Базовые понятия и определения информатики

СОДЕРЖАНИЕ 

 

Раздел I. БАЗОВЫЕ  ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ  ИНФОРМАТИКИ

Тема 1. Информация данные и  знания.

Общая часть

Понятие «информация» и ее определения

    Информация является общенаучным понятием, включающим в себя обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами в растительном и животном мире, передачу признаков от клетки к клетке.

    Виды  информации:

    В зависимости от сферы использования  информация делится на экономическую, техническую, генетическую.

    Информация  может быть выражена в текстовом, числовом или графическом виде.

    По  способу передачи и восприятия различают  визуальную, аудиальную, тактильную, оргоно-лептическую и машинную информацию.

    Информация  может быть представлена в непрерывной или дискретной форме. Она обладает такими свойствами, как полнота, ценность, достоверность, доступность.

Информация  и данные. Информация и информационный процесс

    Данные – это результаты наблюдений над объектами и явлениями, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. Как только данные начинают использовать в каких-либо практических целях, они превращаются в информацию.

    Информационный  процесс – процесс, в результате которого осуществляется прием, передача (обмен), преобразование и использование информации.

    Составляющие  информационного процесса обеспечиваются наличием информационной системы, складывающейся из источника информации и канала связи, по которому она поступает к потребителю.

Особенности знаний как формы  представления информации.

    Переход от данных к знаниям – логическое следствие развития и усложнения информационно-логических структур, обрабатываемых на ЭВМ. Знания  - это информация, на основании которой путем логических рассуждений могут быть получены определенные выводы.

    Для хранения знаний используются базы знаний (совокупность знаний, описанных с  использованием выбранной формы  их представления).

    Представление знаний – это процессы структуризации и формализации знаний. Знания представляются с помощью специальных моделей: фреймовой, продукционной, сетевой или логической.

Информация и данные.

11. Определите компьютерное  представление аудио  - и видео -информации.

    Сегодня подавляющая часть текстовой  и графической информации имеет "цифровое представление", транспортируется по компьютерной сети. Утвердился стандарт DVD (Digital Versatile Disc), универсального носителя цифрового видео-, аудио- и текстовой информации. Внедряется цифровое телевидение (протокол MPEG-II). Быстрое распространение музыки по Интернет (протокол MP-3) грозит разорением производителям традиционных CD. Бесчисленное количество студий ведут аудио и теле вещание через Интернет. Началось массовое использование средств мультимедиа, о которых так много твердили десять лет назад. Все это в полной мере относится и к учебным материалам . Обучающие программы (модули), компьютерные лаборатории, динамические видеоряды, аудио-программы становятся стандартной составляющей "электронных изданий", которые можно найти сегодня в Интернет.

Знания  как форма представления  информации.

1. Что происходит  при извлечении  знаний?

    Знания - это выявленные закономерности предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области. При обработке на ЭВМ знания трансформируются аналогично данным:

    знания  в памяти человека как результат мышления;

    материальные  носители знаний (учебники, методические пособия);

    поле  знаний - условное описание основных объектов предметной области, их атрибутов и закономерностей, их связывающих;

    знания, описанные на языках представления  знаний (продукционные языки, семантические сети, фреймы - см. далее);

    базы  знаний.

    Часто используются такие определения  знаний:

    знания - это хорошо структурированные данные, или данные о данных, или метаданные.

    Существует  множество способов определять понятия. Один из широко применяемых способов, основан на идее интенсионала. Интенсионал понятия - это определение через понятие более высокого уровня абстракции с указанием специфических свойств. Этот способ определяет знания. Другой способ определяет понятие через перечисление понятий более низкого уровня иерархии или фактов, относящихся к определяемому. Это есть определение через данные, или экстенсионал понятия.

    Пример. Понятие "персональный компьютер". Его интенсионал: ⌠Персональный компьютер - это дружественная ЭВМ, которую можно поставить на стол и купить менее чем за $2000 - 3000".

    Экстенсионал  этого понятия: "Персональный компьютер - это Mac, IBM PC, Sinkler...".

    Для хранения данных используются базы данных (для них характерны большой объем  и относительно небольшая удельная стоимость информации), для хранения знаний - базы знаний (небольшого объема, но исключительно дорогие информационные массивы). База знаний - основа любой интеллектуальной системы.

    Знания  могут быть классифицированы по следующим  категориям:

• поверхностные - знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами в предметной области;
• глубинные - абстракции, аналогии, схемы, отображающие структуру и процессы в предметной области.

    Современные экспертные системы работают в основном споверхностными знаниями. Это связано с тем, что на данный момент нет адекватных моделей, позволяющих работать с глубинными знаниями.

    Кроме того, знания можно разделить на процедурные и декларативные. Исторически первичными были процедурные знания, т.е. знания, "растворенные" в алгоритмах. Они управляли данными. Для их изменения требовалось изменять программы. Однако с развитием искусственного интеллекта приоритет данных постепенно изменялся, и все большая часть знаний сосредоточивалась в структурах данных (таблицы, списки, абстрактные типы данных), т.е. увеличивалась роль декларативных знаний.

    Сегодня знания приобрели чисто декларативную  форму, т.е. знаниями считаются предложения, записанные на языках представления  знаний, приближенных к естественному  и понятных неспециалистам.

    Существуют  десятки моделей (или языков) представления  знаний для различных предметных областей. Большинство из них может  быть сведено к следующим классам:

• продукционные;
• семантические сети;
• фреймы;
• формальные логические модели.

Тема 2. Постановка и решение задач на компьютере

Общая часть.

Понятие «задача».

    Под задачей в самом общем смысле этого слова понимается некоторая  проблема, которую надо решить. Задача становится разрешимой, если найдено  правило, способ получения результата. В информатике такое правило называют алгоритмом.

Классификация задач, решаемых на ЭВМ.

    Существуют  различные подходы к классификации  задач, решаемых при помощи компьютера. Подразделяют задачи:

• по типу информации и информационным технологиям;
• по способу поиска решения (простые и переборные);
• по характеру целей (задачи оптимизации, управления, обучения, информационного поиска);
• по функциональному назначению;
• по уровню достижения целей и уровню и уровню их решения;
• по уровню автоматизации.

Этапы решения задачи на компьютере.

    Решение задачи на ЭВМ складывается из нескольких этапов:

1. постановка задачи;
2. построение математической модели;
3. разработка алгоритма;
4. составление программы;
5. отладка и тестирование программы;
6. анализ полученных результатов;
7. составление сопроводительной документации.

Категории специалистов, охваченных процессом решения  задачи.

    Постановщик задачи, эксперт (специалист в предметной области задачи), инженер знаний, программист, программист (разработчик  программы на ЭВМ).

Модель  и моделирование.

13. Где используются алгебра логики и логические операции?

    Алгебра логики — это раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые  со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логических операций над ними.

    Математический  аппарат алгебры логики очень удобен для описания того, как функционируют аппаратные средства компьютера, поскольку основной системой счисления в компьютере является двоичная, в которой используются цифры 1 и 0, а значений логических переменных тоже два: “1” и “0”.

    Из  этого следует два вывода:

• одни и те же устройства компьютера могут применяться для обработки и хранения как числовой информации, представленной в двоичной системе счисления, так и логических переменных;
• на этапе конструирования аппаратных средств алгебра логики позволяет значительно упростить логические функции, описывающие функционирование схем компьютера, и, следовательно, уменьшить число элементарных логических элементов, из десятков тысяч которых состоят основные узлы компьютера.

Алгоритм  и алгоритмизация задачи.

12. Назовите средства  языка для реализации  нелинейных алгоритмов.

    Алгоритм, при котором программа выполняется  с первой строки до последней по порядку называется линейным. Линейный алгоритм, показанный ранее - простейший случай. Наиболее часто встречающийся случай - нелинейный алгоритм. В Паскале существует оператор(команда, но не процедура) goto, который передает управление другой части программы. Для того чтобы обозначить место, в которое нужно передать управление используется метка, которой можно пометить некоторую часть программы.

    Сначала ее нужно объявить, делается это  также как и при объявлении переменной, но пишется не var, а label например

    uses crt;

    label metka;

    var  

     x:integer;

    begin  

     x:=10;  

    goto metka;  

     x:=100;  

     metka:  

     writeln('x=',x);

    end.

    Строка  перед writeln помечена меткой, она названа metka. Сначала х приравняется к  десяти, потом произойдет переход  сразу к writeln, программа выведет  сообщение о том, что x=10, если - бы строчки выполнялись по порядку, то х бы равнялся 100. В том случае если строчки выполняются не по порядку алгоритм называется нелинейным.

Средства  реализации задач  на компьютере.

3. Из каких основных  узлов состоит  ЭВМ?