Что подразумевается под процессом передачи информации

Передача, хранение и обработка информации

Процессы, связанные с поиском, хранением, передачей, обработкой и использованием информации, называются информационными процессами. Теперь остановимся на основных информационных процессах.

1. Поиск. Поиск информации — это извлечение хранимой информации. Методы поиска информации: непосредственное наблюдение; общение со специалистами по интересующему вас вопросу; чтение соответствующей литературы; просмотр видео, телепрограмм; прослушивание радиопередач, аудиокассет; работа в библиотеках и архивах; запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных; другие методы. Понять, что искать, столкнувшись с той или иной жизненной ситуацией, осуществить процесс поиска — вот умения, которые становятся решающими на пороге третьего тысячелетия.

2. Сбор и хранение. Сбор информации не является самоцелью. Чтобы полученная информация могла использоваться, причем многократно, необходимо ее хранить. Хранение информации — это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга- библиотека, картина- музей, фотография- альбом). ЭВМ предназначена для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней. Информационная система — это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур- главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов. Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляет собой стандартные, формализованные процедуры.

3. Передача. В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает. Между ними действует канал передачи информации — канал связи. Канал связи — совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

Кодирующее устройство — устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.

Декодирующее устройство — устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное. Деятельность людей всегда связана с передачей информации. В процессе передачи информация может теряться и искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передачи в телеграфе. Эти помехи, или, как их называют специалисты, шумы, искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации — криптология.

Каналы передачи сообщений характеризуются пропускной способностью и помехозащищенностью. Каналы передачи данных делятся на симплексные (с передачей информации только в одну сторону (телевидение)) и дуплексные (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)). По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров. Например, возможна фильтрация по частоте передаваемых сообщений, как это делается в радиоканалах. Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала. Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов. Например, вводят лишние символы. Эти символы не несут действительного содержания, но используются для контроля правильности сообщения при получении. С точки зрения теории информации все то, что делает литературный язык красочным, гибким, богатым оттенками, многоплановым, многозначным,- избыточность. Например, как избыточно с таких позиций письмо Татьяны к Онегину. Сколько в нем информационных излишеств для краткого и всем понятного сообщения «Я Вас люблю!»

4. Обработка. Обработка информации — преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам. Примеры обработки информации

Примеры	Входная информация	Выходная информация	Правило
Таблица умножения	Множители	Произведение	Правила арифметики
Определение времени полета рейса «Москва-Ялта»	Время вылета из Москвы и время прилета в Ялту	Время в пути	Математическая формула
Отгадывание слова в игре «Поле чудес»	Количество букв в слове и тема	Отгаданное слово	Формально не определено
Получение секретных сведений	Шифровка от резидента	Дешифрованный текст	Свое в каждом конкретном случае
Постановка диагноза болезни	Жалобы пациента + результаты анализов	Диагноз	Знание + опыт врача

Обработка информации по принципу «черного ящика» — процесс, в котором пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание. «Черный ящик» — это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.

5. Использование. Информация используется при принятии решений. Достоверность, полнота, объективность полученной информации обеспечат вам возможность принять правильное решение. Ваша способность ясно и доступно излагать информацию пригодится в общении с окружающими. Умение общаться, то есть обмениваться информацией, становится одним главных умений человека в современном мире. Компьютерная грамотность предполагает: знание назначения и пользовательских характеристик основных устройств компьютера; Знание основных видов программного обеспечения и типов пользовательских интерфейсов; умение производить поиск, хранение, обработку текстовой, графической, числовой информации с помощью соответствующего программного обеспечения. Информационная культура пользователя включает в себя: понимание закономерностей информационных процессов; знание основ компьютерной грамотности; технические навыки взаимодействия с компьютером; эффективное применение компьютера как инструмента; привычку своевременно обращаться к компьютеру при решении задач из любой области, основанную на владении компьютерными технологиями; применение полученной информации в практической деятельности.

6. Защита. Защитой информации называется предотвращение: доступа к информации лицам, не имеющим соответствующего разрешения (несанкционированный, нелегальный доступ); непредумышленного или недозволенного использования, изменения или разрушения информации. Под защитой информации, в более широком смысле, понимают комплекс организационных, правовых и технических мер по предотвращению угроз информационной безопасности и устранению их последствий.

Передача информации

Передача информации — физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Записали информацию на диск и перенесли в другую комнату. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов:

• Источник информации.
• Приёмник информации.
• Носитель информации.
• Среда передачи.

передача информации — заблаговременно организованное техническое мероприятие, результатом которого становится воспроизведение информации, имеющейся в одном месте, условно называемом «источником информации», в другом месте, условно называемом «приёмником информации». Данное мероприятие предполагает предсказуемый срок получения указанного результата.

«Информация» здесь понимается в техническом аспекте, как осмысленное множество символов, чисел, параметров абстрактных или физических объектов, без достаточного «объёма» которого не могут быть решены задачи управления, выживания, развлечения, совершения преступлений или денежных операций.

Для осуществления п.и. необходимо наличие, с одной стороны, так называемого «запоминающего устройства», или «носителя», обладающего возможностью перемещения в пространстве и времени между «источником» и «приёмником». С другой стороны, необходимы заранее известные «источнику» и «приемнику» правила и способы нанесения и снятия информации с «носителя». С третьей стороны, «носитель» должен продолжать существовать как таковой к моменту прибытия в пункт назначения. (к моменту окончания снятия с него информации «приёмником»)

В качестве «носителей» на современном этапе развития техники используются как вещественно-предметные, так и волново-полевые объекты физической природы. Носителями могут быть при определённых условиях и сами передаваемые «информационные» «объекты» (виртуальные носители).

П.и. в повседневной практике осуществляется по описанной схеме как «вручную», так и с помощью различных автоматов. Во множестве разновидностей технической реализации.

При построении систем п.и. «передаваться» может не только информация о физических объектах, но и информация о подготовленных к передаче носителях. Таким образом организуется иерархическая «среда передачи» с любой глубиной вложенности. (Не путать со средой распространения волновых носителей.)

См. также

• Меметика
• Мем
• Данные
• Передача данных
• Носитель информации
• Система передачи информации космического аппарата
• Скорость передачи информации

Литература

• Ричард Рид (Richard Read) Основы теории передачи информации = The Essence of Communication Theory (Essence of Engineering). — М .: «Вильямс», 2004. — С. 304. — ISBN 0-13-521022-4

Процесс передачи информации

Для начала включим фантазию и представим три ситуации:

1. Друг отправляет вам гифку с котиком через интернет по суперсовременному оптоволоконному кабелю.
2. Зебра, завидев опасность, кричит на всю округу, сотрясая воздух, предупреждая об опасности других зебр.
3. Человек из телевизора опять обещает вам завтра дождь.

Что это — случайно выбранные ситуации, никак не связанные между собой, или хорошие примеры важного процесса? Ответ на этот вопрос узнаем в статье.

Общая схема передачи информации

Передача информации — процесс перемещения сообщений в пространстве в виде сигналов от одного объекта к другому.

Основные элементы процесса передачи информации, без которых он невозможен:

• Источник информации. В качестве источника могут выступать любые объекты, которые способны отправлять информацию — как живые существа, так и технические устройства.

• Кодирующее устройство. В зависимости от того, каким образом передается информация, она должна быть представлена в определенном виде. Например, в электромагнитных, звуковых или световых волнах.

• Канал связи. Среда, по которой протекает закодированная информация. Каналы делятся по способу распространения информации. Например, проводные, световые, акустические (звуковые), радиоканалы.

• Декодирующее устройство преобразует информацию из закодированного вида, предназначенного для ее передачи, в ее исходный вид. Например, экран телевизора или монитор ноутбука.

• Получатель информации. Объект или живое существо, которому отправленная информация предназначалась.

Таким образом, информация, созданная источником, кодируется, передается по каналу связи, декодируется и воспринимается получателем. Весь этот набор процессов и составляет процесс передачи информации.

Надо понимать, что в реальности многие способы передачи информации задействуют сразу несколько каналов связи из вышеперечисленных. Разберем примеры, с которых начинали статью.

• Зебра, оповещающая сородичей об опасности — самый простой пример передачи информации, так как задействуется только звуковой канал: зебра кричит — другие зебры ее слышат. Поскольку здесь не меняется канал связи — нет и явных кодирующих и декодирующих устройств, кроме рта и ушей зебр, конечно же.

• Друг, отправляющий гифку, задействует уже 2 канала связи: интернет и ваш зрительный канал. Как все происходило? Кто-то снял котика на камеру, оцифровал с помощью кодирующего устройства, гифка попала на компьютер друга, который отправил ее со своего компьютера. Она пришла на ваш компьютер, последний вывел изображение на монитор (монитор — декодирующее устройство), вы увидели гифку и умилились.

• Телевидение задействует еще более сложную систему каналов передачи информации, в которой участвуют слуховой, зрительный каналы и спутниковый/проводной канал связи, применяемый в работе телевизора. Итак, ведущий сообщил прогноз погоды, видеокамера сняла его и карту на стене, которой он пользовался и в каком-то формате преобразовала эти данные (видеокамера — кодирующее устройство). Эти данные были переданы на ваш телевизор, который преобразовал данные обратно в звук голоса ведущего и изображение карты (телевизор — декодирующее устройство). Вы увидели, прослушали прогноз и решили надеть куртку.

Скорость передачи информации

Под скоростью передачи информации подразумевают не ее физическую скорость, а переданное количество этой информации за единицу времени.

Напомним, что под информацией мы здесь имеем в виду любые данные, оцифрованные в двоичный код, с которыми работают электронные устройства: компьютеры, телефоны, датчики и т.д. Соответственно, передаваться она может по кабелям, по Интернету и многими-многими другими способами.

Информация передается между устройствами с очень большой скоростью, которой можно просто пренебречь. Практическую ценность будет иметь именно количество информации, передаваемое за определенный промежуток времени.

Чтобы лучше все это понять, представьте такую ситуацию.
К вам на праздник собирается прийти большое количество гостей, и всех надо будет накормить. Вы решаете заказать очень много еды из вашего любимого ресторана с доставкой. У этого ресторана всего один курьер, но у него есть электросамокат последней модели, настолько быстрый, что позволяет ему добираться до вашего дома ровно за секунду. Но так как ваш заказ слишком большой и не влезает в сумку полностью, курьеру придется везти ваш заказ по частям и несколько раз возвращаться обратно в ресторан.

Гораздо важнее для нас будет, сколько именно еды курьер сможет привезти за раз, то есть за 1 секунду, чем то, что его электросамокат едет со скоростью «очень много» км/ч. Так мы узнаем, сколько раз ему надо будет возвращаться в ресторан за следующей партией, и лучше представим общее время доставки полного заказа.

С передачей информации похожая ситуация — нам важно не то, что сигнал будет идти по кабелю меньше секунды, а то, что ровно за одну секунду успеет прийти определенное количество информации.

Отсюда можно сделать вывод: время передачи информации обратно пропорционально скорости передачи информации, но прямо пропорционально объему передаваемой информации.

Иными словами: чем больше скорость передачи информации, тем меньше время передачи информации. Но при этом, чем больше будет объем самой передаваемой информации, тем больше потребуется времени на ее передачу.

Формула определения времени передачи информации получится следующая:

t = I/v, где t — время передачи информации, I — объем передаваемой информации, v — скорость передачи информации.

Разберем пример задачи с такой формулой. Она может встретиться вам в задании 7 ЕГЭ.

Даша отправила реферат объемом 16 МБайт преподавателю, отправка заняла 200 секунд. Вычислите объем сочинения, которое Даша отправляла ранее по тому же каналу связи, если его отправка заняла 50 секунд.

Решение.

Как решать такую задачу? Поймем, что каждое число означает в формате нашей формулы. У нас есть объем реферата — 16 МБайт и 2 разных отрезка времени передач для разных файлов — 200 и 50 секунд. Раз время на отправку сочинения в 200/50 = 4 раза меньше времени на отправку реферата — то и объем сочинения меньше в 4 раза по сравнению с рефератом. Тогда объем сочинения — это 16 МБайт / 4 = 4 МБайт.

По правилам оформления экзаменационных бланков в ответ мы запишем только число без указания единиц измерения.

Ответ: 4

Архивация

При этом есть еще один способ потенциально уменьшить время передачи информации. Представьте, что тот самый курьер ресторана перед отправкой вашего заказа сможет очень грамотно его упаковать, из-за чего он будет занимать меньше места. Теперь ваш заказ будет разделен на гораздо меньшее количество упакованных частей. Курьер будет меньше раз возвращаться в ресторан, и сама доставка займет меньше времени.

Но при этом надо учитывать, что на упаковку заказа курьеру придется потратить еще какое-то время А после полной его доставки вы также потратите время на его распаковку.

Насколько архивация целесообразна, зависит от ситуации.
Рассмотрим следующее условие задачи №7 ЕГЭ. Нужно передать 20 мбайт информации по каналу связи, скорость передачи по этому каналу составляет 220 бит в секунду. При этом у нас есть архиватор, который потратит на сжатие информации 10 секунд, на распаковку после передачи — 2 секунды, а сжатая информация будет занимать 60% от исходного размера.

Как выгоднее поступить — отправлять информацию сразу или потратить время на архивацию и передавать ее в сжатом виде? А на сколько секунд будет отличаться время отправки в разных сценариях?

Чтобы это выяснить, посчитаем оба варианта.

1. Отправить информацию сразу.
   Несжатая информация занимает \(20\) мбайт \(=20*2^\) бит. Тогда передача информации займет

\(t_1 = 20 * 2^/ 2^ = 20 * 2^3 = 20 * 8 = 160\) c.

Потратить время на архивацию.
Сжатая информация будет занимать \(20*0,6=12\) мбайт, и времени на передачу (с учетом архивации и распаковки) потребуется

В данном случае сжать данные перед отправкой целесообразно, так мы сэкономим больше времени, чем потеряем, и в итоге способ отправки со сжатием будет быстрее на 160 – 108 = 52 секунды.

Но если бы архивация шла не так хорошо — если бы сжатая информация занимала 80% от исходного размера, на сжатие уходило бы 30 секунд, а на распаковку — 5 секунд, то ситуация бы изменилась.

Теперь сжатая информация занимала бы 16 мбайт, а на ее отправку потребовалось бы

С таким архиватором мы больше потеряем времени, чем сэкономим, поэтому в данной ситуации было бы выгоднее отправлять данные без сжатия, такой способ сохранил бы нам 163 – 160 = 3 секунды.

Задачи на архивацию, подобные рассмотренной выше, могут встретиться в номере 7 ЕГЭ, а также работа с архивом понадобится при выполнении заданий 11 и 12 ОГЭ. При решении задания №7 ЕГЭ нужно обязательно помнить о том, что:

1. Архивация не панацея. Она занимает время, и в некоторых случаях довольно немалое. Поэтому всегда надо просчитывать оба варианта передачи данных — без архивации и с ней.
2. Для обоих способов лучше переводить все величины в биты. Это правило применимо и при решении большинства задач на информацию, так что запоминаем его.

Таким образом, мы узнали, как работать с передаваемыми данными, как с помощью архивации оптимизировать хранение и передачу данных, а также как решать задачи на все эти темы.

Фактчек

• При передаче информации она в виде определенных закодированных сигналов (электромагнитных, звуковых или каких-либо других) отправляется по каналам связи.
• Из-за больших физических скоростей сигналов скорость передачи информации измеряется не в км/ч, а в количестве переданной информации за секунду.
• Объем информации I, время на передачу t и скорость передачи v связаны формулой t = I/v.
• Для ускорения передачи информации можно воспользоваться архиватором, который уменьшит размер передаваемой информации. Но нужно учитывать, что и на сжатие информации перед отправкой, и на распаковку после доставки будет уходить дополнительное время.

Проверь себя

Задание 1.
Выберите верные утверждения:
На передачу информации уйдет меньше времени, если…

1. исходный файл будет больше
2. исходный файл будет меньше
3. скорость передачи будет больше
4. скорость передачи будет меньше

Задание 2.
Что такое «архиватор»?

1. программа для отправки информации
2. программа для сжатия информации
3. программа, измеряющая время передачи информации
4. программа, увеличивающая скорость передачи информации

Задание 3.
Сколько времени потребуется для передачи 10 кбайт информации со скоростью 210 бит/с?

1. 1 секунда
2. 10 секунд
3. 20 секунд
4. 80 секунд

Задание 4.
Имеется 10 кбайт данных, канал связи, поддерживающий скорость передачи 210 бит/с, и программа-архиватор, которая сжимает информацию до 70% от ее исходного размера и тратит 20 секунд на сжатие данных, а на их распаковку — 3 секунды. Какой из вариантов передачи данных будет предпочтительнее — с сжатием или без — и на сколько секунд он будет быстрее?

1. без сжатия, на 4 секунды
2. с сжатием, на 1 секунду
3. без сжатия, на 1 секунду
4. время будет одинаковое

Ответы: 1. — 2, 3; 2. — 2; 3. — 4; 4. — 2.

4.3. Процесс передачи информации

Схематично процесс передачи информации показан на рисунке. При этом предполагается, что имеется источник и получатель информации. Сообщение от источника к получателю передается посредством канала связи (информационного канала).

Рис. 3. – Процесс передачи информации

В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. Например, при непосредственном разговоре между людьми происходит передача звуковых сигналов — речи, при чтении текста человек воспринимает буквы – графические символы. Передаваемая последовательность называется сообщением. От источника к приемнику сообщение передается через некоторую материальную среду (звук — акустические волны в атмосфере, изображение – световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации(информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, телевидение.

Можно говорить о том, что органы чувств человека выполняют роль биологических информационных каналов. С их помощью информационное воздействие на человека доносится до памяти.

Клодом Шенноном, была предложена схема процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная на рисунке.

Рис. 4. – Процесс передачи информации по Шеннону

Работу такой схемы можно пояснить на процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством – микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов через которые проходит сигнал)). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека – приемник информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Связь, при которой передача производится в форме непрерывного электрического сигнала, называется аналоговой связью.

Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.

В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму (0 и 1 — двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь является дискретной.

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи , прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Например, использование экранного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важным идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована.

Однако, нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и подорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально-возможной, а достоверность принятой информации — максимальной.

В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции — блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

Скорость передачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Технические линии информационной связи (телефонные линии, радиосвязь, оптико-волоконный кабель) имеют предел скорости передачи данных, называемый пропускной способностью информационного канала. Ограничения на скорость передачи носят физический характер.