Знакомьтесь, информационные технологии - [105]

•  Информация — это всеобщее свойство материи, которое, вместе с энергией, определяет параметры вектора движения в материальном мире. При этом энергия задает скорость движения, а информация – направление. При поездке на автомобиле скорость движения задается энергией (мощностью, выдаваемой двигателем), а направление определяет водитель, в зависимости от поступающей информации. Также скорость идущего человека определяется его затратами энергии, а направление задается информацией. Можно сказать, что у любого живого существа принцип движения тот же. Скорость течения реки определяется перепадом высот (энергией), а направление зависит от структуры и рельефа местности, т. е. от информации.

• Любое взаимодействие в природе и обществе построено на основе информации, т. е. информационно.

• Можно выявить две разновидности информации:

– первичную – это структуры, формы и свойства вещества (структура кристаллов, строение молекулы ДНК и т. д.);

– вторичную – описание человеком первичной информации.

• В книге рассматривается только вторичная информация.

• Информация всегда связана с материальным ее носителем (памятью). Информация сохраняется в неизменном виде, пока остается в неизменном виде ее носитель, а с разрушением памяти исчезает. Информация хранится в памяти без затрат энергии. Это определяет возможность длительного ее хранения без каких-либо ограничений по использованию. В природе нет памяти с бесконечным временем существования, т. е. она рано или поздно будет разрушена. Для сохранения информации ее необходимо перенести на новый носитель. Так, бумажная книга существует не более 300 лет. Потому и не сохранились древние книги, но информация, в них записанная, продолжает существовать во вновь изданных книгах.

• Информация может передаваться в пространстве или перерабатываться только при использовании энергии.

• Информация обладает свойством размножения или тиражирования, т. е. воспроизводства с сохранением всех характеристик и свойств оригинала. Очевидно, что при снятии копии с оригинала он остается неизменным. Количество копий может быть снято без ограничений.

Поэтому при описании передачи и хранения информации всегда необходимо указать носитель и энергию. Если говорить о современных компьютерах, то энергия – электричество, основной памятью являются магнитные носители (диски и ленты), на которых информация может храниться без энергии. Естественно, чтение и запись информации требуют энергетических затрат (на перемещение диска или ленты, на позиционирование магнитных головок, на передачу данных от головки в компьютер и т. д.).

Важнейшим свойством вторичной информации является возможность ее кодирования и перекодирования, т. е. использование различных алфавитов. При этом длины алфавитов могут быть различными. Самый короткий алфавит – двоичный, содержащий только два символа – «О» и «1». Для представления одного символа требуется один уровень выбранного параметра, а для второго символа – другой уровень. В качестве параметров могут использоваться различные поля и материалы, например электрическое напряжение (как в современных компьютерах), световые сигналы (как в оптоволоконных кабелях), наличие или отсутствие отверстия (как в перфокартах), направление поворота магнитного домена (как в магнитной памяти) и другие варианты. Двоичная система наиболее легко реализуема, т. к. провести селекцию на наличие и отсутствие сигнала относительно просто. Другие алфавиты имеют большее число символов: десятичный – 10, английский – 26, русский – 33, китайский – более 50 тысяч. Сообщение, написанное на любом алфавите, может быть переписано другим алфавитом без потери информации. Так, этот текст написан на русском языке, а в компьютере он запоминается в двоичном коде. В процессе письма постоянно происходит перекодировка из одного алфавита в другой.

Сегодня можно говорить о двух формах представления информации: аналоговой и дискретной. При аналоговой форме информация содержится в форме сигнала. Дискретная форма предполагает использование алфавита с фиксированным числом символов. Есть принципиально важные отличия в представлении аналоговых и дискретных сигналов. В аналоговом сигнале именно форма самого сигнала содержит информацию. А в дискретной форме допускается различная форма знака алфавита (сигнала) в пределах установленных допущений. Так, буква «А» может быть записана в разных вариантах даже на компьютере, например так: а, или А, или А, и при любом написании мы точно знаем, что это буква «А». Человек уже многие годы пользуется как аналоговой, так и дискретной формами представления информации. Обычные канцелярские счеты (или абак, как его называли древние) – это счет с дискретным представлением информации: здесь всегда костяшка находится слева или справа и не может занимать промежуточного положения. А логарифмическая линейка – это счет с аналоговым представлением, ибо результат зависит от места установки сдвижной линейки. Даже современные часы дискретные или аналоговые: цифровые или стрелочные, соответственно.

Сегодня разработаны различные преобразователи информации из аналоговой формы в цифровую и обратно. Первые называются аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а вторые – цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Они широко применяются при управлении различными машинами и механизмами, т. к. с датчиков часто поступает аналоговая информация, а в компьютере ведется работа с дискретной информацией. На рис. П1 показан вариант построения системы управления производственным механизмом. Управляющие приводы (различные двигатели) также аналоговые. Поэтому здесь происходят оба преобразования: из аналоговой формы в дискретную и обратно. При этом информационная составляющая не изменяется.