): [–2 κ–1 , 2 κ–1 – 1].

Η απόκτηση της εσωτερικής αναπαράστασης των αριθμών θα πρέπει να αναλυθεί χρησιμοποιώντας παραδείγματα. Μετά από αυτό, κατ' αναλογία, οι μαθητές πρέπει να λύσουν ανεξάρτητα τέτοια προβλήματα.

Παράδειγμα 1. Λάβετε την αναπαράσταση εσωτερικής υπογεγραμμένης μορφής του ακέραιου αριθμού 1607 σε μια θέση μνήμης δύο byte.

1) Μετατρέψτε τον αριθμό στο δυαδικό σύστημα αριθμών: 1607 10 = 11001000111 2.

2) Προσθέτοντας μηδενικά στα αριστερά μέχρι 16 ψηφία, παίρνουμε την εσωτερική αναπαράσταση αυτού του αριθμού στο κελί:

Είναι επιθυμητό να δείξουμε πώς χρησιμοποιείται η δεκαεξαδική μορφή για τη συνοπτική σημείωση αυτού του κωδικού, η οποία λαμβάνεται αντικαθιστώντας κάθε τέσσερα δυαδικά ψηφία με ένα δεκαεξαδικό ψηφίο: 0647 (βλ. Αριθμητικά συστήματα” 2).

Πιο δύσκολο είναι το έργο της απόκτησης της εσωτερικής αναπαράστασης ενός αρνητικού ακέραιου αριθμού (- Ν) - πρόσθετος κωδικός. Πρέπει να δείξετε στους μαθητές τον αλγόριθμο για αυτήν τη διαδικασία:

1) λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός θετικού αριθμού Ν;

2) λάβετε τον αντίστροφο κωδικό αυτού του αριθμού αντικαθιστώντας το 0 με το 1 και το 1 με το 0.

3) προσθέστε 1 στον αριθμό που προκύπτει.

Παράδειγμα 2. Λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός αρνητικού ακέραιου αριθμού -1607 σε μια θέση μνήμης δύο byte.

Είναι χρήσιμο να δείξετε στους μαθητές πώς μοιάζει η εσωτερική αναπαράσταση του μικρότερου αρνητικού αριθμού. Σε ένα κελί δύο byte, αυτό είναι –32.768.

1) είναι εύκολο να μεταφραστεί ο αριθμός 32 768 στο δυαδικό σύστημα αριθμών, αφού 32 768 = 2 15. Επομένως, σε δυαδικό σύστημα είναι:

1000000000000000

2) γράψτε τον αντίστροφο κωδικό:

0111111111111111

3) Προσθέστε ένα σε αυτόν τον δυαδικό αριθμό, παίρνουμε

Ένα στο πρώτο bit υποδηλώνει ένα σύμβολο μείον. Μην νομίζετε ότι ο κωδικός που προκύπτει είναι μείον μηδέν. Αυτό είναι –32.768 σε μορφή συμπληρωματικού κώδικα. Αυτοί είναι οι κανόνες για τη μηχανική αναπαράσταση ακεραίων.

Αφού δείξετε αυτό το παράδειγμα, προσκαλέστε τους μαθητές να αποδείξουν μόνοι τους ότι η προσθήκη των κωδικών για τους αριθμούς 32 767 + (–32 768) θα έχει ως αποτέλεσμα τον κωδικό για τον αριθμό –1.

Σύμφωνα με το πρότυπο, η αναπαράσταση των πραγματικών αριθμών πρέπει να μελετάται στο γυμνάσιο. Όταν μελετάτε την επιστήμη των υπολογιστών στις τάξεις 10-11 στο βασικό επίπεδο, αρκεί να πείτε ποιοτικά στους μαθητές για τα κύρια χαρακτηριστικά ενός υπολογιστή με πραγματικούς αριθμούς: για το περιορισμένο εύρος και τη διακοπή του προγράμματος όταν υπερβαίνει αυτό. για το σφάλμα των υπολογισμών της μηχανής με πραγματικούς αριθμούς, για το γεγονός ότι οι υπολογισμοί με πραγματικούς αριθμούς γίνονται από υπολογιστή πιο αργά από ό,τι με ακέραιους.

Η μελέτη σε εξειδικευμένο επίπεδο απαιτεί λεπτομερή ανάλυση των τρόπων αναπαράστασης πραγματικών αριθμών σε μορφή κινητής υποδιαστολής, ανάλυση των ιδιαιτεροτήτων εκτέλεσης υπολογισμών σε υπολογιστή με πραγματικούς αριθμούς. Ένα πολύ σημαντικό πρόβλημα εδώ είναι η εκτίμηση του σφάλματος υπολογισμού, προειδοποίηση για απώλεια αξίας, από διακοπή του προγράμματος. Λεπτομερές υλικό για αυτά τα θέματα είναι διαθέσιμο στο σεμινάριο.

10. Αριθμητικό σύστημα

Σύστημα αριθμών - αυτός είναι ένας τρόπος εμφάνισης αριθμών και των αντίστοιχων κανόνων δράσης στους αριθμούς... Τα διάφορα συστήματα αριθμών που υπήρχαν πριν και τα οποία χρησιμοποιούνται στην εποχή μας μπορούν να χωριστούν σε μη θέσειςκαι θέσεως. Σημάδια που χρησιμοποιούνται όταν γράφουμε αριθμούςλέγονται σε αριθμούς.

V μη θέσεων αριθμητικών συστημάτων η τιμή του ψηφίου δεν εξαρτάται από τη θέση στον αριθμό.

Ένα παράδειγμα ενός συστήματος αριθμών χωρίς θέση είναι το ρωμαϊκό σύστημα (ρωμαϊκοί αριθμοί). Στο ρωμαϊκό σύστημα, τα λατινικά γράμματα χρησιμοποιούνται ως αριθμοί:

Παράδειγμα 1. Ο αριθμός CCXXXII είναι το άθροισμα διακοσίων, τριών δεκάδων και δύο μονάδων και ισούται με διακόσια τριάντα δύο.

Στους λατινικούς αριθμούς, οι αριθμοί γράφονται από αριστερά προς τα δεξιά με φθίνουσα σειρά. Σε αυτή την περίπτωση, οι αξίες τους αθροίζονται. Εάν ένας μικρότερος αριθμός είναι γραμμένος στα αριστερά και ένας μεγαλύτερος στα δεξιά, τότε οι τιμές τους αφαιρούνται.

VI = 5 + 1 = 6; IV = 5 - 1 = 4.

MCMXCVIII = 1000 + (–100 + 1000) +

+ (–10 + 100) + 5 + 1 + 1 + 1 = 1998.

V συστήματα αριθμών θέσης η τιμή που συμβολίζεται με ένα ψηφίο σε μια εγγραφή αριθμού εξαρτάται από τη θέση του... Ο αριθμός των ψηφίων που χρησιμοποιούνται ονομάζεται βάση του συστήματος αριθμών θέσης.

Το σύστημα αριθμών που χρησιμοποιείται στα σύγχρονα μαθηματικά είναι δεκαδικό σύστημα θέσης... Η βάση του είναι δέκα, γιατί οποιοιδήποτε αριθμοί καταγράφονται χρησιμοποιώντας δέκα ψηφία:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Η φύση της θέσης αυτού του συστήματος είναι εύκολα κατανοητή χρησιμοποιώντας το παράδειγμα οποιουδήποτε πολυψήφιου αριθμού. Για παράδειγμα, στον αριθμό 333, τα τρία πρώτα σημαίνουν τριακόσια, το δεύτερο - τρεις δεκάδες, το τρίτο - τρεις.

Για να γράψετε αριθμούς σε σύστημα θέσης με ρίζα nχρειάζεται να έχεις αλφάβητοαπό nψηφία. Συνήθως για αυτό, με n < 10 используют nπρώτοι αραβικοί αριθμοί, και για n> 10 προσθέστε γράμματα σε δέκα αραβικούς αριθμούς. Ακολουθούν παραδείγματα αλφαβήτων από διάφορα συστήματα:

Εάν απαιτείται να υποδειχθεί η βάση του συστήματος στο οποίο ανήκει ο αριθμός, τότε του εκχωρείται δείκτης σε αυτόν τον αριθμό. Για παράδειγμα:

101101 2, 3671 8, 3B8F 16.

Σε radix q (q-αρικό αριθμητικό σύστημα), οι μονάδες των ψηφίων είναι διαδοχικές δυνάμεις του αριθμού q. qμονάδες οποιασδήποτε κατηγορίας αποτελούν τη μονάδα της επόμενης κατηγορίας. Για να γράψετε έναν αριθμό q- Απαιτείται οποιοδήποτε αριθμητικό σύστημα qδιάφορα σημάδια (ψηφία) που αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς 0, 1, ..., q- 1. Καταγραφή αριθμού q v q-Το αρίθμητο σύστημα έχει τη μορφή 10.

Διευρυμένη μορφή γραφής αριθμού

Ας είναι Aq- αριθμός στο σύστημα με βάση q, αι -ψηφία ενός δεδομένου συστήματος αριθμών που υπάρχουν στην εγγραφή αριθμών ΕΝΑ, n+ 1 - ο αριθμός των ψηφίων του ακέραιου μέρους του αριθμού, Μ- τον αριθμό των ψηφίων του κλασματικού μέρους του αριθμού:

Διευρυμένη μορφή αριθμού ΕΝΑονομάζεται εγγραφή με τη μορφή:

Για παράδειγμα, για έναν δεκαδικό αριθμό:

Τα ακόλουθα παραδείγματα δείχνουν τη διευρυμένη μορφή δεκαεξαδικών και δυαδικών αριθμών:

Σε οποιοδήποτε σύστημα αριθμών, η βάση του γράφεται ως 10.

Εάν όλοι οι όροι στη διευρυμένη μορφή ενός μη δεκαδικού αριθμού αντιπροσωπεύονται στο δεκαδικό σύστημα και η παράσταση που προκύπτει υπολογίζεται σύμφωνα με τους κανόνες της δεκαδικής αριθμητικής, θα λάβετε έναν αριθμό στο δεκαδικό σύστημα ίσο με τον δεδομένο. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, γίνεται μια μετατροπή από το μη δεκαδικό σύστημα στο δεκαδικό σύστημα. Για παράδειγμα, οι αριθμοί που γράφτηκαν παραπάνω μετατρέπονται στο δεκαδικό σύστημα ως εξής:

Μετατροπή δεκαδικών αριθμών σε άλλα συστήματα αριθμών

Μετάφραση ακέραιου αριθμού

Ακέραιος δεκαδικός αριθμός Χπρέπει να μεταφερθεί στο σύστημα με τη βάση q: Χ = (ένα n ένα n-1 …ένα 1 ένα 0) q. Πρέπει να βρείτε τα σημαντικά ψηφία του αριθμού: . Αντιπροσωπεύουμε τον αριθμό σε διευρυμένη μορφή και εκτελούμε τον ίδιο μετασχηματισμό:

Από αυτό είναι σαφές ότι ένα 0 είναι το υπόλοιπο της διαίρεσης του αριθμού Χαπό τον αριθμό q... Η έκφραση σε αγκύλες είναι ολόκληρο το πηλίκο αυτής της διαίρεσης. Ας το χαρακτηρίσουμε με Χ 1. Εκτελώντας παρόμοιους μετασχηματισμούς, παίρνουμε:

Ως εκ τούτου, ένα 1 είναι το υπόλοιπο της διαίρεσης Χ 1 σε q... Συνεχίζοντας τη διαίρεση με το υπόλοιπο, θα λάβουμε μια ακολουθία ψηφίων του απαιτούμενου αριθμού. Αριθμός ένασε αυτή την αλυσίδα διαιρέσεων θα είναι το τελευταίο πηλίκο, μικρότερο q.

Ας διατυπώσουμε τον κανόνα που προκύπτει: Για για να μετατρέψετε έναν ακέραιο δεκαδικό αριθμό σε σύστημα αριθμών με διαφορετική βάση, χρειάζεστε:

1) εκφράστε τη βάση του νέου συστήματος αριθμών στο δεκαδικό σύστημα αριθμών και εκτελέστε όλες τις επόμενες ενέργειες σύμφωνα με τους κανόνες της δεκαδικής αριθμητικής.

2) εκτελέστε διαδοχικά διαίρεση του δεδομένου αριθμού και των προκύπτων ημιτελών πηλίκων με βάση το νέο σύστημα αριθμών μέχρι να λάβουμε ένα ατελές πηλίκο μικρότερο από τον διαιρέτη.

3) τα υπολείμματα που προκύπτουν, τα οποία είναι τα ψηφία του αριθμού στο νέο σύστημααριθμούς, ευθυγραμμίστε τους με το αλφάβητο του νέου συστήματος αριθμών.

4) συνθέστε έναν αριθμό στο νέο σύστημα αριθμών, γράφοντάς τον, ξεκινώντας από το τελευταίο πηλίκο.

Παράδειγμα 1. Μετατρέψτε τον αριθμό 37 10 στο δυαδικό σύστημα.

Για να δηλώσουμε τους αριθμούς στην εγγραφή αριθμών, χρησιμοποιούμε τον συμβολισμό: ένα 5 ένα 4 ένα 3 ένα 2 ένα 1 ένα 0

Ως εκ τούτου: 37 10 = l00l0l 2

Παράδειγμα 2. Μετατρέψτε τον δεκαδικό αριθμό 315 σε οκταδικό και δεκαεξαδικό σύστημα:

Ως εκ τούτου προκύπτει: 315 10 = 473 8 = 13B 16. Θυμηθείτε ότι 11 10 = B 16.

Δεκαδικός Χ < 1 требуется перевести в систему с основанием q: Χ = (0, ένα –1 ένα –2 … ένα–Μ + 1 ένα–Μ) q. Πρέπει να βρείτε τα σημαντικά ψηφία του αριθμού: ένα –1 ,ένα –2 , …, ένα-Μ. Αντιπροσωπεύουμε τον αριθμό σε διευρυμένη μορφή και τον πολλαπλασιάζουμε με q:

Από αυτό είναι σαφές ότι ένα–1 Χαπό τον αριθμό q... Ας υποδηλώσουμε με Χ 1 κλασματικό μέρος του γινομένου και πολλαπλασιάστε το επί q:

Ως εκ τούτου, ένα –2 υπάρχει ένα ολόκληρο μέρος της δουλειάς Χ 1 ανά αριθμό q... Συνεχίζοντας τον πολλαπλασιασμό, θα λάβουμε μια ακολουθία αριθμών. Τώρα ας διατυπώσουμε έναν κανόνα: για να μετατρέψετε ένα δεκαδικό κλάσμα σε σύστημα αριθμών με διαφορετική βάση, χρειάζεστε:

1) πολλαπλασιάστε διαδοχικά τον δεδομένο αριθμό και τα προκύπτοντα κλασματικά μέρη των προϊόντων με βάση το νέο σύστημα έως ότου το κλασματικό μέρος του γινομένου γίνει ίσο με μηδέν ή επιτευχθεί η απαιτούμενη ακρίβεια της αναπαράστασης αριθμών στο νέο σύστημα αριθμών.

2) τα προκύπτοντα ολόκληρα μέρη των έργων, τα οποία είναι τα ψηφία ενός αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, θα πρέπει να ευθυγραμμιστούν με το αλφάβητο του νέου συστήματος αριθμών.

3) συνθέστε το κλασματικό μέρος του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, ξεκινώντας από ολόκληρο το μέρος του πρώτου γινομένου.

Παράδειγμα 3. Μετατρέψτε το δεκαδικό κλάσμα 0,1875 σε δυαδικό, οκταδικό και δεκαεξαδικό σύστημα.

Εδώ, η αριστερή στήλη περιέχει το ακέραιο μέρος των αριθμών και η δεξιά στήλη περιέχει το κλασματικό μέρος.

Ως εκ τούτου: 0,1875 10 = 0,0011 2 = 0,14 8 = 0,3 16

Η μετάφραση μικτών αριθμών που περιέχουν ολόκληρα και κλασματικά μέρη πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Τα ακέραια και τα κλασματικά μέρη του αρχικού αριθμού μεταφράζονται χωριστά σύμφωνα με τους κατάλληλους αλγόριθμους. Στην τελική εγγραφή του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, το ακέραιο μέρος διαχωρίζεται από το κλασματικό κόμμα (κουκκίδα).

Κατευθυντήριες γραμμές

Το θέμα «Αριθμητικά συστήματα» σχετίζεται άμεσα με τη μαθηματική θεωρία αριθμών. Ωστόσο, στο σχολικό μάθημα των μαθηματικών, συνήθως δεν μελετάται. Η ανάγκη μελέτης αυτού του θέματος σε ένα μάθημα επιστήμης υπολογιστών συνδέεται με το γεγονός ότι οι αριθμοί στη μνήμη του υπολογιστή αντιπροσωπεύονται σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών και τα δεκαεξαδικά ή οκταδικά συστήματα χρησιμοποιούνται για την εξωτερίκευση των περιεχομένων της μνήμης, των διευθύνσεων μνήμης. Αυτό είναι ένα από τα παραδοσιακά θέματα ενός μαθήματος επιστήμης υπολογιστών ή προγραμματισμού. Έχοντας σχέση με τα μαθηματικά, αυτό το θέμα συμβάλλει επίσης στη θεμελιώδη μαθηματική εκπαίδευση των μαθητών.

Για ένα μάθημα πληροφορικής, το κύριο ενδιαφέρον είναι η εξοικείωση με το δυαδικό σύστημα αριθμών. Η χρήση ενός δυαδικού συστήματος αριθμών σε έναν υπολογιστή μπορεί να εξεταστεί από δύο απόψεις: 1) δυαδική αρίθμηση, 2) δυαδική αριθμητική, δηλ. εκτέλεση αριθμητικών υπολογισμών σε δυαδικούς αριθμούς.

Δυαδική αρίθμηση

Οι μαθητές συναντιούνται με δυαδική αρίθμηση στο θέμα «Αναπαράσταση κειμένου στη μνήμη του υπολογιστή». Μιλώντας για τον πίνακα κωδικοποίησης, ο δάσκαλος πρέπει να ενημερώσει τους μαθητές ότι ο εσωτερικός δυαδικός κώδικας ενός χαρακτήρα είναι ο τακτικός του αριθμός στο δυαδικό σύστημα αριθμών. Για παράδειγμα, ο αριθμός του γράμματος S στον πίνακα ASCII είναι 83. Ο δυαδικός κώδικας οκτώ bit του γράμματος S είναι η δυαδική τιμή αυτού του αριθμού: 01010011.

Δυαδικός υπολογισμός

Σύμφωνα με την αρχή του John von Neumann, ένας υπολογιστής εκτελεί υπολογισμούς σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών. Στο πλαίσιο του βασικού μαθήματος, αρκεί να περιοριστούμε στην εξέταση των υπολογισμών με δυαδικούς ακέραιους αριθμούς. Για να εκτελέσετε υπολογισμούς με πολυψήφιους αριθμούς, πρέπει να γνωρίζετε τους κανόνες πρόσθεσης και τους κανόνες για τον πολλαπλασιασμό μονοψήφιων αριθμών. Αυτοί είναι οι κανόνες:

Η αρχή της μεταβλητότητας της πρόσθεσης και του πολλαπλασιασμού λειτουργεί σε όλα τα συστήματα αριθμών. Ο υπολογισμός με πολυψήφιους αριθμούς σε δυαδικό σύστημα είναι ο ίδιος με τον δεκαδικό. Με άλλα λόγια, οι διαδικασίες πρόσθεσης, αφαίρεσης και πολλαπλασιασμού με «στήλη» και διαίρεσης με «γωνία» στο δυαδικό σύστημα εκτελούνται με τον ίδιο τρόπο όπως στο δεκαδικό σύστημα.

Ας εξετάσουμε τους κανόνες για την αφαίρεση και τη διαίρεση των δυαδικών αριθμών. Η αφαίρεση είναι το αντίστροφο της πρόσθεσης. Από τον παραπάνω πίνακα πρόσθεσης, ακολουθούν οι κανόνες αφαίρεσης:

0 - 0 = 0; 1 - 0 = 1; 10 - 1 = 1.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα αφαίρεσης πολυψήφιων αριθμών:

Το αποτέλεσμα που προκύπτει μπορεί να ελεγχθεί προσθέτοντας τη διαφορά με την αφαιρούμενη. Θα πρέπει να πάρετε έναν μειούμενο αριθμό.

Η διαίρεση είναι το αντίστροφο του πολλαπλασιασμού.
Σε οποιοδήποτε σύστημα αριθμών, δεν μπορείτε να διαιρέσετε με το 0. Η διαίρεση με το 1 ισούται με το μέρισμα. Η διαίρεση ενός δυαδικού αριθμού με το 10 2 μετακινεί την υποδιαστολή μία θέση προς τα αριστερά, παρόμοια με τη δεκαδική διαίρεση με το δέκα. Για παράδειγμα:

Η διαίρεση με το 100 μετατοπίζει το κόμμα 2 θέσεις προς τα αριστερά και ούτω καθεξής. Στο βασικό μάθημα, δεν χρειάζεται να εξετάσετε σύνθετα παραδείγματα διαίρεσης πολυψήφιων δυαδικών αριθμών. Αν και ικανοί μαθητές μπορούν να τα αντιμετωπίσουν, κατανοώντας τις γενικές αρχές.

Η αναπαράσταση των πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη του υπολογιστή στην πραγματική τους δυαδική μορφή είναι πολύ επαχθής λόγω του μεγάλου αριθμού ψηφίων. Αυτό αναφέρεται στην καταγραφή τέτοιων πληροφοριών σε χαρτί ή στην εμφάνισή τους στην οθόνη. Για τους σκοπούς αυτούς, συνηθίζεται να χρησιμοποιούνται μικτά δυαδικά-οκταδικά ή δυαδικά-δεκαεξαδικά συστήματα.

Υπάρχει μια απλή σχέση μεταξύ δυαδικών και δεκαεξαδικών αναπαραστάσεων ενός αριθμού. Κατά τη μετατροπή ενός αριθμού από ένα σύστημα σε άλλο, ένα δεκαεξαδικό ψηφίο αντιστοιχεί σε έναν τετραψήφιο δυαδικό κωδικό. Αυτή η αντιστοιχία αντικατοπτρίζεται στον δυαδικό-δεκαεξαδικό πίνακα:

Δυαδικός εξάγωνος πίνακας

Αυτή η σχέση βασίζεται στο γεγονός ότι 16 = 2 4 και ο αριθμός των διαφορετικών τετραψήφιων συνδυασμών των ψηφίων 0 και 1 είναι 16: από 0000 έως 1111. Επομένως, η μετατροπή αριθμών από δεκαεξαδικό σε δυαδικό και αντίστροφα γίνεται με επίσημη μετατροπή από δυαδικό-δεκαεξαδικό πίνακα.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα μετάφρασης δυαδικού 32-bit σε hex:

1011 1100 0001 0110 1011 1111 0010 1010 BC16BF2A

Δεδομένης της δεκαεξαδικής αναπαράστασης των εσωτερικών πληροφοριών, μπορεί εύκολα να μεταφραστεί σε δυαδικό. Το πλεονέκτημα του δεκαεξαδικού είναι ότι είναι 4 φορές μικρότερο από το δυαδικό.... Συνιστάται οι μαθητές να απομνημονεύουν τον δυαδικό-δεκαεξαδικό πίνακα. Τότε, πράγματι, για αυτούς, η δεκαεξαδική παράσταση θα γίνει ισοδύναμη με τη δυαδική.

Στο δυαδικό-οκταδικό σύστημα, κάθε οκταδικό ψηφίο αντιστοιχεί σε μια τριάδα δυαδικών ψηφίων. Αυτό το σύστημα σάς επιτρέπει να μειώσετε τον δυαδικό κώδικα κατά 3 φορές.

11. Αποθήκευση πληροφοριών

Ένα άτομο αποθηκεύει πληροφορίες στη μνήμη του, καθώς και με τη μορφή εγγραφών σε διάφορα εξωτερικά (σε σχέση με ένα άτομο) μέσα: σε πέτρα, πάπυρο, χαρτί, μαγνητικά και οπτικά μέσα κ.λπ. Χάρη σε τέτοιες εγγραφές, οι πληροφορίες είναι μεταδίδεται όχι μόνο στο χώρο (από άτομο σε άνθρωπο), αλλά και στο χρόνο - από γενιά σε γενιά.

Ποικιλία αποθηκευτικών μέσων

Οι πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν σε διάφορες μορφές: με τη μορφή κειμένων, με τη μορφή εικόνων, διαγραμμάτων, σχεδίων. με τη μορφή φωτογραφιών, με τη μορφή ηχογραφήσεων, με τη μορφή ταινιών ή βίντεο. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιούνται οι δικοί τους φορείς. Φορέας - αυτό είναι υλικό μέσο που χρησιμοποιείται για την καταγραφή και αποθήκευση πληροφοριών.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των φορέων πληροφοριών περιλαμβάνουν: όγκο πληροφοριών ή πυκνότητα αποθήκευσης πληροφοριών, αξιοπιστία (ανθεκτικότητα) αποθήκευσης.

Μεταφορείς χαρτιού

Ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος φορέας παραμένει ακόμα χαρτί... Εφευρέθηκε τον 2ο αιώνα μ.Χ. Στην Κίνα, το χαρτί εξυπηρετεί τους ανθρώπους για 19 αιώνες.

Για να συγκρίνουμε όγκους πληροφοριών σε διαφορετικά μέσα, θα χρησιμοποιήσουμε μια καθολική μονάδα - ψηφιόλεξη, υποθέτοντας ότι ένας χαρακτήρας του κειμένου "ζυγίζει" 1 byte. Ένα βιβλίο που περιέχει 300 σελίδες, με μέγεθος κειμένου σε μια σελίδα περίπου 2000 χαρακτήρων, έχει όγκο πληροφοριών 600.000 byte ή 586 KB. Ο όγκος πληροφοριών της βιβλιοθήκης της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, της οποίας το κονδύλι είναι 5000 τόμοι, είναι περίπου ίσος με 2861 MB = 2,8 GB.

Όσον αφορά την ανθεκτικότητα της αποθήκευσης εγγράφων, βιβλίων και άλλων χάρτινων προϊόντων, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα του χαρτιού, από τις βαφές που χρησιμοποιούνται για τη σύνταξη του κειμένου, από τις συνθήκες αποθήκευσης. Είναι ενδιαφέρον ότι μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα (από τότε το ξύλο άρχισε να χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη χαρτιού), το χαρτί κατασκευαζόταν από βαμβάκι και υπολείμματα υφασμάτων - κουρέλια. Ως μελάνι χρησιμοποιήθηκαν φυσικές βαφές. Η ποιότητα των χειρόγραφων εγγράφων εκείνης της εποχής ήταν αρκετά υψηλή και θα μπορούσαν να είχαν αποθηκευτεί για χιλιάδες χρόνια. Με τη μετάβαση στο ξύλο, με την εξάπλωση των δακτυλογραφικών και αντιγραφικών εγκαταστάσεων, με τη χρήση συνθετικών βαφών, η διάρκεια ζωής των έντυπων εγγράφων μειώθηκε στα 200-300 χρόνια.

Μαγνητικά μέσα

Τον 19ο αιώνα εφευρέθηκε η μαγνητική καταγραφή. Αρχικά, η μαγνητική εγγραφή χρησιμοποιήθηκε μόνο για τη διατήρηση του ήχου. Το πρώτο μαγνητικό μέσο καταγραφής ήταν το χαλύβδινο σύρμα με διάμετρο έως 1 mm. Στις αρχές του 20ου αιώνα χρησιμοποιήθηκαν επίσης ρολά από χάλυβα για αυτούς τους σκοπούς. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά όλων αυτών των μεταφορέων ήταν πολύ χαμηλά. Για την παραγωγή μιας 14ωρης μαγνητικής καταγραφής προφορικών αναφορών στο Διεθνές Συνέδριο στην Κοπεγχάγη το 1908, χρειάστηκαν 2500 km, ή περίπου 100 kg σύρματος.

Στη δεκαετία του 20 του περασμένου αιώνα, εμφανίζεται μαγνητική ταινίαπρώτα σε χαρτί, και αργότερα σε συνθετική βάση (lavsan), στην επιφάνεια της οποίας εφαρμόζεται ένα λεπτό στρώμα σιδηρομαγνητικής σκόνης. Στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, έμαθαν να καταγράφουν μια εικόνα σε μαγνητική ταινία, εμφανίστηκαν βιντεοκάμερες και συσκευές εγγραφής βίντεο.

Σε υπολογιστές πρώτης και δεύτερης γενιάς, η μαγνητική ταινία χρησιμοποιήθηκε ως ο μόνος τύπος αφαιρούμενου μέσου για εξωτερικές συσκευές μνήμης. Ένας κύλινδρος μαγνητικής ταινίας, που χρησιμοποιήθηκε στους οδηγούς ταινίας των πρώτων υπολογιστών, περιείχε περίπου 500 KB πληροφοριών.

Από τις αρχές της δεκαετίας του 1960, υπολογιστής μαγνητικούς δίσκους: δίσκος από αλουμίνιο ή πλαστικό καλυμμένο με λεπτό στρώμα μαγνητικής σκόνης πάχους λίγων μικρών. Οι πληροφορίες στο δίσκο είναι διατεταγμένες σε κυκλικά ομόκεντρα κομμάτια. Οι μαγνητικοί δίσκοι είναι σκληροί και εύκαμπτοι, αφαιρούμενοι και ενσωματωμένοι στη μονάδα δίσκου του υπολογιστή. Οι τελευταίες ονομάζονται παραδοσιακά σκληροί δίσκοι και οι αφαιρούμενες δισκέτες ονομάζονται δισκέτες.

"Winchester" του υπολογιστή είναι μια συσκευασία μαγνητικών δίσκων τοποθετημένων σε κοινό άξονα... Η χωρητικότητα πληροφοριών των σύγχρονων σκληρών δίσκων μετράται σε gigabyte - δεκάδες και εκατοντάδες GB. Ο πιο συνηθισμένος τύπος δισκέτας 3,5 ιντσών μπορεί να χωρέσει 2 MB δεδομένων. Οι δισκέτες έπεσαν πρόσφατα σε αχρηστία.

Οι πλαστικές κάρτες χρησιμοποιούνται ευρέως στο τραπεζικό σύστημα. Χρησιμοποιούν επίσης τη μαγνητική αρχή της καταγραφής πληροφοριών, η οποία χρησιμοποιείται από τα ΑΤΜ, ταμειακές μηχανές που σχετίζονται με το τραπεζικό σύστημα πληροφοριών.

Οπτικά μέσα

Η χρήση οπτικής, ή λέιζερ, μεθόδου καταγραφής πληροφοριών ξεκινά τη δεκαετία του 1980. Η εμφάνισή του συνδέεται με την εφεύρεση μιας κβαντικής γεννήτριας - ενός λέιζερ, μιας πηγής μιας πολύ λεπτής (πάχους της τάξης ενός μικρού) δέσμης υψηλής ενέργειας. Η δέσμη είναι ικανή να κάψει έναν πολύ υψηλής πυκνότητας δυαδικό κώδικα δεδομένων στην επιφάνεια του εύτηκτου υλικού. Η ανάγνωση προκύπτει ως αποτέλεσμα της ανάκλασης από μια τέτοια «διάτρητη» επιφάνεια μιας δέσμης λέιζερ με χαμηλότερη ενέργεια («ψυχρή» δέσμη). Λόγω της υψηλής πυκνότητας εγγραφής, οι οπτικοί δίσκοι έχουν πολύ μεγαλύτερο όγκο πληροφοριών από τα μαγνητικά μέσα ενός δίσκου. Η χωρητικότητα πληροφοριών του οπτικού δίσκου κυμαίνεται από 190 έως 700 MB. Οι οπτικοί δίσκοι ονομάζονται συμπαγείς δίσκοι - CD.

Στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1990, ψηφιακοί ευέλικτοι δίσκοι βίντεο DVD ( ρεψηφιακή Vερασιτικός ρε isk) με μεγάλη χωρητικότητα, μετρημένη σε gigabyte (έως 17 GB). Η αύξηση της χωρητικότητάς τους σε σύγκριση με τα CD οφείλεται στη χρήση δέσμης λέιζερ μικρότερης διαμέτρου, καθώς και στην εγγραφή διπλής και διπλής όψης. Εξετάστε το παράδειγμα της σχολικής βιβλιοθήκης. Ολόκληρο το βιβλίο της μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα DVD.

Επί του παρόντος, οι οπτικοί δίσκοι (CD - DVD) είναι τα πιο αξιόπιστα φυσικά μέσα που έχουν εγγραφεί ψηφιακά. Αυτοί οι τύποι μέσων είναι είτε εγγραφής μίας φοράς, μόνο για ανάγνωση ή επανεγγραφής, ανάγνωσης-εγγραφής.

Μνήμη flash

Πρόσφατα, εμφανίστηκαν πολλές φορητές ψηφιακές συσκευές: ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες, συσκευές αναπαραγωγής MP3, PDA, κινητά τηλέφωνα, συσκευές ανάγνωσης. ηλεκτρονικά βιβλία, πλοηγοί GPS και άλλα. Όλες αυτές οι συσκευές απαιτούν φορητά μέσα αποθήκευσης. Επειδή όμως όλες οι φορητές συσκευές είναι μάλλον μικροσκοπικές, επιβάλλονται ειδικές απαιτήσεις στα μέσα αποθήκευσης για αυτές. Πρέπει να είναι συμπαγείς, να διαθέτουν χαμηλή κατανάλωση ενέργειαςόταν εργάζονται και είναι μη πτητικά κατά την αποθήκευση, έχουν μεγάλη χωρητικότητα, υψηλές ταχύτητες ανάγνωσης και εγγραφής, μεγάλη διάρκεια ζωής. Όλες αυτές οι απαιτήσεις πληρούνται κάρτες flashμνήμη. Ο όγκος πληροφοριών μιας κάρτας flash μπορεί να είναι αρκετά gigabyte.

Ως εξωτερικό μέσο για έναν υπολογιστή, τα μπρελόκ flash ("μονάδες flash" - ονομάζονται στην κοινή γλώσσα), η κυκλοφορία των οποίων ξεκίνησε το 2001, έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Ο μεγάλος όγκος πληροφοριών, η πυκνότητα, η υψηλή ταχύτητα ανάγνωσης-εγγραφής, η ευκολία χρήσης είναι τα κύρια πλεονεκτήματα αυτών των συσκευών. Το flash stick συνδέεται στη θύρα USB του υπολογιστή και σας επιτρέπει να κάνετε λήψη δεδομένων με ταχύτητα περίπου 10 MB ανά δευτερόλεπτο.

«Νανοφορείς»

Τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει ενεργά εργασίες για τη δημιουργία ακόμη πιο συμπαγών φορέων πληροφοριών χρησιμοποιώντας τις λεγόμενες «νανοτεχνολογίες» που λειτουργούν σε επίπεδο ατόμων και μορίων ύλης. Ως αποτέλεσμα, ένα μόνο CD νανοτεχνολογίας μπορεί να αντικαταστήσει χιλιάδες δίσκους λέιζερ. Σύμφωνα με τους ειδικούς, σε περίπου 20 χρόνια, η πυκνότητα αποθήκευσης πληροφοριών θα αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό που κάθε δευτερόλεπτο μιας ανθρώπινης ζωής μπορεί να καταγραφεί σε ένα μέσο με όγκο περίπου ένα κυβικό εκατοστό.

Οργάνωση αποθήκευσης πληροφοριών

Οι πληροφορίες αποθηκεύονται στα μέσα για να μπορούν να προβληθούν, να αναζητηθούν οι απαραίτητες πληροφορίες, τα απαραίτητα έγγραφα, να συμπληρωθούν και να τροποποιηθούν, να διαγραφούν δεδομένα που έχουν χάσει τη συνάφειά τους. Με άλλα λόγια, ένα άτομο χρειάζεται τις αποθηκευμένες πληροφορίες για να εργαστεί με αυτές. Η ευκολία της εργασίας με τέτοιες αποθήκες πληροφοριών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τρόπο οργάνωσης των πληροφοριών.

Δύο καταστάσεις είναι δυνατές: είτε τα δεδομένα δεν είναι οργανωμένα με κανέναν τρόπο (αυτή η κατάσταση μερικές φορές ονομάζεται σωρό), είτε τα δεδομένα δομημένος... Με την αύξηση του όγκου των πληροφοριών, η επιλογή «σωρού» γίνεται όλο και πιο απαράδεκτη λόγω της πολυπλοκότητας της πρακτικής χρήσης της (αναζήτηση, ενημέρωση κ.λπ.).

Οι λέξεις "τα δεδομένα είναι δομημένα" σημαίνουν την παρουσία κάποιου είδους ταξινόμησης δεδομένων στην αποθήκευσή τους: σε λεξικό, πρόγραμμα, αρχείο, βάση δεδομένων υπολογιστή. Σε βιβλία αναφοράς, λεξικά, εγκυκλοπαίδειες, χρησιμοποιείται συνήθως μια γραμμική αλφαβητική αρχή οργάνωσης (δόμησης) δεδομένων.

Οι βιβλιοθήκες είναι οι μεγαλύτερες αποθήκες πληροφοριών. Οι πρώτες βιβλιοθήκες αναφέρονται τον 7ο αιώνα π.Χ. Με την εφεύρεση της τυπογραφίας (15ος αιώνας), οι βιβλιοθήκες άρχισαν να εξαπλώνονται σε όλο τον κόσμο. Η βιβλιοθηκονομία έχει εμπειρία αιώνων στην οργάνωση πληροφοριών.

Για την οργάνωση και την αναζήτηση βιβλίων σε βιβλιοθήκες, δημιουργούνται κατάλογοι: λίστες του ταμείου βιβλίων. Ο πρώτος κατάλογος της βιβλιοθήκης δημιουργήθηκε στην περίφημη Βιβλιοθήκη της Αλεξάνδρειας τον 3ο αιώνα π.Χ. Με τη βοήθεια του καταλόγου, ο αναγνώστης καθορίζει τη διαθεσιμότητα του βιβλίου που χρειάζεται στη βιβλιοθήκη και ο βιβλιοθηκάριος το βρίσκει στη βιβλιοθήκη. Όταν χρησιμοποιείτε τεχνολογία χαρτιού, ένας κατάλογος είναι μια οργανωμένη συλλογή από χαρτόνι με πληροφορίες για βιβλία.

Υπάρχουν αλφαβητικά και συστηματικοί κατάλογοι. V αλφαβητικόςκαταλόγους, οι κάρτες ταξινομούνται με αλφαβητική σειρά των ονομάτων των συγγραφέων και της μορφής γραμμικός(μονοβάθμιας)δομή δεδομένων... V συστηματικόςο κατάλογος, οι κάρτες συστηματοποιούνται ανάλογα με τη θεματολογία του περιεχομένου των βιβλίων και τη μορφή ιεραρχική δομή δεδομένων... Για παράδειγμα, όλα τα βιβλία χωρίζονται σε μυθιστορήματα, εκπαιδευτικά, επιστημονικά. Η εκπαιδευτική λογοτεχνία χωρίζεται σε σχολική και πανεπιστημιακή. Τα βιβλία για το σχολείο χωρίζονται ανά τάξη κ.λπ.

Στις σύγχρονες βιβλιοθήκες, οι έντυποι κατάλογοι αντικαθίστανται από ηλεκτρονικούς. Στην περίπτωση αυτή η αναζήτηση βιβλίων πραγματοποιείται αυτόματα από το πληροφοριακό σύστημα της βιβλιοθήκης.

Τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε μέσα υπολογιστών (δίσκοι) έχουν οργάνωση αρχείων. Ένα αρχείο είναι σαν ένα βιβλίο σε μια βιβλιοθήκη. Παρόμοια με τον κατάλογο βιβλιοθήκης, το λειτουργικό σύστημα δημιουργεί έναν κατάλογο δίσκου που αποθηκεύεται σε ειδικά καθορισμένα κομμάτια. Αναζητήσεις χρηστών επιθυμητό αρχείο, αναζητώντας τον κατάλογο, μετά τον οποίο το λειτουργικό σύστημα βρίσκει αυτό το αρχείο στο δίσκο και το παρουσιάζει στον χρήστη. Το πρώτο μικρό μέσο δίσκου χρησιμοποίησε μια δομή αποθήκευσης αρχείων ενός επιπέδου. Με την εμφάνιση μεγάλων σκληρών δίσκων, χρησιμοποιήθηκε μια ιεραρχική δομή αρχείων. Μαζί με την έννοια του "αρχείου", εμφανίστηκε η έννοια ενός φακέλου (βλ. " Αρχεία και σύστημα αρχείων ” 2).

Ένα πιο ευέλικτο σύστημα για την οργάνωση της αποθήκευσης και ανάκτησης δεδομένων είναι οι βάσεις δεδομένων υπολογιστών (βλ . “Βάση δεδομένων” 2).

Αξιοπιστία αποθήκευσης πληροφοριών

Το πρόβλημα της αξιοπιστίας της αποθήκευσης πληροφοριών σχετίζεται με δύο τύπους απειλών για τις αποθηκευμένες πληροφορίες: καταστροφή (απώλεια) πληροφοριών και κλοπή ή διαρροή εμπιστευτικών πληροφοριών. Τα έντυπα αρχεία και οι βιβλιοθήκες κινδύνευαν πάντα με φυσική εξαφάνιση. Η καταστροφή της προαναφερθείσας Βιβλιοθήκης της Αλεξάνδρειας τον 1ο αιώνα π.Χ. προκάλεσε τεράστιες ζημιές στον πολιτισμό, αφού τα περισσότερα βιβλία σε αυτήν υπήρχαν σε ένα μόνο αντίτυπο.

Ο κύριος τρόπος προστασίας των πληροφοριών σε έντυπα έγγραφα από απώλεια είναι η αντιγραφή τους. Η χρήση ηλεκτρονικών μέσων καθιστά ευκολότερη και φθηνότερη την αντιγραφή. Ωστόσο, η μετάβαση σε νέες (ψηφιακές) τεχνολογίες πληροφοριών έχει δημιουργήσει νέα προβλήματα ασφάλειας πληροφοριών. Για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε το άρθρο " Προστασία πληροφοριών” 2.

Κατά τη διάρκεια της μελέτης ενός μαθήματος πληροφορικής, οι μαθητές αποκτούν ορισμένες γνώσεις και δεξιότητες που σχετίζονται με την αποθήκευση πληροφοριών.

Οι μαθητές κατακτούν την εργασία με παραδοσιακές (χάρτινες) πηγές πληροφοριών. Το πρότυπο για το βασικό σχολείο ορίζει ότι οι μαθητές πρέπει να μάθουν να εργάζονται με πηγές πληροφοριών εκτός υπολογιστή: βιβλία αναφοράς, λεξικά, καταλόγους βιβλιοθηκών. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να εξοικειωθούν με τις αρχές οργάνωσης αυτών των πηγών και με τις μεθόδους βέλτιστης αναζήτησης σε αυτές. Δεδομένου ότι αυτές οι γνώσεις και δεξιότητες έχουν μεγάλη γενική εκπαιδευτική αξία, είναι σκόπιμο να παρέχονται στους μαθητές όσο το δυνατόν νωρίτερα. Σε ορισμένα προγράμματα του προπαιδευτικού μαθήματος της πληροφορικής δίνεται μεγάλη προσοχή στο θέμα αυτό.

Οι μαθητές πρέπει να κατακτήσουν τις τεχνικές εργασίας με αφαιρούμενα μέσα αποθήκευσης υπολογιστή. Τον τελευταίο καιρό, οι δισκέτες χρησιμοποιούνται όλο και λιγότερο συχνά, οι οποίες αντικαταστάθηκαν από μεγάλα και γρήγορα μέσα flash. Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να προσδιορίσουν την χωρητικότητα πληροφοριών του μέσου, την ποσότητα του ελεύθερου χώρου και να συγκρίνουν τους όγκους των αποθηκευμένων αρχείων με αυτό. Οι μαθητές πρέπει να κατανοήσουν ότι οι οπτικοί δίσκοι είναι το καταλληλότερο μέσο για μακροπρόθεσμη αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων. Εάν διαθέτετε συσκευή εγγραφής CD, θα πρέπει να τους διδάξετε πώς να οργανώνουν τη σύνταξη των αρχείων.

Σημαντικό σημείο στην εκπαίδευση είναι να εξηγήσουμε τους κινδύνους στους οποίους εκτίθενται οι πληροφορίες υπολογιστή από την πλευρά των κακόβουλων προγραμμάτων - ιών υπολογιστών. Τα παιδιά πρέπει να διδάσκονται τους βασικούς κανόνες της «υγιεινής των υπολογιστών»: να διενεργούν έλεγχο κατά των ιών όλων των αρχείων που ελήφθησαν πρόσφατα. ενημερώνει τακτικά τις βάσεις δεδομένων των προγραμμάτων προστασίας από ιούς.

12. Γλώσσες

Ορισμός και ταξινόμηση γλωσσών

Γλώσσα - αυτό είναι συγκεκριμένη συμβολική αναπαράσταση πληροφοριών... Στο λεξικό σχολικής πληροφορικής, που συνέταξε ο Α.Π. Ershov, δίνεται ο ακόλουθος ορισμός: Γλώσσα- ένα σύνολο συμβόλων και ένα σύνολο κανόνων που καθορίζουν τον τρόπο σύνταξης σημαντικών μηνυμάτων από αυτά τα σύμβολα". Δεδομένου ότι ένα μήνυμα με νόημα νοείται ως πληροφορία, αυτός ο ορισμός συμπίπτει ουσιαστικά με τον πρώτο.

Οι γλώσσες χωρίζονται σε δύο ομάδες: φυσικές και τυπικές. Φυσικές γλώσσες- αυτό είναι ιστορικά αναπτυγμένες γλώσσες εθνικού λόγου... Οι περισσότερες σύγχρονες γλώσσες χαρακτηρίζονται από την παρουσία προφορικών και γραπτών μορφών λόγου. Η ανάλυση των φυσικών γλωσσών είναι σε μεγάλο βαθμό αντικείμενο των φιλολογικών επιστημών, ιδίως της γλωσσολογίας. Στην επιστήμη των υπολογιστών, η ανάλυση των φυσικών γλωσσών πραγματοποιείται από ειδικούς στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης. Ένας από τους στόχους της ανάπτυξης ενός έργου υπολογιστή πέμπτης γενιάς είναι να διδάξει έναν υπολογιστή να κατανοεί φυσικές γλώσσες.

Οι επίσημες γλώσσες είναι τεχνητές γλώσσες για επαγγελματική χρήση... Είναι γενικά διεθνείς και γραπτές. Παραδείγματα τέτοιων γλωσσών είναι η γλώσσα των μαθηματικών, η γλώσσα των χημικών τύπων, η μουσική σημειογραφία - η γλώσσα της μουσικής κ.λπ.

Οι ακόλουθες έννοιες συνδέονται με οποιαδήποτε γλώσσα: αλφάβητο - πολλά σύμβολα που χρησιμοποιούνται; σύνταξη- κανόνες γραφής γλωσσικών κατασκευών(κείμενο γλώσσας). σημασιολογία - σημασιολογική πλευρά των γλωσσικών κατασκευών; πραγματισμός - πρακτικές συνέπειες της χρήσης κειμένου σε μια δεδομένη γλώσσα.

Για επίσημες γλώσσεςχαρακτηρίζεται από το ότι ανήκει σε μια περιορισμένη θεματική ενότητα(μαθηματικά, χημεία, μουσική κ.λπ.). Ο σκοπός μιας επίσημης γλώσσας είναι μια επαρκή περιγραφή του συστήματος των εννοιών και των σχέσεων που είναι εγγενείς σε μια δεδομένη θεματική περιοχή... Επομένως, όλα τα προαναφερθέντα στοιχεία της γλώσσας (αλφάβητο, σύνταξη κ.λπ.) εστιάζονται στις ιδιαιτερότητες της θεματικής περιοχής. Μια γλώσσα μπορεί να αναπτυχθεί, να αλλάξει, να συμπληρωθεί μαζί με την ανάπτυξη της θεματικής της περιοχής.

Οι φυσικές γλώσσες δεν περιορίζονται στην εφαρμογή τους, με αυτή την έννοια μπορούν να ονομαστούν καθολικές. Ωστόσο, δεν είναι πάντα βολικό να χρησιμοποιείτε μόνο φυσική γλώσσα σε στενούς επαγγελματικούς τομείς. Σε τέτοιες περιπτώσεις, οι άνθρωποι καταφεύγουν στη χρήση επίσημων γλωσσών.

Υπάρχουν παραδείγματα γλωσσών που βρίσκονται σε μια ενδιάμεση κατάσταση μεταξύ φυσικής και τυπικής. Γλώσσα εσπεράντοδημιουργήθηκε τεχνητά για επικοινωνία μεταξύ ανθρώπων διαφορετικών εθνικοτήτων. ΕΝΑ λατινικά, που στην αρχαιότητα μιλούνταν από τους κατοίκους της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας, στην εποχή μας έχει γίνει η επίσημη γλώσσα της ιατρικής και της φαρμακολογίας, έχοντας χάσει τη λειτουργία της ομιλούμενης γλώσσας.

Γλώσσες Πληροφορικής

Οι πληροφορίες που κυκλοφορούν σε έναν υπολογιστή χωρίζονται σε δύο τύπους: επεξεργασμένες πληροφορίες (δεδομένα) και πληροφορίες που ελέγχουν τη λειτουργία ενός υπολογιστή (εντολές, προγράμματα, χειριστές).

Συνήθως ονομάζονται πληροφορίες που παρουσιάζονται σε μορφή κατάλληλη για αποθήκευση, μετάδοση και επεξεργασία από υπολογιστή δεδομένα... Παραδείγματα δεδομένων: αριθμοί κατά την επίλυση μαθηματικού προβλήματος. Ακολουθίες χαρακτήρων στην επεξεργασία κειμένου. μια εικόνα που εισάγεται σε υπολογιστή με σάρωση και προορίζεται για επεξεργασία. Ο τρόπος που παρουσιάζονται τα δεδομένα σε έναν υπολογιστή ονομάζεται γλώσσα παρουσίασης.

Κάθε τύπος δεδομένων έχει διαφορετική εξωτερική και εσωτερική αναπαράσταση δεδομένων. Εξωτερική εκπροσώπηση ανθρωποκεντρική, ορίζει την εμφάνιση των δεδομένων στις συσκευές εξόδου: στην οθόνη, στην εκτύπωση. Εσωτερική αναπαράσταση- αυτό είναι παρουσίαση σε μέσα αποθήκευσης σε υπολογιστή, δηλ. στη μνήμη, στις γραμμές μετάδοσης πληροφοριών. Ο υπολογιστής λειτουργεί απευθείας με πληροφορίες στην εσωτερική αναπαράσταση και η εξωτερική αναπαράσταση χρησιμοποιείται για την επικοινωνία με ένα άτομο.

Με τη γενικότερη έννοια, μπορούμε να πούμε ότι η γλώσσα αναπαράστασης δεδομένων υπολογιστή είναι δυαδική γλώσσα... Ωστόσο, από την άποψη των παραπάνω ιδιοτήτων που πρέπει να έχει οποιαδήποτε γλώσσα: αλφάβητο, σύνταξη, σημασιολογία, πραγματιστική, δεν μπορεί κανείς να μιλήσει για μια κοινή γλώσσα δυαδικών κωδίκων. Έχει κοινό μόνο το δυαδικό αλφάβητο: 0 και 1. Αλλά για διαφορετικούς τύπους δεδομένων, οι κανόνες σύνταξης και σημασιολογίας της εσωτερικής γλώσσας αναπαράστασης διαφέρουν. Η ίδια ακολουθία δυαδικών ψηφίων για διαφορετικούς τύπους δεδομένων έχει εντελώς διαφορετικές έννοιες. Για παράδειγμα, ο δυαδικός κωδικός "0100000100101011" στη γλώσσα αναπαράστασης ακεραίων σημαίνει τον δεκαδικό αριθμό 16683 και στη γλώσσα αναπαράστασης συμβολικών δεδομένων σημαίνει δύο χαρακτήρες - "A +". Ετσι, για διαφορετικούς τύπους δεδομένων, χρησιμοποιούνται διαφορετικές γλώσσες εσωτερικής αναπαράστασης. Όλα έχουν ένα δυαδικό αλφάβητο, αλλά διαφέρουν στην ερμηνεία των ακολουθιών χαρακτήρων.

Οι γλώσσες της εξωτερικής παρουσίασης δεδομένων είναι συνήθως κοντά στη μορφή που είναι γνωστή στον άνθρωπο: οι αριθμοί αντιπροσωπεύονται σε δεκαδικό σύστημα, όταν γράφετε κείμενα, χρησιμοποιούνται αλφάβητα φυσικών γλωσσών, παραδοσιακά μαθηματικά σύμβολα κ.λπ.. Στην παρουσίαση δομών δεδομένων, χρησιμοποιείται μια βολική μορφή πίνακα (σχεσιακές βάσεις δεδομένων). Αλλά σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχουν πάντα ορισμένοι κανόνες για τη σύνταξη και τη σημασιολογία της γλώσσας και χρησιμοποιείται ένα περιορισμένο σύνολο επιτρεπόμενων συμβόλων.

Η εσωτερική γλώσσα για την αναπαράσταση ενεργειών σε δεδομένα (η γλώσσα για τον έλεγχο της λειτουργίας ενός υπολογιστή) είναι γλώσσα εντολών επεξεργαστή υπολογιστή... Οι εξωτερικές γλώσσες για την αναπαράσταση ενεργειών σε δεδομένα περιλαμβάνουν γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, γλώσσες εισαγωγής για πακέτα εφαρμογών, γλώσσες εντολών λειτουργικού συστήματος, γλώσσες χειρισμού δεδομένων στο DBMSκαι τα λοιπά.

Οποιαδήποτε γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου περιλαμβάνει τόσο μέσα παρουσίασης δεδομένων - την ενότητα δεδομένων, όσο και τα μέσα αναπαράστασης ενεργειών σε δεδομένα - την ενότητα τελεστών (βλ. Γλώσσες προγραμματισμού”2). Το ίδιο ισχύει και για τους άλλους τύπους γλωσσών υπολογιστών που αναφέρονται παραπάνω.

Μεταξύ των επίσημων γλωσσών της επιστήμης, η γλώσσα των μαθηματικών είναι η πλησιέστερη στην επιστήμη των υπολογιστών.
Με τη σειρά τους, από τους πολλούς μαθηματικούς κλάδους, η θεωρία αριθμών και η μαθηματική λογική έχουν τις μεγαλύτερες εφαρμογές στην επιστήμη των υπολογιστών.
Από αυτή την άποψη, μπορούμε να πούμε ότι τα θέματα των αριθμητικών συστημάτων (η γλώσσα για την αναπαράσταση των αριθμών) και τα θεμέλια της μαθηματικής λογικής (η γλώσσα της λογικής) σχετίζονται με τα θεμελιώδη θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών (βλ. Αριθμητικά συστήματα" και " Boolean εκφράσεις” 2).

Κατευθυντήριες γραμμές

Στα προπαιδευτικά και βασικά μαθήματα της πληροφορικής, η συζήτηση για τις γλώσσες σε σχέση με ένα άτομο έχει μεγάλη εκπαιδευτική αξία. Ο όρος «γλώσσα» που είναι γνωστός στους μαθητές αποκτά μια νέα σημασία στο μυαλό τους. Ένα ολόκληρο σύστημα επιστημονικών εννοιών χτίζεται γύρω από αυτόν τον όρο. Η έννοια της γλώσσας είναι μια από τις πιο σημαντικές έννοιες που διαμορφώνουν συστήματα στο μάθημα της επιστήμης των υπολογιστών.

Μελετώντας κάθε νέο εργαλείο ΤΠΕ, οι μαθητές πρέπει να έλθουν στο γεγονός ότι για να δουλέψουν μαζί του, ο χρήστης πρέπει να κατακτήσει μια ορισμένη τυπική γλώσσα, ότι η χρήση του απαιτεί αυστηρή τήρηση των κανόνων της γλώσσας: γνώση του αλφαβήτου, σύνταξη, σημασιολογία και πραγματιστική. Αυτή η αυστηρότητα οφείλεται στο γεγονός ότι οι επίσημες γλώσσες, κατά κανόνα, δεν έχουν πλεονασμό. Επομένως, οποιαδήποτε παραβίαση των κανόνων (χρήση χαρακτήρα που δεν αποτελεί μέρος του αλφαβήτου, κακή χρήση διαχωριστικών, για παράδειγμα κόμμα αντί τελείας κ.λπ.) οδηγεί σε σφάλμα.

Οι μαθητές θα πρέπει να προσελκύονται από την κοινότητα ορισμένων γλωσσικών δομών που χρησιμοποιούνται σε διάφορες τεχνολογίες. Για παράδειγμα, οι κανόνες για τη σύνταξη τύπων σε υπολογιστικά φύλλα και αριθμητικές εκφράσεις σε γλώσσες προγραμματισμού είναι σχεδόν οι ίδιοι. Υπάρχουν διαφορές που πρέπει επίσης να προσέξετε. Για παράδειγμα, στις γλώσσες προγραμματισμού, οι λογικές συνδέσεις (NOT, AND, OR) είναι σήματα λειτουργίας και στα υπολογιστικά φύλλα είναι ονόματα συναρτήσεων.

Για να απλοποιηθεί η εργασία του χρήστη, το σύγχρονο λογισμικό χρησιμοποιεί συχνά διάφορα είδη κελύφους που παρέχουν μια βολική διεπαφή χρήστη. Θα πρέπει να εξηγηθεί στους μαθητές ότι πίσω από αυτά τα κοχύλια, κατά κανόνα, κρύβεται μια ορισμένη επισημοποιημένη γλώσσα. Για παράδειγμα, η γλώσσα εντολών του λειτουργικού συστήματος είναι κρυμμένη πίσω από το γραφικό κέλυφος του λειτουργικού συστήματος Windows. Ένα άλλο παράδειγμα: το MS Access DBMS παρέχει στον χρήστη την ευκαιρία να χρησιμοποιήσει τον σχεδιαστή πινάκων για τη δημιουργία της βάσης δεδομένων και τον σχεδιαστή ερωτημάτων για τη δημιουργία ερωτημάτων. Ωστόσο, πίσω από αυτά τα εργαλεία υψηλού επιπέδου "κρύβεται" η SQL - μια καθολική γλώσσα για την περιγραφή δεδομένων και χειρισμού δεδομένων. Μεταβαίνοντας στην κατάλληλη λειτουργία, μπορείτε να δείξετε πώς μοιάζουν οι εντολές SQL που δημιουργούνται ως αποτέλεσμα της εργασίας με τον σχεδιαστή.

Ενότητα βιβλιογραφίας "Θεωρητικές πληροφορίες"

1. Αντρέεβα Ε.V.,Μπόσοβα Λ.μεγάλο.,Φαλίνα Ι.Ν... Μαθηματικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. Μάθημα επιλογής. Μ .: BINOM. Εργαστήριο Γνώσης, 2005.

2. Μπεσένκοφ Σ.ΕΝΑ.,Ρακιτίνα Ε.ΕΝΑ... Επιστήμη των υπολογιστών. Συστηματική πορεία. Εγχειρίδιο για τη 10η τάξη. M .: Laboratory of Basic Knowledge, 2001, 57 p.

3.Wiener N... Κυβερνητική ή Έλεγχος και Επικοινωνία σε Ζώο και Μηχανή. Μόσχα: Σοβιετικό ραδιόφωνο, 1968, 201 σελ.

4. Πληροφορική. Βιβλίο εργαστηρίου σε 2 τόμους / Εκδ. Ι.Γ. Σεμακίνα, Ε.Κ. Χένερ. T. 1.M .: BINOM. Εργαστήριο Γνώσης, 2005.

5. A.A. Kuznetsov, S.A. Beshenkov, E.A. Rakitina, N.V. Matveeva, L.V. MilokhinaΣυνεχές μάθημα πληροφορικής (έννοια, σύστημα ενοτήτων, τυπικό πρόγραμμα). Πληροφορική και Εκπαίδευση, Νο 1, 2005.

6. Μαθηματικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό. Ενότητα: «Λεξικό Σχολικής Πληροφορικής». Μόσχα: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1988.

7.Φρίντλαντ Α.ΕΙΜΑΙ... Πληροφορική: διαδικασίες, συστήματα, πόροι. Μ .: BINOM. Εργαστήριο Γνώσης, 2003.