Методическая разработка по дисциплине Информатика для специальности 09.02.04 Информационные системы по теме: Информация и информационные системы

Автор: Минкова Екатерина Викторовна,преподаватель специальных дисциплин Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Технологический колледж» № 24 г. Москвы ИНФОРМАЦИЯ Аналоговая – непрерывная(воспринимается человеком) Дискретная – скачкообразная(воспринимается вычислительной техникой) визуальная аудильная тактильная обонятельная вкусовая Код – это система условных знаков для преобразования информации.Кодирование – это операция преобразования символов или группы символов одного кода в символы или группы символов другого кода.Язык – это знаковая форма представления информации. Естественные языки (носят национальный характер): речь и письменность Формальные языки (интернациональны, понятны всем) Примеры Русский языкАнглийский язык и т.д. Язык математикиЯзык химииЯзыки программирования Алфавит – набор основных символов, различимых по их начертанию Кириллица – 33 буквыЛатиница – 26 буквИероглифы НотыДорожные знакиИзображения элементов различных схем Синтаксис – правила для образования предложений языка Формируется из большого числа правил, из которых существуют исключения Наличие строгих правил Грамматика – правила правописания Физическая природа знаков Изображения на бумаге, звуки, электрические импульсы Измерение информации. Содержательный подходОбъемный подход к измерению информации используется для определения количества информации, заключенного в тексте, записанном с помощью некоторого алфавита. При этом содержательная сторона текста в учет не берется. I = K  i 2 i = N N i I K МОЩНОСТЬ АЛФАВИТА число символов в алфавите (его размер) N ИНФОРМАЦИОННЫЙ ВЕС СИМВОЛАколичество информации в одном символе i ЧИСЛО СИМВОЛОВ В СООБЩЕНИИ K КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ В СООБЩЕНИИ I Другой подход к измерению информации называют содержательным подходом. В этом случае количество информации связывается с содержанием (смыслом) полученного человеком сообщения. Вспомним, что с «человеческой» точки зрения информация — это знания, которые мы получаем из внешнего мира. Количество информации, заключенное в сообщении, должно быть тем больше, чем больше оно пополняет наши знания.Как же с этой точки зрения определяется единица измерения информации? Вы уже знаете, что эта единица называется битом. Проблема измерения информации исследована в теории информации, основатель которой — Клод Шеннон. В теории информации для бита дается следующее определение: Неопределенность знания и количество информации СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ ПОДХОД К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных (неопределенность знания уменьшилась в два раза), несет 1 бит информации 8 цветных шаров в корзине – 8 равновероятных событий Неопределенность знания о том, что из корзины может быть извлечен шар красного цвета, равна 8. Более строгое определение равновероятности: если увеличивать количество бросаний монеты (100, 1000, 10000 и т. д.), то число выпадений орла и число выпадений решки будут все ближе к половине количества бросаний монеты.Следовательно, можно сказать так:Неопределенность знания о результате некоторого события (бросание монеты или игрального кубика, вытаскивание жребия и др.) — это количество возможных результатов.  МЕТОД БИНАРНОГО ПОИСКА Игра, использующая метод бинарного поиска Правила игры: Требуется угадать задуманное число из данного диапазона целых чисел. Игрок, отгадывающий число, задает вопросы, на которые можно ответить только «да» или «нет». Если каждый ответ отсекает половину вариантов (уменьшает выбор в 2 раза), то он несет 1 бит информации. Тогда общее количество информации (в битах), полученной при угадывании числа, равно количеству заданных вопросов. Требуется угадать задуманное число из диапазона чисел от 1 до 8 № вопроса Вопросы да нет 1 Число меньше 5 ?  2 Число меньше 7 ?  3 Это число равно 5 ?  8 вариантов возможных событий  3 вопроса  3 бита информации 1 2 3 4 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 А какую оценку получил Ваш друг на экзамене? Четыре равновероятных события. А сейчас попробуем получить формулу, по которой вычисляется количество информации, содержащейся в сообщении о том, что имел место один из множества равновероятных результатов некоторого события.Обозначим буквой N количество возможных результатов события, или, как мы это еще называли, — неопределенность знания. Буквой i будем обозначать количество информации в сообщении об одном из N результатов.В примере с монетой:N = 2, i = 1 бит.В примере с оценками: N = 4, i = 2 бита. В примере со стеллажом: N = 8, i = 3 бита.Нетрудно заметить, что связь между этими величинами выражается следующей формулой:2i = N.Действительно: 21 = 2 ; 22 = 4 ; 23 = 8. С полученной формулой мы уже знакомы из базового курса информатики, и еще не однажды мы с ней встретимся. Значение этой формулы столь велико, что мы назвали ее главной формулой информатики. Если величина N известна, a i неизвестно, то данная формула становится уравнением для определения i. В математике оно называется показательным уравнением. Пусть на стеллаже не 8, а 16 полок. Чтобы ответить на вопрос, сколько информации содержится в сообщении о месте нахождения книги, нужно решить уравнение:2i = N Поскольку 16 = 2 , то i = 4 бита.Количество информации (i), содержащееся в сообщении об одном из N равновероятных результатов некоторого событий, определяется из решения показательного уравнения: 2i = N.Если значение N равно целой степени двойки (4, 8, 16, 32, 64 и т. д.), то показательное уравнение легко решить в уме, поскольку i будет целым числом. А чему, например, равно количество информации в сообщении о результате бросания игральной кости, у которой имеется шесть граней и, следовательно, N = 6? Можно догадаться, что решение уравнения 2i = 6.будет дробным числом, лежащим между 2 и 3, поскольку 22 = 4 < 6, а 2 = 8 > 6. А как точнее узнать это число? ПОКАЗАТЕЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ N i N i N i N i 1 0.00000 17 4.08746 33 5.04439 49 5.61471 2 1.00000 18 4.16993 34 5.08746 50 5.64386 3 1.58496 19 4.24793 35 5.12928 51 5.67243 4 2.00000 20 4.32193 36 5.16993 52 5.70044 5 2.32193 21 4.39232 37 5.20945 53 5.72792 6 2.58496 22 4.45943 38 5.24793 54 5.75489 7 2.80735 23 4.52356 39 5.28540 55 5.78136 8 3.00000 24 4.58496 40 5.32193 56 5.80735 9 3.16993 25 4.64386 41 5.35755 57 5.83289 10 3.32193 26 4.70044 42 5.39232 58 5.85798 11 3.45943 27 4.75489 43 5.42626 59 5.88264 12 3.58496 28 4.80735 44 5.45943 60 5.90689 13 3.70044 29 4.85798 45 5.49185 61 5.93074 14 3.80735 30 4.90689 46 5.52356 62 5.95420 15 3.90689 31 4.95420 47 5.55459 63 5.97728 16 4.00000 32 5.00000 48 5.58496 64 6.00000 N i Определение количества информации, содержащейся в сообщении о том, что произошло одно из N равновероятных событий N i Определение количества равновероятных событий N, если известно, сколько информации человек получил в сообщении о том, что произошло одно из этих событий. 2 i = N  КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ В СООБЩЕНИИ Задача 1. При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 6 бит информации . Чему равно N ? Решение задачи 1. Значение N определяется из формулы N = 2 i .После подстановки значения i = 6 получаем: N = 2 6 = 64. Задача 2. В корзине лежат 16 шаров разного цвета . Сколько информации несет сообщение о том , что из корзины достали красный шар ? Решение задачи 2: Вытаскивание из корзины любого из 16 шаров – события равновероятные. Поэтому для решения задачи применима формула 2 i = N. Здесь N = 16 – число шаров. Решая уравнение 2 I =16 получаем ответ: i = 4 бита 2 i = N N i Количество равновероятных возможных событий Количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N равновероятных событий. это действия (последовательность операций), совершаемые над информацией Поиск информации;Отбор информации;Хранение информации;Передача информации;Кодирование информации;Обработка информации;Защита информации. Методы поиска информации: Наблюдение;Общение со специалистами по интересующему вопросу;Чтение соответствующей литературы;Просмотр теле- и видеопрограмм;Прослушивание аудиозаписей и радиопередач;Работа в библиотеках и архивах;Запрос к информационным системам, банкам и базам данных;И пр. методы. Различная информация требует разного времени храненияХранилище информации зависит от ее носителя Носитель информации – материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации Источник Кодирующее устройство Декодирующее устройство Приемник Помехи Защита от помех Входная информация Преобразовательинформации Выходная информация Общая схема обработки информации Информатика и ИКТ, 10 класс, Базовый и профильный уровни, Гейн А.Г., Ливчак А.Б., 2012Информатика и ИКТ, Базовый уровень, 10-11 класс, Семакин И.Г., Хеннер Е.К., 2012Информатика, 10-11 класс, Углублённый уровень, Часть 1, Поляков К.Ю., Еремин Е.А., 2013