Урок 1
Поняття інформаційного процесу
Сприйняття та засвоєння інформації є необхідною умовою існування будь-якого організму. Живі істоти здатні не тільки приймати сигнали з реального світу за допомогою органів чуттів, але й обмінюватися цими даними між собою.
Інформаційні процеси характерні не тільки для живої природи. Створені людиною автоматичні машини також працюють у режимі одержання, зберігання й передачі інформації. Наприклад, датчик руху в стандартному режимі сканує приміщення, і у випадку виявлення змін у позначеному периметрі включає або відключає сигналізацію.
Властивості інформаційних процесів
Незалежно від способу одержання й використання інформація має єдині властивості:
1. Накопичується
2. Не зберігається (сама по собі)
3. Самоорганізовується (це породжує нову інформацію).
Виходить, інформаційний процес – це будь-які дії, виконувані з інформацією.
Типи інформаційних процесів
Розділяють три типи інформаційних процесів:
1. Пошук
2. Обробка
3. Зберігання
4. Використання
5. Передача
6. Інформаційний захист
На етапі пошуку або збору відбувається вивчення й аналіз інформації про який-небудь предмет чи явище. Після цього створюється загальний образ об'єкта, проводиться його оцінка.
Основна мета пошуку – відфільтрувати, розділити корисну й потрібну інформацію від «інформаційного сміття». Можна назвати деякі методи збору інформації: спостереження, спілкування, читання, перегляд та прослуховування.
Обробка виявляє загальні й конкретні властивості об'єкта, що представляє інтерес для людини.
Вона проводиться за логічними законами, а також за неформальними правилами («здоровий глузд», інтуїція, узагальнений досвід, стереотипи в суспільстві тощо). Кінцевим результатом такого процесу є інформація, але вже в іншому вигляді: структурована за певними ознаками або ж містить в собі відповіді на запитання для розв'язку конкретних завдань.
Процес зберігання інформації можна позначити як перенос її в часі. На цьому етапі інформацію запам'ятовують або фіксують для подальшого відтворення.
При використанні інформація потрібна для прийняття яких-небудь рішень для вирішення задач або як підштовхувач для конкретних дій. Але все залежить від правдивості, повноти, вірогідності отриманої інформації – лише тоді інформація допоможе людині зробити правильні висновки.
Етап передачі інформації відсилає повідомлення від відправника до одержувача. Відбувається «копіювання» інформації у вигляді якого-небудь сигналу в природному середовищі – акустичними (звуковими), електричними, електромагнітними й оптичними (зоровими) шляхами. Адже, з давніх часів люди з покоління в покоління передавали свої знання, передвіщали небезпеку, обмінювалися відомостями.
Згадайте хоча б історію про марафонського бігуна - грецький воїн Фідіппід без зупинок пробіг 42 кілометра (від міста Марафону до Афін), щоб повідомити про перемогу греків. Людина проробила стільки шляху, заради звістки! Можете собі уявити, наскільки була важлива ця інформація!
Отже, можливість обмінюватися інформацією - одна з важливих і втрішальних умінь людини.
Крім того, здатність чітко і ясно викладати думки (інформацію) завжди цінувалася в будь-яку епоху і у будь-якому типі суспільства.
Захист інформації – заборона доступу до неї особам з несанкціонованим доступом для запобігання зміни або руйнування інформації.
Для захисту інформації використовують різні методи:
- Шифрування
- Контроль
- Дублюванні каналів зв'язки (дзеркала)
2. Кількість інформації.
Повідомлення може містити інформацію, але інформативним воно буде лише тоді, коли воно містить нові, цікаві та зрозумілі відомості.
Повідомлення називається інформативним, якщо воно поповнює знання людини, несе для неї інформацію. (Повідомлення може містити інформацію, але не нести інформацію для людини.)
Якщо повідомлення неінформативне для людини, то кількість інформації в ньому, з точки зору цієї людини дорівнює нулю (для іншої людини може й ні).
Кількість інформації в неінформативному повідомленні дорівнює нулю.
Кількість інформації в інформативному повідомленні більше нуля.
Введемо одиницю вимірювання інформації з суб’єктивної точки зору. Для цього використаємо імовірнісний підхід.
Якщо нас цікавить деяке питання, то з одержанням інформації неповнота наших знань (невизначеність питання) зменьшується.
Якщо при цьому досягнута повна ясність в даному питанні (невизначеність зникла), то говорять, що одержана вичерпна інформація.
Якщо після одержання інформації невизначеність залишилася колишньою (знання, які повідомлялися, були відомі, або не стосувалися справи), то інформації не було одержано.
З’ясуємо, що означає невизначеність знань у деяких частинних випадках.
При підкиданні монети можливі 2 варіанти, якщо кидати гральний кубик – то 6, якщо витягувати білет на екзамені – то 30 (якщо білетів 30). Всі варіанти причому рівноімовірні.
Невизначеність знань про результати деякої події – це число можливих варіантів результата.
Людина, яка підкидає монету і спостерігає, якою стороною вона впаде, одержує певну інформацію. Після того як монета впала (подія відбулася) невизначеність зникла (дорівнює нулю) і досягнута повна ясність.
Отримання повідомлення про результати підкидання монети зменьшило невизначеність знань в 2 рази: перед підкиданням монети було 2 рівноімовирних варіанта. Після отримання повідомлення про результат підкидання залишився 1 варіант.
Повідомлення, що зменьшує невизначеність знань в 2 рази, несе 1 біт інформації.
Було два можливих варіанта (невизначеність дорівнювала 2). Після одного підкидання невизначеність знань про подію зникла і ми одержали 1 біт інформації .
Але як визначити скільки біт інформації ми одержуємо, якщо при підкиданні грального кубика випало 4 очки або на екзамені витаскуємо екзаменаційний білет № 17 із 30 можливих?
Виведемо формулу для обчислення кількості інформації, розглянувши наступний приклад.
Дехто задумав одне із чисел 0, 1, 2, …, 7. Потрібно вгадати число. Можливі 8 варіантів. Будемо задавати людині такі запитання, щоб невизначеність знань кожного разу зменьшувалася вдвічі і ми при цьому отримували 1 біт інформації.
Нехай загадане число 5.
0 1 2 3 4 5 6 7
Задумане число знаходиться в першій або другій половині. На запитання людина повинна відповідати “так” чи “ні”.
1. Це число більше 3? Так. (1 біт інформації).
0 1 2 3 4 5 6 7
2. Це число більше 5? Ні. (1 біт інформації).
0 1 2 3 4 5 6 7
3. Це число більше 4? Так. (1 біт інформації).
Це число 5.
Отже, для того, щоб вгадати число потрібно було отримати 3 біта інформації.
8 можливих варіантів результата – потрібно 3 біта інформації.
2 можливих варіанта результата – потрібно 1 біт інформації.
Невизначеність знань з кожним разом зменьшується вдвічі.
23=8
21=2
Загальна формула для визначення кількості інформації: 2 i= N, де
N – невизначеність знань (число рівноімовірних варіантів результата);
i – кількість інформації у повідомлення про те, що відбулася одна із N рівноімовірних подій.
