1. Основные понятия и методы теории информатики и кодирования

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

Информатика - это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения. Отличие информатики от кибернетики - науки об общих принципах управления в различных системах – в том, что информатика базируется на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки, а в кибернетике акцент делается на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием информационного подхода.

Под информацией понимаются сведения о каком-либо событии или предмете, поступающие к получателю извне в результате его взаимодействия с окружающей средой. Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие данные. Отличие в том, что данные – это сведения, которые по каким-либо причинам не используются, а только хранятся. Данные превращаются в информацию, если появляется возможность использовать их для уменьшения неполноты знаний (неопределенности) об исследуемом объекте, процессе или явлении.

Возможность и эффективность использования информации обусловливается показателями её качества, к которым относятся:

- репрезентативность - правильность отбора информации для адекватного отражения свойств объекта;

- содержательность - отражает семантическую емкость информации;

- достаточность (полнота) - содержит минимальный, но достаточный для принятия решения набор показателей;

- доступность - возможность получения и преобразования информации;

- актуальность - сохранение ценности информации в момент её использования;

- своевременность - поступление информации не позже заранее назначенного момента времени;

- точность - степень близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления;

- достоверность (адекватность) - отражение реально существующих объектов с необходимой точностью;

- устойчивость - способность информации реагировать на изменение исходных данных без нарушения необходимой точности.

Кстати, в философском аспекте атрибутивная концепция квалифицирует информацию как свойство всех материальных объектов, т.е. как атрибут материи.

Под сообщением понимается форма представления информации (текст, речь, изображение, цифровые данные и т.д.).

Информация от источника к получателю передается при помощи сигнала. Сигналом называется физический процесс, отображающий сообщение. Обычно под сигналом понимается электрическое возмущение, однозначно отображающее передаваемое сообщение с заданной точностью и пригодное для передачи по каналу связи.

По структуре сообщения сигналы разделяются на дискретные и непрерывные. Дискретными называются сообщения и отображающие их сигналы, которые представляются последовательностью из конечного числа отдельных, резко различимых элементов (буквенный либо цифровой текст, телекодовые сигналы). Непрерывные сообщения характеризуются тем, что два нетождественных сообщения могут отличаться друг от друга сколь угодно мало (речь, музыка, сигналы телеизмерения и телеуправления, с помощью которых передаются данные о плавно изменяющихся величинах).

Возможность дискретного представления информации, заключенной в непрерывной функции времени, базируется на теореме В.А. Котельникова: функция времени с ограниченным спектром полностью (без потери информации) определяется своими мгновенными значениями, отсчитанными через интервалы времени Δ t=1/2F, где F - ширина спектра функции. Эти значения называют определяющими ординатами или отсчетами, а моменты отсчета – тактовыми точками.

Совокупность средств, обеспечивающих передачу сигналов, называется каналом связи (каналом передачи информации). Совокупность канала связи, источника и получателя информации, характеризующаяся определенными способами преобразования переданного сообщения в сигнал и восстановления сообщения по принятому сигналу, называется системой передачи информации. Из-за наличия в канале связи помех, а также вследствие искажений в самой аппаратуре принятое сообщение воспроизводит переданное лишь с определенной степенью точности. Степень этой точности характеризует достоверность передачи. Способность системы противостоять вредному действию помех называется помехоустойчивостью.

Передаваемые в этих системах дискретные сообщения (команды, буквы, цифры) подвергаются кодированию.

Кодирование – это преобразование сообщения в определенные сочетания элементарных дискретных символов, называемых кодовыми комбинациями или словами.

Кодами в технике передачи информации называют системы соответствий между сообщениями и сочетаниями символов (сигналов), при помощи которых эти сообщения могут быть зафиксированы, переданы на расстояние или использованы для дальнейшей обработки. Символы, из которых формируются кодовые комбинации, называются элементами кода. Число m различных элементов, используемых при построении кода, называется основанием кода. Так, в двоичном коде (m=2) элементами являются символы «1» и «0» и соответствующие им сигналы. Число N различных комбинаций называется объемом или мощностью кода. Число n элементов, образующих кодовую комбинацию, называется значностью кода. Коды, в которых каждая кодовая комбинация состоит из одинакового числа элементов, называются равномерными. При помощи такого кода можно передавать N=mⁿ различных кодовых комбинаций.