Понятия бита, байта. Понятие информации

Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке.

В "Большом энциклопедическом словаре" информация определяется как "общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму (генетическая информация). В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация , но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

· в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто , неизвестное раньше" ;

· в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;

· в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Понятие данные более общее чем информатика, в нем смысловые свойства сообщения как бы отступают на второй план. Когда нет необходимости подчеркнуть разницу между понятиями данные (вся совокупность сведений) и информация (новые полезные сведения) эти слова используют как синонимы .

В соответствии с этим для оценки количества информации используются разные единицы.

При передаче информации важно обратить внимание на то, какое количество информации пройдет через передающую систему. Ведь информацию можно измерить количественно, подсчитать. И поступают при подобных вычислениях самым обычным путем: абстрагируются от смысла сообщения, как отрешаются от конкретности в привычных всем нам арифметических действиях (как от сложения двух яблок и трех яблок переходят к сложению чисел вообще: 2+3).

1.2.2 Свойства информации

К важнейшим свойствам информации относятся:

• полнота;
• ценность;
• своевременность (актуальность);
• понятность;
• доступность;
• краткость;
• и др.

Адекватность информации может выражаться в трех формах: семантической, синтаксичес-кой, прагматической.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной , если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по-разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

1.2.1. Информатизация и компьютеризация общества. Информационные ресурсы.

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда играли важную роль в жизни общества. В ходе эволюции человечества просматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов.

Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации.

Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.

Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем.

Человечество занималось обработкой информации тысячи лет. Существует мнение, что мир пережил несколько информационных революций.

Первая информационная революция связана с изобретением и освоением человеческого языка, который, точнее устная речь, выделила человека из мира животных. Это позволило человеку хранить, передавать, совершенствовать, увеличивать приобретенную информацию.

Вторая информационная революция заключалась в изобретении письменности. Прежде всего, резко возросли (по сравнению с предыдущим этапом) возможности по хранению информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность и как средство для передачи информации. Кроме того, возникновение письменности было необходимым условием для начала развития наук (вспомним Древнюю Грецию , например). С этим же этапом, по всей видимости, связано и возникновение понятия натуральное число . Все народы, обладавшие письменностью, владели понятием числа и пользовались той или иной системой счисления.

Все-таки, зафиксированное в письменных текстах знание было ограниченным, и, следовательно, мало доступным. Так было до изобретения книгопечатания .

Что обосновало третью информационную революцию. Здесь наиболее очевидна связь информации и технологии. Книгопечатание можно смело назвать первой информационной технологией. Воспроизведение информации было поставлено на поток, на промышленную основу. По сравнению с предыдущим этот этап не столько увеличил возможности по хранению (хотя и здесь был выигрыш: письменный источник - часто один-единственный экземпляр, печатная книга - целый тираж экземпляров, а следовательно, и малая вероятность потери информации при хранении (вспомним "Слово о полку Игореве ")), сколько повысил доступность информации и точность ее воспроизведения. Механизмом этой революции был печатный станок, который удешевил книгу и сделал информацию более доступной.

Четвертая революция, плавно переходящая в пятую , связана с созданием современных информационных технологий. Этот этап связан с успехами точных наук (прежде всего математики и физики) и характеризуется возникновением таких мощных средств связи, как телеграф (1794г. - первый оптический телеграф , 1841г. - первый электромагнитный телеграф), телефон (1876г.) и радио (1895г.), к которым по завершению этапа добавилось и телевидение (1921г.). Кроме средств связи появились новые возможности по получению и хранению информации - фотография и кино. К ним также очень важно добавить разработку методов записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски). Но самым поразительным было создание современных компьютеров и средств телекоммуникаций.

В настоящее время термин "информационная технология" употребляется в связи с использованием компьютеров для обработки информации. Информационные технологии охватывают всю вычислительную технику и технику связи и, отчасти, — бытовую электронику, телевидение и радиовещание.

Они находят применение в промышленности, торговле, управлении, банковской системе , образовании, здравоохранении, медицине и науке, транспорте и связи, сельском хозяйстве, системе социального обеспечения, служат подспорьем людям различных профессий и домохозяйкам.

Народы развитых стран осознают, что совершенствование информационных технологий представляет самую важную, хотя дорогостоящую и трудную задачу.

В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических систем является экономически возможным, и это обусловливает появление национальных исследовательских и образовательных программ, призванных стимулировать их разработку.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации , как правило, производится с помощью внешних устройств вычислительной техники в виде текстов, таблиц, графиков и т.д.

Стержнем любой информационной технологии является выбор и реализация наиболее рационального информационного процесса, который можно определить как совокупность процедур по преобразованию и обработке информации.

В свою очередь информационной процедурой принято считать совокупность однородных операций, воздействующих определенным образом на информацию. Основными информационными процедурами являются: регистрация, сбор, передача, кодирование, хранение и обработка информации.

Реализация любой задачи конкретного пользователя требует создания системы информационного обслуживания, которую чаще называют информационной системой.

Пусть А={а1, а2, …, аn} - алфавит некоторого языка. А* - множество всевозможных последовательностей символов этого языка.

Язык - это подмножество А*, которое удовлетворяет двум системам правил: синтаксическим (голубая штриховка) и семантическим (штриховка бордо), причем семантическим правилам могут удовлетворять только те конструкции, которые удовлетворяют синтаксическим правилам.

Пример: ббсе - не удовлетворяет синтаксису русского языка

Петя съел трактор - все синтаксические правила соблюдены, но предложение не удовлетворяет семантике русского языка

Таким образом, знание языка означает

1. Знание его алфавита,

2. Знание синтаксических правил

3. Знание семантических правил

В этом случае вы сможете общаться и будете правильно поняты.

Преобразование конструкций одного языка в последовательность букв другого алфавита называется кодированием.

Если говорить о кодировании, то сначала надо определить, какую конструкцию языка будем рассматривать в качестве символа, т.е. некоторой неделимой конструкции.

Рассмотрим некоторое предложение языка Q. Предложение состоит из слов, которые в свою очередь состоят из букв. Возможны 3 варианта определения символа (неделимой конструкции языка):

1. символ = буква: предложение - последовательность букв алфавита. Такой подход используется при письменной записи.

2. символ = слово. Такое представление предложений используется в стенографии.

3. символ = предложение. Такая ситуация возникает при переводе с одного языка на другой, причем особенно ярко это проявляется при переводе пословиц, шуток, поговорок.

Проблемой кодирования начал заниматься великий немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц ; он доказал, что минимальное количество букв, необходимое для кодирования любого алфавита, равно 2.

Пример. Русский язык: 33 буквы*2 (прописные, строчные)-2(ъ,ь) + 10 знаков препинания +10 цифр = 84 символа. Обязательным условием правильного кодирования является возможность однозначного преобразования АÛВ. Сколько двоичных символов необходимо, чтобы закодировать один символ русского языка?

Предположим, надо закодировать слово Мама. Закодируем его: 10011 0 10010 0. Сделайте обратное преобразование (декодирование). Возникают проблемы, т.к. не понятно, где заканчивается одна буква и начинается другая. Основное правило однозначного преобразования из А в В и обратно нарушено, причина - использование кода переменной длины, следовательно необходимо выбрать код одинаковой заранее определенной длины. Какой?

Вывод: чем меньше букв в алфавите, тем длиннее символ. В русском языке 33 буквы, слова в среднем состоят из 4-6 букв. В японском языке около 3000 иероглифов, в среднем 1 предложение ~ 1 иероглиф.

В вычислительных машинах используется двоичное кодирование информации любого типа: программы, текстовые документы, графические изображения , видеоклипы, звуки и т.д. Удивительно, но все это богатство информации кодируется с помощью всего двух состояний: включено или выключено (единица или ноль). Формирование представления информации называется ее кодированием . В более узком смысле под кодированием понимается переход от исходного представления информации, удобного для восприятия человеком, к представлению, удобному для хранения, передачи и обработки. В этом случае обратный переход к исходному представлению называется декодированием .

При любых видах работы с информацией всегда идет речь о ее представлении в виде определенных символических структур. Наиболее распространены одномерные представления информации, при которых сообщения имеют вид последовательности символов. Так информация представляется в письменных текстах, при передаче по каналам связи, в памяти ЭВМ . Однако широко используется и многомерное представление информации, причем под многомерностью понимается не только расположение элементов информации на плоскости или в пространстве в виде рисунков, схем, графов, объемных макетов и т.п., но и множественность признаков используемых символов, например цвет, размер, вид шрифта в тексте.

Драйвер - это программа-посредник между оборудованием и другими программами.

Таким образом, тексты хранятся на диске или в памяти в виде чисел и программным способом преобразовываются в изображения символов на экране.

1.2.5. Кодирование изображений

В 1756 году выдающийся русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711 -1765) впервые высказал мысль, что для воспроизведения любого цвета в природе достаточно смешать в определенных пропорциях три основных цвета: красный, зеленый, синий. Теория трехкомпонентности цвета утверждает, что в зрительной системе человека возникают нервные возбуждения трех типов, каждое из которых независимо от остальных.

Компьютерное кодирование изображений также построено на этой теории. Картинка разбивается вертикальными и горизонтальными линиями на маленькие прямоугольники. Полученная матрица прямоугольников называется растром , а элементы матрицы - пикселями (от англ. Picture"s element - элемент изображения). Цвет каждого пикселя представлен тройкой значений интенсивности трех основных цветов. Такой метод кодирования цвета называется RGB (от англ. red - красный, green - зеленый, blue - синий). Чем больше битов выделено для каждого основного цвета, тем большую гамму цветов можно хранить про каждый элемент изображения. В стандарте, называемом true color (реальный цвет), на каждую точку растра тратится 3 байта, по 1 байт на каждый основной цвет. Таким образом, 256 (=2 8) уровней яркости красного цвета, 256 уровней яркости зеленого цвета и 256 уровней яркости синего цвета дают вместе примерно 16,7 млн различных цветовых оттенков, это превосходит способность человеческого глаза к цветовосприятию.

Чтобы хранить всю картинку, достаточно записывать в некотором порядке матрицу значений цветов пикселей, например, слева направо и сверху вниз. Часть информации о картинке при таком кодировании потеряется. Потери будут тем меньше, чем мельче пиксели. В современных компьютерных мониторах с диагональю 15 -17 дюймов разумный компромисс между качеством и размером элементов картинки на экране обеспечивает растр в 768х1024 точки.

Информация относится к фундаментальным, неопределяемым понятиям науки информатика. Тем не менее смысл этого понятиядолжен быть разъяснен. Предпримем попытку рассмотреть это понятие с различных позиций.

Термин информация происходит от латинского слова informatio , что означает сведения, разъяснения, изложение . В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.;

в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи);

в кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы;

в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Информация может существовать в виде:

текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

световых или звуковых сигналов;

радиоволн;

электрических и нервных импульсов;

магнитных записей;

жестов и мимики;

запахов и ощущений;

хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т.д.

Свойства информации

Свойства информации (с точки зрения бытового подхода к определению);

релевантность - способность информации соответствовать нуждам потребителя;

полнота;

своевременность;

достоверность;

доступность;

защищенность;

эргономичность - свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.

С этой точки зрения свойства информации:

запоминаемость;

передаваемость;

воспроизводимость

преобразуемость

стираемость.

Фундаментальное свойство информации - преобразуемость. Оно означает, что информация может менять способ и форму своего существования. Копируемость есть разновидность преобразования информации, при котором ее количество не меняется. В общем случае количество информации в процессах преобразования меняется, но возрастать не может. Высшей формой информации, проявляющейся - в управлении в социальных системах, являются знания.

Информационные процессы

Под информационным понимают процесс, связанный с определенными операциями над информацией в ходе которого может измениться содержание информации или форма ее представления.

В информатике к таким процессам относят:

получение,

хранение,

передачу,

обработку,

использование информации.

Определение количества информации

Вероятностный подход к измерению информации

Любая информация может рассматриваться как уменьшение неопределенности наших знаний об окружающем мире (в теории информации принято говорить именно об уменьшении неопределенности, а не об увеличении объема знаний). Случайность события заключается в том, что реализация того или иного исхода имеет некоторую степень неопределенности. Пусть, например, абсолютно незнакомый нам ученик сдает экзамен, результатом которого может служить получение оценок 2, 3, 4 или 5. Поскольку мы ничего не знаем о данном ученике, то степень неопределенности всех перечисленных результатов сдачи экзамена совершенно одинакова. Напротив, если нам известно, как он учится, то уверенность в некоторых исходах будет больше, чем в других: так, отличник скорее всего сдаст экзамен на пятерку, а получение двойки для него - это нечто почти невероятное. Наиболее просто определить количество информации в случае, когда все исходы события могут реализоваться с равной долей вероятности . В этом случае для вычисления информации используется формула Хартли .

В более сложной ситуации, когда исходы события ожидаются с разной степенью уверенности, требуются более сложные вычисления по формуле Шеннона , которую обычно выносят за рамки школьного курса информатики. Очевидно, что формула Хартли является некоторым частным случаем более общей формулы Шеннона.

Формула Хартли была предложена в 1928 году американским инженером Р.Хартли. Она связывает количество равновероятных состояний N с количеством информации I в сообщении о том, что любое из этих состояний реализовалось.

Наиболее простая форма для данной формулы зафиксируется следующим образом:

2 I = N

Причем обычно значение N известно, а I приходится подбирать, что не совсем удобно. Поэтому те, кто знает математику получше, предпочитают преобразовать данную формулу так, чтобы сразу выразить искомую величину I в явном виде:

I = log 2 N

Единица информации носит название бит (от англ. Вinary digiT - двоичная цифра); таким образом, 1 бит - это информация о результате опыта с двумя равновероятными исходами.

Чем больше возможных исходов, тем больше информации в сообщении о реализации одного из них.

Пример 1. Из колоды выбрали 16 карт (все “картинки” и тузы) и положили на стол рисунком вниз. Верхнюю карту перевернули (дама пик). Сколько информации будет заключено в сообщении о том, какая именно карта оказалась сверху? Все карты одинаковы, поэтому любая из них могла быть перевернута с одинаковой вероятностью. В таких условиях применима формула Хартли. Событие, заключающееся в открытии верхней карты, для нашего случая могло иметь 16 возможных исходов. Следовательно, информация о реализации одного из них равняется

I = log 2 16 = 4 бита

Примечание. Если вы не любите логарифмы, можно записать формулу Хартли в виде 2 i = 16 и получить ответ, подбирая такое I , которое ей удовлетворяет.

Алфавитный (объемный) подход к измерению информации

Он заключается в определении количества информации в каждом из знаков дискретного сообщения с последующим подсчетом количества этих знаков в сообщении. Пусть сообщение кодируется с помощью некоторого набора знаков. Заметим, что если для данного набора установлен порядок следования знаков , то он называется алфавитом . Пусть алфавит, с помощью которого записываются все сообщения, состоит из N символов . Для простоты предположим, что все они появляются в тексте с одинаковой вероятностью. Тогда применима формула Хартли для вычисления информации

- «Беспроводные информационные технологии» ООО Москва, организация, техн. Источник: http://www.vedomosti.ru/newspaper/article.shtml?2004/10/29/82849 БИТ безопасные информационые технологии кафедра СПбГИТМО образование и наука, Санкт Петербург, техн … Словарь сокращений и аббревиатур

бит - а; мн. род. бит и ов; м. [от англ. сокращения BInary digiT двоичный знак] Минимальная единица измерения количества информации и объёма памяти компьютера (равна одной ячейке или одному двоичному знаку типа да нет). * * * бит (англ. bit, от… … Энциклопедический словарь

Бит/с - Бит в секунду, бит/с (англ. bits per second, bps) базовая единица измерения скорости передачи информации, используемая на физическом уровне сетевой модели OSI или TCP/IP. На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более… … Википедия

БИТ - (исп.). То же, что реал, монета ценностью в 16 1/2 коп. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БИТ 1 [англ. beat бить] муз. выдержанная в равномерном темпе танцевальная и легкая музыка в размере 4/4 с… … Словарь иностранных слов русского языка

БИТ - (англ. bit от binary двоичный и digit знак), двоичная единица, в теории информации единица количества информации. Бит в вычислительной технике двоичная цифра, двоичный разряд. число бит памяти ЭВМ определяет максимальное количество двоичных цифр … Большой Энциклопедический словарь

бит - двоичная единица информации, двоичный знак Словарь русских синонимов. бит сущ., кол во синонимов: 2 биг бит (2) е … Словарь синонимов

Бит - (bit) Аббревиатура понятия двоичный разряд. См.: двоичная запись (binary notation). Бизнес. Толковый словарь. М.: ИНФРА М, Издательство Весь Мир. Грэхэм Бетс, Барри Брайндли, С. Уильямс и др. Общая редакция: д.э.н. Осадчая И.М.. 1998. Бит … Словарь бизнес-терминов

бит - бит, а; р. мн. ов, счётн. ф.бит (единица количества информации) … Русское словесное ударение

БИТ - БИТ, а, муж. (спец.). Единица измерения количества информации (в 1 знач.). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

бит - единица количества информации, которая содержится в сообщении типа «да» – «нет». Бит в вычислительной технике – двоичная цифра, двоичный разряд, принимающий только два значения – 0 или 1. Одним битом можно выразить только два числа – 0 и 1.… … Энциклопедия техники

БИТ - (бит, bit) (от англ. binary двоичный и digit знак, цифра), единица кол ва информации в двоичной системе. Обычно последовательность из восьми Б. наз. байтом. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М.… … Физическая энциклопедия

- «Беспроводные информационные технологии» ООО Москва, организация, техн. Источник: http://www.vedomosti.ru/newspaper/article.shtml?2004/10/29/82849 БИТ безопасные информационые технологии кафедра СПбГИТМО образование и наука, Санкт Петербург, техн … Словарь сокращений и аббревиатур

А; мн. род. бит и ов; м. [от англ. сокращения BInary digiT двоичный знак] Минимальная единица измерения количества информации и объёма памяти компьютера (равна одной ячейке или одному двоичному знаку типа да нет). * * * бит (англ. bit, от… … Энциклопедический словарь

Бит в секунду, бит/с (англ. bits per second, bps) базовая единица измерения скорости передачи информации, используемая на физическом уровне сетевой модели OSI или TCP/IP. На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более… … Википедия

- (исп.). То же, что реал, монета ценностью в 16 1/2 коп. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БИТ 1 [англ. beat бить] муз. выдержанная в равномерном темпе танцевальная и легкая музыка в размере 4/4 с… … Словарь иностранных слов русского языка

- (англ. bit от binary двоичный и digit знак), двоичная единица, в теории информации единица количества информации. Бит в вычислительной технике двоичная цифра, двоичный разряд. число бит памяти ЭВМ определяет максимальное количество двоичных цифр … Большой Энциклопедический словарь

Двоичная единица информации, двоичный знак Словарь русских синонимов. бит сущ., кол во синонимов: 2 биг бит (2) е … Словарь синонимов

- (bit) Аббревиатура понятия двоичный разряд. См.: двоичная запись (binary notation). Бизнес. Толковый словарь. М.: ИНФРА М, Издательство Весь Мир. Грэхэм Бетс, Барри Брайндли, С. Уильямс и др. Общая редакция: д.э.н. Осадчая И.М.. 1998. Бит … Словарь бизнес-терминов

Бит, а; р. мн. ов, счётн. ф.бит (единица количества информации) … Русское словесное ударение

БИТ, а, муж. (спец.). Единица измерения количества информации (в 1 знач.). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Единица количества информации, которая содержится в сообщении типа «да» – «нет». Бит в вычислительной технике – двоичная цифра, двоичный разряд, принимающий только два значения – 0 или 1. Одним битом можно выразить только два числа – 0 и 1.… … Энциклопедия техники

- (бит, bit) (от англ. binary двоичный и digit знак, цифра), единица кол ва информации в двоичной системе. Обычно последовательность из восьми Б. наз. байтом. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М.… … Физическая энциклопедия