Схема передачи информации в информатике придумать примеры. Процесс передачи информации

Изучаемые вопросы:

ªИсточник и приемник информации.

ªИнформационные каналы.

ªРоль органов чувств в процессе восприятия информации человеком.

ªСтруктура технических систем связи.

ªЧто такое кодирование и декодирование.

ªПонятие шума; приемы защиты от шума.

ªСкорость передачи информации и пропускная способность канала.

Ключевыми понятиями в описании процесса передачи информации являются источник информации, приемник информации, информационный канал. Схематично этот процесс можно изобразить так (рис. 7.2):

Рис. 7.2. Схема процесса передачи информации

В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. Например, при непосредственном разговоре между людьми происходит передача звуковых сигналов - речи, при чтении текста человек воспринимает буквы - графические символы. Передаваемая последовательность называется сообщением. От источника к приемнику сообщение передается через некоторую материальную среду (звук - акустические волны в атмосфере, изображение - световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, телевидение.

Можно говорить о том, что органы чувств человека выполняют роль биологических информационных каналов. С их помощью информационное воздействие на человека доносится до памяти.

В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.

При углубленном изучении базового курса информатики следует познакомить учеников с основными понятиями технической теории связи. Американским ученым Клодом Шенноном, одним из основателей теории информации, была предложена схема процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Схема технической системы передачи информации

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством - микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека - приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Связь, при которой передача производится в форме непрерывного электрического сигнала, называется аналоговой связью.

Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. На заре эры радиосвязи применялся код азбуки Морзе. Текст преобразовывался в последовательность точек и тире (коротких и длинных сигналов) и передавался в эфир. Принимавший на слух такую передачу человек должен был суметь декодировать код обратно в текст. Еще раньше азбука Морзе использовалась в телеграфной связи. Передача информации с помощью азбуки Морзе - это пример дискретной связи.

В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму (0 и 1 - двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь, очевидно, тоже является дискретной.

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Часто, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор совсем других людей. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы зашиты каналов связи от воздействия шумов. Такие способы бывают самые разные, иногда простые, иногда - очень сложные. Например, использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и подорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально-возможной, а достоверность принятой информации - максимальной.

В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции - блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог - процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров или кубометров, перекачиваемых за единицу времени (л/с или куб. м/с). В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. А если информацию непосредственно принимает человек, то его органы чувств - внутренние информационные каналы человека. По аналогии с водопроводом можно говорить об. информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации - это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие - пропускная способность информационных каналов - может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому техническими условиями использования водопровода всегда определяется предельное давление и как результат - предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи (телефонные лини, радиосвязь, оптико-волоконный кабель). Причины этому также носят физический характер.

Пример практического задания

Задание. Определите собственную скорость восприятия информации при чтении вслух и «про себя».

Данное задание носит творческий характер. Ученик должен сам спланировать эксперимент. План может быть следующим: взять книгу и выбрать в ней страницу, заполненную текстом. Желательно, чтобы этот текст был новым для ученика, но понятным, т.е. информативным. Подсчитать число символов в тексте. Для этого нужно определить среднее число символов в строке, число строк на странице. Умножив эти два числа, получим число символов во всем тексте. Разумно допустить, что для набора текста книги использован компьютерный алфавит, мощность которого равна 256. Следовательно, каждый символ несет 1 байт информации. Таким образом, общее число символов равно информационному объему текста в байтах. Далее нужно читать текст вслух, измеряя по секундомеру время чтения. Скорость чтения должна быть такой, чтобы ученику было понятно содержание текста. Проверить это можно, попытавшись пересказать прочитанное. Если ученик ничего не запомнил, значит он не воспринял информацию, и скорость чтения следует уменьшить. Окончательный ответ получается путем деления объема информации на время в секундах.

Предположим, что в выбранной книге на странице расположено 40 строчек; в каждой строке в среднем по 50 символов (пробелы тоже нужно считать). Следовательно, на странице - 2000 символов и информационный объем текста равен 2000 байт. Время чтения в слух - 140 секунд. Значит, скорость восприятия информации при чтении вслух равна 2000/140 = 14,3 байт/с.

Повторение такого же эксперимента с чтением «про себя» может дать более высокий результат.

Полезно обратить внимание учеников на то, что для более точной оценки средней скорости чтения желательно брать текст большего размера. Различные фрагменты текста могут оказаться разными по степени сложности восприятия. Чем текст больше, тем результат ближе к объективному среднестатистическому.

Распространение информации происходит в процессе ее передачи.

При передаче информации всегда есть два объекта – источник и приемник информации. Эти роли могут меняться, например, во время диалога каждый из участников выступает то в роли источника, то в роли приемника информации.

Информация проходит от источника к приемнику через канал связи, в котором она должна быть связана с каким-то материальным носителем. Для передачи информации свойства этого носителя должны изменяться со временем. Так лампочка, которая все время горит, передает информацию только о том, что какой-то процесс идет. Если же включать и выключать лампочку, можно передавать самую разную информацию, например, с помощью азбуки Морзе.

При разговоре людей носитель информации – это звуковые волны в воздухе. В компьютерах информация передается с помощью электрических сигналов или радиоволн (в беспроводных устройствах). Информация может передаваться с помощью света, лазерного луча, системы телефонной или почтовой связи, компьютерной сети и др.

Информация поступает по каналу связи в виде сигналов, которые приемник может обнаружить с помощью своих органов чувств (или датчиков) и «понять» (раскодировать).

Сигнал – это изменение свойств носителя, которое используется для передачи информации.

Примеры сигналов – это изменение частоты и громкости звука, вспышки света, изменение напряжения на контактах и т.п.

Человек может принимать сигналы только с помощью своих органов чувств. Чтобы передавать информацию, например, с помощью радиоволн, нужны вспомогательные устройства: радиопередатчик, преобразующий звук в радиоволны, и радиоприемник, выполняющий обратное преобразование. Они позволяют расширить возможности человека.

С помощью одного сигнала невозможно передать много информации. Поэтому чаще всего используется не одиночный сигнал, а последовательность сигналов, то есть сообщение. Важно понимать, что сообщение – это только «оболочка» для передачи информации, а информация – это содержание сообщения. Приемник должен сам «извлечь» информацию из полученной последовательности сигналов. Можно принять сообщение, но не принять информацию, например, услышав речь на незнакомом языке или перехватив шифровку.

Одна и та же информация может быть передана с помощью разных сообщений, например, через устную речь, с помощью записки или с помощью флажного семафора, который используется на флоте. В то же время одно и то же сообщение может нести разную информацию для разных приемников. Так фраза «В Сантьяго идет дождь», переданная в 1973 году на военных радиочастотах, для сторонников генерала А. Пиночета послужила сигналом к началу государственного переворота в Чили.

Таким образом, информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.

Процесс передачи информации по техническим каналам связи проходит по следующей схеме (по Шеннону):

Передача информации возможна с помощью любого языка кодирования информации, понятного как источнику, так и приёмнику.

Кодирующее устройство – устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для передачи.

Декодирующее устройство – устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.

Пример. При телефонном разговоре: источник сообщения – говорящий человек; кодирующее устройство – микрофон – преобразует звуки слов (акустические волны) в электрические импульсы; канал связи – телефонная сеть (провод); декодирующее устройство – та часть трубки, которую мы подносим к уху, здесь электрические сигналы снова преобразуются в слышимые нами звуки; приёмник информации – слушающий человек.

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума. Существует наука, разрабатывающая способы защиты информации – криптология, широко применяющаяся в теории связи.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведёт к задержкам и подорожанию связи. Иными словами, чтобы содержание сообщения, искаженного помехами, можно было восстановить, оно должно быть избыточным, то есть, в нем должны быть «лишние» элементы, без которых смысл все равно восстанавливается. Например, в сообщении «Влг впдт в Кспск мр» многие угадают фразу «Волга впадает в Каспийское море», из которой убрали все гласные. Этот пример говорит о том, что естественные языки содержат много «лишнего», их избыточность оценивается в 60-80%.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог – процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров, перекачиваемых за единицу времени. В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. По аналогии с водопроводом можно говорить об информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие – пропускная способность информационных каналов – тоже может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи. Причины этому также носят физический характер.

Вся история развития человеческой деятельности неразрывно связана с развитием передачи и обработки информации. Очень важным для жизни каждого человека и общества в целом есть сохранение данных. Еще в глубокой древности люди столкнулись с необходимостью сохранения сведений.

Термины и определения

Информация - это сведения об объектах окружающего мира, которые воспринимаются человеком, животным, растительным миром или специальным устройством.

Носитель - это физическая среда, на которой или внутри которой можно зафиксировать сведения.

Информационные технологии - это совокупность средств и методов сбора, обработки, хранения, передачи и защиты сведений.

Информационный процесс: примеры в системах

Рассмотрим такую знакомую всем искусственную систему, как библиотека. В ней осуществляется по меньшей мере четыре основных информационных процесса:

хранение - книги и другие печатные материалы расположены в помещении библиотеки;
поиск - когда читатель заказывает книгу, библиотекарь должен отыскать ее;
передача - представленные в книге сведения, передаваемые читателю;
обработка - когда в библиотеку поступает новая литература, данные о которой заносят в каталог; читая, читатель обрабатывает данные, тем самым и происходит информационный процесс.

Примеры таких же процессов мы можем наблюдать и в технической системе, скажем, в системе мобильной связи. Одним из важнейших является процесс использования данных, благодаря которому удовлетворяются информационные потребности систем и их элементов.

Информационная система - это элементы (оборудование, программное обеспечение, данные) которые, взаимодействуя между собой, предоставляют пользователям нужную информацию как тот или иной информационный процесс. Примеры использования сегодняшних информационных систем можно встретить повсюду: на предприятиях, в банках и учреждениях. Они помогают осуществлять учет, предоставляют сведения работникам и обеспечивают работу промышленного оборудования (автоматических линий, станков и т. д.).

Обучение основам информационных технологий

Для примера будет рассмотрена учебная тема "Информация и информационные процессы" (последние формулируются в виде требований к знаниям и умениям учеников).

Ученики должны знать понятие информационных технологий; названия и назначения основных систем программного обеспечения.

Также учащиеся должны уметь зафиксировать предметную область и ее объекты, выбрать и подобрать (или разработать) методы для решения данной задачи в конкретной предметной области.

На всех этапах развития общества подобные технологии использовались для обеспечения обмена данными между людьми, отражали соответствующий уровень и возможности использования систем регистрации, хранения, обработки и передачи данных, тем самым развивался информационный процесс.

Примеры в информатике задач по освоению школьного курса:

ознакомить учащихся с понятием информационных технологий;
сформировать понятие о технологии как о совокупности методов, средств и приемов, что используются для решения задач в конкретной предметной области;
овладеть основными с персональным компьютером;
показать роль и место информационных технологий в современном обществе.

Методика обучения информационным технологиям

Основные знания по изучению информационных технологий - это компьютерная информация, информационные процессы. 8 класс средней школы - это начальный уровень получения этих умений. Отметим основные пункты по методике получения таких знаний.

Использовать с целью выбора для изучения программных средств и технологий решения задач по конкретным предметным областям.
Разработать систему упражнений для решения задач из разных предметных областей.
Необходимо выделить основные дидактические единицы для обучения новых технологий.
Использовать информационные технологии и процессы для изучения программных средств единого интерфейса. которые не основаны на графическом интерфейсе пользователя (GUI от английского Graphic User Interface), имеют командную структуру, в основе которой лежит иерархическое меню.
Целесообразно сразу знакомить учащихся с терминами: что такое информация и информационные процессы, информатика, ознакомить их с профессиональными инструментальными средствами для того, чтобы обеспечить практическую значимость знаний.
При обучении информационно-комуникационным технологиям желательно использовать информационные модели.
Основным методом обучения должен быть метод целесообразно отобранных задач и метод демонстрации примеров на основе широкого использования интерактивных технологий.

Информационная модель

Информационная модель - это описание объекта или процесса, в котором указаны их некоторые типичные свойства и характеристики, важные для решения конкретной задачи. Математическое моделирование сегодня является существенным фактором в различных сферах человеческой деятельности: в планировании, прогнозировании, управлении, при проектировании механизмов и систем. Изучение реальных явлений с помощью таких моделей, как правило, требует применение вычислительных методов. При этом широко используются: теория вероятностей и информатика, вычислительный и математический информационный процесс. Примеры моделирования, целью которого является получение численных значений параметров процесса или явления, очень многочисленны: аналитические, вычислительные, имитационные.

Методика ознакомления учащихся с понятием модели

Содержательная линия моделирования рядом с линией информационных процессов относится к основам курса информатики. Вместе с тем не следует считать, что эта тема носит лишь теоретический характер и отделена от всех других тем. Программирование информационных технологий - СУБД, табличные редакторы и другие - следует рассматривать как методы для обработки информационных моделей. Целесообразно отметить, что формирование у учащихся правильного понимания содержания решения задач - одна из важных целей изучения курса информатики, которая достигается постепенно. Понятие модели непосредственно связано с понятием объекта. Но в реальности не существует точного определения. Вводя это понятие, можно просто отметить, что в жизни человека окружают различные проявления живой и неживой природы, которые можно называть объектами человеческого внимания.

Идеи и методы структурного программирования

Использование методов структурного программирования формирует навыки четкого соблюдения дисциплины труда при конструировании алгоритмов, что в значительной степени способствует развитию логического мышления учащихся уже на ранних этапах изучения основ алгоритмизации. Важно показать ученикам, что указание о выполнении и получении решения некоторой задачи можно рассматривать как отдельное поручение, которое представляет искомые результаты и будет предоставлено как определенное значение, которое зависит от входных данных. Поскольку не каждое упражнение учащимся может быть выполнено, то возникает необходимость подать его в виде некоторого конечного упорядоченного набора указаний о выполнении простых действий, что также приведет к искомым результатам. Важно, чтобы ученики, анализируя специально подобранные примеры, пришли к выводу, что степень детализации поставленных задач зависит от набора операций, которые может выполнить исполнитель алгоритма.

Учебный алгоритмический язык

К важным вопросам методики обучения основам алгоритмизации относится выбор метода программирования для изучения в средних учебных заведениях. Обучение в школе должно вестись на основе специально созданного языка. При этом не только усваивается словарь и набор грамматических правил, но также открываются пути к новому стилю мышления. Вопрос подбора языка программирования, рассматривался в работах многих ученых, где предлагались различные пути того, каким методом осуществлять учебный информационный процесс. Примеры в информатике методов по изучению этого предмета следующие:

При решении научных и производственных задач.
На машиноориентированных языках.
Освоение конкретных языков программирования и схем.
Обучение на основе специально разработанного учебного алгоритма.

Практика показала, что ни один из первых 3 путей не оправдывает себя в условиях изучения общеобразовательного предмета информатики, так как они не решают задачи формирования основ информационной культуры учащихся. Поэтому для решения познавательных задач учебного курса необходимо совместить основные идеи каждого из предложенных путей.

Средства для обработки информации

Процесс информационного обеспечения средствами для анализа информационных объектов есть использование прикладных программ, которые созданы специально для такой обработки. Можно предложить ученикам следующую схему обучения:

Демонстрация с помощью конкретных примеров характеристик возможностей использования среды.
Анализ объектов, типов сообщений, способы их представления, способы получения результатов обработки сообщений.
Ознакомление с основными составляющими интерфейса среды.
Правила работы со встроенной справочной системой.
Знакомство с основными функциями и режимами работы среды.
Изучение конкретной программы (по отдельной схеме).
Теоретическое обобщение основных режимов работы и функций среды.
Теоретическое обобщение на уровне основных указаний.
Выполнение аналогичных задач в другой среде подобного назначения.

Система визуального программирования

При каждом событии формы и элементы управления могут некоторым образом "реагировать" в соответствии с написанным кодом, который создается пользователем для каждого объекта отдельно. В таком процессе необходимо детально описывать каждый шаг. Одним из недостатков этого стиля является то, что тот, кто составляет проект, должен все записать сам. В программировании, ориентированном на реакцию на события, вместо детального описания каждого шага автор должен указать, как следует реагировать на различные события (или действия пользователя), к которым, например, можно отнести выбор указания, щелчок кнопкой мышки, перемещение мышки и др. На одно событие можно предусмотреть некоторую реакцию, другое - просто проигнорировать. При этом создается не одна большая программа, а несколько, которые состоят из набора взаимосвязанных процедур, управляемых пользователем.

Методика изучения среды визуального программирования

Одной из причин низкой успеваемости большинства учащихся есть медленная адаптация к информационной нагрузке. Большой объем материала по различным учебным предметам приводит к тому, что значительное количество учеников не может его усвоить. Улучшение ситуации возможно в частности за счет выбора подходов к обучению. Один из таких подходов основывается на построении в мышлении детей "модели" предмета каждой науки. Это предусматривает выполнение таких умственных действий, как поиск закономерностей, нахождения аналогий, поиск иерархической зависимости между объектами, сравнение и т. д. Одним из средств формирования интеллектуальных умений и различных типов мышления учеников можно считать изучение объектно-ориентированного программирования. Такой подход предполагает новое понимание процессов вычислений, а также структурирования данных в памяти компьютера. В ориентированном подходе введено понятие объекта, содержащего в себе "знание" о сущности реального мира. Предмет или совокупность предметов имеет важное функциональное значение в данной области. Создавая такой объект в системе, ученик должен выделить в нем существенные для использования проблемы, знать и уметь использовать любые информационные процессы. Тест или экзамен при этом должен проводиться на способность формирования или применения на практике умения сравнивать, выделять главное, обобщать.

Информационные процессы.

Хранение, обработка и передача информации

Взаимосвязь процессов хранения, обработки и передачи информации, виды информационных носителей, способы обработки информации, виды источников и приемников информации, каналы связи, их виды и способы защиты от шума, единица измерения скорости передачи информации, пропускная способность канала связи

Процессы хранения, обработки и передачи информации являются основными информационными процессами. В разных сочетаниях они присутствуют в получении, поиске, защите, кодировании и других информационных процессах. Рассмотрим хранение, обработку и передачу информации на примере действий школьника, которые он выполняет с информацией при решении задачи.

Опишем информационную деятельность школьника по решению задачи в виде последовательности информационных процессов. Условие задачи (информация) хранится в учебнике. Посредством глаз происходит передача информации из учебника в собственную память школьника, в которой информация хранится . В процессе решения задачи мозг школьника выполняет обработку информации. Полученный результат хранится в памяти школьника. Передача результата - новой информации - происходит с помощью руки школьника посредством записи в тетради. Результат решения задачи хранится в тетради школьника.

Таким образом (рис. 9), можно выделить процессы хранения информации (в памяти человека, на бумаге, диске, аудио- или видеокассете и т. п.), передачи информации (с помощью органов чувств, речи и двигательной системы человека) и обработки информации (в клетках головного мозга человека).

Информационные процессы взаимосвязаны. Например, обработка и передача информации невозможны без ее хранения, а для сохранения обработанной информации ее необходимо передать. Рассмотрим каждый информационный процесс более подробно.

Рис. 9. Взаимосвязь информационных процессов

Хранение информации является информационным процессом, в ходе которого информация остается неизменной во времени и пространстве.

Хранение информации не может осуществляться без физического носителя.

Носитель информации - физическая среда, непосредственно хранящая информацию.

Носителем информации, или информационным носителем , может быть:

■ материальный предмет (камень, доска, бумага, магнитные и оптические диски);

■ вещество в различных состояниях (жидкость, газ, твердое тело);

■ волна различной природы (акустическая, электромагнитная, гравитационная).

В примере о школьнике были рассмотрены такие носители информации, как бумага учебника и тетради (материальный предмет), биологическая память человека (вещество). При получении школьником визуальной информации носителем информации являлся отраженный от бумаги свет (волна).

Выделяют два вида информационных носителей: внутренние и внешние . Внутренние носители (например, биологическая память человека) обладают быстротой и оперативностью воспроизведения хранимой информации. Внешние носители (например, бумага, магнитные и оптические диски) более надежны, могут хранить большие объемы информации. Их используют для долговременного хранения информации.

Информацию на внешних носителях необходимо хранить так, чтобы можно было ее найти и, по возможности, достаточно быстро. Для этого информацию упорядочивают по алфавиту, времени поступления и другим параметрам. Внешние носители, собранные вместе и предназначенные для длительного хранения упорядоченной информации, являются хранилищем информации . К числу хранилищ информации можно отнести различные библиотеки, архивы, в том числе и электронные. Количество информации, которое может быть размещено на информационном носителе, определяет информационную емкость носителя. Как и количество информации в сообщении, информационная емкость носителя измеряется в битах.

Обработка информации является информационным процессом, в ходе которого информация изменяется содержательно или по форме.

Обработку информации осуществляет исполнитель по определенным правилам. Исполнителем может быть человек, коллектив* животное, машина.

Обрабатываемая информация хранится во внутренней памяти исполнителя. В результате обработки информации исполнителем из исходной информации получается содержательно новая информация или информация, представленная в другой форме (рис. 10).

Рис. 10. Обработка информации

Вернемся к рассмотренному примеру о школьнике, решившем задачу. Школьник, который являлся исполнителем , получил исходную информацию в виде условия задачи, обработал информацию в соответствии с определенными правилами (например, правилами решения математических задач) и получил новую информацию в виде искомого результата. В процессе обработки информация хранилась в памяти школьника, которая является внутренней памятью человека.

Обработка информации может осуществляться путем:

■ математических вычислений, логических рассуждений (например, решение задачи);

■ исправления или добавления информации (например, исправление орфографических ошибок);

■ изменения формы представления информации (например, замена текста графическим изображением);

■ кодирования информации (например, перевод текста с одного языка на другой);

■ упорядочения, структурирования информации (например, сортировка фамилий по алфавиту).

Вид обрабатываемой информации может быть различным, и правила обработки могут быть разными. Автоматизировать процесс обработки можно лишь в том случае, когда информация представлена специальным образом, а правила обработки четко определены.

Передача информации является информационным процессом, в ходе которого информация переносится с одного информационного носителя на другой.

Процесс передачи информации, как ее хранение и обработка, также невозможен без носителя информации. В примере о школьнике в тот момент, когда он читает условие задачи, информация передается с бумаги (с внешнего информационного носителя) в биологическую память школьника (на внутренний информационный носитель). Причем процесс передачи информации происходит с помощью отраженного от бумаги света - волны, которая является носителем информации.

Процесс передачи информации происходит между источником информации , который ее передает, и приемником информации , который ее принимает. Например, книга является источником информации для читающего ее человека, а читающий книгу человек - приемником информации. Передача информации от источника к приемнику осуществляется по каналу связи (рис.11). Каналом связи могут быть воздух, вода, металлические и оптоволоконные провода.

Рис. 11. Передача информации

Между источником и приемником информации может существовать обратная связь . В ответ на полученную информацию приемник может передавать информацию источнику. Если источник является одновременно и приемником информации, а приемник является источником, то такой процесс передачи информации называется обменом информацией.

В качестве примера рассмотрим устный ответ ученика учите лю на уроке. В этом случае источником информации являете! ученик, а приемником информации - учитель. Источник и приемник информации имеют носители информации - биологиче скую память. В процессе ответа ученика учителю происходи1: передача информации из памяти ученика в память учителя Каналом связи между учеником и учителем является воздух а процесс передачи информации осуществляется с помощью носителя информации- акустической волны. Если учитель ш только слушает, но и корректирует ответ ученика, а ученик учитывает замечания учителя, то между учителем и учеником происходит обмен информацией.

Информация передается по каналу связи с определенной скоростью, которая измеряется количеством передаваемой информации за единицу времени (бит/с). Реальная скорость передач* информации не может быть больше максимально возможно* скорости передачи информации по данному каналу связи, которая называется пропускной способностью канала связи и зависит от его физических свойств.

Скорость передачи информации - количество информации, передаваемое за единицу времени.

Пропускная способность канала связи - максимально возможная скорость передачи информации по данному каналу связи.

По каналу связи информация передается с помощью сигналов. Сигнал - это физический процесс, соответствующий какому-либо событию и служащий для передачи сообщения об этом событии по каналу связи. Примерами сигналов являются взмахи флажками, мигания ламп, запуски сигнальных "ракет, телефонные звонки. Сигнал может передаваться с помощью волн. Например, радиосигнал передается электромагнитной волной, а звуковой сигнал - акустической волной. Преобразование сообщения в сигнал, который может быть передан по каналу связи от источника к приемнику информации, происходит посредством кодирования. Преобразование сигнала в сообщение, которое будет понятно приемнику информации, выполняется с помощью декодирования (рис. 12).

Рис. 12. Передача сигналов

Кодирование и декодирование может осуществляться как живым существом (например, человеком, животным), так и техническим устройством (например, компьютером, электронным переводчиком).

В процессе передачи информации возможны искажения или потери информации под воздействием помех, которые называются шумом . Шум возникает из-за плохого качества каналов связи или их незащищенности. Существуют разные способы защиты от шума, например техническая защита каналов связи или многократная передача информации.

Например, из-за шума улицы, доносящегося из открытого окна, ученик может не расслышать часть передаваемой учителем звуковой информации. Для того чтобы ученик услышал объяснение учителя без искажений, можно заранее закрыть окно или попросить учителя повторить сказанное.

Сигнал может быть непрерывным или дискретным. Непрерывный сигнал плавно меняет свои параметры во времени. Примером непрерывного сигнала являются изменения атмосферного давления, температуры воздуха, высоты Солнца над горизонтом. Дискретный сигнал скачкообразно меняет свои параметры и принимает конечное число значений в конечном числе моментов времени. Сигналы, представленные в виде отдельных знаков, являются дискретными. Например, сигналы азбуки Морзе, сигналы, служащие для передачи текстовой и числовой информации, - это дискретные сигналы. Поскольку каждому отдельному значению дискретного сигнала можно поставить в соответствие определенное число, то дискретные сигналы иногда называют цифровыми.

Сигналы одного вида могут быть преобразованы в сигналы другого вида. Например, график функции (непрерывный сигнал) может быть представлен в виде таблицы отдельных значений (дискретный сигнал). И наоборот, зная значения функции для разных значений аргументов, можно построить график функции по точкам. Звучащую музыку, которая передается непрерывным сигналом, можно представить в виде дискретной нотной записи. И наоборот, по дискретным нотам можно сыграть непрерывное музыкальное произведение. Во многих случаях преобразования одного вида сигнала в другой могут приводить к потере части информации.

Существуют технические устройства, которые работают с непрерывными сигналами (например, ртутный термометр, микрофон, магнитофон), и технические устройства, работающие с дискретными сигналами (например, проигрыватель для компакт-дисков, цифровой фотоаппарат, сотовый телефон). Компьютер может работать как с непрерывными, так и дискретными сигналами.