1. Тема 1
Основные понятия и методы теории
информатики и кодирования.
Сигналы, данные, информация.
Общая характеристика процессов сбора,
передачи, обработки и накопления
информации
Информатика

2. 2
1.1. Сообщения, данные, сигнал,
атрибутивные свойства информации,
показатели качества информации,
формы представления информации.
Системы передачи информации.

3. 3
Информация
- какие-либо сведения о чём-либо

4. 4
ИНФОРМАЦИЯ
• абстракция, абстрактная модель
рассматриваемой системы (в математике);
• сигналы для управления, приспособления
рассматриваемой системы (в кибернетике);
• мера хаоса в рассматриваемой системе (в
термодинамике);
• вероятность выбора в рассматриваемой
системе (в теории вероятностей);
• мера разнообразия в рассматриваемой
системе (в биологии) и др.

5. 5
Информация
снятая
неопределенность наших
знаний о чем-то
Клод Элвуд Шеннон
Claude Elwood Shannon
(1916-2001)

6. 6
Информация по отношению к
источнику или приемнику:
• входная,
• выходная,
• внутренняя.

7. 7
Информация по отношению к
конечному результату:
• исходная,
• промежуточная,
• результирующая.

8. 8
Информация по ее
изменчивости:
• постоянная,
• переменная,
• смешанная.

9. 9
Информация по стадии ее
использования:
• первичная,
• вторичная.

10. 10
Информация по ее полноте:
• избыточная,
• достаточная,
• недостаточная.

11. 11
Информация по доступу к ней:
• открытая,
• закрытая.

12. 12
По способу восприятия:
•
•
•
•
•
Визуальная .
Аудиальная.
Тактильная.
Обонятельная.
Вкусовая.

13. 13
По форме представления:
•
•
•
•
Текстовая.
Числовая.
Графическая.
Звуковая.

14. 14
По истинности:
• истинная
• ложная

15. 15
Основные свойства информации:
•
•
•
•
•
•
•
•
полнота;
актуальность;
адекватность;
понятность;
достоверность;
массовость;
устойчивость;
ценность и др.

16. 16
Информация – это содержание
сообщения,
а сообщение – форма
информации

17. 17
Схема передачи информации
Источник
информации
Канал связи
Получатель
информации

18. 18
• Некоторая материальная субстанция, при
помощи которой передается информация,
называется носитель информации, а
сообщение в этом случае будет называться
сигналом.

19. 19

20. 20
Процедура дискретизации
непрерывного сообщения

21. 21
Методы получения информации
• Эмпирические методы или методы
получения эмпирических данных.
• Теоретические методы или методы
построения различных теорий.
• Эмпирико-теоретические методы
(смешанные) или методы построения теорий
на основе полученных эмпирических данных
об объекте, процессе, явлении.

22. 22
Эмпирические методы
•
•
•
•
Наблюдение.
Сравнение.
Измерение.
Эксперимент.

23. 23
Эмпирико-теоретические методы

24. 24
Теоретические методы
•
•
•
•
•
Восхождение от абстрактного к конкретному.
Идеализация.
Формализация.
Аксиоматизация.
Виртуализация.

25. 25
1.2. Меры и единицы представления,
измерения и хранения информации

26. 26
ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА
ИНФОРМАЦИИ
Вероятностный
подход
Объемный подход

27. 27
Вероятностный подход
• Количество информации – число,
адекватно характеризующее разнообразие
(структурированность, определенность,
выбор состояний и т.д.) в оцениваемой
системе.
• Мера информации – критерий оценки
количества информации.

28. 28
Мера Р. Хартли

29. 29
Бит
– (англ. binary digit – двоичное число; также
игра слов: англ. bit – кусочек, частица) –
единица измерения количества информации,
равная одному разряду в двоичной системе
счисления, или по другому – количество
информации, которое мы получаем при
выборе одного из двух возможных вариантов
(да/нет).

30. 30
Пример
• В аэропорту стоит 6 самолетов, из них один
летит в Москву. Сколько информации несет
сообщение «В Москву летит второй
самолет»?
H = log26 = 2,585 бит

31. 31
H = log2N
• Уменьшение Н говорит об уменьшении
разнообразия состояний N системы.
• Увеличение Н говорит об увеличении
разнообразия состояний N системы.

32. 32
Алфавит
• – набор знаков, используемых при
кодировании информации с помощью
некоторого языка. Количество символов в
нем – мощность алфавита.
• АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ
• 0123456789
+Пробел - 34 (H = 5,0875)
- 10 (H = 3,32)

33. 33
Задача
• Определить объем информации в
сообщении:
ПРИВЕТ ВАСЯ
• Решение:
11 символов,
мощность алфавита 34,
1 символ несет 5,0875 бит информации,
11 * 5,0875 = 56 бит.

34. 34
Мера Шеннона

35. 35
Распределение вероятности
появления букв в русском тексте

36. 36
Задача
• Определить объем информации в сообщении,
с учетом распределения вероятности русских
букв в текстах :
ПРИВЕТ ВАСЯ
• Решение:
11 символов,
мощность алфавита 34,
1 символ несет 4,72 бит информации,
11 * 4,72 = 51,92 бит.

37. 37
Коэффициент Больцмана
• k = 1.38 * 10–16 (эрг/град)
Формула Больцмана

38. 38
Соотношение между энтропией и
информацией
H+S(log2e)/k=const

39. 39
Вывод
• увеличение меры Шеннона свидетельствует
об уменьшении энтропии (увеличении
порядка) системы;
• уменьшение меры Шеннона
свидетельствует об увеличении энтропии
(увеличении беспорядка) системы.

40. 40
Объемный подход
•
•
•
•
•
•
•
•
1 бит ( bi nary digi t – двоичное число) = 0 или 1,
1 байт 8 бит,
1 килобайт (1Кб) = 213 бит,
1 мегабайт (1Мб) = 223 бит,
1 гигабайт (1Гб) = 233 бит,
1 терабайт (1Тб) = 243 бит,
1 петабайт (1Пб) = 253 бит,
1 эксабайт (1Эб) = 263 бит.

41. 41
1.3. Системы счисления
Любая система счисления – это система
кодирования числовых величин (количеств),
позволяющая выполнять операции
кодирования и декодирования, то есть по
любой количественной величине однозначно
находить его кодовое представление и по
любой кодовой записи – восстанавливать
соответствующую ей числовую величину.

42. 42

43. 43
Соответствие разных систем счисления
Основание системы счисления
10
2
8
16
0
0
0
0
1
1
1
1
2
10
2
2
3
11
3
3
4
100
4
4
5
101
5
5
6
110
6
6
7
111
7
7
8
1000
10
8
9
1001
11
9
10
1010
12
A
11
1011
13
B
12
1100
14
C
13
1101
15
D
14
1110
16
E
15
1111
17
F

44. 44
1.4. Кодирование данных в ЭВМ
КОД — правило (алгоритм) сопоставления
каждому конкретному сообщению строго
определённой комбинации символов (знаков)
(или сигналов).

45. 45
Процесс передачи сообщения от
источника к приемнику
Источник
информации
кодирование
Канал связи
Помехи
декодирование
Получатель
информации

46. 46
Азбука Морзе

47. 47
Графическое представление Азбуки
Морзе для русских символов

48. 48
Азбука Бодо
• Бод (англ. baud) в связи и электронике —
единица измерения символьной скорости,
количество изменений информационного
параметра несущего периодического сигнала
в секунду

49. 49
Международные системы
байтового кодирования
•
•
•
•
•
•
Английские символы - 26 * 2
цифры - 10 штук
знаки препинания
разделительные знаки
знаки привычных математических действий
некоторые специальные символы
потребуется около 100 символов
128 = 27

50. 50
ASCII
(англ. American Standard Code for
Information Interchange)
• создана в 1963 году и изначально была
семибитной только для английского
алфавита
• позднее появились версии восмибитные

51. 51
• Для русского алфавита была разработана
кодировка КОИ-7 (неудачная), которую
потом переделали в КОИ-8.
• Также большой популярностью пользовалась
кодировка Windows-1251

52. 52
Таблица расширенного кода ASCII
Windows-1251

53. 53
Unicode
• стандарт кодирования символов,
позволяющий представить знаки
практически всех письменных языков
• роль этой кодировки в веб-секторе постоянно
растёт, на начало 2010 доля веб-сайтов,
использующих Юникод, составила около 50
%.

54. 54