Могилев, Александр Владимирович
Практикум по информатике: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений/ Н.И. Пак, Е.К. Хеннер; Хеннер, Евгений Карлович. - М.: Академия, 2002.- 608 с. : ил..- (Высшее образование)
ISBN 5-7695-0529-X, 30 000 экз.

Практикум по тематике, уровню сложности и методическим подходам соответветствует учебному пособию А.В.Могилева, Н.И.Пака и Е.К.Хеннера «Информатика». Он включает разделы: теоретическая информатика; программное обеспечение ЭВМ; языки и методы программирования; вычислительная техника; компьютерные сети и телекоммуникации; информационные системы; компьютерное моделирование. Даны наборы тренировочных заданий; лабораторные работы; материалы для тестового контроля по основным темам.Для студентов университетов и педагогических вузов, проходящих подготовку в качестве бакалавров и магистров образования по профилю «Информатика», а также для учителей информатики. Может быть полезным преподавателям информатики в вузах при подготовке и проведении занятий. Может использоваться при реализации образовательных программ в различных вузах, в которых информатика является одним из профилирующих предметов, а также в процессе переподготовки и повышения квалификации учителей информатики в системе повышения квалификации работников образования.

Кибернетика
Информатика

ББК 32.81
УДК 076.5

ПРЕДИСЛОВИЕ 7

Глава 1 9

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ 9

§ 1. ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА И КАК ВИД ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 10

Рекомендации по проведению занятий 10

Краткие сведения 10

Контрольные вопросы 12

Проблемные вопросы 13

Темы для рефератов 13

Темы семинарских занятий 14

Дополнительная литература 14

§ 2. ИНФОРМАЦИЯ, ЕЕ ВИДЫ И СВОЙСТВА 16

Краткие сведения 16

Вероятностный подход 17

Контрольные вопросы 21

Проблемные вопросы 22

Темы для рефератов 22

Темы семинарских занятий 23

Задачи и упражнения 23

Дополнительная литература 24

§ 3. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ 26

Рекомендации по проведению занятий 26

Краткие сведения 26

Контрольные вопросы 32

Темы для рефератов 33

Темы семинарских занятий 33

Задачи и упражнения 33

Лабораторная работа 34

Дополнительная литература 40

§ 4. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ Рекомендации по проведению занятий 40

Контрольные вопросы 41

Темы для рефератов 41

Темы семинарских занятий 41

Задачи и упражнения 42

§ 5. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ В ПАМЯТИ ЭВМ 42

Краткие сведения 42

Лабораторная работа 46

Дополнительная литература 54

§ 6. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ГРАФОВ 54

Рекомендации по проведению занятий 54

Контрольные вопросы 55

Темы для рефератов 55

Темы семинарских занятий 55

Задачи и упражнения 56

Дополнительная литература 57

§ 7. АЛГОРИТМ И ЕГО СВОЙСТВА 57

Рекомендации по проведению занятий 57

Контрольные вопросы 58

Темы для рефератов 59

Темы семинарских занятий 59

Рекомендации по программному обеспечению 59

Задачи и упражнения 60

Лабораторные работы 60

Дополнительная литература 60

Дополнительная литература 61

Краткие сведения 61

Контрольные вопросы 62

Темы для рефератов 62

Темы семинарских занятий 63

Рекомендации по программному обеспечению 63

Задачи и упражнения 63

Задачи и упражнения 64

Лабораторные работы 65

Дополнительная литература 72

§ 9. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ 73

Рекомендации по проведению занятий 73

Контрольные вопросы 73

Темы для рефератов 74

Темы семинарских занятий 74

Лабораторные работы 75

Дополнительная литература 75

Тесты к главе 1 76

Введение в информатику 76

Информационные технологии 77

Информация 78

Кодирование информации 79

Графы 81

Алгоритмы 82

Структуры данных 90

Правильные ответы 92

Введение в информатику 92

Глава 2 95

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ 95

§ 1. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 96

Рекомендации по проведению занятий 96

Краткие сведения 96

Краткие сведения 105

Файловая оболочка NORTON COMMANDER 105

Пакет программ NC 105

Краткие сведения 112

Windows95 (98) 112

Общая характеристика 112

Контрольные вопросы 120

Темы для рефератов 120

Темы семинарских занятий 121

Рекомендации по программному обеспечению 121

Задачи и упражнения 121

Лабораторные работы 123

Дополнительная литература 123

§ 2. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 124

Рекомендации по проведению занятий 124

Темы для рефератов 124

Тема семинарских занятий 125

Дополнительная литература 125

§ 3. ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ 126

Рекомендации по проведению занятий 126

Темы для рефератов 126

Темы семинарских занятий 127

Дополнительная литература 127

§ 4. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ТЕКСТОВ 128

Рекомендации по проведению занятий 128

Краткие сведения 128

Контрольные вопросы 135

Темы для рефератов 136

Темы семинарских занятий 136

Рекомендации по программному обеспечению 136

Лабораторные работы 148

Дополнительная литература 152

§ 5. СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ 152

Рекомендации по проведению занятий 152

Краткие сведения 153

Контрольные вопросы 155

Темы для рефератов 155

Темы семинарских занятий 156

Рекомендации по программному обеспечению 156

Лабораторные работы 162

Дополнительная литература 163

§ 6. БАЗЫ ДАННЫХ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ 163

Рекомендации по проведению занятий 163

Краткие сведения 164

Контрольные вопросы 166

Темы для рефератов 167

Темы семинарских занятий 167

Рекомендации по программному обеспечению 167

Лабораторные работы 179

Дополнительная литература 181

§ 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ 182

Рекомендации по проведению занятий 182

Краткие сведения 182

Контрольные вопросы 185

Темы для рефератов 185

Рекомендации по программному обеспечению 186

Лабораторные работы 201

Дополнительная литература 205

Глава 3 228

ЯЗЫКИ И МЕТОДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 228

§ 1. ПАСКАЛЬ КАК ЯЗЫК СТРУКТУРНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ 229

Рекомендации по проведению занятий 229

Краткие сведения 230

Темы семинарских занятий 239

Рекомендации по программному обеспечению 239

Лабораторные работы 359

Дополнительная литература 360

§ 2. МЕТОДЫ И ИСКУССТВО ПРОГРАММИРОВАНИЯ 360

Рекомендации по проведению занятий 360

Темы семинарских занятий 361

Рекомендации по программному обеспечению 361

Краткие сведения Рекурсивные алгоритмы 361

Краткие сведения 382

Контрольные вопросы 385

Дополнительная литература 401

§ 3. ВВЕДЕНИЕ В ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ СИ 402

Рекомендации по проведению занятий 402

Краткие сведения 402

Контрольные вопросы 411

Темы для рефератов 412

Темы семинарских занятий 412

Рекомендации по программному обеспечению 412

Лабораторные работы 420

Дополнительная литература 420

§ 4. ОСНОВЫ ЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКЕ ПРОЛОГ 421

Рекомендации по проведению занятий 421

Краткие сведения 421

Контрольные вопросы 425

Темы для рефератов 425

Рекомендации по программному обеспечению 426

Лабораторные работы 434

Дополнительная литература 435

§ 5. ВВЕДЕНИЕ В ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ 436

Рекомендации по проведению занятий 436

Темы семинарских занятий 436

Рекомендации по программному обеспечению 436

Краткие сведения 436

Краткие сведения Система Дельфи 457

Дополнительная литература 463

Глава 4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА 519

§ 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ 519

Рекомендации по проведению занятий 519

Краткие сведения 520

Контрольные вопросы 521

Темы для рефератов 522

Темы семинарских занятий 522

Дополнительная литература 522

§ 2. АРХИТЕКТУРА ЭВМ 523

Рекомендации по проведению занятий 523

Краткие сведения 523

Контрольные вопросы 524

Темы для рефератов 525

Темы семинарских занятий 525

Дополнительная литература 525

§ 3. АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРОВ Рекомендации по проведению занятий 526

Краткие сведения 527

Контрольные вопросы 528

Темы для рефератов 529

Темы семинарских занятий 529

Дополнительная литература 529

§ 4. УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ МИКРОКОМПЬЮТЕРА 530

Рекомендации по проведению занятий 530

Краткие сведения 531

Контрольные вопросы 537

Темы семинарских занятий 539

Рекомендации по программному обеспечению 539

Лабораторные работы 573

§ 5. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ: ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ 594

Рекомендации по проведению занятий 594

Краткие сведения 594

Контрольные вопросы 596

Темы для рефератов 596

Темы семинарских занятий 597

Дополнительная литература 597

§ 6. ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ 597

Рекомендации по проведению занятий 597

Краткие сведения 598

Контрольные вопросы 600

Темы для рефератов 601

Темы семинарских занятий 601

Дополнительная литература 609

Глава 5 635

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ 635

§ 1. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ 636

Рекомендации по проведению занятий 636

Контрольные вопросы 636

Темы для рефератов 637

Темы семинарских занятий 637

Рекомендации по программному обеспечению 637

Лабораторные работы 639

Дополнительная литература 639

§ 2. ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ 639

Рекомендации по проведению занятий 639

Контрольные вопросы 640

Темы для рефератов 641

Темы семинарских занятий 642

Лабораторные работы 644

Дополнительная литература 645

Глава 6 661

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 661

§ 1. БАНКИ ИНФОРМАЦИИ 662

Рекомендации по проведению занятий 662

Контрольные вопросы 662

Темы для рефератов 662

Темы семинарских занятий 663

Рекомендации по программному обеспечению 663

Лабораторные работы 668

Дополнительная литература 673

§ 2. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 674

Рекомендации по проведению занятий 674

Краткие сведения 675

Контрольные вопросы 677

Темы для рефератов 677

Темы семинарских занятий 678

Рекомендации по программному обеспечению 678

Лабораторные работы 689

Дополнительная литература 695

Глава 7 703

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 703

§ 1. ВВЕДЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 703

Рекомендации по проведению занятий по компьютерному моделированию 703

Темы для рефератов 705

Дополнительная литература 706

§ 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 707

Краткие сведения 707

Контрольные вопросы 712

Темы семинарских занятий 713

Дополнительная литература 718

Краткие сведения 719

Контрольные вопросы 721

Темы семинарских занятий 721

Дополнительная литература 726

Краткие сведения 727

Контрольные вопросы 731

Темы для рефератов 732

Краткие сведения 737

Контрольные вопросы 740

Темы для рефератов 740

Дополнительная литература 746

§ 3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОЛОГИИ 747

Краткие сведения 747

Контрольные вопросы 750

Темы для рефератов 750

Дополнительная литература 756

§ 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ 756

Краткие сведения 756

Контрольные вопросы 759

Темы для рефератов 759

Дополнительная литература 765

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данный практикум по тематике, уровню сложности и методическим подходам соответствует учебному пособию А.В. Могилева, Н.И. Пака и Е.К. Хеннера "Информатика" (Издательский центр "Академия", 1999), является его продолжением и опирается на теоретический материал, изложенный в указанном пособии.

Практикум охватывает все разделы, присутствующие в указанном пособии:

• теоретические основы информатики;
• программное обеспечение;
• языки и методы программирования;
• вычислительная техника;
• компьютерные сети и телекоммуникации;
• информационные системы;
• компьютерное моделирование.

Как и указанное учебное пособие, практикум предназначен для реализации профессиональных образовательных программ в различных вузах, в которых информатика является одной из профилирующих дисциплин.

Авторы надеются, что практикум будет полезен не только студентам педагогических вузов и классических университетов, избравшим обучение информатике сферой своей будущей профессиональной деятельности, но и учителям информатики для самообразования и повышения квалификации. Часть материалов, отраженных в практикуме, можно использовать в школах при углубленном изучении информатики.

Выполнение работ в объеме данного практикума позволит выработать устойчивые навыки во многих областях практической деятельности современной информатики. В силу своего назначения практикум не исчерпывает большинства включенных в него тем, но создает базу для специализации в той или иной сфере информатики.

При выполнении работ практикума доля самостоятельной деятельности студентов должна быть существенно выше, чем при других видах учебной работы; преподаватель в этой ситуации достаточно часто выступает в роли консультанта. Это помогает будущему специалисту научиться самостоятельно осваивать новые знания и навыки, что является одной из важнейших целей обучения.

Практикум поддерживает различные виды деятельности, дополняющей теоретическую подготовку. Он включает темы для рефератов, темы для семинарских занятий, упражнения и задачи, лабораторные работы по основным темам и разделам курса информатики.

Не все темы, изучаемые в курсе информатики, связаны с приобретением узкопрактических навыков, связанных с компьютером, решением задач. Такими являются, например, чисто теоретические темы "Информатика как наука и как вид практической деятельности", "История развития вычислительной техники" и другие. В силу особенностей подготовки той аудитории, которой адресован практикум, и некоторые другие темы не ориентированы на приобретение практических навыков в узком смысле слова. Не требуется от учителя, например, уметь разрабатывать трансляторы, администрировать сетевые операционные системы и тому подобное. Авторы трактуют понятие "практикум" достаточно широко, поэтому по ряду разделов приходится ограничиться указанием тем семинарских занятий, рефератов. Более того, авторы сочли возможным не затрагивать вообще некоторых вопросов, присутствующих в базовом учебном пособии для ознакомления. Для некоторых таких тем практикум для той категории студентов, которой он адресован, нуждается в специальных программных системах-тренажерах, разработка которых в основном - дело будущего.

В то же время очень многие вопросы информатики требуют от студентов приобретения навыков решения задач, пользования весьма сложными программами, разработки пользовательских программ на нескольких языках программирования. По соответствующим темам практикум включает задачи и упражнения, лабораторные работы. Учитывая состояние наличного компьютерного и программного обеспечения различных вузов, авторы рассчитывали на персональные компьютеры того уровня, который сегодня практически стал общераспространенным. Сложнее вопрос о программных средствах, необходимых для решения задач и выполнения лабораторных работ. Часть из них являются общераспространенными (некоторые операционные системы и их оболочки, пакет Microsoft Office и др.), часть распространяется фирмами-производителями бесплатно - особенно когда речь идет не о новейших версиях (но вполне достаточных для ознакомления с информационными технологиями, заложенными в них). Подчеркнем, что практикум отнюдь не столь специализирован, чтобы, например, при выполнении работы по машинной графике почувствовалась разница между свободно распространяемой версией CorelDraw 5 и весьма дорогой CorelDraw 7 (написано в конце 2000 г.; скорее всего, этот пример быстро станет неактуальным). Некоторые программы, используемые в данном практикуме, могут быть свободно получены из Internet; соответствующие справки приведены в тексте.

Последовательность прохождения тем практикума может отличаться от той, в которой расположен материал в данной книге. Информатика не столь формализована как, например, математика, и многие разделы информатики при изучении можно менять местами. Порядок прохождения курса определяется конкретным вузом.

Для большей части лабораторных работ приводится примерная оценка трудоемкости (в часах). Она исходит из того, что студенты предварительно подготовились к выполнению работы, освоили соответствующий теоретический материал. Эта продолжительность может корректироваться преподавателем, ведущим занятия, путем определения обязательных для исполнения заданий (если в работе их несколько).

В практикум включен также набор тестов для контроля знаний. Эти тесты охватывают не только темы, включенные в практикум, но и те, которые отражены в базовом учебном пособии. Тесты будут полезны как для самооценки знаний по различным темам, так и для подготовки к выполнению работ практикума.

Авторы практикума - преподаватели кафедр информатики Воронежского, Красноярского и Пермского педагогических университетов.

В работе над пособием частично использованы материалы, предоставленные авторам их коллегами. Прежде всего это доцент кафедры информатики Пермского госпедуниверситета А.П.Шестаков (часть практических заданий для гл. 1, 4 и 7); доцент кафедры информатики Вятского госпедуниверситета С.М.Окулов (часть заданий гл. 3, связанных с программированием на Паскале); ст. преподаватель кафедры методики преподавания информатики Красноярского госпедуниверситета Л. Б.Хегай (часть заданий гл. 2, связанных с программами Word, Excel, Access, освоением компьютерной графики); доценты кафедры информатики Пермского госпедуниверситета Е.В.Соснина (гл. 1, лабораторные работы по машинам Поста и Тьюринга) и Т.И. Клигман (гл. 6, работа с ГИС "Карта Москвы"); инженер ИВЦ Пермского госпедуниверситета А.В.Князев (гл. 6, программа-имитатор ГИС). Авторы чрезвычайно им за это благодарны.

Глава 1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ

Теоретические основы информатики - пока не вполне сложившийся и устоявшийся раздел науки. Он возникает на наших глазах, что делает его особенно интересным: нечасто удается наблюдать и даже участвовать в рождении новой науки! Как и теоретические разделы других наук, теоретическая информатика формируется в основном под влиянием потребностей обучения информатике.

Теоретическая информатика - наука в значительной степени математизированная. Она базируется на ряде разделов математики: теории автоматов и алгоритмов, математической логике, теории формальных языков и грамматик, реляционной алгебре, теории информации и др.

Теоретическая информатика старается методами точного анализа ответить на основные вопросы, возникающие при хранении и обработке информации, например, чему равно количество информации, сосредоточенной в той или иной информационной системе, какова наиболее рациональная организация информации для хранения или поиска, а также существуют ли алгоритмы и каковы свойства алгоритмов преобразования информации.

Конструкторы устройств хранения данных проявляют чудеса изобретательности, увеличивая объем и плотность хранения данных на дисках, но в основе этой деятельности лежат теория информации и теория кодирования.

Для решения прикладных задач существуют замечательные программы, но для того, чтобы грамотно поставить прикладную задачу, привести ее к виду, который подвластен компьютеру, надо знать основы информационного и математического моделирования и т.д.

Только освоив эти разделы информатики, можно считать себя специалистом в этой науке. Другое дело - с какой глубиной осваивать; многие разделы теоретической информатики достаточно сложны и требуют основательной математической подготовки.

Большую часть практических занятий по теоретической информатике целесообразно строить в семинарской форме. Полезна подготовка рефератов, чтение докладов.

Важная задача практикума по этому разделу - формирование познавательных интересов, выработка навыков самостоятельной работы с литературой, расширение кругозора в области информатики.

§ 1. ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА И КАК ВИД
ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Рекомендации по проведению занятий

Практические занятия по этой теме проводятся на семинарах. Важную роль играет написание и защита рефератов.

Краткие сведения

Информатика - это наука и сфера практической деятельности, связанная с различными аспектами получения, хранения, обработки, передачи и использования информации.

"Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия" - такая формулировка была дана в 1978 г. Международным конгрессом по информатике.

С современной точки зрения понятие "информатика" шире, чем используемое в англоязычных странах Computer Science, поскольку включает как прикладную часть ("компьютерные науки"), так и теоретическую, связанную с отмеченными выше аспектами действий с информацией.

Информатика включает в себя следующие основные разделы: теоретическую информатику, вычислительную технику, программирование, информационные системы, искусственный интеллект. Она является конгломератом наук, объединенных общим объектом исследования.

Научное ядро информатики относят к фундаментальным наукам, поскольку ее основные понятия носят общенаучный характер, используются во многих других науках и видах деятельности.

Информатика имеет существенные социальные аспекты. Она "включает... комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия". Информатизация, т.е. процесс проникновения информационных технологий во все сферы жизни и деятельности общества, сильно влияет на социальную сферу. В настоящее время в общественном устройстве развитых стран появились черты информационного общества, во все сферы жизни и деятельности членов которого включены средства информатики в качестве орудий интеллектуального труда, переработки любой информации, моделирования реальных и прогнозируемых событий, управления производством, обучения и т.д.

Под влиянием информатизации радикально меняется структура труда, совершается переток людей из сферы прямого материального производства в так называемую информационную сферу. Промышленные рабочие и крестьяне, составлявшие в середине XX века более 2/3 населения, сегодня в развитых странах составляют менее 1/3. К середине 90-х годов численность "информационных работников" (к которым причисляют всех, в чьей профессиональной деятельности доминирует умственный труд) достигла в США 60 %. Добавим, что за те же годы производительность труда в США за счет научно-технического прогресса (ведь информатизация - его главная движущая сила) в целом выросла на 37 %.

Информатизация сильнейшим образом влияет на структуру экономики ведущих в экономическом отношении стран. В числе их лидирующих отраслей промышленности традиционные добывающие и обрабатывающие отрасли оттеснены максимально наукоемкими производствами электроники, средств связи и вычислительной техники - так называемой сферой высоких технологий. Темпы развития сферы высоких технологий и уровень прибылей в ней превышают в 5- 10 раз темпы развития традиционных отраслей производства.

Существуют и отрицательные социальные последствия информатизации общества (по крайней мере при оценке с традиционных позиций): более быстрое высвобождение рабочей силы, чем это может освоить общество, повышенная социальная напряженность из-за роста интеллектуальной конкуренции, усиление контроля со стороны государства за каждым членом общества в демократических странах и т.д.

Правовые аспекты информатики связаны с тем, что деятельность программистов и других специалистов, работающих в сфере информатики, все чаще выступает в качестве объекта правового регулирования. Некоторые действия при этом могут быть квалифицированы как правонарушения (преступления). Регулированию подлежат вопросы собственности на информацию, охрана авторских прав на компьютерные программы и базы данных, гарантии сохранения конфиденциальности и секретности определенных видов информации и многое другое. Информатизация социальной сферы, распространение информационных сетей породили как новые виды преступности, так и многочисленные правовые проблемы, правовое регулирование которых далеко от завершения.

В Российской Федерации (как и в других странах) действуют специальные правовые акты, регламентирующие отношения в сфере информации. К ним, в частности, относятся:

• Закон Российской Федерации "О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных" (1992 г.);
• Указ Президента Российской Федерации "Об основах государственной политики в сфере информатизации" (1994 г., изменения и дополнения - 1995 г.);
• Закон Российской Федерации "Об информации, информатизации и защите информации" (1995 г.);
• Закон Российской Федерации "Об участии в международном информационном обмене" (1996 г.);
• Постановление Правительства Российской Федерации "О сертификации средств защиты информации" (1995 г.);
• Постановление Правительства Российской Федерации "О государственном учете и регистрации баз и банков данных" (1996 г.);
• Постановления Правительства Российской Федерации "О государственном учете и регистрации баз и банков данных" и "Об утверждении положения о государственной системе научно-технической информации" (1997 г.).

Этические аспекты информатики чрезвычайно важны. Далеко не все правила, регламентирующие деятельность в сфере информатики, можно свести к правовым нормам. Очень многое определяется соблюдением неписаных правил поведения для тех, кто причастен к миру компьютеров. Как и в любой другой большой и разветвленной сфере человеческой деятельности, в информатике к настоящему времени сложились определенные морально-этические нормы поведения и деятельности.

Этика - система норм нравственного поведения человека. Всякий раз, собираясь совершить сомнительный поступок в сфере профессиональной деятельности, человек должен задуматься, соответствует ли он этическим нормам, сложившимся в профессиональном сообществе.

Контрольные вопросы

1. Какие определения информатики Вы знаете?
2. Как появился термин "информатика"?
3. Каков объект и предмет исследования информатики?
4. Расскажите о целях и задачах информатики.
5. Что общего и в чем различие информатики и кибернетики?
6. Какое место занимает информатика в системе наук?
7. Какова структура современной информатики? Из каких частей и разделов она состоит?
8. Какие существуют наиболее известные информационные технологии?
9. Дайте определение фундаментальной естественной науки, приведите примеры.
10. Каково различие между естественными и техническими науками? К каким наукам следует отнести информатику?
11. Что такое информационная революция?
12. Назовите процессы, приводящие к созданию информационного общества.
13. Что принято понимать под "информационным обществом"?
14. Каковы основные социальные последствия информатизации общества?
15. Какими нормативными актами регулируются отношения в сфере информатики?
16. В чем состоит авторское право на программные средства и базы данных?
17. В чем состоит имущественное право на программные средства и базы данных?
18. Как осуществляется защита авторских и имущественных прав?
19. Охарактеризуйте виды компьютерных преступлений.
20. Расскажите об этике программистов и этических аспектах Internet.

Проблемные вопросы

1. Как и для чего появилась информатика?
2. Расскажите об информатике как об отрасли, как о науке, как о прикладной дисциплине.
3. Почему компьютеризация хотя и является важным шагом к информационному обществу, но еще не делает его таковым?
4. Какие этические проблемы существуют, по Вашему мнению, в современной информатике?
5. В чем заключается правовое регулирование на информационном рынке?
6. В чем отличие процессов компьютеризации и информатизации?
7. Чем определяется информационный потенциал общества?

Темы для рефератов

1. История развития информатики.
2. Кибернетика - наука об управлении.
3. Информатика и управление социальными процессами.
4. Информационные системы.
5. Автоматизированные системы управления.
6. Автоматизированные системы научных исследований.
7. Составные части современной информатики.
8. Построение интеллектуальных систем.

9. Информатика и математика.
10. Информатика и естественные науки.
11. Компьютер как историогенный фактор.
12. Компьютерная революция: социальные перспективы и последствия.
13. Путь к компьютерному обществу.
14. Информатика в деятельности юриста.
15. Общие приемы правового регулирования информационных отношений.
16. Правонарушения в сфере информационных технологий.
17. Правила этикета при работе с компьютерной сетью.
18. Защита информации в Internet.
19. Информационная основа управления экономикой.
20. Информационный бизнес.

Темы семинарских занятий

1. История развития информатики.
2. Информатика как единство науки и технологии.
3. Структура современной информатики.
4. Место информатики в системе наук.
5. Социальные аспекты информатики.
6. Правовые аспекты информатики.
7. Этические аспекты информатики.

Дополнительная литература

1. Аветисян Р.Д., Аветисян Д.В. Теоретические основы информатики. - M.: РГГУ, 1997.
2. Азимов Ч.Н. Научно-техническая информация и право. - Харьков: Выща шк., 1987.
3. Андрундас E.Ч, Информационная элита: Корпорации и рынок новостей. - M.: Изд-во МГУ, 1991.
4. Батурин Ю.М, Жодзинский А.М. Компьютерная преступность и компьютерная безопасность. - M.: Юрид. лит., 1991.
5. Введение в информационный бизнес: Учеб. пособие / Под ред. В.П.Тихомирова, А.В.Хорошилова. - M.: Финансы и статистика, 1996.
6. Воробьев Г.Т. Твоя информационная культура. - M.: Мол. гвардия, 1988.
7. Воронов Ю.П. Компьютеризация: Шаг в будущее. ~ Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990.
8. Гаврилов O.A. Основы правовой информатики. - M.: Ин-т государства и права РАН, 1998.
9. Гейтс Б. Дорога в будущее. - M.: Русская редакция, 1996.
10. Голъгамер Г.И. Научно-информационная деятельность: Практика и проблемы. - M.: Радио и связь, 1987.
11. Готт Б.C., Семенюк Э.Я., Урсул А.Д. Социальная роль информатики. - M.: Знание, 1987.
12. Закон Российской Федерации "О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных". - M., 1992.
13. Информатика / Под ред. Н.В.Макаровой. - M.: Финансы и статистика, 1997.
14. Информатика в понятиях и терминах. - M.: Просвещение, 1991.

15. Информатика в рабочих профессиях. - M.: Наука, 1990.
16. Информатика и культура. Сб. науч. тр. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990.
17. Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих. - M.: Педагогика-Пресс, 1994.
18. Информационные технологии в научных исследованиях и испытаниях. Сб, науч. тр. - Киев: ИК, 1991.
19. Коновец А.Ф. НТП и информация. - M.: Знание, 1990.
20. Крол Э. Все об Internet: Пер. с англ. - СПб.: АО Балтэк; Киев: Торг.-изд. бюро BHV, 1995.
21. Коханов B.B. Информационные процессы в природе, обществе, технике. - Чебоксары: Клио, 1997.
22. Ловцов Д. Защита информации в глобальной сети ИНТЕРНЕТ // Информатика и образование. - 1998. - №5. - С. 101-108.
23. Мазур M. Качественная теория информации. - M.: Мир, 1974.
24. Майоров С.И. Информационный бизнес: Коммерческое распространение и маркетинг. - M.: Финансы и статистика, 1993.
25. Марков С. Информатика как базовая наука образования // Информатика и образование. - 1998. - №6. - С.3-8.
26. Морозов И.Ю. Информатика: Учеб. пособие. 4.1. - Омск: Изд-во ОмГУ, 1995.
27. Научные основы организации управления и построения АСУ / Под ред. В.Л.Бройло, В.С.Крылова. - M.: Высш. шк., 1990.
28. Овезов Б.Б. Автоматизация управления информационными процессами. - Ашхабад: Ылым, 1981.
29. Першиков В.И., Савинков B.M. Толковый словарь по информатике. - M.: Финансы и статистика, 1995.
30. Право и информатика/ Под ред. Е.А.Суханова. - M.: Изд-во МГУ, 1990.
31. Применение информатики в управлении, обучении и научных исследованиях. - M.: Изд-во МГУ, 1989.
32. Проектирование и использование региональных АСНТИ. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991.
33. Пушкин В.Г., Урсул А.Д. Информатика, кибернетика, интеллект. - Кишинев: Штиинца, 1989.
34. Ракитов А.И. Информационная революция: Наука, экономика, технология. - M.: Изд-во ИНИОН РАН, 1993.
35. Ракитов А.И. Философия компьютерной революции. - M.: Мысль, 1991.
36. Симонович C.B., Евсеев Г.А., Алексеев А.Г. Общая информатика. - M.: ACT-ПРЕСС, 1998.
37. Создание автоматизированных систем информационного обеспечения научных исследований. Сб. науч. тр. - Киев: ИК, 1986.
38. Страссман П.А. Информация в век электроники: Пер. с англ. - M.: Экономика, 1987.
39. Суханов А.П. Информация и прогресс. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988.
40. Сухина В.Ф. Человек в мире информатики. - M.: Радио и связь, 1992.
41. Урсул А.Д. Информатизация общества (Введение в социальную информатику): Учеб. пособие. - M.: Высш. шк., 1990.
42. Цьшбал В.П. Информатика и индустрия информации. - Киев: Выща шк., 1989.
43. Черри К. Человек и информация: Пер. с англ. - M.: Связь, 1979.
44. Шнейдеров В.С. Занимательная информатика. - СПб.: Политехника, 1994.
45. Юзвишин И.И. Информациология, или Закономерности информационных процессов и технологий в микро- и макромирах Вселенной. - M.: Радио и связь, 1996.

§ 2. ИНФОРМАЦИЯ, ЕЕ ВИДЫ И СВОЙСТВА

Краткие сведения

Понятие "информация" является одним из фундаментальных в современной науке вообще и базовым для информатики. Информацию наряду с веществом и энергией рассматривают в качестве важнейшей сущности мира, в котором мы живем. Однако если задаться целью формально определить понятие "информация", то сделать это будет чрезвычайно сложно.

В простейшем бытовом понимании с термином "информация" обычно ассоциируются некоторые сведения, данные, знания и т.п. Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представление передаваемой информации. Примерами сообщений являются музыкальное произведение; телепередача; команды регулировщика на перекрестке; текст, распечатанный на принтере; данные, полученные в результате работы составленной вами программы, и т.д. При этом предполагается, что имеются "источник информации" и "получатель информации".

Сообщение от источника к получателю передается посредством какой-нибудь среды, являющейся в таком случае "каналом связи". Так, при передаче речевого сообщения в качестве канала связи можно рассматривать воздух, в котором распространяются звуковые волны, а в случае передачи письменного сообщения (например, текста, распечатанного на принтере) каналом сообщения можно считать лист бумаги, на котором напечатан текст.

Человеку свойственно субъективное восприятие информации через некоторый набор ее свойств: важность, достоверность, своевременность, доступность, "больше-меньше" и т.д. Использование терминов "больше информации" или "меньше информации" подразумевает некую возможность ее измерения (или хотя бы количественного соотнесения). При субъективном восприятии измерение информации возможно лишь в виде установления некоторой субъективной порядковой шкалы для оценки "больше-меньше". При объективном измерении количества информации следует заведомо отрешиться от восприятия ее с точки зрения субъективных свойств, примеры которых перечислены выше. Более того, не исключено, что не всякая информация будет иметь объективно измеряемое количество.

Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция - носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя, - сигнал. В общем случае сигнал - это изменяющийся во времени физический процесс. Та из характеристик процесса, которая используется для представления сообщений, называется параметром сигнала.

В случае, когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений (при этом все они могут быть пронумерованы), сигнал называется дискретным, а сообщение, передаваемое с помощью таких сигналов, - дискретным сообщением. Если же источник вырабатывает непрерывное сообщение (соответственно параметр сигнала - непрерывная функция от времени), то соответствующая информация называется непрерывной. Примеры дискретного сообщения - текст книги, непрерывного сообщения - человеческая речь, передаваемая модулированной звуковой волной; параметром сигнала в последнем случае является давление, создаваемое этой волной в точке нахождения приемника - человеческого уха.

Непрерывное сообщение может быть представлено непрерывной функцией, заданной на некотором интервале. Непрерывное сообщение можно преобразовать в дискретное (такая процедура называется дискретизацией). Из бесконечного множества значений параметра сигнала выбирается их определенное число, которое приближенно может характеризовать остальные значения. Для этого область определения функции разбивается на отрезки равной длины и на каждом из этих отрезков значение функции принимается постоянным и равным, например, среднему значению на этом отрезке. В итоге получим конечное множество чисел. Таким образом, любое непрерывное сообщение может быть представлено как дискретное, иначе говоря, последовательностью знаков некоторого алфавита.

Возможность дискретизации непрерывного сигнала с любой желаемой точностью (для возрастания точности достаточно уменьшить шаг) принципиально важна с точки зрения информатики. Компьютер - цифровая машина, т.е. внутреннее представление информации в нем дискретно. Дискретизация входной информации (если она непрерывна) позволяет сделать ее пригодной для компьютерной обработки.

Единицы количества информации: вероятностный и объемный подходы

Определить понятие "количество информации" довольно сложно. В решении этой проблемы существуют два основных подхода. Исторически они возникли почти одновременно. В конце 40-х годов XX века один из основоположников кибернетики, американский математик Клод Шеннон, развил вероятностный подход к измерению количества информации, а работы по созданию ЭВМ привели к "объемному" подходу.

Вероятностный подход

Рассмотрим в качестве примера опыт, связанный с бросанием правильной игральной кости, имеющей N граней. Результаты данного опыта могут быть следующие: выпадение грани с одним из следующих знаков: 1, 2,..., N.

Введем в рассмотрение численную величину, измеряющую неопределенность - энтропию (обозначим ее H). Согласно развитой теории, в случае равновероятного выпадания каждой из граней величины N и Я связаны между собой формулой Хартли H = log2N.

Важным при введении какой-либо величины является вопрос о том, что принимать за единицу ее измерения. Очевидно, Я будет равно единице при N = 2. Иначе говоря, в качестве единицы принимается количество информации, связанное с проведением опыта, состоящего в получении одного из двух равновероятных исходов (примером такого опыта может служить бросание монеты, при котором возможны два исхода: "орел", "решка"). Такая единица количества информации называется "бит".

В случае, когда вероятности Pi результатов опыта (в примере, приведенном выше, - бросания игральной кости) неодинаковы, имеет место формула Шеннона H = -

N

i - 1

Pi   log2Pi. В случае равновероятности событий P1 =

1

N

 , и формула Шеннона переходит в формулу Хартли.

В качестве примера определим количество информации, связанное с появлением каждого символа в сообщениях, записанных на русском языке. Будем считать, что русский алфавит состоит из 33 букв и знака "пробел" для разделения слов. По формуле Хартли H = log2 34 5,09 бит.

Однако в словах русского языка (равно как и в словах других языков) различные буквы встречаются неодинаково часто. Ниже приведена табл. 1.1 вероятностей частоты употребления различных знаков русского алфавита, полученная на основе анализа очень больших по объему текстов.

Воспользуемся для подсчета H формулой Шеннона: H 4,72 бит. Полученное значение H, как и можно было предположить, меньше вычисленного ранее. Величина H, вычисляемая по формуле Хартли, является максимальным количеством информации, которое могло бы приходиться на один знак.

Аналогичные подсчеты H можно провести и для других языков, например, использующих латинский алфавит - английского, немецкого, французского и др. (26 различных букв и "пробел"). По формуле Хартли получим H = log2 27 4,76 бит.

Таблица 1.1

Частотность букв русского языка

i	Символ	P(i)	i	Символ	Р(i)	i	Символ	P(i)
1	_	0,175	12	Л	0,035	23	Б	0,014
2	0	0,090	13	К	0,028	24	Г	0,012
3	Е	0,072	14	м	0,026	25	Ч	0,012
4	Ё	0,072	15	д	0,025	26	И	0,010
5	А	0,062	16	п	0,023	27	X	0,009
6	И	0,062	17	У	0,021	28	Ж	0,007
7	Т	0,053	18	я	0,018	29	ю	0,006
8	Н	0,053	19	ы	0,016	30	ш	0,006
9	С	0,045	20	3	0,016	31	Ц	0,004
10	Р	0,040	21	ь	0,014	32	Щ	0,003
11	В	0,038	22	ъ	0,014	33	Э	0,003
						34	Ф	0,002

Рассмотрим алфавит, состоящий из двух знаков 0 и 1. Если считать, что со знаками 0 и 1 в двоичном алфавите связаны одинаковые вероятности их появления (P(0) = P(1) = 0,5), то количество информации на один знак при двоичном кодировании будет равно H = log2 2 = 1 бит.

Таким образом, количество информации (в битах), заключенное в двоичном слове, равно числу двоичных знаков в нем.

Объемный подход

В двоичной системе счисления знаки 0 и 1 называют битами (bit - от английского выражения Binary digiTs - двоичные цифры). В компьютере бит является наименьшей возможной единицей информации. Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации, подсчитывается просто по числу требуемых для такой записи двоичных символов. При этом, в частности, невозможно нецелое число битов (в отличие от вероятностного подхода).

Для удобства использования введены и более крупные, чем бит, единицы количества информации. Так, двоичное слово из восьми знаков содержит один байт информации. 1024 байта образуют килобайт (Кбайт), 1024 килобайта - мегабайт (Мбайт), а 1024 мегабайта - гигабайт (Гбайт).

Между вероятностным и объемным количеством информации соотношение неоднозначное. Далеко не всякий текст, записанный двоичными символами, допускает измерение объема информации в вероятностном (кибернетическом) смысле, но заведомо допускает его в объемном. Далее, если некоторое сообщение допускает измеримость количества информации в обоих смыслах, то это количество не обязательно совпадает, при этом кибернетическое количество информации не может быть больше объемного.

В прикладной информатике практически всегда количество информации понимается в объемном смысле.

Как ни важно измерение информации, нельзя сводить к нему все связанные с этим понятием проблемы. При анализе информации социального (в широким смысле) происхождения на первый план могут выступить такие ее свойства, как истинность, своевременность, ценность, полнота и т.д. Их невозможно оценить в терминах "уменьшение неопределенности" (вероятностный подход) или числа символов (объемный подход). Обращение к качественной стороне информации породило иные подходы к ее оценке. При аксиологическом подходе стремятся исходить из ценности, практической значимости информации, т.е. из качественных характеристик, значимых в социальной системе. При семантическом подходе информация рассматривается с точки зрения как формы, так и содержания. При этом информацию связывают с тезаурусом, т.е. полнотой систематизированного набора данных о предмете информации. Отметим, что эти подходы не исключают количественного анализа, но он становится существенно сложнее и должен базироваться на современных методах математической статистики.

Понятие информации нельзя считать лишь техническим, междисциплинарным и даже над дисциплинарным термином. Информация - это фундаментальная философская категория. Дискуссии ученых о философских аспектах информации надежно показали несводимость информации ни к одной из этих категорий. Концепции и толкования, возникающие на пути догматических подходов, оказываются слишком частными, односторонними, не охватывающими всего объема этого понятия.

Попытки рассмотреть категорию информации с позиций основного вопроса философии привели к возникновению двух противостоящих концепций - функциональной и атрибутивной. "Атрибутисты" квалифицируют информацию как свойство всех материальных объектов, т.е. как атрибут материи. "Функционалисты" связывают информацию лишь с функционированием сложных, самоорганизующихся систем.

Можно попытаться дать философское определение информации с помощью указания на связь определяемого понятия с категориями отражения и активности. Информация есть содержание образа, формируемого в процессе отражения. Активность входит в это определение в виде представления о формировании некоего образа в процессе отражения некоторого субъект-объектного отношения. При этом не требуется указания на связь информации с материей, поскольку как субъект, так и объект процесса отражения могут принадлежать как к материальной, так и к духовной сфере социальной жизни. Однако существенно подчеркнуть, что материалистическое решение основного вопроса философии требует признания необходимости существования материальной среды - носителя информации в процессе такого отражения. Итак, информацию следует трактовать как имманентный (неотъемлемо присущий) атрибут материи, необходимый момент ее самодвижения и саморазвития. Эта категория приобретает особое значение применительно к высшим формам движения материи - биологической и социальной.

Известно большое количество работ, посвященных физической трактовке информации. Эти работы в значительной мере построены на основе аналогии формулы Больцмана, описывающей энтропию статистической системы материальных частиц, и формулы Хартли. Соответствующие материалы можно найти в литературе, отраженной в приведенном ниже перечне.

Информацию следует считать особым видом ресурса, при этом имеется в виду толкование "ресурса" как запаса неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или каких-либо других характеристик предмета. В отличие от ресурсов, связанных с материальными предметами, информационные ресурсы являются неистощимыми и предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, чем материальные ресурсы. В связи с таким взглядом центральными становятся следующие свойства информации: запоминаемость, передаваемость, преобразуемость, воспроизводимость, стираемость.

Подводя итог сказанному, отметим, что предпринимаются (но отнюдь не завершены) усилия ученых, представляющих самые разные области знания, построить единую теорию, которая призвана формализовать понятие информации и информационного процесса, описать превращения информации в процессах самой разной природы. Движение информации есть сущность процессов управления, которые суть проявление имманентной активности материи, ее способности к самодвижению. С момента возникновения кибернетики управление рассматривается применительно ко всем формам движения материи, а не только к высшим (биологической и социальной). Многие проявления движения в неживых - искусственных (технических) и естественных (природных) системах также обладают общими признаками управления, хотя их исследуют в химии, физике, механике в энергетической, а не в информационной системе представлений. Информационные аспекты в таких системах составляют предмет новой междисциплинарной науки - синергетики.

Высшей формой информации, проявляющейся в управлении в социальных системах, являются знания. Это над дисциплинарное понятие, широко используемое в педагогике и исследованиях по искусственному интеллекту, также претендует на роль важнейшей философской категории. В философском плане познание следует рассматривать как один из функциональных аспектов управления. Такой подход открывает путь к системному пониманию генезиса процессов познания, его основ и перспектив.

Контрольные вопросы

1. Какая форма представления информации - непрерывная или дискретная - приемлема для компьютеров и почему?
2. В чем состоит процедура дискретизации непрерывной информации?
3. Какие определения понятия "информация" Вы знаете?
4. Назовите основные свойства информации.
5. Каким образом возникает, хранится, обрабатывается и передается информация?
6. Какая форма представления информации используется в информатике?
7. Какие виды информационных сигналов Вы знаете?
8. В чем преимущества дискретного представления информации?
9. Может ли человек передать информацию машине? Каким образом? А наоборот?
10. Что такое количество информации?

11. Какой принцип положен в основу измерения количества информации?
12. Каким образом определяется единица количества информации при кибернетическом подходе?
13. Как определяется количество информации в знаковых сообщениях?
14. Каковы основные единицы измерения количества информации?
15. Приведите объемы памяти известных Вам носителей информации.
16. Как определяется понятие энтропии? Как она связана с информацией?
17. Какова связь между энтропией, не энтропией и информацией?
18. Какие свойства социальной информации важны при ее качественном анализе?
19. Определите информацию как философскую категорию.
20. В чем состоит функциональная концепция информации?
21. В чем состоит атрибутивная концепция информации?
22. Как связана информация с категориями отражения и активности?
23. Расскажите об информационной трактовке социальных процессов.
24. Каковы основные свойства информации как особого вида ресурса?
25. Расскажите о движении информации с точки зрения процессов управления.

Проблемные вопросы

1. Приведите примеры передачи, хранения и обработки информации в природе, технической и общественной деятельности человека.
2. Какие проблемы по хранению и обработке информации решают современные информационные технологии и какие создают?
3. Дайте определение меры неопределенности. Проиллюстрируйте это понятие.
4. Почему информация является философской категорией?
5. Почему нельзя однозначно сопоставить информацию и энтропию?
6. Почему обе концепции информации - как функциональная, так и атрибутивная - являются неполными?

Темы для рефератов

1. Проблема информации в современной науке.
2. Передача информации.
3. Дискретизация непрерывных сообщений.
4. Субъективные свойства информации.
5. Аналоговые ЭВМ.
6. Непрерывная и дискретная информация.
7. Информация и энтропия.
8. Вероятность и информация.
9. Проблема измерения информации.
10. Ценностный подход к информации.
11. Семантическая информация.
12. Атрибутивная и функциональная концепции информации.
13. Информация и эволюция живой природы.
14. Информационные процессы в неживой природе.
15. Отражение и информация.
16. Материя, энергия и информация.
17. Синергетика и информация.
18. Познание, мышление и информация.

19. Картина мира и информация.
20. Свойства информационных ресурсов.
21. Информация и сознание.

Темы семинарских занятий

1. Различные уровни представлений об информации.
2. Непрерывная и дискретная информация.
3. Единицы количества информации: вероятностный и объемный подходы.
4. Философия и информация.
5. Информация и физический мир.

Задачи и упражнения

1. Подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ, в следующем тексте экономического содержания:

Организационно-правовые формы предприятий в своей основе определяют форму их собственности, то есть кому принадлежит предприятие, его основные фонды, оборотные средства, материальные и денежные ресурсы. В зависимости от формы собственности в России в настоящее время различают три основные формы предпринимательской деятельности: частную, коллективную и контрактную.

Указание: составьте таблицу, аналогичную табл. 1.1, определив вероятность каждого символа в тексте как отношение количества одинаковых символов каждого значения ко всему числу символов в тексте. Затем по формуле Шеннона подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ.

2. Подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ, в следующем тексте технического содержания:

Общая технологическая схема изготовления сплавного транзистора напоминает схему изготовления диода, за исключением того, что в полупроводниковую пластинку производят вплавление двух навесок примесей с двух сторон. Вырезанные из монокристалла германия или кремния пластинки шлифуют и травят до необходимой толщины.

3. Подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ, в следующем тексте исторического содержания:

С конца пятнадцатого столетия в судьбах Восточной Европы совершается переворот глубокого исторического значения. На сцену истории Европы выступает новая крупная политическая сила - Московское государство. Объединив под своей властью всю северо-восточную Русь, Москва напряженно работает над закреплением добытых политических результатов и во внутренних, и во внешних отношениях.

4. Подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ, в следующем тексте естественно-научного содержания:

Новые данные о физиологической потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, а также выяснение закономерностей ассимиляции пищи в условиях нарушенного болезнью обмена веществ на всех этапах метаболического конвейера позволили максимально сбалансировать химический состав диет и их энергетическую ценность.

5. Подсчитайте количество информации, приходящейся на один символ, в следующем художественно-литературном тексте:

С любопытством стал я рассматривать сборище. Пугачев на первом месте сидел, облокотясь на стол и подпирая черную бороду своим широким кулаком. Черты лица его, правильные и довольно приятные, не изъявляли ничего свирепого. Все обходились между собою как товарищи и не оказывали никакого особенного предпочтения своему предводителю.

Дополнительная литература

1. Аdдеев Б.Ф. Философия информационной цивилизации. - M.: ВЛАДОС, 1994.
2. Абрамов Ю.Ф. Картина мира и информация. - Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1988.
3. Аветисян Р.Д., Аветисян Д.В. Теоретические основы информатики. - M.: РГГУ, 1997.
4. Агеев В.M. Теория информации и кодирования: Дискретизация и кодирование измерительной информации. - M.: МАИ, 1977.
5. Айламазян А.К., Стась E.B. Информатика и теория развития. - M.: Наука, 1989.
6. Антонов А.В. Информация: Восприятие и понимание. - Киев: Наук, думка, 1988.
7. Бауэр Ф.Л., Гооз Г. Информатика. Вводный курс: Пер. с нем. - M.: Мир, 1976.
8. Бриллюэн Л. Наука и теория информации: Пер. с англ. - M.: Физматгиз, 1960.
9. Бриллюэн Л. Научная неопределенность и информация: Пер. с англ. - M.: Мир, 1966.
10. Брой M. Информатика: В 3 т. T.1. Основополагающее введение. - M.: Диалог-МИФИ, 1996.
11. Быховский А. Информация и живые организмы // Наука и жизнь. - 1976. - №8.
12. Величкин А.И. Теория дискретной передачи непрерывных сообщений. - M.: Сов. радио, 1970.
13. Гришкин И.И. Понятие информации. Логико-методологический аспект. - M.: Наука, 1973.
14. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. - M.: Наука, 1989. \5.Дубровский Д.И. Информация, сознание, мозг. - M.: Высш. шк., 1980.
15. Ефимов А.Н. Информация: ценность, старение, рассеяние. - M.: Знание, 1978.
16. Жалдан М.И., Квитко А.Н. Теория вероятностей с элементами информатики. Практикум. - Киев: Выща шк., 1989.
17. Заличев H.H. Энтропия информации и сущность жизни. - M.: Радиоэлектроника, 1995.
18. Иезуитов А. О философских основах информатики // Педагогическая информатика. - 1998. - №4. - С.54-65.
19. Коган И.М. Прикладная теория информации. - M.: Радио и связь, 1981.
20. Колмогоров A.H. Теория информации и теория алгоритмов. - M.: Наука, 1987.
21. Котова E.B. Энергия и информация. - Киев: Выща шк., 1981.
22. Кузьмин И.В., Кедрус B.A. Основы теории информации и кодирования. - Киев: Выща шк., 1986.
23. Мазур M. Качественная теория информации. - M.: Мир, 1974.
24. Орлов B.A., Филиппов Л.И. Теория информации в упражнениях и задачах. - M.: Высш. шк., 1976.
25. Павлов Т. Информация, отражение, творчество. - M.: Прогресс, 1967.

27. Петрушенко Л.А. Самодвижение материи в свете кибернетики. - M.: Наука, 1971.
28. Полтавский Р.Я. Термодинамика информационных процессов. - M.: Наука, 1981.
29. Пушкин В.Г., Урсул А.Д. Информатика, кибернетика, интеллект. - Кишинев: Штиинца,1989.
30. Седов E.A. Эволюция и информация. - M.: Наука, 1976.
31. Стратонович Р.Л. Теория информации. - M.: Сов. радио, 1975.
32. Суханов А.П. Мир информации. - M.: Мысль, 1986.
33. Тюхтин B.C. Теория отражения в свете современной науки. - M.: Наука, 1971.
34. Урсул А.Д. Информация и мышление. - M.: Знание, 1970.
35. Урсул А.Д. Проблема информации в современной науке. Философские очерки. - M.: Наука, 1975.
36. Цымбал В.П. Задачник по теории информации и кодирования. - Киев: Выща шк., 1976.
37. Чернавский Д.С. Синергетика и информация. - M.: Знание, 1990.
38. Шеннон К. Работы по теории информации. - M.: Изд-во иностр. лит., 1966.
39. Шредингер Э. Что такое жизнь? С точки зрения физики? / Пер. с англ. - M.: Изд-во иностр. лит., 1947.
40. Юзвишин И.И. Информациология, или Закономерности информационных процессов и технологий в микро- и макромирах Вселенной. - M.: Радио и связь, 1996.
41. Яглом А.М., Яглом И.М. Вероятность и информация. - M.: Наука, 1973.
42. Янков M. Материя и информация. - M.: Прогресс, 1979.

§ 3. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Рекомендации по проведению занятий

Системы счисления - одна из традиционных тем курса информатики, восходящих к программированию ЭВМ первых поколений в машинных кодах. В настоящее время данная тема сохраняет свое значение как весьма типичный случай кодирования информации, а также в связи с широким использованием шестнадцатеричных обозначений в машинно-ориентированных разделах программирования. Знание систем счисления полезно для понимания представления данных в памяти ЭВМ и операций над ними. Системы счисления (особенно по основанию 10) достаточно подробно изучаются в курсах математики и информатики средней общеобразовательной школы. В данном курсе эта тема предполагает повторение уже известных сведений, специализацию в отношении систем счисления по основанию 16, 8 и 2, а также обобщение в плане кодирования информации.

Целесообразно проведение семинарского занятия, подготовка рефератов, посвященных истории и значению позиционных систем счисления. Особое внимание следует уделить формированию стабильных навыков чтения и записи чисел в шестнадцатеричной системе. Полезным является и знакомство с различными приемами перевода чисел в системы счисления по основанию 2, 8 и 16, в том числе с помощью калькулятора или компьютера и встроенного интерпретатора языка BASIC.

Краткие сведения

Перевод чисел из одной позиционной системы счисления
в другую. Арифметические операции

При переводе чисел из десятичной системы счисления в систему с основанием P> 1 обычно используют следующий алгоритм:

• 1) если переводится целая часть числа, то она делится на P, после чего запоминается остаток от деления. Полученное частное вновь делится на P, остаток запоминается. Процедура продолжается до тех пор, пока частное не станет равным нулю. Остатки отделения на Р выписываются в порядке, обратном их получению;
• 2) если переводится дробная часть числа, то она умножается на P, после чего целая часть запоминается и отбрасывается. Вновь полученная дробная часть умножается на P и т.д. Процедура продолжается до тех пор, пока дробная часть не станет равной нулю. Целые части выписываются после двоичной запятой в порядке их получения. Результатом может быть либо конечная, либо периодическая двоичная дробь. Поэтому, когда дробь является периодической, приходится обрывать умножение на каком-либо шаге и довольствоваться приближенной записью исходного числа в системе с основанием Р.

Пример 1. Перевести данное число из десятичной системы счисления в двоичную (получить пять знаков после запятой в двоичном представлении).

а) 464(10); б) 380,1875(10); в) 115,94(10).

Решение:

a)

464	0
232	0
116	0
58	0
29	1
14	0
7	1
3	1
1	1

б)

380	0		1875
190	0	0	375
95	1	0	75
47	1	1	5
23	1	1	0
11	1
5	1
2	0
1	1

в)

115	1		94
57	1	1	88
28	0	1	76
14	0	1	52
7	1	1	04
3	1	0	08
1	1	0	16

а) 464(10) = 111010000(2); б) 380,1875(10) = 101111100,0011(2);
в) 115,94(10) 1110011,11110(2)

(в данном случае было получено шесть знаков после запятой, после чего результат был округлен).

Если необходимо перевести число из двоичной системы счисления в систему счисления, основанием которой является степень двойки, достаточно объединить цифры двоичного числа в группы по столько цифр, каков показатель степени, и использовать приведенный ниже алгоритм. Например, если перевод осуществляется в восьмеричную систему, то группы будут содержать три цифры (8 = 23). В целой части числа группировка производится справа налево, в дробной части - слева направо. Если в последней группе недостает цифр, дописываются нули: в целой части - слева, в дробной - справа. Затем каждая группа заменяется соответствующей цифрой новой системы. Соответствия приведены в таблице.

20

P	Соответствия
2	00	01	10	11
4	0	1	2	3
2	00 0	00 1	01 0	01 1	10 0	10 1	11 0	11 1
8	0	1	2	3	4	5	6	7
2	00	00	00	00	01	01	01	01	10	10	10	10	11	11	11	11
	00	01	10	11	00	01	10	11	00	01	10	11	00	01	10	11
16	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	А	В	С	D	Е	F