Для чего информация представляется в какой нибудь материальной форме

Сообщение как материальная форма представления информации

Одно из (специфических) свойств информации заключается в том, что она существует в виде различных материальных форм. Форма представления информации может меняться в процессе ее обработки или использования. Например, информация, передаваемая по телеграфу, сначала может быть представлена в виде текста на бумаге, затем телеграфист переносит ее на магнитный носитель, где она существует в виде различным образом намагниченных участков, далее она может быть преобразована в электрические импульсы в проводнике и т.д. Информация является общим абстрактным содержанием в различных формах представления.

Различные материальные формы представления информации называются сообщениями, содержащими данную информацию. Различные сообщения могут содержать одну и ту же информацию. В качестве примера на рис.6.1 показаны различные представления числа 4: в виде разноформатных начертаний арабской цифры 4, римской цифры, слова «четыре», записи числа 4 вдвоичной системе счисления.

Рис. 6.1.Различные формы представления числа 4

Еще одним подобным примером является возможность записи чисел в различных системах счисления. Следует заметить, что информация может быть облечена не только в графическую форму. Произнесенное человеком слово «четыре» также является сообщением, представляющим число 4. Нетрудно привести множество других примеров такой «многоликости» информации.

Следует заметить, что практический интерес представляют только такие материальные формы представления информации, которые могут быть восприняты человеком и другими живыми существами. Предполагается, что человек воспринимает сообщения непосредственно своими органами чувств или с использованием специальных приборов или средств. Органы чувств человека можно рассматривать как естественные (созданные природой) регистрирующие и измерительные средства (датчики).

Формы сообщений (сигналы, изображения, знаки, языковые сообщения)

Можно выделить несколько основных форм сообщений (в порядке возрастания их сложности).

Сигналы представляют собой некоторые физические величины или свойства физической среды, изменяющиеся во времени. Чаще всего такими величинами являются: напряженность электрического поля, величина электрического тока, интенсивность светового потока, давление газа и т.п.

Рис. 6.2.График звуковых колебаний

Чаше всего информация в виде сигналов используется в системах управления техническими объектами для описания изменения состояния объектов с течением времени. Отклонение этих сигналов от требуемых по условиям эксплуатации значений приводит к выработке системой управления сигналов, представляющих управляющую информацию. Получение, обработка и анализ сигналов о состоянии управляемого объекта и внешней среды, а также генерация управляющих сигналов рассматриваются в теории управления.

Изображения можно рассматривать как многомерные и пространственные сигналы (фотографии, карты, графики и т.п.), в которых регистрируемые параметры физической среды зависят не от времени, а от пространственного положения. Для черно-белой фотографии таким параметром является степень почернения фотоматериала (фотопленки или фотобумаги).

Физические величины, изменения которых рассматриваются как сигналы или изображения, называются параметрами сигналов. Если параметры сигналов принимают конечное число значений, то такой сигнал называется дискретным.

Последовательность знаков, сменяющих друг друга во времени, можно рассматривать как дискретный сигнал. Например, последовательность фонем представляет собой речевое сообщение. Аналогичным образом расположение графем может восприниматься как письменное сообщение. Таким образом, представление информации в виде знаков является основой речи, письменности, а также способов хранения, передачи и обработки информации.

Условно можно выделить научные дисциплины, которые преимущественно занимаются изучением рассмотренных трех форм представления информации. Это анализ и обработка сигналов, распознавание образов и информатика. Еще раз следует подчеркнуть, что это разделение достаточно условно. Некоторые вопросы рассматриваются в нескольких дисциплинах одновременно.

Основные понятия теории формальных языков

Формальные языки являются упрощенными моделями реально существующих естественных и искусственных языков. Как и реальные языки, формальный язык состоит из множества слов, составленных из букв. Прежде чем дать точное определениеформального языка, рассмотрим некоторые вспомогательные понятия.

Алфавитом называется конечное непустое множество знаков. Обычно подразумевается, что это множество линейно упорядочено. Условимся обозначать алфавиты символом . Наиболее часто используются следующие алфавиты.

1. — бинарный, или двоичный, алфавит, состоящий из двух знаков: 0 и 1.

2. — множество строчных букв английского алфавита.

3. Множество ASCII-символов или множество всех печатных ASCII-символов.

4. Множество десятичных цифр является алфавитом, с помощью которого записываются неотрицательные целые числа.

5. Алфавит также служит для записи неотрицательных целых чисел в шестнадцатеричной системе счисления.

6. Алфавит позволяет записывать арифметические выражения над целыми числами.

Следует отметить, что алфавит содержит 10 десятичных цифр т. е. .

Длину некоторой цепочки обычно обозначают . Например, , а .

Множество всех слов над алфавитом принято обозначать . Так, например . По-другому это множество можно записать в виде

Множество всех непустых слов в алфавите обозначают через . Таким образом, имеют место следующие равенства:

Конкатенация слов. Пусть и — слова. Тогда обозначает их конкатенацию (соединение), т.е. слово, в котором последовательно записаны слова и . Более строго, если — слово из символов: , а — слово из символов , то — это слово длины , .

Конкатенацию можно рассматривать как алгебраическую операцию на множестве всех слов в алфавите , которая любым словам и из сопоставляет слово из . Эта операция обладает некоторыми привычными свойствами алгебраических операций. Так, конкатенация является ассоциативной операцией, то есть для любых слов справедливо равенство . Скобки в этом выражении определяют порядок выполненияопераций конкатенации. Доказательство ассоциативности следует непосредственно из определения операции конкатенации.Операция конкатенации не является перестановочной (коммутативной), что следует из следующего примера.

Пусть и . Тогда , а и, следовательно, .

Для пустого слова и любого слова справедливы равенства . Таким образом, является единицей (нейтральным элементом) относительно операции конкатенации, поскольку результат ее конкатенации с любым словом дает то же самое слово (аналогично тому, как 0, нейтральный элемент относительно сложения, при сложении с любым числом дает число ). Описанные выше свойства операции конкатенации означают, что множество всех слов является (свободным)моноидом относительно операции конкатенации [29].

Если , то называется началом, или префиксом, слова , а — окончанием, или постфиксом, слова .

Множество всех слов можно представить графически в виде помеченного корневого дерева (дерева с выделенной вершиной, называемой корнем). Вершинам дерева соответствуют слова в алфавите . Поэтому это дерево можно назвать словарным деревом, а поскольку все слова представлены в этом дереве, то его также можно назвать словарным универсумом. Это дерево имеет ярусное строение. На одном ярусе располагаются все слова одинаковой длины.

На рис.6.3 изображен фрагмент словарного универсума для случая, когда алфавит состоит из двух знаков, то есть .

Рис. 6.3.Фрагмент словарного дерева (универсума) для алфавита <0, 1)

Опишем процедуру построения словарного дерева. Построение начинается с вершины, которая является корнем дерева и которая соответствует пустому слову . Эта (единственная) вершина образует нулевой ярус (уровень) дерева. Первый ярус дерева состоит из вершин ( — число букв в алфавите ), которые соединены с корнем ребрами, помеченными буквами алфавита . Вершины первого уровня соответствуют всем однобуквенным словам, которые получаются конкатенацией букв, помечающих ребра, с пустым словом.

Дальнейшее построение дерева выполняется аналогичным образом. Если -й уровень дерева сформирован, то есть в дереве уже имеется вершин, соответствующих всем словам длины , к каждой вершине -го уровня присоединяется вершин -го уровня посредством ребер, помеченных буквами алфавита . Любой вершине -го уровня соответствует слово, которое получается конкатенацией некоторого -буквенного слова и буквы, помечающей ребро между этими словами.

Таким образом, из процедуры построения дерева следует, что ребром в дереве соединяются только те вершины, которым соответствуют слова, отличающиеся по длине на 1. При этом более длинное слово является конкатенацией более короткого слова и буквы, помечающей ребро. Ясно также, что любое слово , соответствующее вершине, которая лежит на пути из корня дерева к вершине, соответствующей слову , является пре-фиксом слова , то есть , .

Рассмотренные выше понятия и примеры позволяют сформулировать точное определение формального языка. Пусть — некоторый фиксированный алфавит. Множество слов, каждое из которых принадлежит , называют формальным языком. Иными словами, если — алфавит и , то — это язык над или в . Отметим, что язык в не обязательно должен содержать цепочки, в которые входят все символы . Поэтому если известно, что является языком в , то можно утверждать, что — это язык над любым алфавитом, содержащим .

Существует, однако, множество других языков. Приведем несколько примеров.

Язык, состоящий из всех цепочек, в которых единиц следуют за нулями для некоторого .

Множество цепочек, состоящих из 0 и 1 и содержащих поровну тех и других: .

Множество двоичных записей простых чисел: .

Множество всех правильных скобочных выражений, .

— язык для любого алфавита .

— пустой язык в любом алфавите.

\ <\varepsilon\>— язык, содержащий одну лишь пустую цепочку. Он также является языком в любом алфавите. Заметим, что ; первый не содержит вообще никаких цепочек, а второй состоит из одной цепочки.

Единственное существенное ограничение для множеств, которые могут быть языками, состоит в том, что все алфавиты конечны.

Некоторые из приведенных выше языков содержат конечное число слов. В этом случае язык, в принципе, может быть задан перечислением входящих в него слов.

Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 1901 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

1. Для чего информация представляется в какой-нибудь материальной форме?
2. Зачем кодируют информацию?
3. Что такое сигнал в информационных процессах? Какие знаки для представления сигналов существуют ОЧЕНЬ

Ответы 7

1. Первоначально «информация» — сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим с условных сигналов, технических средств и т. д.); с середины XX века термин «информация» превратился в общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму (например, генетическая информация); одно из основных понятий кибернетики
2. Кодирование информации – это определенный процесс, благодаря которому формируется определенное видение информации. Информацию кодируют для того, чтобы компьютер мог понимать заданные для него команды, а также для выполнения этих команд и других операций.
3. Сигнал — материальное воплощение сообщения для использования при передаче, переработке и хранении информации.[1]

Сигна́л — код (символ, знак), созданный и переданный в пространство (по каналу связи) одной системой, либо возникший в процессе взаимодействия нескольких систем. Смысл и значение сигнала проявляются после регистрации и интерпретации в принимающей системе.

Сигна́л (в теории информации и связи) — носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи.

Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое рассчитано на принятие принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются (или находятся) в соответствии с передаваемым сообщением.

Сигнал, детерминированный или случайный, описывают математической моделью, функцией, характеризующей изменение параметров сигнала. Математическая модель представления сигнала, как функции времени, является основополагающей концепцией теоретической радиотехники, оказавшейся плодотворной как для анализа, так и для синтеза радиотехнических устройств и систем. В радиотехнике альтернативой сигналу, который несёт полезную информацию, является шум — обычно случайная функция времени, взаимодействующая (например, путём сложения) с сигналом и искажающая его. Основной задачей теоретической радиотехники является извлечение полезной информации из сигнала с обязательным учётом шума.

Понятие сигнал позволяет абстрагироваться от конкретной физической величины, например тока, напряжения, акустической волны и рассматривать вне физического контекста явления связанные кодированием информации и извлечением её из сигналов, которые обычно искажены шумами. В исследованиях сигнал часто представляется функцией времени, параметры которой могут нести нужную информацию записи этой функции, а также записи мешающих шумов называют математической моделью сигнала.

В связи с понятием сигнала формулируются такие базовые принципы кибернетики, как понятие о пропускной канала связи, разработанное Клодом Шенноном и об оптимальном приёме, разработанная В. А. Котельниковым.

Источник