1.3. Носители информации

  Исходя из определения информации как сведений, из которых человек извлекает знания для управления (целевая функция), эти сведения могут иметь как постоянную форму (статическую), например в виде учебника, изложенного на бумаге, или
переменную форму (динамическую), например в виде звукового сообщения, передаваемого человеку человеком или радио.
Таким образом, сведения как источник информации могут быть заложены в природе, записаны человеком или автоматом на каком-либо носителе, находиться на хранении или передаваться от источника к получателю (в этом случае принято говорить о сообщении) и обрабатываться с целью извлечения из них информации. Данные
При постоянной форме сведения представляются в виде каких-то знаков, цифр, чисел, текста, графиков, рисунков, фото- и киноснимков и т.д., т.е. в виде данных, которые фиксируются на материальном объекте (например, на бумаге, магнитной или фотопленке и т.п.).
Данные имеют самостоятельные характеристики независимо от информации, которую они содержат. Например, текстовые данные характеризуются языком и алфавитом, размером букв, их расположением (количество в строке и т.п.), стилем оформления и т.д. Числовые данные имеют свои характеристики: система счисления (арабская, римская, дата), отношение к дробной части (фиксированная запятая или плавающая), точность представления и т.д. Одна и та же информация может быть выражена, например, в числовой форме (в виде таблицы, последовательности чисел и т.п.) или в графической (в виде графика, гистограммы и т.п.). Таким образом, необходимо описание формы представления, т. е. описание самих данных независимо от того, какую они несут информацию.
Следует сказать, что данные — это только часть множества различных фактов, событий, явлений, связанных с некоторым объектом исследования или управления, которые воспринимаются и фиксируются человеком для решения отдельных задач при достижении поставленных целей.
Так, для водителя автомобиля важны данные из технического паспорта на это транспортное средство, характеризующие основные параметры двигателя, кузова и других составляющих
элементов, которые влияют на его эксплуатацию. При этом не важны подробные факты изготовления или сборки этих элементов, например физико-химические свойства исходного сырья (металла, резины, пластмассы и т.п.), используемого при производстве. В другом случае конструкторы автомобиля в обязательном порядке интересуют все отмеченные последние данные, так как они влияют на характеристики надежности, условий производства и других свойств разрабатываемого изделия.
Другой пример: на любом организационно-экономическом объекте — предприятии или фирме, в отрасли, народном хозяйстве или рынке циркулирует огромное количество данных, характеризующих различные стороны деятельности этого объекта. При этом руководителю предприятия необходимы обобщенные данные о показателях деятельности всего предприятия за определенный отрезок времени — выручки, прибыли, произведенных затратах, себестоимости продукции и т.п. Руководителю подразделения данной организации в первую очередь важны показатели работы его конкретного участка, т.е. первичные данные, из которых в процессе последующей обработки выделяются только определенные показатели, значимые для верхнего уровня управления предприятием, и передаются в руководство для получения интегральных показателей деятельности всего предприятия.
Таким образом, данные служат основой для извлечения определенной информации (если последняя в них содержится, что, впрочем, и необязательно), на базе которой производятся заключения, выводы и решения по управлению.
Обработка данных — процедура приведения их к такому виду, который наиболее удобен для получения из них информации. В результате обработки данных ставится задача — из минимального количества данных извлечь максимально возможную информацию для принятия решения по управлению.
Если данные отобраны или собраны неверно (не точно определен набор самих параметров или данные содержат ошибки), то такие данные не смогут отразить существенные свойства состояния или поведения объекта управления, которые нужны

для объективного и достоверного суждения о нем и принятия разумных решений по его управлению. Если данных для анализа недостаточно, то объем извлекаемой из них необходимой информации может оказаться также не вполне достаточным для принятия решения, а производимые на этом основании выводы будут неполными, что скажется на эффективности управления (следует отметить, что в теории информации и управления разработаны современные методы, позволяющие оптимизировать процессы управления в условиях неполной информации об объекте).
В случае избытка данных применяются специальные методы обработки (фильтрации, сжатия и др.), позволяющие извлекать из них только необходимую информацию для решения поставленной задачи, не затрагивая область избыточности представленного материала, или общего массива данных.
Из вышесказанного видно, как велика роль данных в теории информации. Исходя из этого, разработано множество методов получения данных (отбор, сбор, измерение, передача), которые применяются в разнообразных случаях при решении информационных задач в различных предметных областях науки и практической деятельности человека. В зависимости от поставленных задач используются различные методы обработки данных, которым посвящены отдельные теории. В частности, в настоящее время широко распространены методы цифровой обработки данных с помощью средств вычислительной техники. При этом следует учитывать, что большие объемы самих данных и высокие скорости их обработки не всегда дают гарантию получения человеком точных и достоверных знаний о предмете исследований, т.е. не всегда приводят к полному извлечению из представленных и обработанных данных необходимой информации. Документы
Ученые и специалисты в научной, производственной, образовательной и других сферах деятельности оперируют научны
ми, техническими и другими сведениями, получаемые в основном из документированных ИР, которые чаще всего транслируются по документальным, а в последнее время все больше и больше по электронным каналам. Именно эти два канала являются основными источниками получения ИР. Основным объектом, который используется для передачи информации по этим каналам, является документ.
С понятием “данные” напрямую связано понятие “документ”. Под документом (от лат. documentum — свидетельство) понимают материальный носитель данных (бумага, кино-, фото-, магнитная пленка; в старину папирус, глина и т.п.) с записанной на нем информацией, предназначенной для ее передачи во времени и в пространстве. Может содержать тексты, изображения, звуки и т.д. В узком смысле документ — деловая бумага, юридически подтверждающая какой-либо факт или право на что-то.
В новой редакции Закона “Об информации, информационных технологиях и о защите информации” от 27.07.2006 г. № 149-ФЗ (который ранее именовался “Об информации, информатизации и защите информации” от 20.02.1995 г. № 24-ФЗ), определение понятию документа отсутствует. Вместо этого дано обобщающее определение документированной информации:
Документированная информация — зафиксированная на материальном носителе путем документирования информация с реквизитами, позволяющими определить такую информацию или в установленных законодательством Российской Федерации случаях ее материальный носитель
Дадим более широкое толкование документу или документированной информации с учетом задач хранения, обработки и передачи информации:

Документ или документированная информация — зафиксированная на материальном носителе информация с реквизитами, позволяющими ее идентифицировать, и предназначенный для ее хранения и передачи во времени и в пространстве.
В соответствии с определением документ представляет собой постоянную или статическую форму представления сведений, причем в широком смысле понимания документ может не иметь реквизитов. Например, древние нерасшифрованные рукописи или неразгаданные рисунки являются по существу историческими документами, в которых заложена определенная информация о событиях, не известных современному человечеству. Такому документу приписываются реквизиты его владельца или места хранения.
В юриспруденции для документа требуются более жесткие требования его оформления (печать, личная подпись, в последнее время — цифровая подпись и т.п.). Сигналы
Сведения в динамической форме представляются в форме сигнала[7], который в широком смысле является материальным носителем информации, отражающим некоторый физический процесс, например, в виде электрических или электромагнитных величин.

Сигналы имеют разнообразные характеристики в зависимости от своей природы, времени и других параметров. Необходимую для передачи информацию заключают в размерах одного или нескольких параметров несущего сигнала, например в амплитуде, частоте, фазе или последовательности импульсов (кратковременных сигналов).
Сигналы по своей природе могут быть классифицированы следующим образом: механические; электрические; магнитные; тепловые; акустические; световые; ионизирующего излучения.
Параметры сигналов чаще всего рассматривают в зависимости от времени (хотя зависимости могут быть от любых факторов). В этом случае все сигналы как функции времени разделяются на постоянные и переменные.
Переменные во времени сигналы в зависимости от характера их изменения подразделяются на два класса: неслучайные (детерминированные и квазидетерминированные) и случайные сигналы.
У детерминированного неслучайного сигнала закон его изменения известен, следовательно, известны и значения всех его параметров. Строго говоря, на практике полностью детерминированных сигналов не бывает, так как нет постоянных физических процессов в силу влияния на последние различных возмущающих факторов внешней среды и, при этом, появляется некоторая доля неопределенности.
Таким образом, детерминированный сигнал, исходя из определения, не может быть носителем информации, так как не может нести некоторые сведения, закладываемые в параметры сигнала.
Квазидетерминированные неслучайные сигналы характеризуются заранее известными законами своего изменения во

времени, но при этом остается неизвестным по значению один или несколько его параметров.
К квазидетерминированным сигналам можно отнести постоянный сигнал, у которого не известен размер основного параметра (например, амплитуда), или переменный сигнал (например синусоидальный сигнал с известной частотой, но неизвестной амплитудой и т. д.).
В данном случае неизвестный параметр квазидетермини- рованного процесса обычно может иметь любые значения в весьма широком диапазоне значений, изменяться по случайному закону и являться случайной величиной, а значит, этот параметр может использоваться для переноса информация и называется информативным параметром сигнала.
Случайным называют сигнал, значение которого в каждый момент времени является случайной величиной. В квазидетер- минированном сигнале неизвестный по значению информативный параметр может быть случайной величиной. В случайном сигнале этой величиной является каждое мгновенное значение параметра, поэтому в дальнейшем каждый информативный параметр рассматривается как случайная величина.
По признаку прерывистости параметров сигнала во времени или в пространстве сигналы подразделяются на непрерывные и прерывные, или дискретизированные.
Непрерывным (или аналоговым) сигналом называют физический процесс, параметры которого непрерывны по размеру. Большинство сигналов являются непрерывными (например, акустические, световые, тепловые и пр.).
Прерывным (или дискретизированным, или дискретным) называют сигнал, у которого размер хотя бы одного параметра может быть отличен от нуля только в определенные моменты времени или в определенных точках пространства. Примером дискретизированного во времени сигнала может быть последовательность импульсов электрического тока, а дискретизированного в пространстве — совокупность электрических зарядов, расположенных в отдельных точках поверхности диэлектрика.
Информативными параметрами таких последовательностей импульсов могут быть их амплитуда, частота, период по
вторения, длительность. Одно из важнейших свойств такого сигнала заключается в том, что при соответствии каждого импульса некоторому одному объекту общее количество этих объектов (информацию об исследуемом множестве объектов) можно определить путем счета количества импульсов за известный интервал времени с помощью счетчика импульсов.
Сигналы по характеру изменения параметров могут быть непрерывными или квантованными по размеру (или по уровню). Зависимость непрерывной величины от времени или от пространства выражается функцией X (t).
Непрерывный по размеру сигнал может иметь в заданном диапазоне бесконечно большое число размеров одного параметра.
Квантованным сигналом называется физический процесс, параметр которого квантован по размеру. Квантованный по размеру сигнал может иметь в заданном диапазоне только ограниченное число размеров.
В зависимости от числа размеров, которые может иметь основной параметр сигнала X, и характеристики изменения во времени можно выделить следующие сигналы: Сигнал непрерывный во времени и по размеру параметра (рис. 1.2).
X(t)

Рис. 1.2. Вид непрерывного во времени и по размеру сигнала






              >
t
Рис. 1.3. Вид непрерывного во времени и квантованного по размеру сигнала

Сигнал дискретизированный (или дискретный) во времени с непрерывным по размеру параметром (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Вид дискретизированного во времени и непрерывного по размеру сигнала

Сигнал дискретизированный (или дискретный) во времени с квантованным по размеру параметром (рис. 1.5).

Сигнал, дискретизированный во времени (или дискретный) и непрерывный по размеру, равен непрерывному (или аналоговому) сигналу в точке отсчета. Дискретный сигнал может отображать любой аналоговый сигнал достаточно точно, если интервал следования импульсов At^/^F^J, где Fm^ — максимальная частота аналогового сигнала. Так, для речевого сигнала, содержащего частоты не выше 4000 Гц, достаточно 8 тыс. отсчетов в секунду, или 8 кГц. Телевизионный сигнал, имеющий ширину спектра до 6 МГц, можно полностью представить как 12 млн отсчетов в секунду, или 12 МГц.
Сигнал, дискретизированный во времени и квантованный по размеру, может отображать любой аналоговый сигнал, даже при условии дискретизации по времени импульсов At^/^F^^.), с погрешностью, равной уровню квантования размера. Следовательно, погрешность замены амплитуды сигнала дискретным уровнем можно сделать незначительной, значительно увеличив число уровней квантования.
Ставя в соответствие каждому уровню квантования кодированный сигнал, можно осуществить тем самым преобразова
ние, или кодирование[8] аналогового сигнала в цифровой, или кодированный сигнал.
В этом случае кодирование можно определить как представление по определенным правилам дискретных сообщений в некоторые комбинации, составленные из определенного числа элементов — символов. Эти элементы называются элементами кода, а число различных элементов, из которых слагаются комбинации, — основанием кода. Например, если комбинации составляются из различных сочетаний только двух элементов 0 и 1, то это код с основанием два, или двоичный код. Правило кодирования обычно выражается кодовой таблицей, в которой каждому символу сообщения ставится в соответствие определенная кодовая комбинация.
Передача аналоговых сигналов с помощью кодирования в реальном масштабе времени связана с расширением спектра частот. Так, для передачи речи с полосой 4 кГц при частоте выборок 8 кГц и 128 уровнях квантования (7-разрядный двоичный код плюс один служебный разряд) необходима скорость передачи 64 кбит/с, что соответствует расширению спектра передаваемого сигнала примерно в 10 раз по сравнению с обычной шириной.
Если сигналы цветного телевидения кодировать 10-элемен- тными кодовыми комбинациями, потребуется скорость передачи примерно 100 Мбит/с.
Именно двоичный код стал популярным в настоящее время в связи с бурным развитием вычислительной техники, резким повышением скорости обработки данных и с увеличением объема памяти средств накопления и хранения данных. При
чем все это происходит на уровне малого и ничтожно малого потребления энергии. Разработаны также энергонезависимые устройства накопления и хранения данных.
Одним из основных достоинств передачи информации в цифровой форме является возможность использования кодированных сигналов и оптимального в заданных условиях способа их приема.
Важно, что при цифровой передаче все типы сигналов, такие как речь, музыка, телевидение, данные, могут объединяться в один общий поток информации, передача которого формализована. Кроме того, уплотнение при одновременном использовании компьютера позволяет эффективнее использовать спектр частот и время, защитить канал от несанкционированного доступа, объединить в единый процесс передачу цифровой информации и цифровую коммутацию каналов и сообщений.
Сведения в виде данных или сигналов в процессе передачи-приема представляются как сообщения, которые можно при приеме зафиксировать на материальном носителе или в мозгу человека, и тогда эта информация становится информационным ресурсом. По поводу последнего следует сказать, что, согласно различным оценкам, объем памяти человека составляет от 1,56 до 1021 бит! Однако механизмы запоминания человеком информации до конца не ясны.
Таким образом, информация может быть получена с помощью приходящего сигнала (например, речевого или светового) только в течение определенного периода времени, при этом сведения необходимо расшифровать, зафиксировать (или “задокументировать”) для дальнейшей обработки и хранения. Иначе говоря, информативные параметры сигнала необходимо преобразовывать в данные для последующей их обработки, хранения и передачи.
Для этих целей используются преобразователи формы информации, т.е. специализированные устройства для связи и обмена информацией между объектами с различной формой представления величин. Например, телефаксное устройство преоб
разовывает изображение данных документа, размещенного на листе бумаги, в электрический сигнал, передаваемый далее по телефонной линии абоненту. На приемной линии расположен телефаксный аппарат, осуществляющий обратную процедуру, — преобразование приходящего электрического сигнала в изображение исходных данных, которые отображаются на бумаге получателя.
Для процессов преобразования разработаны различные процедуры первичной обработки преобразуемых величин, в том числе: масштабирование, сглаживание, запоминание, аппроксимация, сжатие.
Вопросы /щя самоконтроля Какова трактовка понятия информация? Что такое данные? Что такое сообщение? Каким образом связаны данные и знания? Что собой представляют стратегические и тактические знания? Назовите и объясните три уровня семиотического подхода к информации. Приведите определение информации согласно Закону и его расширенное толкование. Охарактеризуйте предмет изучения теории информации. Перечислите основные цели получения информации и опишите их. Чем отличаются управленческие цели получения информации от других? Дайте определение понятиям: управление и система управления. Что является базой для принятия решения по управлению? Укажите основные потоки информации в системе управления. Охарактеризуйте предмет изучения науки кибернетика. В каком виде представляется информация?
Для чего служат данные и в какой форме они могут быть представлены? Зачем нужна обработка данных? Приведите определение документированной информации согласно Закону и его расширенное толкование. Что такое сигналы и как они классифицируются? Дайте определение непрерывным, или аналоговым, и прерывным, или дискретизированным, сигналам по времени и размеру. Что такое квантованный сигнал? Каким образом закладывается информация в сигнал? Что такое информативные параметры сигнала?
<< | >>
Источник: А. М. Блюмин, Н. А. Феоктистов. Мировые информационные ресурсы: Учебное пособие. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°»,. — 296 с.. 2010

Еще по теме 1.3. Носители информации:

  1. СТИХИИ — НОСИТЕЛИ ПРАВДЫ
  2. Другие типы носителей
  3. ДУША КАК НОСИТЕЛЬ ЗНАНИЯ
  4. Глава II ДЕЦЕМВИРЫ КАК НОСИТЕЛИ ВЫСШЕЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ
  5. Формы компромиссов и идентичности носителей
  6. Какие народы являются носителями нартского эпоса?
  7. 2. Мировые религии как носители трансперсонального проекта в духовных традициях
  8. Хачи, Азера, Чечены и Даги как носители духа капитализма
  9. Информация
  10. БИОГРАФИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
  11. 1. Сущность информации
  12. 42. Понятие информации
  13. 5. ЗНАНИЕ, ПОНИМАНИЕ И ИНФОРМАЦИЯ
  14. Представление графической информации
  15. Последовательная обработка информации
  16. ИНФОРМАЦИЯ В РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВАХ
  17. 11.5. Поиск информации
  18. 11.2. Каналы информации
  19. Глава 11. ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ АГРЕССИВНОЙ ИНФОРМАЦИИ