Кодирование информации с помощью знаковых систем Знаки: форма и значение Знаковые системы

Кодирование информации - это специально выработанная система приемов (правил) фиксирования информации.
Основные атрибуты кодирования - код, знак, язык, с помощью которых информация фиксируется и передается в пространстве и времени.

С древних времен знаки используются человеком для долговременного хранения информации и ее передачи на большие расстояния.
Образец письменности майя

Знак - это метка, предмет, которым обозначается что-нибудь (буква, цифра, отверстие).
Знак вместе с его значением называют символом.

Форма знаков
В соответствии со способом восприятия знаки можно разделить на зрительные, слуховые, осязательные, обонятельные и вкусовые, причем в человеческом общении используются знаки первых трех типов.
Классификация знаков –
это их группировка по определенным признакам.

Классификация знаков

К зрительным знакам, воспринимаемым с помощью зрения, относятся буквы и цифры, которые используются в письменной речи, знаки химических элементов, музыкальные ноты, дорожные знаки и т. д.
1, 2, 3, 4, 5
I, II, III, IV, V
А, Б, В, Г, Д
A, B, C, D, E

К слуховым знакам, воспринимаемым с помощью слуха, относятся звуки, которые используются в устной речи, а также звуковые сигналы, которые производятся с помощью звонка, колокола, свистка, гудка, сирены и т. д.

Для слепых разработана азбука Брайля, которая использует осязательный способ восприятия текстовой информации.
Азбука Брайля

В коммуникации многих видов животных особую роль играют обонятельные знаки. Например, медведи и другие дикие животные помечают место обитания клочьями шерсти, сохраняющей запах, чтобы отпугнуть чужака и показать, что данная территория уже занята.

Для долговременного хранения знаки записываются на носители информации

Первые носители информации:
Камень, глина, дерево
Неудобные в применении

За 3000 лет до нашей эры в Египте разработали технологию изготовления тонкого листа – папируса из стебля тростника.
Папирус

Пергамент
Пергамент делали из кожи животных.
Кожу выделывали и вытягивали, чтобы получить тонкие листы.

Бумага
Во II веке в Китае изобрели технологию изготовления бумаги.
Секрет её изготовления тщательно скрывали.
Поэтому бумага появилась в Европе в XI веке, а на Руси в XVI веке.

Для передачи информации на большие расстояния используются знаки в форме сигналов. Например: световые сигналы светофора, звуковые сигналы школьного звонка оповещают о начале или конце урока, электрические сигналы передают информацию по телефонным и компьютерным сетям, электромагнитные волны передают сигналы радио и телевидения.

Значение знаков
Знаки отображают объекты окружающего мира или понятия, т. е. имеют определенное значение (смысл).
Знаки различаются по способу связи между их формой и значением.
Иконические знаки позволяют догадаться об их смысле, так как они имеют форму, похожую на отображаемый объект.

Символами называются знаки, для которых связь между формой и значением устанавливается по общепринятому соглашению. Это символы химических элементов, отображающие атомы химических веществ, ноты, любые современные буквы или цифры и пр.

Если неизвестно соглашение о связи формы и значения символов, то ничего нельзя сказать о смысле информации, записанной такими знаками.
Существуют найденные археологами и до сих пор нерасшифрованные тексты на древних языках, так как неизвестно значение знаков, которыми они записаны.

В современном мире широко используется шифрование, которое использует секретный ключ в качестве соглашения о связи формы символов с их значениями. Если секретный ключ неизвестен, то содержание передаваемого текста понять невозможно.

Один и тот же символ может иметь различное значение в разных знаковых системах. Например, знак «О» используется в качестве:
• буквы «О» в русском алфавите;
• буквы «О» [оu] в английском алфавите;
• цифры 0 в системах счисления;
• символа химического элемента «О» (кислорода) в таблице Д. И. Менделеева.

Некоторые жесты, имеющие знаковую природу
а – затруднение, растерянность:
«Вот те раз! Что же делать?»;
б – превосходство: «У меня на это своя точка зрения»;
в – скука: «Все это мне совершенно неинтересно»
а
б
в

Язык веера: некоторые знаки

Знаковые системы
являются наборами знаков определенного типа. С некоторыми знаковыми системами вы знакомы и постоянно ими пользуетесь (языки и системы счисления), с другими ещё познакомитесь.
Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита (набора знаков) и правил выполнения операций над знаками.

Язык - это сложная система символов, каждый из которых имеет определенное значение.
Естественные языки
Естественные языки начали формироваться еще в древнейшие времена в целях обеспечения обмена информацией между людьми.
В настоящее время существуют сотни естественных языков (русский, английский, китайский, немецкий, польский и др.).
В основе письменной речи лежит алфавит, т. е. набор знаков (букв), которые человек различает по их начертанию. В большинстве современных языков буквы соответствуют определенным звукам устной речи. Алфавит русского языка называется кириллицей и содержит 33 знака, английский язык использует латиницу и содержит 26 знаков.

В устной речи, которая используется как средство коммуникации при непосредственном общении людей, в качестве знаков языка используются различные звуки (фонемы).

На основе алфавита по правилам грамматики образуются основные объекты языка - слова. Синтаксис - правила, согласно которым из слов данного языка строятся предложения. В естественных языках грамматика и синтаксис языка формулируются с помощью большого количества правил, из которых существуют исключения, так как такие правила складывались исторически.

Формальные языки
В процессе развития науки были разработаны формальные языки (системы счисления, алгебра, языки программирования и др.), основное отличие которых от естественных языков состоит в существовании строгих правил грамматики и синтаксиса.

Языки, придуманные и разработанные человеком для определенных целей, называются формальными.
Формальный язык - это язык знаков, формул, схем.

Генетический алфавит
является «азбукой», на которой строится единая система хранения и передачи наследственной информации живыми организмами.

Как слова в языках образуются из букв, так и гены состоят из знаков генетического алфавита. В процессе эволюции от простейших организмов до человека количество генов постоянно возрастало, так как было необходимо закодировать все более сложное строение и функциональные возможности живых организмов.

Генетическая информация
хранится в клетках живых организмов в специальных молекулах. Эти молекулы состоят из двух длинных скрученных друг с другом в спираль цепей, построенных из четырех различных молекулярных фрагментов. Фрагменты образуют генетический алфавит и обычно обозначаются латинскими прописными буквами {A, G, С, Т}.