Слайд 1Тема 2. ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Понятие, виды и свойства информации
Формы
представления информации
Оценка количества информации
Понятие и виды информационных технологий
Системы искусственного интеллекта
Слайд 2
1. Понятие, виды и свойства информации
Термин информация от латинского
informatio - осведомление, разъяснение, изложение.
В широком смысле информация –
это общенаучное понятие, включающее в себя обмен различными сведениями между людьми, живой и неживой природой, между людьми и устройствами.
Информация - сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления.
Федеральный закон от 27.07.2006 N 149-ФЗ (ред. от 21.07.2014) "Об информации, информационных технологиях и о защите информации"
Слайд 3
Информация – совокупность сведений об объектах, процессах или явлениях независимо
от формы их представления.
Данные - это сведения о людях, событиях
реального мира, его объектах и явлениях, зафиксированные на каких-либо носителях информации (машинных или ручных).
Слайд 4Информация может рассматриваться с трех основных точек зрения:
с поведенческой точки
зрения создание порции информации осуществляется по некоторой причине, а получение
этой информации может привести к некоторому результату;
с математико-лингвистической точки зрения порция информации может быть описана путем соотнесения ее с другой информацией, указания ее смысла и структуры;
с физико-технической точки зрения рассматриваются физические аспекты проявления информации – материальный носитель, точность, с которой она фиксируется, количество и т.д.
Слайд 5Можно выделить две формы существования информации:
статическую (книги, рисунки, записи и
т.п.);
динамическую (информация, передаваемая по каналам связи).
Информацию можно разделить на два
вида:
биологическую;
социальную.
Одной из важнейших разновидностей социальной информации является экономическая информация, возникающая в процессе функционирования социально-экономических систем и необходимая для управления ими.
Слайд 6Основными свойствами информации являются:
массовость, объемность, динамичность, объективности, взаимосвязанность, структурированность.
Степень
полезности информации выражается в адекватности, полноте, доступности, актуальности.
Слайд 7В современной вычислительной технике принято выделять следующие основные виды информации:
числовая
(вид информации, давший название собственно вычислительной технике);
текстовая (текст, состоящий из
символов — букв, цифр, знаков);
графическая (графика: изображения, рисунки);
звуковая (звук);
видеоинформация (движущееся изображение со звуком).
2. Формы представления информации
Слайд 8Совокупность приемов наименования и записи чисел с помощью цифр называют
системой счисления.
В любой системе счисления для представления чисел выбираются некоторые
символы (цифры), называемые базисными цифрами.
Системы счисления можно разделить на непозиционные и позиционные.
Слайд 9В непозиционных системах значение цифры не зависит от места, занимаемого
в изображении числа.
Слайд 10В позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее позиции
в изображении числа.
Место каждой цифры в числе называется позицией.
Количество используемых цифр называется основанием системы счисления.
Десятичная - 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Восьмеричная- 0,1,2,3,4,5,6,7
Двоичная- 0,1
(1673 г. Лейбниц )
Шестнадцатеричная- 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f
Слайд 11Основание системы счисления, в которой записано число, обычно обозначается нижним
индексом.
Например,
5557
число, записано в семеричной системе счисления.
Если число
записано в десятичной системе, то основание, как правило, не указывается.
Слайд 12Запись произвольного числа в позиционной системе может быть представлена, как
1035=1*103+0*102+3*101+5*100
10102 = 1*23+0*22+1*21+0*20 =
8+0+2+0=10
3a916=3*162+10*161+9*160=
=768+160+9=937
Слайд 13Перевод целой части числа из одной системы счисления в другую
осуществляется многократным делением на основание новой системы счисления.
В качестве
цифры очередного разряда числа в новой системе счисления выступает остаток от деления на данной итерации.
Результат записываем справа-налево.
Слайд 14Перевод дробной части числа из одной системы счисления в другую
осуществляется многократным умножением на основание новой системы счисления.
Слайд 15Некоторые числа (периодические дроби) мы никогда не сможем выразить точно
в двоичной системе счисления.
Поэтому перевод дробного числа из одной системы
счисления в другую чаще всего дает погрешность.
Погрешность эта зависит от того, сколько разрядов мы используем для записи дробной части переведенного числа.
Возьмем число 0.8 и используем для записи его двоичного представления шесть разрядов после запятой — 0.110011.
Обратный перевод дает число вовсе не 0.8, а 0.796875, разница при этом составляет 0.003125.
Это и есть погрешность.
Слайд 16Таблица 1.- Таблица перевода чисел
Слайд 17Требуется перевести двоичное число
101011011001101101111001010110010112
в восьмеричную систему счисления.
Для этого
следует разбить это двоичное число на триады, начиная с младшего
бита.
010 101 101 100 110 110 111 100 101 011 001 0112
Если старшая триада не заполнена до конца, следует дописать в ее старшие разряды нули.
После этого необходимо заменить триады, начиная с младшей, на числа восьмеричной системы
2 5 5 4 6 6 7 4 5 3 1 38
Таким образом,
101011011001101101111001010110010112=
2554667453138
Слайд 18Для перевода из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную используют тетрады
(четыре разряда двоичного числа), которые заменяют соответствующей цифрой в новой
системе счисления.
0101 0110 1100 1101 1011 1100 1010 1100 10112
=56CDBCACB16
Слайд 19Процесс преобразования информации из одной формы представления в другую называется
кодированием.
При электронной форме представления информа-ции используется двоичное кодирование (binary
encoding), основанное на использовании двоичной системы счисления.
Объем информации, который может быть представлен в одном двоичном разряде, считается равным одному биту - bit (binary digit - двоичная цифра).
Слайд 20Общая формула определения объема кодируемой информации имеет вид:
N=2m,
где
N
– количество независимых кодируемых значений;
m – разрядность двоичного кодирования (количество
разрядов).
Слайд 21Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно 8
разрядов двоичного кода (8 бит).
16 бит позволяют закодировать целые числа
от 0 до 65535.
Или от -32768 до +32767
Для кодирования действительных чисел требуется предварительная нормализация.
3,1415926=0,31415926·101
123456789=0,123456789·109
Слайд 22Физические основы вычислительных процессов
Используются две формы представления чисел: с фиксированной
точкой и с плавающей точкой.
Для машинного представления чисел с плавающей
точкой (запятой) применяют нормализацию).
Слайд 23Для выполнения арифметических операций используют следующие коды:
Прямой код. Прямой код
двоичного числа совпадает с записью самого числа. Значение знакового разряда
для положительных чисел равно 0, а для отрицательных чисел 1.
Слайд 24Обратный код. Обратный код для положительного числа совпадает с прямым
кодом. Для отрицательного числа все цифры числа заменяются на противоположные
(1 на 0, 0 на 1), а в знаковый разряд заносится единица.
Слайд 25Дополнительный код. Дополнительный код положительного числа совпадает с прямым кодом.
Для отрицательного числа дополнительный код образуется путем получения обратного кода
и добавлением к младшему разряду единицы.
Слайд 26Устройства ЭВМ состоят из элементарных логических схем, использующих правила алгебры
логики (булевой алгебры), оперирующей двумя понятиями: истинности и ложности высказывания,
которые обозначают соответственно единицей и нулем.
Слайд 27«НЕ» - Логическое отрицание переменной A есть логическая функция X,
которая истинна, когда A ложно и наоборот.
Слайд 28«И» - Логическое умножение двух переменных A и B есть
логическая функция X, которая истинна только тогда, когда одновременно истинны
обе логические переменные.
Слайд 29Логическое сложение «ИЛИ» двух переменных A и B есть логическая
функция X , которая истинна только тогда, когда хотя бы
одна из логических переменных истинна.
Слайд 30Для представления текстовой информации в ПК используется алфавит из 256
символов.
Каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от
0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111.
Этот код является порядковым номером символа в двоичной системе счисления.
Один символ алфавита несет 8 бит информации, которые составляют один байт, следовательно, двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти ЭВМ.
Текст
Слайд 32Международная кодировка ASCII
ASCII
(American Standard Code for Information Interchange)
Слайд 35Кодовая таблица Windows (CP-1251)
UNICODE — 16-разрядная система кодирования (65536 символов),
совместимая с системой ASCII, которая охватывает символы всех языков (включая
языки, использующие иероглифы, например, китайский и японский)
Слайд 36Кодировки ASCII (американский стандартный код обмена информации)- 8-разрядное кодирование (8
бит или 1 байт на символ).
Универсальная система кодирования – UNICODE,
основанная на 16-разрядном кодировании символов (16 бит или 2 байта на символ)
Слайд 37Так как цвет может получиться как в процессе излучения, так
и в процессе отражения, то в компьютерной графике существуют два
противоположных метода его описания: системы аддитивных и субтрактивных цветов.
Аддитивный цвет получается присоединением лучей света разных цветов. В этой системе используются три основных цвета: красный, зеленый и синий (RGB). Смешивая их в разных пропорциях можно получить любой цвет.
Цвет
Слайд 39В системе субтрактивных цветов происходит обратный процесс: цвет получается, вычитая
другие цвета из общего потока света.
В системе субтрактивных цветов
основными цветами являются
голубой (Cyan),
пурпурный (Magenta) и
желтый (Yellow).
(CMY) противоположны красному, зеленому и синему.
Слайд 41Для кодирования графической информации применяется два способа: растровый и векторный.
Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel,
от англ. picture element).
Слайд 43В отличие от растровой графики векторное изображение многослойно.
Каждый элемент
векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка
(математических уравнения линий, дуг, окружностей и т.д.).
Каждый элемент векторного изображения - линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста - располагается на своем собственном слое.
Слайд 45Глубина цвета.
Для черно-белого изображения пиксел может принимать только два
значения: белый и черный, и для его кодирования достаточно одного
бита: 1 - белый, 0 - черный.
Если для кодировки цвета пиксела отвести
4 бита, то можно закодировать 24=16 цветов
8 бит - рисунок может содержать 28=256 цветов
16 бит - 216=65 536 цветов
24 бита - 224=16 777 216 цветов (True color)
Слайд 46Кодирование звука
Процесс, заключающийся в измерении напряжения через равные промежутки времени
и записи полученных значений в память компьютера называется дискретизацией (или
оцифровкой), а устройство, выполняющее его - аналого-цифровым преобразователем (АЦП).
Слайд 48Для того чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно выполнить
обратное преобразование (для него служит цифро-аналоговый преобразователь - ЦАП), а
затем сгладить получившийся ступенчатый сигнал.
Чем выше частота дискретизации (т.е. количество отсчетов за секунду) и чем больше разрядов отводится для каждого отсчета, тем точнее будет представлен звук
Слайд 49Кодек — устройство или программа, способная выполнять преобразование данных или
сигнала. Для хранения, передачи или шифрования потока данных или сигнала
его кодируют с помощью кодека, а для просмотра или изменения — декодируют.
В кодеках могут использоваться два вида сжатия данных: сжатие с потерями и сжатие без потерь.
Многие аудио- и видеокодеки используют сжатие с потерями, что существенно уменьшает объём данных, но приводит к ухудшению качества звука или видео при воспроизведении.
Слайд 50Метод сжатия данных при хранении
Слайд 524. Понятие и виды информационных технологий
Информационные технологии (ИТ, англ. information
technology, IT) — широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся
к технологиям управления и обработки данных, в том числе, с применением вычислительной техники.
ИТ – процессы и методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов (ФЗ № 149-ФЗ)
Слайд 54Основные принципы (новой, компьютерной) ИТ:
интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером;
интегрированность
(стыковка, взаимосвязь) с другими программными продуктами;
гибкость процесса изменения как данных,
так и постановок задач.
Слайд 575. Системы искусственного интеллекта (ИИ)
ИИ - свойство информационных систем выполнять
творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.
Нельзя понимать термин «искусственный
интеллект» буквально.
Правильнее его воспринимать как некоторое наименование совокупности методов, реализация которых на компьютере позволяет получать результаты близкие к порождаемым человеческим мышлением.
Слайд 58Под интеллектом следует понимать способность мозга решать задачи путем приобретения,
запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте
и адаптации к разнообразным условиям.
Искусственный интеллект как научное направление существует с 1956 г., когда британский математик Алан Тьюринг опубликовал свою статью «Can the Machine Think?» («Может ли машина мыслить?»).
Слайд 59В настоящее время существует три основные точки зрения на цели
и задачи исследований в области искусственного интеллекта.
Согласно первой, исследования
в этой области относятся к фундаментальным, в процессе которых разрабатываются новые модели и методы решения задач, традиционно считавших-ся интеллектуальными и не поддававшихся ранее формализации с помощью классических алгоритмических методов, а также автоматиза-ции.
Экспертные системы.
Слайд 60Согласно второй точке зрения, это направление связано с новыми идеями
решения задач на ЭВМ, с разработкой новых технологий програм-мирования и
с переходом к компьютерам с отличной от фон-неймановской архитектурой.
Нейронные сети
Третья точка зрения основана на том, что в результате исследований, проводимых в области ИИ, появляется множество прикладных систем, способных решать задачи, для которых ранее создаваемые системы были непригодны.
Распределение функций между естественным и искусственным интеллектом, организация диалога между человека и машиной
Слайд 61Основные направления работ в области ИИ
Разработка систем общения на
естественном языке и машинного перевода.
Разработка интеллектуальных систем на основе
принципов обучения, самоорганизации и эволюции.
Распознавание образов.
Игры и машинное творчество.
Программное обеспечение систем искусственного интеллекта.
Интеллектуальные роботы.