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
Языки представления информации
Представление информации
1.1.1. Информация. Язык как способ представления и передачи информации: естественные и формальные языки
Информация— одно из основных, фундаментальных понятий мира, наряду с такими основополагающими понятиями науки, как материя и энергия.
Понятие «информация» (от лат. informatio — разъяснение, изложение, осведомление; informare — придавать форму) вошло в широкое употребление в середине XX века. Несмотря на всю его важность, строгого определения информации, пригодного для всех областей науки, сегодня не существует.
В обыденной жизни под информациейпонимают сведения о предметах, явлениях, фактах, действиях, процессах, передаваемые людьми устным, письменным или другим образом. Иными словами, это сведения об окружающем мире и процессах, протекающих в нем.
Сведения о внешнем мире человек воспринимает с помощью органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания). Таким образом, информация— это знания, сведения, которые человек получает из окружающего мира с помощью органов чувств. Такой подход к понятию «информация» можно назвать субъективным.
Однако понятие «информация» намного шире обыденного понимания. Так, с позиции кибернетики* информация— это совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые система или объект воспринимает извне (входная информация), выдает в окружающую среду (выходная информация) или хранит в себе (внутренняя информация).
Такое определение позволяет рассматривать с единой точки зрения самые разные процессы: передачу сообщений по техническим каналам связи, деятельность нервной системы человека и животных, работу вычислительных машин, различные процессы управления и т. д. Для кибернетического подхода важно, что информация используется для активного действия, управления, т. е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы.
Например, система управления автомобилем реагирует на нажатие педали газа водителем и регулирует подачу топлива в двигатель. Термостат воспринимает изменение температуры в помещении и в соответствии с заданным режимом включает или отключает отопительные приборы. Нейроны человека в случае, например, ожога или укола передают нервные импульсы к мышцам, что вызывает их быстрое сокращение. На основе генетической информации, заложенной в луковице тюльпана, из нее вырастает цветок определенного цвета.
В теории информации** под информацией понимается не каждое сообщение, а лишь такое, которое содержит неизвестные для получателя факты и дополняет его представление об объекте или процессе. С точки зрения такого вероятностного подхода информация— это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности и неполноты знаний. При таком подходе, например, формулировка теоремы Пифагора или название столицы Франции не являются информацией, если эти сведения уже известны получателю.
Функциональный подход определяет информациюкак форму отражения и часто связывает ее с живыми системами. Отражение понимается как результат некоторого воздействия. Некоторый объект считается носителем информации о другом объекте (или внешнем мире), если в нем происходят изменения, отражающие воздействия на него этого второго объекта. Например, проводник нагревается и удлиняется, если он включен в электрическую цепь; металлы, находящиеся на воздухе, окисляются. Тем самым эти объекты передают информацию о внешней среде.
* Кибернетика, по определению ее основоположника Норберта Винера, — наука о связи и управлении в машинах и животных, а также в обществе и человеческих существах.
** Теория информации — математическая теория систем связи и передачи информации. Ее создателем, так же как и основоположником цифровой связи, считается Клод Шеннон. Именно он впервые обосновал возможность применения двоичного кода для передачи информации.
Примерами отражения могут служить танец пчел, сообщающих о найденном источнике пищи; распускание почек на растениях при весеннем потеплении; дрожь человека как реакция на холод или рельеф Земли как результат тектонических процессов в ее недрах.
В компьютерной обработке данных под информациейпонимают последовательность символьных обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в доступном компьютеру виде. Как правило, наиболее часто в информатике используется следующее определение.
Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.
Науку, изучающую структуру и общие свойства информации, а также методы ее представления, накопления, хранения, поиска, обработки, передачи и воспроизведения с помощью технических средств, называют информатикой.
Виды информации
Одно и то же информационное сообщение может быть представлено знаками, записанными на бумаге или высеченными в камне; звуковыми волнами при устном сообщении; нервными импульсами в процессе говорения; электрическими импульсами при телефонной передаче или телевизионном показе и многими другими способами.
Таким образом, информация различается по форме представления. Технические системы обрабатывают информацию в сигнальном представлении. Человек воспринимает информацию также в виде знаков и образов. Это могут быть числа, тексты, графическое представление (таблицы, рисунки, чертежи, схемы, фотографии), видеоинформация и др. Информация может быть представлена и звуковыми сигналами (устная речь, музыка), жестами, запахами, вкусами, световыми сигналами, электрическими и нервными импульсами, перепадами давления или температуры и др. Соответственно, и носителями информации могут быть разные объекты. Среди них — материальные предметы (бумага, камень и т. д.); волны различной природы (звуковые, электромагнитные (световые, радиоволны), гравитационные); состояние вещества (давление, концентрация, температура).
По способу восприятия человеком различают информацию визуальную (зрительную), аудиальную (звуковую), вкусовую, обонятельную, тактильную. Значительную часть информации человек получает благодаря зрительному восприятию, меньшую — благодаря слуховому, остальные способы получения информации для человека менее важны. Поэтому в целом человек характеризуется аудиовизуальным восприятием информации.
Cвойства информации
Объективность.Информация не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения. Например, сообщение «до озера недалеко» несет субъективную информацию (зависящую от человека), а сообщение «до озера 4 км» — объективную. Объективную информацию можно получить, например, с помощью различных измерительных приборов.
Достоверность.Информация соответствует реальности, истинному состоянию. Недостоверной информация может стать в результате неточных измерений, помех либо в случае сознательного искажения. Намеренно искаженная информация называется дезинформацией.
Полнота.Информация достаточна для понимания ситуации и принятия решения. Неполная информация может привести к неправильной оценке ситуации и ошибочным решениям.
Актуальность.Информация важна, насущна именно в настоящий момент.
Ценность (полезность, значимость).Информация значима для решения поставленной задачи. Избыточная, лишняя информация называется шумом. Разница между полезной информацией и шумом условна — в разное время, при разных обстоятельствах и для разных потребителей одна и та же информация может быть ценной или лишней.
Понятность (ясность).Информация выражена способом, доступным получателю, и обеспечивает ясное и однозначное понимание.
Языки представления информации
Информацию можно представлять с помощью знаков. Знаковые системы— это наборы знаков определенного типа. Примерами знаковых систем являются разговорные языки, системы счисления, нотная грамота, математические формулы. Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита— некоторого конечного упорядоченного набора знаков (символов или сигналов). Полное число символов алфавита называют мощностью алфавита. В знаковую систему включаются также и правила выполнения операцийнад знаками алфавита.
Язык — определенная знаковая система представления информации. Существуют естественные и формальные языки.
К естественным языкамотносятся разговорные языки в устной и письменной форме, язык мимики и жестов и др. Разговорные языки начали формироваться еще в древнейшие времена для обмена информацией между людьми. На сегодняшний день существует несколько тысяч естественных языков — например, русский, английский, арабский, китайский и др.
В устной речи в качестве знаков языка используются различные звуки (фонемы). В основе письменной речи лежит алфавит — набор знаков (букв или иероглифов), которые человек различает по их начертанию. Алфавит русского языка называется кириллицей и содержит 33 знака, английский язык использует латиницу и содержит 26 знаков.
Из символов алфавита по правилам грамматики составляются слова, а из них по правилам синтаксиса — предложения.
Формальные языки— это специальные языки для различных областей человеческой деятельности. Они имеют жестко фиксированный алфавит и строгие правила грамматики и синтаксиса. Примерами формальных языков служат языки программирования, системы счисления, алгебра и другие языки математики, нотная запись, язык дорожных знаков.
Например, десятеричная система счисления — это знаковая система, в качестве алфавита которой используются арабские цифры, а выполнение арифметических операций над ними задается строгими правилами. Азбука Морзе представляет собой алфавит из двух знаков (точки и тире) и правила составления сигналов из этих знаков.
1.1.2. Формализация описания реальных объектов и процессов, моделирование
объектов и процессов
Модель — искусственно созданный объект, который замещает исследуемый объект
и отображает в более простом, уменьшенном виде структуру, свойства, взаимосвязи
и отношения между его элементами.
Для каждой модели существует ее прототип, или оригинал— тот объект, который она замещает. Процесс создания модели называется моделированием.
В процессе моделирования выделяются главные, наиболее существенные, свойства объекта.
Моделирование ставит целью понять сущность объекта, научиться им управлять, прогнозировать его состояние или действия. Моделировать можно существующие предметы, явления, процессы, а также не существующие: объекты, которые планируется разработать, явления, которые могут и не произойти, и т. д. По назначению различают модели научно-технические, исследовательские, обучающие, имитационные и др.
Научно-технические моделипозволяют исследовать явления и процессы в лабораторных, а не в реальных условиях. Исследовательские моделидают возможность изучить потенциальные свойства или характеристики сооружений и механизмов до их воплощения в жизнь, чтобы избежать возможных ошибок.
Обучающие моделии тренажеры используются для изучения или демонстрации свойств каких-либо объектов, процессов или явлений. Имитационные модели позволяют заменить (сымитировать) исследуемый объект другим со схожими свойствами.
Для исследования одного и того же объекта могут использоваться разные модели. Для исследования разных объектов может использоваться одна и та же модель.
По способу реализации модели подразделяют на материальные и информационные.
Материальные моделиимеют реальное воплощение: макеты, копии, образцы.
Информационные моделипредставляют совокупность информации, характеризующей свойства и состояние объекта и его взаимосвязи с внешним миром. Примерами информационных моделей служат качественные описания, схемы и чертежи, таблицы и рисунки, химические формулы и географические карты, диаграммы и планы и т. д.
Этапы разработки формальной информационной модели:
1. Анализ исследуемого объекта и его свойств, выделение существенных свойств с точки зрения моделирования.
2. Выбор формы представления модели.
3. Формализация.
4. Анализ модели на непротиворечивость.
5. Анализ адекватности (соответствия) модели целям и задачам моделирования.
Математические модели — информационные модели в виде совокупности математических формул, отражающих взаимозависимости между параметрами объекта.
Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 2958 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
