Презентація на тему «Інформація та шум. Кодування інформації»

Інформація та шум. Кодування інформації
Презентація

Інформація та шум. Кодування інформації
Протягом усієї історії свого існування люди, спілкуючись з природою та між собою, набували знань про навколишню дійсність і про самих себе.
Інформація як знання або як відомості про явища та різноманітні за своєю природою об'єкти (фізичні, хімічні, біологічні, соціальні, економічні тощо), набуваються шляхом спостереження.

Природними засобами спостереження людини є органи чуттів людини, передусім зір і слух. Спочатку різноманітні відомості просто накопичувалися людством. А вже маючи їх у достатній кількості, люди помічали, що існують певні закономірності, які можна узагальнити та обґрунтувати.
У результаті такі закономірності набували вигляду прикмет. Згодом прикмети ставали характерними ознаками явищ, тобто виділялися як їх властивості. Властивості можуть бути різноманітними за своїм значенням: кожний об'єкт або явище має групу властивостей, що вивчаються різними науками.

З середини ХХ століття слово інформація в науці розглядають як загальнонаукове поняття, що включає обмін відомостями між людиною і людиною, людиною і машиною (комп'ютер, станок з програмним керуванням тощо), машиною із машиною, обмін сигналами в тваринному і рослинному світі, передачу ознак на клітинному рівні, від організму до організму.
Інформація

Повідомлення
Про те, що „передається повідомлення” в засобах масової інформації (радіо, телебачення), як правило, говорять тоді, коли потрібно підкреслити важливість події, або виділити її серед інших подій. Тобто, в цьому випадку замість слова „інформація” використовують слово „повідомлення”. Отже, можна сказати, що інформація формується з деякої кількості повідомлень, частина яких може бути важливою, а решта – ні.
Важливість інформації (повідомлення) для споживача має суб'єктивний характер.

Шум
Наприклад, коли слухають пісню, то одним подобається текст, а іншим – мелодія.
Якщо людину більше цікавить текст пісні, то в цьому випадку музика є шумом, на фоні якого вона хоче отримати інформацію (повідомлення) про текст пісні.
А якщо більше уваги звертати на мелодію пісні, то текст буде шумом.
Тобто шум – це заважаюча інформація, що утруднює отримання потрібного повідомлення.

Коли характеризують інформацію (повідомлення), то звертають увагу на її якісні ознаки (властивості):
Адекватність – визначений рівень вірогідності створюваного (за допомогою отриманої інформації) образу реального об'єкта, явища або процесу.
Актуальність – важливість, істотність у певний момент часу.
Вірогідність – інформація достовірна, якщо вона віддзеркалює дійсність.
Об'єктивність – неупередженість, незалежність інформації від волі та бажань людини.
Повнота – інформацію можна вважати повною, якщо її достатньо для розуміння та прийняття рішення.

Подумайте
Ви одержали пояснення до розв'язування математичної задачі, але описане незнайомою мовою. Наступного дня на дошці з'явився правильний розв'язок всіх задач.
Яку властивість повідомлення характеризує “зіпсований” телефон, чутки, мисливські легенди?

Неоднозначною є інформація у повідомленні «Потяг відправляється о 9 год», оскільки не зрозуміло: він відправляється вранці чи ввечері.
Дорожні знаки однозначно інформують водіїв про умови руху транспорту.
Керівники установ і держави повинні формулювати розпорядження, накази та закони так, щоб виконавці розуміли і виконували їх однозначно.

Якщо учень отримав лист, написаний мовою, яку він не вивчав, то відповідний текст не несе для нього корисної інформації, оскільки текст є незрозумілим за формою подання інформації.
Формула E=mc2 може нести для учня інформацію, незрозумілу за змістом, оскільки відповідну тему в курсі фізики він ще не вивчав.
Якщо 21 серпня дізналися, що останній термін подання документів для вступу в деякий коледж закінчився 20 серпня, то будь-яка інша інформація про цей коледж, якою б цікавою не була, стає неактуальною.

Інформація?
Чи є для вас інформацією повідомлення які містяться в бібліотеці конгресу США?
Чи є інформацією нерозшифровані космічні посилання?

Одну і ту ж інформацію можна передати за допомогою різних повідомлень (усно/письмово...)
- Одне і те ж повідомлення може нести різну інформацію залежно від того, як інтерпретують повідомлення.
Портфель на парті
Дзвінок
Кивок головою
1.Якщо повідомлення не несе ніякої інформації, тоді воно несе шум.
2.Інформація може перетворитися в шум, і навпаки, шум може перетворитися в інформацію.

Кодування інформації
Інформація як відомості про об'єкт або явище відображається у вигляді конкретних даних, що представлені у буквенно-цифровій, числовій, текстовій, звуковій, графічній або іншій зафіксованій формі.
Дані можуть передаватися, оброблятися, зберігатися.

Інформацію (повідомлення) можна виразити в різноманітних формах: від природних для людини сигналів (звуків, жестів) до їх письмових позначень.
Прикладом перетворення форми подання інформації може бути переклад з однієї природної мови спілкування на іншу.
Мова – це сукупність засобів і способів подання повідомлень. Повідомлення надають певною мовою. При цьому повідомлення може мати вигляд деякої послідовності знаків, жестів, звуків... Поняття мови не обмежується випадком спілкування між людьми.

Алфавіт
Для запису слів використовується алфавіт – набір символів, що дозволяє кожному слову поставити у відповідність визначену послідовність символів – літер, тобто можна сказати, що кожне слово кодується.
Від чого залежить подання повідомлення саме вибраною мовою: подання повідомлення добирається так, щоб його передавання було якомога швидшим, надійнішим, опрацювання якомога зручнішим. Важливо, щоб повідомлення було ще й якомога коротшим.

Величина повідомлення
Буде коректніше, якщо замість слів величина інформації слід говорити величина повідомлення. Наприклад, довжина слова “коса” – 4 літери, але яку саме інформацію воно несе?
(коса на голові, або коса у косаря на полі).
При збереженні на носіях повідомлення займає певне місце. тому коректним є питання про величину повідомлення (кількість знаків, довжину тексту, площу графічного зображення) та відповідні одиниці вимірювання.

Кодування
Залежно від того, де і яким чином представляється інформація, використовується відповідне кодування.
Так для запису (кодування) чисел в десятковій системі числення використовуються 10 символів.
Для запису слів – літери.

Біт
Для кодування інформації в комп'ютері найзручніше (з технічних причин) використовувати мову, алфавіт якої містить всього два символи.
Їх умовно позначають нулем та одиницею, а мову цю називають мовою двійкових кодів.
За допомогою цих символів можна представити все розмаїття інформації.
Одиницею виміру інформації є біт – він позначає „місце”, на яке можна „записати” 0 або 1.

Байт
8 бітів складають 1 байт.
Значення байту залежить від того, які позиції та у якій послідовності у ньому займають нулі та одиниці.
Загалом, кількість комбінацій бітів у байті дорівнює 28=256, тобто байт може набувати 256 різних значень.
Для кодування окремих символів достатньо коду довжиною 1 байт.
Для кодування цілого числа, як правило, використовуються два або чотири байти, а для дійсного – вісім, інколи шість.

Кодова таблиця символів
В комп'ютерах інформація кодується відповідно до алфавіту двійкових чисел – кодової таблиці.
За загальноприйнятим стандартом ASCII (американський стандарт для обміну інформацією) кодами від 32 до 127 записуються цифри та літери англійського алфавіту,
з 128 символу – кодування символів національних алфавітів, деяких математичних знаків тощо.

Кодування зображення та звуку
Для кодування графічної інформації також використовуються біти та байти. Так, кожна картинка складається з точок різного кольору.
Для кодування зображення
однієї чорно-білої точки достатньо 1 біту,
для 16-кольорової картинки кожна точка кодується 4 бітами,
для 256-кольорової – 8 бітами (1 байтом).
Звукова інформація складається з елементарних звуків та пауз між ними. Тому кожному звуку відповідає певний код.

Декодування
Щоб із закодованої послідовності символів отримати інформацію, треба знати принцип кодування алфавіту, тобто знати, що означає кожен символ.
І якщо ми маємо такий алфавіт, то процес отримання інформації із закодованої називається декодуванням.

1000 Мб – багато чи мало?
В одному і тому самому за об'ємом запам'ятовуючому пристрої можуть зберігатися різні повідомлення.
У 1000 Мб можна розмістити:
- 50000 сторінок тексту або 150 романів;
- 150 кольорових слайдів;
- 1,5 години аудіо запису;
- 10 хвилинний стерео-музичний фрагмент;
- протоколи операцій з банківськими розрахунками за 1000 років.

Чим більше повідомлення – тим краще?
Довжина повідомлення нічого не говорить про те, багато чи мало корисної інформації несе це повідомлення, чи воно несе лише шум.
Наприклад, важко сказати, яке з трьох повідомлень несе більше інформації: “жжж”, ”жжжжж”, ”жжжжжжжжжжж”.
Неясно також яку інформацію несуть повідомлення: “2+2=5”, ”2*2=10”.

1.Якщо повідомлення занадто довге і містить занадто велику кількість знаків, воно може бути не сприйнятим, і інформація, яку воно несе, може стати шумом.
Якщо довге повідомлення поділити на частини і аналізувати окремо кожну частину, можна знайти набагато більше корисної інформації.
Підручники

2.Не всяке повідомлення доцільно і можна ділити на частини. В залежності від того, на які частини буде поділене повідомлення, воно може набути різних тлумачень.

Подумайте
1.Якщо над яром вигукнути слово “ура”, почути відлуння – “ура”. Чи отримується при цьому якесь повідомлення? Якщо так, то яке?
2.Чи однакову інформацію несуть повідомлення “+” та “знак додавання”?
3.Наведіть приклади, коли одне й те ж саме повідомлення може набути різного тлумачення залежно від того, які властивості цікавлять людину?

Ще завдання
4. Наведіть приклади повідомлень, команд, вимог, правил, які повинні різними людьми за різних обставин тлумачитись однаково?
5. Наведіть приклади різних мов, за допомогою яких можна подавати повідомлення для різних людей?

Задачі про інформацію
Два тексти містять однакову кількість символів. Перший текст складено в алфавіті з 32 символів, другий – з 64 символів.
У скільки разів відрізняється кількість інформації у цих текстах?
2. Визначити, скільки біт інформації несе у собі кожне двозначне ціле число (відволікаючись від його конкретного числового значення).

А тепер - порахуйте
3. На стандартно оформленій машинописній сторінці повинно бути 30 рядків по 60 символів у кожному.
Підрахуйте інформаційний об'єм сторінки у бітах (кілобітах) і байтах (кілобайтах).