Язык как способ представления информации что это такое

Ответ на экзаменационный билет: язык как способ представления информации: естественные и формальные языки. Основные информационные процессы: хранение, передача и обработка информации

1. Язык как способ представления информации: естественные и формальные языки. Основные информационные процессы: хранение, передача и обработка информации.

Язык как способ представления информации: естественные и формальные языки.

Информация для человека – это знания, которые он получает из различных источников. Все знания можно разделить на две группы: декларативные (знания об явлениях, событиях, свойствах объектов начинающиеся со слов «Я знаю что…») и процедурные (определяют действия, необходимые для достижения какой либо цели; начинаются со слов «Я знаю как…»).

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена информация.

В процессе развития человеческого общества люди выработали большое число языков. Примеры языков:

· разговорные языки (в настоящее время в мире их насчитывают более 2000);

· языки мимики и жестов;

· языки чертежей, рисунков, схем;

· языки науки (математики, химии, биологии и т. д.);

· языки искусства (живописи, музыки, скульптуры, архитектуры и т. д.);

· специальные языки (азбука Брайля для слепых, азбука Морзе, Эсперанто, морской семафор и т. д.);

Язык –– это знаковая система, используемая для целей коммуникации и познания. Основой большинства языков является алфавит – набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.

Все языки можно разделить на естественные и искусственные.

Естественными называются “обычные”, “разговорные” языки, которые складываются стихийно и в течение долгого времени. История каждого такого языка неотделима от истории народа, владеющего им. Естественный язык, предназначенный, прежде всего, для повседневного общения.

Искусственные языки создаются людьми для специальных целей либо для определенных групп людей: язык математики, морской семафор, язык программирования. Характерной особенностью искусственных языков является однозначная определенность их словаря, правил образования выражений и правил придания им значений.

Любой язык –– и естественный и искусственный –– обладает набором определенных правил. Они могут быть явно и строго сформулированными (формализованными), а могут допускать различные варианты их использования.

Формализованный (формальный) язык –– язык, характеризующийся точными правилами построения выражений и их понимания. Он строится в соответствии с четкими правилами, обеспечивая непротиворечивое, точное и компактное отображение свойств и отношений изучаемой предметной области (моделируемых объектов).

Формальные языки широко применяются в науке и технике. Формальные языки часто конструируются на базе языка математики. Веком бурного развития различных формальных языков можно считать XX век.

С точки зрения информатики, среди формальных языков наиболее значительную роль играют формальный язык логики (язык алгебры логики) и языки программирования.

Основные информационные процессы: хранение, передача и обработка информации.

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами. Выделяют три основных вида информационных процессов: обмен, хранение и обработка информации.

Передача информации — это распространение ее на расстояние. Обмен (передача) информацией может происходить как при непосредственном общении между людьми, так и с помощью технических средств связи: телефона, радио, телевидения, компьютерных сетей и т. д. Отметим, что без помощи технических средств люди способны обмениваться информацией только голосом, жестами, мимикой на небольшом расстоянии. Развитие человечества было бы невозможно без обмена информацией. С древнейших времен человек изобретал способы передачи информации. Наши предки умели передавать сигналы дымом костра, звуками колокола и т. д. За последние два века появились телеграф, телефон, радио, телевидение. В последние годы бурно развивается мобильная связь и компьютерные коммуникации. Несмотря на все многообразие средств передачи информации сам процесс описывается общей схемой:

Человек хранит информацию либо в собственной памяти, либо на каких-то внешних носителях (на бумаге, аудио и видеокассетах и т. д.). Сведения, которые мы помним (т. е. храним во внутренней памяти), всегда доступны и мы можем оперативно (быстро) ими воспользоваться. Внутреннюю память, поэтому, часто называют оперативной. К сожалению, ёмкость нашей памяти ограничена, к тому же часть сведений со временем человек забывает. Информация на внешних носителях хранится надежнее, но чтобы использовать такую информацию, её сначала нужно сделать оперативной (например, чтобы набрать номер телефона, необходимо сначала найти его в телефонной книге и прочитать).

Человеку почти непрерывно приходится заниматься обработкой информации. Приведем несколько примеров обработки:

· получение новой информации из данной путем вычислений или логических рассуждений (решение математической задачи);

· изменение формы представления информации (перевод текста с одного языка на другой);

· поиск информации в информационном массиве (поиск номера телефона в телефонной книге);

· сортировка информации (упорядочение списка учеников класса в алфавитном порядке).

Процесс обработки информации вручную ведется очень медленно, при этом нам свойственно допускать ошибки, уставать, а иногда обработка невозможна.

Источник

Язык как способ представления информации что это такое

Видео YouTube

Видео YouTube

II. Ознакомьтесь с материалом

1) Основные определения.

Информация для чел овека — это знания, которые он получает из различных источников.

Знание – это осознанная информация. Знание позволяет много раз

использовать информацию, которую получили только один раз. Первой формой передачи информации был жест. Затем знания передавались при помощи символов, рисунков, а затем – при помощи письма.

Вторая группа знаний может начинаться словами «Я знаю, как. «, это

процедурные знания . Например, Я знаю, как включать компьютер; Я знаю, как дрессировать собаку.

Декларативные знания – знания об определенных явлениях, событиях,

свойствах объектов, зависимостях (я знаю что).

Процедурные знания – знания определяют действия для достижения какой- либо цели(я знаю как).

В широком смысле информация – это отражение реального мира. Весь окружающий нас мир можно представить в виде совокупности объектов и процессов.

знания (Для выполнения задания создайте копию документа и сохраните её под своим именем и фамилией)

2) Новая информация

Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка. В процессе развития человеческого общества люди выработали большое число языков.

— разговорные языки (в настоящее время в мире их насчитывают более 2000);

— языки мимики и жестов;

— языки чертежей, рисунков, схем;

— языки науки (математики, химии, биологии и т.д.);

— языки искусства (живописи, музыки, скульптуры, архитектуры и т.д.);

— специальные языки (азбука Брайля для слепых, азбука Морзе, Эсперанто, морской семафор и т.д.);

— алгоритмические языки (блок-схемы, языки программирования)

Язык – это знаковая система, используемая для целей коммуникации и познания.

Основой большинства языков является алфавит – это набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.

В свою очередь, языки делятся на: естественные и формальные.

Естественными языками – называются “обычные”,

Формальные языки – язык, характеризующийся точными

правилами построения выражений и их понимания. Он строится в соответствии с четкими правилами, обеспечивая непротиворечивое, точное и компактное отображение свойств и отношений изучаемой предметной области (моделируемых объектов).

Естественные языки (носят национальный характер): речь и письменность

Формальные языки (интернациональны, понятны всем)

Источник

Язык как способ представления информации, двоичная форма представления информации, ее особенности и преимущества

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление. Понятие «информация» является базовым в курсе информатики, невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия.

В случае с понятием «информация» проблема его определения еще более сложная, так как оно является общенаучным понятием. Данное понятие используется в различных науках (информатике, кибернетике, биологии, физике и др.), при этом в каждой науке понятие «информация» связано с различными системами понятий.

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

Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.), то есть информация представляется с помощью естественных языков. В основе языка лежит алфавит, то есть набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию. В основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, английский язык использует латиницу (26 знаков), китайский язык использует алфавит из десятков тысяч знаков (иероглифов).

Последовательности символов алфавита в соответствии с правилами грамматики образуют основные объекты языка — слова. Правила, согласно которым образуются предложения из слов данного языка, называются синтаксисом. Необходимо отметить, что в естественных языках грамматика и синтаксис языка формулируются с помощью большого количества правил, из которых существуют исключения, так как такие правила складывались исторически.

Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки (системы счисления, язык алгебры, языки программирования и др.). Основное отличие формальных языков от естественных состоит в наличии строгих правил грамматики и синтаксиса.

Например, системы счисления можно рассматривать как формальные языки, имеющие алфавит (цифры) и позволяющие не только именовать и записывать объекты (числа), но и выполнять над ними арифметические операции по строго определенным правилам. Некоторые языки используют в качестве знаков не буквы и цифры, а другие символы, например химические формулы, ноты, изображения элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире (код азбуки Морзе) и другие.

Знаки могут иметь различную физическую природу. Например, для представления информации с использованием языка в письменной форме используются знаки, которые являются изображениями на бумаге или других носителях, в устной речи в качестве знаков языка используются различные звуки (фонемы), а при обработке текста на компьютере знаки представляются в форме последовательностей электрических импульсов (компьютерных кодов)

ЯЗЫК КАК СПОСОБ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ.

ДВОИЧНАЯ ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ.

Понятие информация является одним из фундаментальных в современной науке вообще и базовым для изучаемой ними информатики. Информацию рассматривают в качестве важнейшей сущности мира, в котором мы живем.

Язык – это средство отражения и познания окружающего мира. Информационный процесс может осуществляться только при наличии языка.

Язык – универсальное средство передачи информации. В простейшем бытовом понимании с термином «информация» обычно ассоциируются некоторые сведения, данные, знания и тому подобное. Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представление передаваемой информации. При этом предполагается что имеется «источник информации» и «получатель информации». Информацию об окружающем нас реальном мире мы получаем в виде набора символов или сигналов. Но если эти символы или сигналы никому не понятны, то информация бесполезна. Необходим язык общения — знаковый способ представления информации.

Основа языка — алфавит — некоторый конечный упорядоченный набор символов или сигналов. Примеры алфавитов: латинский (26 символов), русский (33 символа), арабские цифры, азбука Морзе и так далее. В информатике и информационных технологиях термин «язык» имеет свое значение: совокупность символов, соглашений и правил, используемых для отображения и передачи информации, средство описания данных и алгоритмов решения задач.

В зависимости от задач, которые мы перед собой ставим, можно использовать разные способы представления информации.
Некоторый набор символов алфавита образует слово, а число этих символов есть его длина. От изменения длины слова, очевидно, будет меняться и информация, заключенная в нем. Чтобы разобраться в изменениях информации, необходима ее оценка (измерение).

Одно и та же информация может существовать в различных формах. Для представления информации удобно использовать знаковые системы. Знаковая система состоит из определенного набора знаков и из правил работы с ними.

Знак – это сущность, имеющая некоторый смысл и некоторый внешний вид. Физический носитель знака может быть различным: для передачи одного и того же знака может использоваться в устной речи – звук, в письменной речи – буква, в памяти компьютера – последовательность электрических импульсов.

Процесс перевода информации из одной формы представления в другую называют кодированием информации. С помощью двух цифр можно закодировать любое сообщение. Достоинство двоичного кодирования – простота реализации. Недостаток – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых однотипных элементов, чем с большим числом сложных.

Двоичное кодирование информации

Теория кодирования – это раздел теории информации, связанный с задачами кодирования и декодирования сообщений, поступающих к потребителям и посылаемых из источников информации.

Теория кодирования близка к древнейшему искусству тайнописи – криптографии. Над разработкой различных шифров трудились многие известные ученые: философ Ф. Бэкон, математики Д.Кардано, Д. Валлис. Одновременно с развитием методов шифровки развивались приемы расшифровки, или криптоанализа.

В середине ХIХ в. ситуация изменилась. Изобретение телефона и искрового телеграфа поставило перед учеными и инженерами проблему создания новой теории кодирования. Первой ориентированной на технику системой кодирования оказалась азбука Морзе, в которой принято троичное кодирование (точка, тире, пауза).

Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

Двоичный алфавит состоит из двух цифр 0 и 1.

Цифровые ЭВМ (персональные компьютеры относятся к классу цифровых) используют двоичное кодирование любой информации. В основном это объясняется тем, что построить техническое устройство, безошибочно различающее 2 разных состояния сигнала, технически оказалось проще, чем то, которое бы безошибочно различало 5 или 10 различных состояний.

К недостаткам двоичного кодирования относят очень длинные записи двоичных кодов, что затрудняет работу с ними.

Двоичная система используется в цифровой электронике, компьютерной технике. Двоичная система в современном представлении была полностью описана немецким философом и математиком Готтфридом Лейбницем в XVII веке в работе «Explication de l’Arithmetique Binaire» («Объяснение бинарной арифметики»). Компьютер обрабатывает информацию только в закодированном виде.

Кодирование и его теория своими корнями связаны с древнейшим искусством тайнописи или криптографии. Первой ориентированной на технику системой кодирования стала азбука Морзе. Это попытка двоичного кодирования, но здесь кроме двух символов — точка и тире — есть еще и третий символ — пробел (пауза). С той или иной степенью точности информацию можно разделить на небольшие элементарные части. Например, текст в книге состоит из букв, пробелов и других символов, рисунок из точек, музыка из отдельных звуков.

В двоичной системе счисления всего две цифры, называемые двоичными (binary digits). Сокращение этого наименования привело к появлению термина бит, ставшего названием разряда двоичного числа. Веса разрядов в двоичной системе изменяются по степеням двойки. Поскольку вес каждого разряда умножается либо на 0, либо на 1, то в результате значение числа определяется как сумма соответствующих значений степеней двойки. Если какой — либо разряд двоичного числа равен 1, то он называется значащим разрядом.

Создатели компьютера отдают предпочтение именно двоичной системе счисления, потому что в техническом устройстве наиболее просто реализовать два противоположных физических состояния. В компьютере «бит» является наименьшей возможной единицей информации. Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи двоичных символов.

Каждый символ — это элементарная часть информации. Информация будет закодированной, если любая ее элементарная часть представлена в виде числа или набора чисел. Перевод с одного языка на другой с помощью словаря, зашифровка сообщения, запись алгоритма на языке программирования меняют только форму представления, внешний вид информации.

Для того чтобы при кодировании информация не потерялась и не исказилась, нужно устанавливать соответствие между двумя знаковыми системами. Составляют таблицы соответствия между знаками или группами знаков. Такие таблицы называются кодовыми. Язык является знаковой системой, соответственно в нем имеется набор знаков и список правил для работы с ними. Правила описывают способы составления из элементарных, основных знаков более сложных конструкций.

Двоичная система счисления является основной системой представления информации в памяти компьютера.

Язык некоторых компьютеров первого поколения основывался только с 50 – х годов 20 – го века, начала применяться практически во всех вычислительных машинах двоичная система, это было обусловлено:

Экономичностью аппаратной реализацией всех схем ЭВМ для радиоэлектронных элементов (радиоламп, полупроводниковых элементов), которые в основном используются в вычислительных машинах;

Более простой реализацией алгоритмов выполнения арифметических и логорических операций;

Более надежный физической реализацией основных функций, так как они имеют всего два состояния (0 и 1), это состояние надежно и помехоустойчиво.

Бит — самое короткое слово двоичного алфавита, причем цифры 0 и 1 при этом равноправны. Количество информации в двоичном коде 10100111 равно 8 бит. Но 1 бит — это очень маленькое количество информации.

Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи двоичных символов.

Двоичное слово из восьми знаков содержит один байт информации, 1024 байта образуют килобайт, 1024 килобайта – мегабайт, а 1024 мегабайта – гигабайт.

Двоичная система используется в цифровых вычислительных устройствах, поскольку является простой и удовлетворяет следующим требованиям:

Чем меньше значений существует в системе, тем проще изготовить отдельные элементы;

Чем меньше количество состояний у элемента, тем выше помехоустойчивость и тем быстрее он может работать;

Простота создания таблиц сложения и умножения – основных арифметических операций над числами.

Система счисления в зависимости от способов изображения чисел делится на:

Примером непозиционной системы счисления может служить римская система, в которой для каждого числа используется специфическое сочетание символов, например ХIV, CXXVII и тому подобное.

Позиционная система счисления определяется ее основанием – числом используемых в ней чисел. В позиционных системах значение каждой цифры определяется ее местом в числе, любое число может быть представлено суммой произведения цифры. Среди позиционных систем счисления наибольшее распространение имеет двоичная система счисления с основанием 2. В ней используются только две цифры 0 и 1 (да – нет, ложь – истина, включено – выключено, есть сигнал – нет сигнала и тому подобное).

Переход от десятичной записи к двоичной осуществляется легко: десятичное число делится на два, затем на два делится частное, затем – новое частное и так до тех пор, пока не будет получено последнее частное (равное 1), причем каждый раз записывается остаток от деления. Выписав последнее частное (1) и вслед за ним в обратном порядке все остатки от деления исходного числа на два, мы получим двоичный эквивалент исходного числа. Чтобы записать двоичное число в десятичной системе, необходимо обратить процедуру: умножить первую цифру слева на 2, к полученному результату прибавить вторую цифру слева, полученную сумму прибавить к третьей цифре слева и так далее до тех пор, пока мы не прибавим последнюю (самую правую) цифру двоичного числа.

Десятичное число 6 в двоичной системе записывается как 0110 и расшифровывается так:

0∙2³ + 1∙2² + 1∙2¹ + 0∙2º

ля перевода необходимо разложить число по основанию системы счисления и посчитать результат.

Двоичное число 1011 можно прочесть как десятичное 11:

1∙2³ + 0∙2² + 1∙2¹ + 1∙2º

Существуют формальные правила перевода чисел из одной системы в другую, в частности, двоичного числа в десятичное и наоборот. Например, для перевода целого десятичного числа в двоичное нужно делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется 0 и 1, а затем записать остатки справа налево.

Первый остаток – это младший нулевой разряд искомого числа. Последнее частное – старшая цифра искомого числа

Таким образом, 13 = 1101.

Количество цифр (бит) в числе определяет разрядность числа. Биты в числе нумеруются справа, налево начиная с нулевого разряда.

Общая формула для подсчета количества кодируемых значений в двоичной системе счисления имеет вид:

где N – количество кодируемых значений, m- число разрядов двоичной системы.

Числа, записанные в двоичной системе, требуют большего числа знаков, чем их аналоги в десятичной системе, в двоичной, и в десятичной системе суть состоит в позиционном принципе записи чисел, поэтому ясно, что современные суперкомпьютеры стали возможны благодаря тому, что четыре тысячи лет назад в Месопотамии было совершено важнейшее открытие в области обозначения чисел.

В последние годы в области прикладной математики, особенно в компьютерах, очень важное значение приобрела двоичная система счисления.

Источник