ИНФОРМАТИКА 1.ВведениеВведение 2.Измерение количества информацииИзмерение количества информации 3.ЗадачиЗадачи

ИНФОРМАТИКА Тема 1. Введение

Информатика. Происхождение : 3 informatique = information + automatique информатика информация автоматика Английский язык: computer science компьютер + наука = наука о компьютерах 60-е года XX века во Франции. Означает: «Автоматизированная переработка информации» В России термин«Информатика» с 1983 года Причина появления: Бурное развитие вычислительной техники.

4 Информатика. Определение. Информатика это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации с помощью компьютерной техники.

5 Информация – это … Информация (в философии) – это отражение реального мира с помощью сведений, которые человек получает с помощью органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания) Информация (от лат. Informatiо) – разъяснение, сведения Информация (в широком смысле) – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами, между устройствами без участия человека.

6 Виды информации Символ (знак, жест) Текст (состоит из символов, важен их порядок) Числовая информация Графическая информация (рисунки, картины, чертежи, фото, схемы, карты) Звук Тактильная информация (осязание) Вкус Запах

7 Информационные процессы Хранение мозг, бумага, камень, береста, … память ПК, дискеты, винчестеры, CD, DVD, магнитная лента Обработка создание новой информации кодирование – изменение формы, запись в другой знаковой системе поиск сортировка – расстановка элементов в заданном порядке Передача источник информации приемник информации канал связи помехи

ИНФОРМАТИКА © А.А.Усольцев, Тема 2. Измерение количества информации

9 Единицы измерения 1 бит (binary digit, двоичная цифра) – это количество информации, которое мы получаем при выборе одного из двух возможных вариантов (вопрос: «Да» или «Нет»?) Примеры: Эта стена – зеленая? Да. Дверь открыта? Нет. Сегодня выходной? Нет.

10 Если вариантов больше… «Да» или «Нет»? 2 варианта – 1 бит 4 варианта – 2 бита 8 вариантов – 3 бита

11 Если вариантов больше… Количество вариантов Количество бит информации вариантов – между 4 (2 бита) и 8 (3 бита) Ответ: количество информации между 2 и 3 битами

12 Единицы измерения 1 байт (bytе) = 8 бит 1 Кб (килобайт) = 1024 байта 1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб 1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб 1 Тб (терабайт) = 1024 Гб 1 Пб (петабайт) = 1024 Тб 2 10

13 Единицы измерения (11 класс) 1 байт (bytе) – это объем компьютерной памяти, который имеет индивидуальный адрес. Примеры из истории: 1 байт = 4 бита 1 байт = 6 бит 1 байт = 12 бит Сейчас обычно: 1 байт = 8 бит

14 Формула Хартли (1928) I – количество информации в битах N – количество вариантов Пример: В аэропорту стоит 6 самолетов, из них один летит в Москву. Сколько информации в сообщении «В Москву летит второй самолет»? бит

15 Вероятность события – число от 0 до 1, показывающее, как часто случается событие при большой серии одинаковых опытов. p = 0событие никогда не происходит (нет неопределенности) p = 0,5 событие происходит в половине случаев (есть неопределенность) p = 1событие происходит всегда (нет неопределенности) Полная система событий: одно из N событий обязательно произойдет (и только одно!). Вероятностный подход p i – вероятность выбора i -ого варианта ( i = 1,…, N )

16 Вероятностный подход Вычисление вероятности Задача. В пруду живут 100 рыб, из них 20 карасей, 30 пескарей, а остальные – окуни. Какова вероятность поймать карася (пескаря, окуня), если все рыбы одинаково голодны? Формула: число «нужных» событий общее число событий Решение: караси пескари окуни Как иначе посчитать p 3 ? ?

17 Вероятностный подход Как посчитать информацию, если варианты не равновероятны? – вероятность выбора i -ого варианта ( i = 1,…, N ) Идея: если случается менее вероятное событие, мы получаем больше информации. Если произошло событие i, мы получаем информацию Клод Шеннон ( ) американский математик и электротехник, один из создателей математической теории информации и криптографии.

18 Вероятностный подход Задача 1. В пруду живут 100 рыб, из них 20 карасей, 30 пескарей, а остальные – окуни. Сколько информации несет сообщение о том, что рыбак поймал карася (пескаря, окуня), если все рыбы одинаково голодны? Формула: Решение: карась пескарь окунь бита бит

19 Вероятностный подход Задача 2. Посчитать, чему равна информация в сообщении «Сейчас идет снег» зимой и летом. Решение: Событие 1 – идет снег, событие 2 – снег не идет. летом зимой летом бита зимой бит Что еще нужно для решения? ?

20 Формула Шеннона (1948) Средняя информация (неопределенность, энтропия системы) Система двух событий: 01 0,5 1 I Средняя информация (неопределенность) максимальна, когда все события равновероятны. p1p1 p 2 = 1 – p 1 Информация – мера снятия неопределенности. Когда средняя информация наибольшая? ?

21 Семантическая теория Ю.А. Шрейдер: Тезаурус – знания приемника информации о внешнем мире, его способность воспринимать те или иные сообщения. I тезаурус наилучшее восприятие сведения не новы ничего непонятно…

ИНФОРМАЦИЯ © А.А.Усольцев, Тема 3. Задачи

23 Перевод в другие единицы 25 Кб = =25·1024 байт =25·1024·8 бит =25:1024 Мб =25:1024:1024=25: Гб =25:1024:1024:1024= 25: Тб крупные единицы мелкие единицы деление умножение

24 Задачи: текст Сколько места в памяти надо выделить для хранение предложения «Привет, Студент!»? Ответ: 16 байт или 128 бита (в UNICODE: 32 байта или 256 бит) ограничивающие кавычки не учитываем считаем все символы, включая знаки препинания (здесь 16 символов) если нет дополнительной информации, то считаем, что 1 символ занимает 1 байт в кодировке UNICODE 1 символ занимает 2 байта

25 Задачи: текст Сколько места надо выделить для хранения 10 страниц книги, если на каждой странице помещаются 32 строки по 64 символа в каждой? на 1 странице 32·64=2048 символов на 10 страницах 10·2048=20480 символов каждый символ занимает 1 байт Решение: Ответ: байт или … 20480·8 бит или … 20480:1024 Кб = 20 Кб

26 Задачи: рисунок Сколько места в памяти надо выделить для хранения 16-цветного рисунка размером 32 на 64 пикселя? общее число пикселей: 32·64=2048 при использовании 16 цветов на 1 пиксель отводится 4 бита (выбор 1 из 16 вариантов) Решение: Ответ: 2048·4 бита = 8192 бита или … 2048·4:8 байта = 1024 байта или … 1024:1024 Кб = 1 Кб

ИНФОРМАЦИЯ © А.А.Усольцев, Тема 4. Информация и управление

28 Информация и управление Управление – это целенаправленное взаимодействие двух объектов, один из которых – управляющий (регулятор), а второй – управляемый (объект управления). регулятор объект цель среда Кибернетика – наука об общих закономерностях управления и передачи информации в природе, технике и обществе. Н. Винер ( ) «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине» «Кибернетика и общество»

29 Системы управления Система – группа объектов и связей между ними, выделенных из среды и рассматриваемых как одно целое. Система обладает особыми свойствами, которыми не обладает ни один объект в отдельности. Примеры: семья экологическая система компьютер техническая система общество

30 Системы управления Разомкнутые – регулятор не получает информации о состоянии объекта (программное управление). простота – не нужно датчиков нужна точная модель объекта нельзя учесть влияние среды Примеры: водитель с завязанными глазами начальник, не проверяющий рабочих информационное табло на вокзале светофор Неизвестно, достигнута ли цель. регулятор объект цель среда управление

31 Системы управления Замкнутые – регулятор получает информации о состоянии объекта по каналу обратной связи. усложнение системы модель объекта может быть неточной можно учесть влияние среды регулятор объект цель среда управление датчики обратная связь сравнение с целью! Отрицательная обратная связь – регулятор стремится уменьшить разницу между целью и фактическим состоянием объекта.

32 Системы управления Автоматические – работают полностью без участия человека. Автоматизированные – некоторые процессы выполняются автоматически, но при участии человека-оператора. Адаптивные – автоматически изменяют алгоритмы своей работы при изменении внешних условий: живые существа технические системы управления роботы

ИНФОРМАЦИЯ © А.А.Усольцев, Тема 5. Информационное общество

34 Информационное общество Этапы развития: письменность (Египет, Междуречье, Китай, 3000 лет до н.э.) книгопечатание (XV век, И. Гутенберг) средства связи – телеграф, телефон, радио, TV (конец XIX века) компьютерная техника (XX век) Информационное (постиндустриальное) общество – главными продуктами производства являются информация и знания. Информатизация – процесс перехода к информационному обществу.

35 Информационное общество Критерии: число компьютеров уровень развития компьютерных сетей доля населения, занятого в сфере ИТ Характерные черты: изменение структуры экономики развитие телекоммуникаций свобода доступа к информации рост информационной культуры (потребность и умение человека использовать ИТ) доступность образования изменение уклада жизни ближе всего США, Япония, Германия