История, предмет, структура информатики. Информация, ее представление и измерение

1.

Информатика
Лекция 1
Тема лекции: (окончание)
История, предмет, структура
информатики.
Информация, ее представление
и измерение.
Лектор: ст.преп. Замосковина Людмила Семеновна
1

2.

Как измеряется количество информации?
За единицу количества информации
принимается такое количество информации,
которое содержит сообщение, уменьшающее
неопределенность в два раза.
Такая единица названа « бит ».
основные
соотношения между единицами измерения
сообщений:
1 бит (binary digit – двоичное число) = 0 или 1,
1 байт = 2^3=8 битов,
1 килобайт (1К) = 2^10 байт=1024 байт=2^13 бит,
1 мегабайт (1М) = 2^10 килобайт=1024 килобайт= 2^23
бит,
1 гигабайт (1Г) = 2^10 мегабайт=1024 мегабайт= 2^33
бит,
1 терабайт (1Т) = 2^43 бит,
1 петабайт (1П) = 2^53 бит,
1 эксабайт (1Э) = 2^63 бит.
2

3.

Меры информации
Для
измерения информации используются различные
подходы и методы, например, с использованием меры
информации по Р. Хартли и К. Шеннону.
Мера информации – критерий оценки количества
информации.
Рассмотрим меру Р. Хартли.
формула
I = log N (бит).
Р. Хартли:
2
При определении количества информации на основе
уменьшения неопределенности наших знаний мы
рассматриваем информацию с точки зрения содержания,
ее понятности и новизны для человека. С этой точки
зрения в опыте по бросанию монеты одинаковое
количество информации содержится и в зрительном образе
упавшей монеты, и в коротком сообщении «Орел», и в
длинной фразе «Монета упала на пол той стороной вверх,
на которой изображен орел».
3

4.

Меры информации
Однако
при хранении и передаче информации с помощью
технических средств целесообразно отвлечься от
содержания информации и рассматривать ее как
последовательность знаков.
Набор символов знаковой системы (алфавит) можно
рассматривать как различные возможные состояния.
Тогда, если считать, что появление символов в сообщении
равновероятно, по формуле I = log2N (бит) можно
рассчитать, какое количество информации несет каждый
символ.
Пример. В русском алфавите количество букв (событий)
=32(если не использовать букву ё), тогда I=5 битов.
Каждый символ несет 5 битов информации.
Количество
информации, которое содержит
сообщение, закодированное с помощью знаковой
системы, равно количеству информации, которое
несет один знак, умноженному на количество
знаков.
4

5.

Меры информации
Мера
Шеннона оценивает информацию
отвлеченно от ее смысла:
где
I – количество информации;
n – число возможных событий;
рi – вероятность (относительная частота)
перехода системы в i-е состояние, а сумма всех
pi должна равняться 1.
5

6.

Меры информации
Пример.
Пусть при бросании несимметричной
четырехгранной пирамидки
вероятности отдельных событий будут равны:
р1=1/2, р2=1/4, р3=1/8, р4=1/8.
Тогда количество информации, которое мы
получим после реализации одного из них, можно
рассчитать по формуле
I= -(1/2*log21/2+1/4*log21/4+1/8*log21/8+
1/8*log21/8)=(1/2+2/4+3/8+3/8)=14/8
=1.75 бита.
6

7.

Методы получения информации
Эмпирические
методы
или методы
получения эмпирических данных.
Теоретические методы или методы
построения различных теорий.
Эмпирико-теоретические
методы (смешанные)
или методы
построения теорий на основе полученных
эмпирических данных об объекте,
процессе, явлении.
7

8.

Эмпирические методы
Наблюдение – сбор первичной информации об
объекте, процессе, явлении.
Сравнение – обнаружение и соотнесение общего и
различного.
Измерение – поиск с помощью измерительных
приборов эмпирических фактов.
Эксперимент – преобразование, рассмотрение
объекта, процесса, явления с целью выявления каких-то
новых свойств.
Кроме классических форм их реализации, в последнее
время используются
опрос, интервью,
тестирование и другие.
8

9.

Эмпирико-теоретические методы
Абстрагирование – выделение наиболее важных
свойств.
Анализ – разъединение целого на части с целью выявления
их связей.
Декомпозиция – разъединение целого на части с
сохранением их связей с окружением.
Синтез – соединение частей в целое с целью выявления их
взаимосвязей.
Композиция — соединение частей целого с сохранением их
взаимосвязей с окружением.
Индукция – получение знания о целом по знаниям о частях.
Дедукция – получение знания о частях по знаниям о целом.
9

10.

Эмпирико-теоретические методы
Эвристики, использование эвристических
процедур – получение знания о целом по знаниям о частях
и по наблюдениям, опыту, интуиции, предвидению.
Моделирование (простое моделирование),
использование приборов – получение знания о целом или
о его частях с помощью модели или приборов.
Исторический
метод – поиск знаний с
использованием предыстории, реально существовавшей
или же мыслимой.
Логический
метод – поиск знаний путем
воспроизведения частей, связей или элементов в
мышлении.
10

11.

Эмпирико-теоретические методы
Макетирование – получение информации
по макету, представлению частей в упрощенном, но
целостном виде.
Актуализация – получение информации с
помощью перевода целого или его частей (а
следовательно, и целого) из статического состояния в
динамическое состояние.
Визуализация – получение информации с
помощью наглядного или визуального представления
состояний объекта, процесса, явления.
11

12.

Эмпирико-теоретические методы
Кроме
указанных классических форм реализации
теоретико-эмпирических методов часто используются и
мониторинг (система наблюдений и анализа
состояний),
деловые игры и ситуации,
экспертные оценки,
имитация (подражание) и другие формы.
12

13.

Теоретические методы
Восхождение
от абстрактного к конкретному –
получение знаний о целом или о его частях на основе
знаний об абстрактных проявлениях в сознании, в
мышлении.
Идеализация – получение знаний о целом или его частях
путем представления в мышлении целого или частей, не
существующих в действительности.
Формализация – получение знаний о целом или его
частях с помощью языков искусственного происхождения
(формальное описание, представление).
Аксиоматизация – получение знаний о целом или его
частях с помощью некоторых аксиом (не доказываемых в
данной теории утверждений) и правил получения из них (и
из ранее полученных утверждений) новых верных
утверждений.
Виртуализация – получение знаний о целом или его
частях с помощью искусственной среды, ситуации.
13