Обработка информации. Информация. Информационные объекты различных видов. Функции выполняемые человеческими органами при обработке информации

1.4.3. Прежде чем человек сможет отреагировать на полученную информацию, он должен сначала осознать её. Именно в этом и заключается возможность ошибки потому, что диапазон функционирования сенсорных систем крайне узок. От органов чувств информация поступает в мозг, где она обрабатывается, в результате чего появляется заключение относительно характера и значения полученного сообщения. Такая деятельность, называемая усвоением информации, представляет собой благоприятную среду для возникновения ошибок. Ожидание, опыт, отношение, мотивация и побуждение-все эти понятия оказывают определённое влияние на усвоение и, возможно, на источники ошибок.

1.4.4. После того как сделаны выводы относительно содержания поступившего сообщения, начинается процесс принятия решения. К ошибочному решению могут привести многие факторы, например: особенности подготовки или прошлый опыт; эмоции или соображения делового характера; усталость, воздействие медицинских препаратов, мотивация и физические или психологические расстройства. За принятием решения следует действие (бездействие). Это другой, также чреватый ошибками этап потому, что оно (действие) может функционировать неправильно и ошибка рано или поздно произойдёт. Как только действие состоялось, начинает функционировать механизм обратной связи. Недостатки этого механизма также могут привести к ошибкам. Всё это можно представить следующей схемой.

Контроль над ошибками человека.

1.4.5. Контроль над человеческими ошибками предполагает применение двух различных подходов

· Во-первых, необходимо свести к минимуму возможность появления ошибок. Это достигается посредством подготовки высококвалифицированного персонала; разработки соответствующих процедур управления с тем, чтобы они отвечали индивидуальным особенностям личности; составления надлежащих контрольных перечней, правил, руководств, карт, планов, SOPSs и т.д., и снижения уровня шума, вибрации, предельных температурных значений и других стресс-факторов. Программы подготовки, направленные на улучшение взаимодействия и коммуникации между отдельными членами экипажа, также способны уменьшить число ошибок. (Абсолютное устранение вероятности человеческих ошибок является трудной задачей, поскольку ошибки являются нормальной составной частью поведения человека).

· Вторым подходом к контролю над человеческими ошибками является сведение к минимуму последствий ошибок посредством перекрёстного наблюдения и улучшения взаимодействия членов экипажа. Конструирование оборудования, которое способно исправлять ошибки (обеспечение выполнения заданной программы автоматическим устройством), и оборудования, которое может контролировать или даже дополнять действия человека и улучшать его работоспособность, также ведёт к снижению вероятности появления ошибок и способствует устранению их негативных последствий.

(Специалист, занимающийся подготовкой персонала, который осуществляет планирование, подготовку, обеспечение и выполнение полётов, должен иметь высокую квалификацию. Поскольку не возможно для каждого отдельного индивидуума разработать соответствующую процедуру, в силу их многочисленности. Специалист должен обладать умением обобщать характерные особенности поведения людей, их реакцию на проявляющиеся факторы не стандартной ситуации и, в соответствии с этим, разрабатывать обобщающие процедуры. В настоящее время, в своём большинстве, эта работа возложена на руководящий состав гражданской авиации. Но процедура назначения на руководящую должность не учитывает умение назначаемого заниматься анализом и обобщением деятельности человека, даже в рамках профессиональных обязанностей. В тоже время, разработать программу подготовки специалиста, имеющую своей целью уменьшение количества совершаемых ошибок, задача не простая и требует тщательного анализа производственной деятельности каждого члена производственного коллектива, будь это экипаж воздушного судна или рабочая смена службы движения или, службы организации перевозок.).

Можно выделить четыре основных вида информационных процессов : сбор, передача, обработка и накопление.

Накопление (хранение) информации

С накоплением информации связаны следующие понятия:

Носитель информации – это физическая среда, которое непосредственно хранит информацию.

Память человека можно условно назвать оперативной (понятие «оперативный» является синонимом понятию «быстрый»). Человек быстро воспроизводит сохраненные в памяти знания. Внутренней можно назвать память человека, а носителем информации – мозг. Внешними носителями (по отношению к человеку) являются все остальные носители: папирус, дерево, бумага, магнитный диск, флэш-накопитель и т.д.

Хранилище информации – это специальным образом организованная информация на внешних носителях, которая предназначена для длительного хранения и постоянного использования (к примеру, архивы документов, библиотеки, картотеки, базы данных). Единицей хранилища информации является физический документ: анкета, журнал, книга, диск и др. Под организацией хранилища понимается упорядочивание, структурирование, классификация хранимых документов для удобства работы с ними.

Основными свойствами хранилища информации является объем информации, надежность ее хранения, время доступа к ней (т.е. скорость поиска необходимых сведений), защита информации.

Определение 1

На устройствах компьютерной памяти информацию называют данными , а хранилища данных – базами и банками данных .

Т.к. человек может забыть какую-либо информацию, то внешние носители являются надежнее и на них можно дольше хранить необходимую информацию. Именно с помощью внешних носителей люди имеют возможность передавать свои знания из поколения в поколение.

Техническими средствами реализации накопления информации являются носители информации : оперативная память компьютера (ОЗУ), гибкие, оптические и жесткие диски, переносные запоминающие устройства – флэш-накопители и т.п.

Передача информации

Обмен информацией между людьми происходит в процессе ее передачи, которая может происходить при разговоре, с помощью переписки, используя технические средства связи: телефон, радио, телевидение, компьютерная сеть.

При передаче информации всегда существует источник и приемник информации . Источник передает информацию, а приемник ее получает. Смотря телевизор или слушая товарища, вы являетесь приемником информации, рассказывая выученный стих, при написании сочинения – источником информации. Каждый человек неоднократно из источника становится приемником информации и наоборот.

Информация хранится и передается в виде последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается с помощью некоторой материальной среды: при разговоре – с помощью звуковых волн, при переписке – почтовой связи, при телефонном разговоре – системы телефонной связи. В случае передачи сообщения с помощью технических средств связи их называют информационными каналами (каналами передачи информации). Органы чувств человека являются биологическими информационными каналами.

Таким образом, передача информации происходит по следующей схеме:

Рисунок 1.

В процессе передачи информация часто искажается или теряется, т.к. информационные каналы имеют плохое качество или на линии связи действуют помехи (шумы). Примером информационного канала плохого качества может быть плохая телефонная связь.

Передача информации происходит с какой-то скоростью, которая является информационным объемом сообщения, который передается в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости передачи информации бит/с, байт/с и др.

Обработка информации

Схема обработки информации :

Рисунок 2.

При обработке информации решается информационная задача , которая изначально может быть представлена в традиционной форме: из некоторого набора исходных данных необходимо получить определенные результаты. Переход от исходных данных к результату является процессом обработки. Объект или субъект, осуществляющий обработку, является исполнителем обработки.

Пример 1

Пусть ученику нужно решить математическую задачу: в прямоугольном треугольнике даны длины двух катетов, нужно найти гипотенузу. Для ее решения ученику кроме исходных данных нужно знать математическое правило – теорему Пифагора. Применяя эту теорему, он получит искомую величину. Новые данные получаются путем вычислений, которые выполняются над исходными данными.

Вычисление является только одним из вариантов обработки информации. В качестве способа обработки информации можно использовать не только математические расчеты, но и логические рассуждения.

Результатом процесса обработки информации не всегда является получение каких-либо новых сведений. Например, при переводе текста с английского языка на русский происходит обработка информации, которая изменяет ее форму, но не содержание.

Для успешной обработки информации исполнитель должен использовать алгоритм обработки, т.е. последовательность действий, которую нужно выполнить для достижения нужного результата.

Существует два вида обработки информации :

• обработка, которая приводит к получению новой информации, нового содержания знаний (решение математических задач, анализ ситуации и др.);
• обработка, которая приводит к изменению формы, но не содержания (кодирование, структурирование).

Рисунок 3.

Кодирование – преобразование информации в символьную форму, которая удобна для ее накопления, передачи, обработки и сбора. В начале XX столетия телеграфные сообщения кодировались и передавались с помощью азбуки Морзе. Кодирование активно используют при работе с информацией с помощью технических средств (телеграф, радио, компьютеры и т.д.).

Структурирование данных – упорядочивание информации в хранилище, классификация, каталогизация данных.

Ещё один вид обработки информации – поиск в некотором хранилище информации (в основном на внешних носителях: книгах, схемах, таблицах, карточках) нужных данных, которые удовлетворяют определенным условиям поиска (запросу).

Сбор (получение) информации

Определение 2

Получение информации – сбор сведений из различных источников (из хранилища данных, наблюдение за событиями и явлениями, общение, телевидение, компьютерная сеть и т.д.). Получение информации основано на отражении различных свойств процессов, объектов и явлений окружающей среды. Этот процесс выражается в восприятии с помощью органов чувств. Для улучшения восприятия информации существуют разнообразные индивидуальные устройства и приспособления – очки, бинокль, микроскоп, стетоскоп, различные датчики и т. д.

Обработка информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объектов» путем выполнения некоторых алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

На самом верхнем уровне можно выделить числовую и нечисловую обработку. В указанные виды обработки вкладывается различная трактовка содержания понятия «данные». При числовой обработке используются такие объекты, как переменные, векторы, матрицы, многомерные массивы, константы и т.д. При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения и т.д. Другое отличие заключается в том, что при числовой обработке содержание данных не имеет большого значения, в то время как при нечисловой обработке нас интересуют непосредственные сведения об объектах, а не их совокупность в целом.

С точки зрения реализации на основе современных достижений вычислительной техники выделяют следующие виды обработки информации:

последовательная обработка , применяемая в традиционной фоннеймановской архитектуре ЭВМ, располагающей одним процессором;

параллельная обработка , применяемая при наличии нескольких процессоров в ЭВМ;

конвейерная обработка , связанная с использованием в архитектуре ЭВМ одних и тех же ресурсов для решения разных задач, причем если эти задачи тождественны, то это последовательный конвейер, если задачи одинаковые – векторный конвейер.

Принято относить существующие архитектуры ЭВМ с точки зрения обработки информации к одному из следующих классов.

Архитектуры с одиночным потоком команд и данных (SISD) . К этому классу относятся традиционные однопроцессорные системы, где имеется центральный процессор, работающий с парами «атрибут – значение».

Архитектуры с одиночными потоками команд и данных (SIMD) . Особенностью данного класса является наличие одного (центрального) контроллера, управляющего рядом одинаковых процессоров. В зависимости от возможностей контроллера и процессорных элементов, числа процессоров, организации режима поиска и характеристик маршрутных и выравнивающих сетей выделяют:

Матричные процессоры, используемые для решения векторных и матричных задач;

Ассоциативные процессоры, применяемые для решения нечисловых задач и использующие память, в которой можно обращаться непосредственно к информации, хранящейся в ней;

Процессорные ансамбли, применяемые для числовой и нечисловой обработки;

Конвейерные и векторные процессоры.

Архитектуры с множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD) . К этому классу могут быть отнесены конвейерные процессоры.

Архитектуры с множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD) . К этому классу могут быть отнесены следующие конфигурации: мультипроцессорные системы, системы с мультобработкой, вычислительные системы из многих машин, вычислительные сети.

Основные процедуры обработки данных представлены на рисунке.

Создание данных , как операция обработки, предусматривает их образование в результате выполнения некоторого алгоритма и дальнейшее использование для преобразований на более высоком уровне.

Модификация данных связана с отображением изменений в реальной предметной области, осуществляемых путем включения новых данных и удаления ненужных.

Обеспечение безопасности и целостности данных направлено на адекватное отображение реального состояния предметной области в информационной модели и обеспечивает защиту информации от несанкционированного доступа (безопасность) и от сбоев и повреждений технических и программных средств.

Поиск информации , хранимой в памяти компьютера, осуществляется как самостоятельное действие при выполнении ответов на различные запросы и как вспомогательная операция при обработке информации.

Рисунок – Основные процедуры обработки данных

Поддержка принятия решений является наиболее важным действием, выполняемым при обработке информации. Широкая альтернатива принимаемых решений приводит к необходимости использования разнообразных математических моделей.

В зависимости от степени информированности о состоянии управляемого объекта, полноты и точности моделей объекта и системы управления, взаимодействия с внешней средой, процесс принятия решений протекает в различных условиях:

1) принятие решений в условиях определенности . В этой задаче модели объекта и системы управления считаются заданными, а влияние внешней среды – несущественным. Поэтому между выбранной стратегией использования ресурсов и конечным результатом существует однозначная связь, откуда следует, что в условиях определенности достаточно использовать решающее правило для оценки полезности вариантов решений, принимая в качестве оптимального то, которое приводит к наибольшему эффекту. Если таких стратегий несколько, то все они считаются эквивалентными. Для поиска решений в условиях определенности используют методы математического программирования;

2) принятие решений в условиях риска . В отличие от предыдущего случая для принятия решений в условиях риска необходимо учитывать влияние внешней среды, которое не поддается точному прогнозу, а известно только вероятностное распределение ее состояний. В этих условиях использование одной и той же стратегии может привести к различным исходам, вероятности появления которых считаются заданными или могут быть определены. Оценку и выбор стратегий проводят с помощью решающего правила, учитывающего вероятность достижения конечного результата;

3) принятие решений в условиях неопределенности . Как и в предыдущей задаче между выбором стратегии и конечным результатом отсутствует однозначная связь. Кроме того, неизвестны также значения вероятностей появления конечных результатов, которые либо не могут быть определены, либо не имеют в контексте содержательного смысла. Каждой паре «стратегия – конечный результат» соответствует некоторая внешняя оценка в виде выигрыша. Наиболее распространенным является использование критерия получения максимального гарантированного выигрыша;

4) принятие решений в условиях многокритериальности . В любой из перечисленных выше задач многокритериальность возникает в случае наличия нескольких самостоятельных, не сводимых одна к другой целей. Наличие большого числа решений усложняет оценку и выбор оптимальной стратегии. Одним из возможных путей решения является использование методов моделирования.

Создание документов, сводок, отчетов заключается в преобразовании информации в формы, пригодные для чтения как человеком, так и компьютером. С этим действием связаны и такие операции, как обработка, считывание, сканирование и сортировка документов.

При обработке информации осуществляется ее перевод из одной формы представления или существования в другую, что определяется потребностями, возникающими в процессе реализации информационных технологий.

Реализация всех действий, выполняемых в процессе обработки информации, осуществляется с помощью разнообразных программных средств.

«Восприятие информации» - Осязание. Органолептическая информация. Органы вкуса несут человеку информацию о вкусе еды. Построение моделей рельефа поверхности Земли. Понятие об информации. Информация об объекте. "Геоинформационные системы". Вкус. Запах герани – слух. Построение моделей гидрографической сети и определение участков затоплений.

«Восприятие и представление информации» - Формы представления информации человеком. Классификация знаний. Информативность сообщения. Восприятие информации. Смысл понятия «информация». Языки естественные и формальные. Сообщения. Информация и письменность. Информативность сообщений. Декларативные знания. Человек и информация. Информация и знания.

«Теория информации» - Об определениях понятия информации. Метафорическое понимание информации. Термины. Фрагмент примерной классификации. Методологический подход. Теория информации. Возникновение “информациологии”. Свойства социальной информации. Логические проблемы определения понятия. Название ряда научных дисциплин. О третьей проблеме Лучано Флориди.

«Информация и её свойства» - Материя. Сохранение в памяти систематизация. Дискретизация. Сообщение. Э. Талейран (дипломат, Франция). Знания. Вспомним! Сигналы. 3 точки зрения на информацию в современной науке: Какой взгляд разделяете вы? Носители информации. Классификация видов информации: Кто владеет информацией – владеет миром.

«Понятие информации» - Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признаком. Единицы измерения информации. Понятие информации является ключевым понятием информатики. Информация и информационные технологии. Понятие "информация" - есть первичное и неопределяемое понятие. Важнейшие свойства информации: полнота, достоверность, ценность, актуальность и ясность.

«Свойства информации» - Достоверность – свойство информации не иметь скрытых ошибок. Информация (лат. Адекватность – свойство информации однозначно соответствовать отображаемому объекту или явлению. Уникальность – свойство информации хранится в единственном экземпляре. Получение и преобразование информации является необходимым условием жизнедеятельности любого организма.

Всего в теме 28 презентаций

Обработка информации - процесс планомерного изменения содержания или формы представления информации .

Обработка информации производится в соответствии с определенными правилами некоторым субъектом или объектом (например, человеком или автоматическим устройством). Будем его называть исполнителем обработки информации .

Исполнитель обработки, взаимодействуя с внешней средой, получает из нее входную информацию , которая подвергается обработке. Результатом обработки является выходная информация , передаваемая внешней среде. Таким образом, внешняя среда выступает в качестве источника входной информации и потребителя выходной информации.

Обработка информации происходит по определенным правилам, известным исполнителю. Правила обработки, представляющие собой описание последовательности отдельных шагов обработки, называются алгоритмом обработки информации.

Исполнитель обработки должен иметь в своем составе обрабатывающий блок, который назовем процессором, и блок памяти, в котором сохраняются как обрабатываемая информация, так и правила обработки (алгоритм). Все сказанное схематически представлено на рисунке.

Схема обработки информации

Пример. Ученик, решая задачу на уроке, осуществляет обработку информации. Внешней средой для него является обстановка урока. Входной информацией - условие задачи, которое сообщает учитель, ведущий урок. Ученик запоминает условие задачи. Для облегчения запоминания он может использовать записи в тетрадь - внешнюю память. Из объяснения учителя он узнал (запомнил) способ решения задачи. Процессор - это мыслительный аппарат ученика, применяя который для решения задачи, он получает ответ - выходную информацию.

Схема, представленная на рисунке, - это общая схема обработки информации, не зависящая от того, кто (или что) является исполнителем обработки: живой организм или техническая система. Именно такая схема реализована техническими средствами в компьютере. Поэтому можно сказать, что компьютер является технической моделью “живой” системы обработки информации. В его состав входят все основные компоненты системы обработки: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода (см. “Устройство компьютера” 2).

Входная информация, представленная в символьной форме (знаки, буквы, цифры, сигналы), называется входными данными . В результате обработки исполнителем получаются выходные данные . Входные и выходные данные могут представлять собой множество величин - отдельных элементов данных. Если обработка заключается в математических вычислениях, то входные и выходные данные - это множества чисел. На следующем рисунке X : {x 1, x 2, …, xn } обозначает множество входных данных, а Y : {y 1, y 2, …, ym } - множество выходных данных:

Схема обработки данных

Обработка заключается в преобразовании множества X в множество Y :

P (X ) Y

Здесь Р обозначает правила обработки, которыми пользуется исполнитель. Если исполнителем обработки информации является человек, то правила обработки, по которым он действует, не всегда формальны и однозначны. Человек часто действует творчески, не формально. Даже одинаковые математические задачи он может решать разными способами. Работа журналиста, ученого, переводчика и других специалистов - это творческая работа с информацией, которая выполняется ими не по формальным правилам.

Для обозначения формализованных правил, определяющих последовательность шагов обработки информации, в информатике используется понятие алгоритма (см. “Алгоритм” 2). С понятием алгоритма в математике ассоциируется известный способ вычисления наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел, который называют алгоритм Евклида. В словесной форме его можно описать так:

1. Если два числа равны между собой, то за НОД принять их общее значение, иначе перейти к выполнению пункта 2.

2. Если числа разные, то большее из них заменить на разность большего и меньшего из чисел. Вернуться к выполнению пункта 1.

Здесь входными данными являются два натуральных числа - х 1 и х 2. Результат Y - их наибольший общий делитель. Правило (Р ) есть алгоритм Евклида:

Алгоритм Евклида (х 1, х 2) Y

Такой формализованный алгоритм легко запрограммировать для современного компьютера. Компьютер является универсальным исполнителем обработки данных. Формализованный алгоритм обработки представляется в виде программы, размещаемой в памяти компьютера. Для компьютера правила обработки (Р ) - это программа.

Объясняя тему “Обработка информации”, следует приводить примеры обработки, как связанные с получением новой информации, так и связанные с изменением формы представления информации.

Первый тип обработки : обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний. К этому типу обработки относится решение математических задач. К этому же типу обработки информации относится решение различных задач путем применения логических рассуждений. Например, следователь по некоторому набору улик находит преступника; человек, анализируя сложившиеся обстоятельства, принимает решение о своих дальнейших действиях; ученый разгадывает тайну древних рукописей и т.п.

Второй тип обработки : обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания. К этому типу обработки информации относится, например, перевод текста с одного языка на другой: изменяется форма, но должно сохраниться содержание. Важным видом обработки для информатики является кодирование. Кодирование - это преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки (см. “Кодирование ”).

Структурирование данных также может быть отнесено ко второму типу обработки. Структурирование связано с внесением определенного порядка, определенной организации в хранилище информации. Расположение данных в алфавитном порядке, группировка по некоторым признакам классификации, использование табличного или графового представления - все это примеры структурирования.

Особым видом обработки информации является поиск . Задача поиска обычно формулируется так: имеется некоторое хранилище информации - информационный массив (телефонный справочник, словарь, расписание поездов и пр.), требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон данной организации, перевод данного слова на английский язык, время отправления данного поезда). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации. Если информация структурирована, то поиск осуществляется быстрее, его можно оптимизировать (см. “Поиск данных” ).

В пропедевтическом курсе информатики популярны задачи “черного ящика”. Исполнитель обработки рассматривается как “черный ящик”, т.е. система, внутренняя организация и механизм работы которой нам не известен. Задача состоит в том, чтобы угадать правило обработки данных (Р), которое реализует исполнитель.

Пример 1.

Исполнитель обработки вычисляет среднее значение входных величин: Y = (X 1 + X 2)/2

Пример 2.

На входе - слово на русском языке, на выходе - число гласных букв.

Наиболее глубокое освоение вопросов обработки информации происходит при изучении алгоритмов работы с величинами и программирования (в основной и старшей школе). Исполнителем обработки информации в таком случае является компьютер, а все возможности по обработке заложены в языке программирования. Программирование есть описание правил обработки входных данных с целью получения выходных данных .

Следует предлагать ученикам два типа задач:

Прямая задача: составить алгоритм (программу) для решения поставленной задачи;

Обратная задача: дан алгоритм, требуется определить результат его выполнения путем трассировки алгоритма.

При решении обратной задачи ученик ставит себя в положение исполнителя обработки, шаг за шагом выполняя алгоритм. Результаты выполнения на каждом шаге должны отражаться в трассировочной таблице.