Информатика, информация и её классификация

Информатика, информа-ция и её классификация
Информатика, её предмет и метод
Основные понятия информатики
Классификация информации
Классификация данных по
содержанию
Классификация данных по числу
значений
Классификация данных по форме
Измерение количества
информации
© KcH, 2011-2016

Наука – это сфера человеческой деятельности, часть общественного сознания, функцией которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о реальной действительности.
НАУКИ(по предмету исследования)
Естественные Общественные
Технические Лингвистические

НАУКИ(по отношению к практике) подразделяются на: прикладные и фундаментальные.
Прикладные науки обеспечивают знаниями, необходимыми для эффективной деятельности в ограниченной прикладной области.
Науки, которые на основе накопленных знаний строят общую картину мира, называются фундаментальными науками.
Информатика – это естественная, фундаментальная наука, изучающая структуру и общие свойства информации, общие закономерности информационных процессов для построения машин обработки данных и информационных технологий.

Предметом информатики является информация и общие закономерности информационных процессов.
Методом исследования мира, характерным для информатики, является диалектика, в своих двух частях: исторический (общество) и диалектический (природа) материализм.
Метод науки прямо указывает на позицию исследователя и на то, каким образом добываются знания о мире.

Развитие определяется Развитие определяется законами природы. законами природы и законами общества.
0 1789-94 90-ые
годы годы ХХ века
Система: “человек-машина”
Эра развития природы. Наша эра (эра людей).
Первобытно- Рабовладель- Феодализм Капитализм, Комму-
общинный ческий Социализм низм
строй строй
Эволюционные этапы становления человека: из мира животных в мир людей.
time

Закономерности развития четвёртого звена рабочей машины и знания, необходимые для эффективного управления этим звеном четырёхзвенной рабочей машины накапливает наука, зародившаяся в 60–е годы XX века.
В мире существуют две научные школы, выполняющие такую работу:
— франко-итальянская (европейская) школа накапливает знания в науке информатика,
— американская школа – копит знания в компьютерных науках. В американской научной школе нет науки информатика[1].
[1] Брукшир, Дж., Гленн. Введение в компьютерные науки. Общий обзор, 6-е издание. : Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2001. – 688 с.

Категориями[1] называются неформальные положения, не связывающие мышления стандартами формами и правилами, и тем самым открывающие путь свободному творчеству.
[1] Копнин П.В. Диалектика как логика и теория познания. М.: Наука, 1973, стр. 27, 92, 95.
Через взаимодействие категорий и других понятий методом определения в категориальный аппарат науки вводятся понятия.
Совокупность категорий и понятий, накопленная исследователями к данному моменту времени, составляет категориальный аппарат науки.

Информация
Материя[1] – это объективная реальность, данная нам в ощущениях.
[1] Ленин В.И. Полн. собр. Соч., 5 изд., т.18, с. 131
Информация - не материя, но она оматериализована через свой носитель.
Материя Структура Система Отражение
- отдельные сущности мира.
Материя и информация

Информация
Пример
Кристаллическая решетка – это структура кристалла, а
то, как устроена кристаллическая решетка – это информация.
Материя Структура Система Отражение
- отдельные сущности мира.
Структура и информация

Информация
Система – это совокупность элементов и связей между ними, обладающих системным качеством (свойством эмерджентности) таким, какое есть у системы в целом и отсутствует у любого из её элементов. (Людвиг фон Берталанфи)
Информация – это не система, но вне системы она существовать не может.
Материя Структура Система Отражение
- отдельные сущности мира.
Система и информация

Информация
Отражение – это процесс изменения одного объекта или явления под воздействием другого.
В.И. Ленин. Ленинская теория отражения
и современность, София, 1969. Информация – компонента (составная часть) процесса отражения, выражающая его содержание.
Материя Структура Система Отражение Информация
Материя Структура Система Отражение
- отдельные сущности мира.
Отражение и информация

Информация – это опосредованный формами связи результат отражения изменяющегося объекта изменяемым объектом с целью сохранения их системой целостности.
Природа информации двойственна. Информация материальна по форме, и идеальна по содержанию.
Иллюстрация описания (портрет) информации

Информация, носителями которой, с позиции внешнего наблюдателя системы, являются её изменяющийся и изменяемый объекты, называется связанной (в системе).
Связанная информация существует в системах молекулярного уровня.
Информация, носитель которой способен существовать отдельно от изменяющегося и изменяемого объектов системы, называется выделенной.
Выделенная информация получила название – данные.

Информатика, информа-ция и её классификация
Информатика, её предмет и метод
Основные понятия информатики
Классификация информации
Классификация данных по
содержанию
Классификация данных по числу
значений
Классификация данных по
форме
Измерение количества
информации
© KcH, 2011-2016

Информационным процессом (ИП) называется процесс (явление, протекающее во времени) предметом и продуктом труда которого является информация (И).
Информационная технология (ИТ) – это поэтапное, пооперационное описание информационного процесса, преобразующего входную информацию в выходную, с гарантированным качеством.
Новая информационная технология – это технология, построенная на основе машин для обработки информации.
ИП
… ИТ …
И
И

Информатика, информа-ция и её классификация
Информатика, её предмет и метод
Основные понятия информатики
Классификация информации
Классификация данных по
содержанию
Классификация данных по числу
значений
Классификация данных по форме
Измерение количества
информации
© KcH, 2011-2016

Классификация – результат упорядоченного распределения множества объектов классификации (предметов и атрибутов) в соответствии со значениями их признаков (признаков классификации) и выбранным основанием деления (критерием классификации).
Основные принципы классификации:
Поэтапность классификации – заключается в пошаговом разбиении исследуемой сущности.
Принцип единственности основания деления на этапе утверждает, что разбиение исходного множества на подмножества должно производиться на основе единого критерия.
Принцип исключающего деления классифицируемого множества утверждает обратный переход от части к целому происходит без потери объектов классификации.
Информация многогранна и описывается множеством классификаций.

Информатика, информа-ция и её классификация
Информатика, её предмет и метод
Основные понятия информатики
Классификация информации
Классификация данных по
содержанию
Классификация данных по числу
значений
Классификация данных по форме
Измерение количества информации
© KcH, 2011-2016

Основные классификации данных
Файл
Сообщение
Показатель
Документ
Реквизит-
признак
Массив
Данные
Реквизит-основание
Информационная
система
Информационное
образование
Блок
записей
По содержанию
По форме
По числу значений
ЕДИНИЧНОЕ
ЗНАЧЕНИЕ
НОМЕНКЛАТУРА
ПОЛЕ
ТОМ
И:Рп
Рп2
Рпn
Рпn
И:Ро
Рп2
Рп1
Рп1

Классификация данных по содержанию
предложена Михаилом Антоновичем Королевым
используется при описании логической структуры данных.
Мера классификации: Информационная совокупность – это группа данных, обладающая общей формой и характеризующая одну сущность реального мира.
Минимальная по объему, не расчленяемая без потери смысла информационная совокупность называется реквизитом.
Реквизиты-основания характеризуют идентифицируемую сущность мира с количественной стороны, а реквизиты-признаки – с качественной.

Показатель несет количественную информацию, определяемую рядом реквизитов–признаков в информационном пространстве.
Сообщение несет качественную информацию, определяемую рядом реквизитов–признаков в информационном пространстве.
Документ – это информационная совокупность предназначенная для подготовки или принятия решения.
Информационная совокупность, охватывающая документы конкретной функции управления, называется информационным образованием.
Информационная совокупность, охватывающая данные определённой системы управления, называется информационной системой.

Информатика, информа-ция и её классификация
Информатика, её предмет и метод
Основные понятия информатики
Классификация информации
Классификация данных по
содержанию
Классификация данных по числу
значений
Классификация данных по форме
Измерение количества информации
© KcH, 2011-2016

Основные классификации данных
Файл
Сообщение
Показатель
Документ
Реквизит-
признак
Массив
Данные
Реквизит-основание
Информационная
система
Информационное
образование
Блок
записей
По содержанию
По форме
По числу значений
ЕДИНИЧНОЕ
ЗНАЧЕНИЕ
НОМЕНКЛАТУРА
ПОЛЕ
ТОМ

Классификация данных по числу значений в информационной совокупности предложена Михаилом Антоновичем Королёвым.
Единичное значение – это информационная совокупность из одного элемента, то есть единичное множество.
Массив – это информационная совокупность, состоящая из множества однотипных элементов.
Номенклатура – это информационная совокупность, состоящая из единичных значений и массивов.

Информатика, информа-ция и её классификация
Информатика, её предмет и метод
Основные понятия информатики
Классификация информации
Классификация данных по
содержанию
Классификация данных по числу
значений
Классификация данных по форме
Измерение количества
информации
© KcH, 2011-2016

Основные классификации данных
Файл
Сообщение
Показатель
Документ
Реквизит-
признак
Массив
Данные
Реквизит-основание
Информационная
система
Информационное
образование
Блок
записей
По содержанию
По форме
По числу значений
ЕДИНИЧНОЕ
ЗНАЧЕНИЕ
НОМЕНКЛАТУРА
ПОЛЕ
ТОМ

Классификацию данных по форме (Рис. 3.) предложил Джеймс Мартин[1] – учёный из института системных исследований фирмы IBM. Данная классификация используется при описании физической структуры данных.
[1] Дж. Мартин. Организация баз данных в вычислительных системах. Изд. 2-е, доп. М.: Мир, 1980.- 662 с.
Поле – это часть носителя для регистрации простой единицы информации.
Запись или блок записей – это часть внешней памяти одновременно доступная одной макрокомандой ввода – вывода.
Том – это сменный носитель информации.
Информационный объект по форме представляющий собой запись, по содержанию - документ, а по числу значений массив называется файлом.
Файл – это основная единица хранения данных во внешней памяти.

Информатика, информа-ция и её классификация
Информатика, её предмет и метод
Основные понятия информатики
Классификация информации
Классификация данных по
содержанию
Классификация данных по числу
значений
Классификация данных по форме
Измерение количества
информации
© KcH, 2011-2016

Самый простой канал связи может быть построен на наличии или отсутствии сигнала. Сигнал – это одна из форм отражения, способная переносить информацию. Если события “наличие сигнала” и ”отсутствие сигнала” распределены равномерно, то в канале связи наблюдается только несущая. Информация в канале связи отсутствует. Канал готов к передаче данных.
ОУ
Источник
информации
УС
Приёмник
информации
A1, A2, …, An
Символы сообщения
Информационный процесс канала связи
P(A1), …, P(An)

Если передача производится поочерёдно то в одном, то в другом направлении, связь источника с потребителем называется полудуплексной.
Если передача производится одновременно в обоих направлениях, то связь источника с потребителем называется дуплексной.
Какой бы ни была связь, в канале связи символы сообщения представляются двоичным кодом.
Любое сообщение выражается словами определённого языка. Язык имеет конечное множество символов, называемых алфавитом языка.
Алфавит можно перенумеровать. Если нумерация производится в двоичной системе счисления, то в результате каждый символ алфавита получает двоичный порядковый код.

В 1928 году английский инженер Роберт Хартли предложил длину кодового обозначения символа алфавита, то есть число разрядов двоичного числа, использовать в качестве меры количества информации в сообщении I, передаваемом по каналу связи. Эта мера количества информации стала называться логарифмической, так как логарифм выражает количество разрядов числа:
I = log2 V = k, ( 1 )
где V - двоичное число из k разрядов, представляющее собой код последнего символа алфавита
(самый длинный).
Мера Хартли характеризует источник информации ФОРМАЛЬНО: через длину его алфавита.

Вероятностная мера количества информации в сообщении, передаваемом по каналу связи, введённая Клодом Шенноном в 1946 году, получила название энтропия источника информации.
Клод Шеннон предложил рассматривать процесс появления определённого информационного символа ai в канале связи как случайное событие A генерации символа источником информации.
Код формируется поразрядно. Разряды определяются независимо друг от друга. Следовательно, по теореме об умножении событий вероятность генерации кода символа источником:
1 1 1 1 - k
P(ai) = --- * --- * --- * , … , * --- = 2 или
2 2 2 2 умноженное k раз
k = - log2P(ai) ( 2 )

Всё сообщение представляется статистическим рядом, члены которого являются символами сообщения, каждый из которых в канале связи появляется с определённой вероятностью P(ai).
В качестве меры количества информации, приходящейся на символ сообщения Шеннон предложил среднее взвешенное по вероятности логарифмической меры Хартли, рассчитанной по несущей:
m m
H = ∑ P(ai) * k = - ∑ P(ai) * log2P(ai) ( 3 )
i=1 i=1

Мера количества информации в сообщении Клода Шеннона учитывает ФОРМУ и СОДЕРЖАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Если известна энтропия источника информации H и длина сообщения L в символах (байтах), то количество информации этого сообщения определится по формуле:
Q = H * L ( 4 )
Количество информации сообщения позволяет рассчитать размер оперативной памяти машины, необходимой для хранения данных сообщения, если машина работает в двоичной системе счисления, то есть способна чётко различать одно из двух состояний.