Лекция 2. Информация, сообщения, сигналы

Информация наряду с материей и энергией является первичным понятием нашего мира и поэтому в строгом смысле не может быть определена. Можно лишь перечислить ее основные свойства, например такие как:

1) информация приносит сведения, об окружающем мире которых в рассматриваемой точке не было до ее получения;

2) информация не материальна, но она проявляется в форме материальных носителей дискретных знаков или первичных сигналах;

3) знаки и первичные сигналы несут информацию только для получателя способного ее распознать.

Вместе с тем слово информация является одним из тех терминов, которые достаточно часто встречаются не только в научных трудах специального характера, но и во множестве обиходных ситуаций и являются интуитивно понятными каждому человеку.

Более того, информация стала настолько важным элементом всех сфер человеческой деятельности, что породила развитие специальной науки – теории информации, которая занимается изучением методов представления сообщений от различных источников и надежной передачи сообщений по каналам связи.

Под информацией обычно понимают совокупность сведений об окружающем мире являющихся объектом хранения, передачи и преобразования.

Данные - это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например ЭВМ.

Знаки или первичные сигналы, организованные в последовательности, несут информацию не потому, что они повторяют объекты реального времени, а по общественной договоренности об однозначной связи знаков и объектов, например: предметы и слова для их обозначения. Кроме того, первичные сигналы могут быть порождены естественными законами реального мира, например: напряжение на выходе термопары под действием температуры.

Информацию можно рассматривать в различных аспектах:

· семантической или смысловой аспект основан на однозначной связи знаков или сигналов с объектами реального мира.

· синтаксический аспект заключается в характере (порядке и взаимосвязи) следования знаков сообщения.

· сигматический аспект заключается в выборе знаков для обозначения объектов реального мира.

· прагматический – это ценность информации для достижения поставленных целей.

Очевидно, что наибольший практический интерес представляют смысловой и семантический и прагматический аспекты. Однако до сих пор не определены объективные количественные критерии меры ценности и полезности информации.

Для того чтобы более конкретно обозначить предмет этой науки введем некоторые понятия и определения.

Информация передается и хранится в виде сообщений.

Под сообщением понимают совокупность знаков или первичных сигналов содержащих информацию. Иначе говоря, сообщение - это информация представленная в какой-либо форме.

Пример сообщений: текст телеграммы, данные на выходе ЭВМ, речь, музыка и т.д.

Для того чтобы сообщение можно было передать получателю, необходимо воспользоваться некоторым физическим процессом, способным с той или иной скоростью распространяться от источника к получателю сообщения.

Изменяющийся во времени физический процесс, отражающий передаваемое сообщение, называется сигналом.

Сообщения могут быть функциями времени (когда информация представлена в виде первичных сигналов: речь, музыка) или не являться ими (когда информация представлена в виде совокупности знаков).

Сигнал всегда является функцией времени. В зависимости от того, какие значения могут принимать аргумент (время t) и уровни сигналов их делят на 4 типа.

1) Непрерывные или аналоговые сигналы определены для всех моментов времени и могут принимать все значения из заданного диапазона. Чаще всего физические процессы, порождающие сигналы являются непрерывными. Этим и объясняется второе название сигналов данного типа - аналоговые, т.е. аналогичные порождающим процессам.

2) Дискретизированные или дискретно непрерывные сигналы определены лишь в отдельные моменты времени и могут принимать любые значения уровня. Временной интервал Dt между соседними отсчетами называется шагом дискретизации. Часто такие сигналы называют дискретными по времени.

3) Дискретные по уровню или квантованные сигналы определены для всех моментов времени и принимают лишь разрешенные значения уровней, отделенные друг от друга на величину шага квантования Dx=x_k+1-x_k

4) Дискретные по уровню и по времени сигналы определены лишь в отдельные разрешенные моменты времени и могут принимать лишь разрешенные значения уровней.

Совокупность технических средств используемых для передачи сообщений от источника к потребителю информации называется системой связи. Общая схема системы связи

представлена на рисунке.

Она состоит из 5 частей:

1) Источник сообщений создающий сообщения или последовательность сообщений, которые должны быть переданы. Сообщения могут быть разных типов: последовательность букв или цифр как в системах телеграфа и передачи данных. Одна или более функций времени как в системах передачи звука в моно и стерео звучаниях и т.д.

2) Передатчик, который перерабатывает некоторым образом сообщения в сигналы соответственного типа определенного характеристиками используемого канала.

3) Канал - это комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов от передатчика к приемнику. В состав канала входит каналообразующая аппаратура, осуществляющая сопряжение выходного и входного сигналов соответственно передатчика и приемника с линией связи, и самой линии связи.

4) Линией связи называется среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приемнику. Это может быть, например: пара поводов, коаксиальный кабель, область распространения радиоволн, световод и т.д. Обычно входными и выходными сигналами линии связи является сигналы типа 1, т.е. непрерывный. Вместе с тем на входе и выходе канала могут присутствовать сигналы и других типов. Канал называется дискретным, если на его входе и выходе присутствуют сигналы дискретные по уровню (сигналы типа 3,4). Если сигналы на входе и выходе канала непрерывны по времени (типа 1 или 2) то он называется непрерывным. В общем случае в процессе передачи в канале сигнал искажается шумом, что соответствует наличию источника шума. Приемник обычно выполняет операцию обратную по отношению к операции, производимой передатчиком, т.е. восстанавливается сообщение по сигналам. Сложность построения приемника обусловлена изменением формы принимаемых сигналов, что связано с наличием шума.

5) Получатель это лицо или аппарат, для которого предназначено сообщение.

Процесс преобразования сообщения в сигнал, осуществляющий в передатчике и обратный ему процесс, реализующий в приемнике называются соответственно кодированием и декодированием.

Дата добавления: 2014-01-06