Обработка информации в вычислительных системах невозможна без передачи сообщений между отдельными элементами (оперативной памятью и процессором, процессором и внешними устройствами). Примеры процессов передачи данных приведены в следующей таблице.

Передатчик Канал Приемник
Разговор людей Голосовой аппарат человека Воздушная среда. Акустические колебания Слуховой аппарат человека
Телефонный разговор Микрофон Проводник. Переменный электрический ток Динамик
Передача данных в сети Интернет Модулятор Проводник. Оптоволоконный кабель . Переменный электрический ток. Оптический сигнал Демодулятор
Радиотелефон, рация Радиопередатчик Эфир. Электромагнитные волны Радиоприемник

В перечисленных выше процессах передачи можно усмотреть определенное сходство. Общая схема передачи информации , , показана на рис.7.1 .

В канале сигнал подвергается различным воздействиям, которые мешают процессу передачи. Воздействия могут быть непреднамеренными (вызванными естественными причинами) или специально организованными (созданными) с какой-то целью некоторым противником. Непреднамеренными воздействиями на процесс передачи (помехами) могут являться уличный шум, электрические разряды (в т. ч. молнии), магнитные возмущения (магнитные бури), туманы, взвеси (для оптических линий связи) и т.п.


Рис. 7.1.

Для изучения механизма воздействия помех на процесс передачи данных и способов защиты от них необходима некоторая модель. Процесс возникновения ошибок описывает модель под названием двоичный симметричный канал (ДСК) , , схема которой показана на рис.7.2 .


Рис. 7.2.

При передаче сообщения по ДСК в каждом бите сообщения с вероятностью может произойти ошибка, независимо от наличия ошибок в других битах. Ошибка заключается в замене знака 0 на 1 или 1 на 0.

Некоторые типы ошибок:

Чаще других встречается замена знака. Этот тип ошибок исследован наиболее полно.

Способы повышения надежности передачи сообщений

Если при кодировании сообщений используются оптимальные коды, то при появлении всего лишь одной ошибки все сообщение или его значительная часть может быть искажена. Рассмотрим пример. Пусть кодирование элементарных сообщений источника осуществляется с использованием кодовой таблицы

Сообщения Кодовое слово
00
01
10
110
111

Тогда закодированное сообщение имеет вид 011011100110. Если в первом знаке произойдет ошибка, то будет принято сообщение 111011100110, которое декодируется в слово . Полное искажение сообщения из-за одной ошибки происходит вследствие того, что одно кодовое слово переходит в другое кодовое слово в результате замены одного или нескольких знаков. Пример показывает, что оптимальное кодирование плохо защищает сообщения от воздействия ошибок.

На практике необходим компромисс между экономностью кода и защитой от ошибок.

Сначала удаляется "бесполезная" избыточность (в основном статистическая), а затем добавляется "полезная" избыточность , которая помогает обнаруживать и исправлять ошибки.

Рассмотрим некоторые методы повышения надежности передачи данных. Широко известными методами борьбы с помехами являются следующие :

  1. передача в контексте;
  2. дублирование сообщений;
  3. передача с переспросом.

Рассмотрим подробней каждый из этих способов.

  1. Передача в контексте. С этим хорошо известным и общепринятым способом сталкивался каждый, кто, пытаясь передать по телефону с плохой слышимостью чью-либо фамилию, называл вместо букв, ее составляющих, какие-нибудь имена, первые буквы которых составляют данную фамилию. В данном случае правильному восстановлению искаженного сообщения помогает знание его смыслового содержания.
  2. Дублирование сообщений . Этот способ тоже широко применяется в житейской практике, когда для того, чтобы быть правильно понятым, нужное сообщение повторяют несколько раз.
  3. Передача с переспросом . В случае, когда получатель имеет связь с источником сообщений , для надежной расшифровки сообщений пользуются переспросом, т. е. просят повторить все переданное сообщение или часть его.

Общим во всех этих способах повышения надежности является введение избыточности, то есть увеличение тем или иным способом объема передаваемого сообщения для возможности его правильной расшифровки при наличии искажений.

Следует отметить, что введение избыточности уменьшает скорость передачи информации, так как только часть передаваемого сообщения представляет интерес для получателя, а избыточная его доля введена для предохранения от шума и не несет в себе полезной информации.

Естественно выбирать такие формы введения избыточности, которые позволяют при минимальном увеличении объема сообщения обеспечивать максимальную помехоустойчивость.

Принципы обнаружения и исправления ошибок с использованием кодов

Способы введения избыточности, позволяющие обнаруживать и исправлять ошибки, можно разделить на два класса, один из которых соответствует блоковым кодам, а другой - сверточным кодам . Обе схемы кодирования применяются на практике. При блоковом кодировании последовательность, составленная из полученных в результате коди-рования источника кодовых слов, разбивается на блоки одинаковой длины. Каждый блок перед отправкой в канал обрабатывается независимо от других. Выход устройства, выполняющего сверточное кодирование , напротив, зависит не только от обрабатываемых в данный момент знаков, но и от предыдущих знаков. Остановимся более подробно на блоковом кодировании.

Как было показано ранее, ошибка в одном лишь разряде может испортить все сообщение. Чтобы избежать таких тяжелых последствий, сообщения, закодированные каким-либо экономным кодом, перед направлением в канал делятся на блоки одинаковой длины и каждый блок передается отдельно. При этом методы, позволяющие обнаруживать и исправлять ошибки, применяются к каждому блоку. Такой прием напоминает разделение большого судна на несколько изолированных друг от друга отсеков, что позволяет при пробоине в одном отсеке сохранить судно и груз в других отсеках.

Рассмотрим схему передачи данных, показанную на рис.7.3 .

С кодирующего устройства в канал поступают закодированные блоки (кодовые слова) одинаковой длины . В канале в результате действия различных помех в некоторых битах передаваемого сообщения могут происходить ошибки. Процедуру кодирования при передаче и


Рис. 7.3.

декодирования при приеме с использованием одной и той же кодовой таблицы иллюстрируем рис.7.4 . Предполагается, что появление ошибок описывается моделью дискретного симметричного канала


Рис. 7.4.

В геометрической интерпретации эти блоки можно рассматривать как точки n-мерного пространства , где . Точки этого пространства представляют собой последовательности чисел 0 и 1 длины . Пространства для можно представить в виде угловых точек единичного интервала (), вершин квадрата со стороной, равной 1 (), и вершин куба с ребрами длины 1 (). Эти пространства условно изображены на рис.7.5 .

Код, используемый для обнаружения и исправления ошибок, представляет собой некоторое

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.

краткое содержание других презентаций

«Информационные процессы» - Кодирование целых чисел. Цветное изображение. Кодирование данных. Композиция. Недостаток иерархических структур данных. Отдельной наукой информатика была признана лишь в 70-х годах XX века. Примеры алфавитов. Линейные структуры данных (списки). Аксиоматизация. Разделы информатики. Определение буквы. Понятие информации. Одним битом могут быть выражены два понятия. Языки программирования. Кодирование данных двоичным кодом.

«Информационные процессы в информатике» - Информационные системы. Определите обратную связь, показанную на схеме. Текущая (рабочая) информация. Процессы, в результате которых происходит обмен, хранение и обработка. Информационные основы процессов управления. Автоматизированные системы управления. «Об информации, информатизации и защите информации». Автомобиль. Основные этапы развития вычислительной техники. Для достижения цели управления необходимо приложить некоторые усилия.

«Основные информационные процессы» - Висячие камни. Неосознанная обработка информации. Защита информации. Методы поиска информации. Способ передачи информации. Правило обработки данных исполнителем. Схема передачи информации. Информационные процессы. Поиск информации. Источник и получатель. Носитель информации. Входная информация. Стоунхендж. Органы чувств. Сбор информации. Пожарная служба. Обработка информации. Передача информации. Основные информационные процессы.

«Понятие информационного процесса» - Запах. Информация. Сведения. Девятый вал. Информационные процессы. Разъяснение. Передача информации. Понятие информации. Передача. Виды информации. Общение людей. Свойства информации.

««Информация и информационные процессы» информатика» - Информатика. Знания. Теоретическая информатика. Получение информации. Данные и информация. Законы. Информация. Информация и информационные процессы. Формы представления информации. Хранение информации. Свойства (идеальной) информации. Что можно делать с информацией. Создание новой информации. Передача информации. Информатика и информация. Информационные процессы. Измерение информации.

«Информация, основные информационные процессы» - Генетическая информация. Информационные процессы в обществе. Автоматизированные системы управления. Информационные процессы в технике. Свойства информации. Информация. Биотелеметрия. Информационные процессы в природе. Информация и информационные процессы. Интересные факты.

Случай на собеседовании при приеме на работу.
Директор: Сколько будет дважды два?
Кандидат (на должность главбуха): А сколько нужно?..

Послесловие или в заключение(и)

Был такой политический анекдот. Идет человек по Красной площади с плакатом: «Свободу Леониду Ильичу Брежневу!». Его, естественно, забирают, куда следует, выясняют мотивы. Он искренне отвечает, что требует освободить Брежнева.

– Как так, он же на свободе, кто Вам сказал обратное?
– Отвечает: “Включаю радио, а там говорят: «…В заключении Леонид Ильич Брежнев сказал…».

Так и здесь, начинаю с заключения. Вместо предисловия. Почему, в чем причина?

Написал эту статью давно. Оставил, чтобы прочитать позже, внести коррективы. А может быть, и переписать. Настало время. Открываю – не то! Помню, что писал еще про это и про то, а в тексте нет. Все пропало?!

Перерываю весь комп. Есть другие версии статьи, но там еще хуже. Еще более ранние версии.

Ищу в архивах на внешних носителях. И там есть, но опять более старые варианты. Где же она?

Вдруг случайно обнаруживаю текст на флешке, которая не предназначена для длительного хранения информации. Так, для переноса данных, если лениво посылать по почте или через сеть.

Но почему на ней последняя версия, и больше нет нигде? Ведь надо быть полным … понятно кем, чтобы удалить последний текст с компа, оставив его только на флешке временного хранения.

Путем длительного вспоминания выясняю. Да, сделал текст на компе. Переписал на флешку, чтобы окончательные доработки сделать на другом компьютере с более удобной клавиатурой. В этот момент пришла новая мысль. Открыл файл прямо на флешке. Отредактировал. Сообразил, что на флешке теперь последняя версия, но обратно на комп ее не скинул. Решил перенести на другой компьютер. Понес. В это время позвонили, потом отвлекли, потом… И забыл.

Вот и все. А ведь сам пишу про важность информации и информационного обеспечения , о сохранности информации и т.п. Поэтому, чтобы и самому была бы польза, решил статью начать с конца.

Один знаменитый хирург, который первым сделал операцию по пересадке сердца человека, сказал:

«Берегите сердце другого человека, его могут пересадить Вам!»

По аналогии (конечно, не так сильно, как в оригинале) скажем:

Берегите Вашу информацию. Она еще может всем нам пригодиться!

Теперь предисловие

Ученые (кажется, английские) подсчитали, сколько времени в течение жизни человек тратит на различные действия. На первых местах стоит сон, работа, стояние в автомобильных пробках и т.п. И, как ни странно, в первых же рядах стоит потеря времени на поиск вещей и информации, на поиск вообще. То есть, люди огромное время тратят на поиск.

Задумываемся ли мы над тем, сколько времени мы посвящаем поиску? Вроде бы привыкли класть вещи на свои места. А спохватишься, ан ее (этой вещи) на месте-то и нет. А где она? Начинаем искать.

Современные пульты управления телевизорами и прочей оргтехникой оснащаются средствами их поиска. Видимо, не от хорошей жизни это сделано, если эту функцию приходится автоматизировать.

Кто ищет, тот всегда найдет! Бороться, искать, найти и не сдаваться! Существует множество подобных лозунгов. Конечно, они обращены скорее к поиску смысла жизни, но и на уровне бытового поиска предметов или информации эти лозунги весьма актуальны.

А уже упомянутый поиск смысла жизни, который не оставляет в покое все поколения современных людей, тоже кое о чем говорит.

Искать – это в определенной степени и есть смысл жизни, если хотите.

Для поиска нужна информация, и информацию тоже надо искать. Поиск вещи – это еще и поиск информации о ней самой, о ее местоположении. Поиск смысла жизни – это непрерывный поиск, получение и обработка информации об окружающем мире, его устройстве, справедливости и наоборот. Везде нужна информация, точная, достоверная, проверенная, из надежных источников, своевременная.

Как следствие, мы постоянно находимся в процессе обмена информацией с окружающим миром, с окружающими людьми. С некоторого момента развития цивилизации персональные компьютеры и сети, глобальный Интернет и другие ресурсы стали для нас незаменимыми помощниками в получении требуемой информации.

В дополнение к термину «информация» появился еще один – «информационное обеспечение». Информационное – это понятно, это не материальные объекты, а информация о них и также об абстрактных явлениях, не имеющих материального воплощения.

А обеспечение? Слово какое-то казенное! Обеспечить – оставить без печи? Или наоборот доставить все, что необходимо? Что необходимо? Информация необходима? Обеспечение информацией – это и есть информационное обеспечение? Пожалуй, да, только шире, чем предоставление информации.

Предоставление информации – это последний шаг информационного обеспечения.

А до этого информацию нужно собрать, структурировать, разложить по полочкам, создать систему доступа к ней, разрешить этот доступ. И только в конце информацию можно предоставлять.

Как говорили классики, в тарелочке с голубой каемочкой, правда, это было сказано про деньги!

Обеспечение информацией – это как материальное обеспечение армии. Сначала нужно произвести оружие и боеприпасы, одежду, еду. Затем это нужно разместить на складах, при этом ничего не потерять. После – переместить к местам боевых действий. А потом уж обеспечить, в нужном количестве, в нужном месте и в нужное время.

Не потерять – это почти ключевое слово, полностью пригодное для информационного обеспечения.

Собрать информацию, разместить, доставить как можно ближе к месту ее потенциального потребления, и предоставить вовремя в полном объеме, ничего не потеряв в пути.

Все это мы как-то умудрялись делать и в до- компьютерные времена. Еще лучше научились делать с помощью компьютеров. И все-таки, как это устроено? Как устроено современное информационное обеспечение?

Обмен информацией – это что?

Информация – это что? Нематериальный аналог материального? Абстракция или конкретика? Здесь все зависит от конечного потребления информации.

Если она нужна для принятия решения здесь и сейчас, то информация вполне материальна, поскольку преобразуется в действие. Конечно, не сама по себе она материальна, но ее следствием становятся изменения в материальном мире.

Если она нужна в будущем, то сама по себе информация остается абстракцией.

Без применения информации на практике, она есть суть знание, опыт или просто ничто.

Например, если у Вас есть книги на китайском языке, а сам язык Вам не знаком, то, что из себя представляет эта информация? Простите, а о чем эта книга вообще? Какие-то значки, иероглифы…

Но ведь в приведенном примере с китайской книгой процесс обмена информацией прошел успешно! Книга как-то попала к Вам в руки. Ее (информацию) Вам передали. А толку- то?!

В том-то все и дело, что для обмена информацией недостаточно ее передачи. Тонущий корабль посылает сигналы SOS (современные корабли это делают как-то иначе, но предположим, что это делается по старинке), но никто его не слышит. Все спят, отдыхают, заняты другими делами, не до чужих проблем. И те, кому положено слушать эфир, тоже не делают этого. Значит, процесс обмена информацией идет, но в итоге информация не передается.

А если все стоят на своих местах, все кому положено слушают эфир, а вместо SOS посылается непонятный сигнал. Ну, забыл радист, как посылать SOS! Можно предположить? Слышал историю, когда человек тонул, но русский язык знал плохо, поэтому кричал «Па-а-а-следний раз купаюсь!». Поначалу никто не реагировал, только потом все заметили, что дело не так уж весело, и бросились спасать. Спасли!

Примеров непрохождения информации множество. Даже выражение есть «разговор слепого с глухим». А раз есть устойчивое выражение, значит и явление это весьма устойчивое, и часто повторяется.

Что же нужно, чтобы пошел процесс обмена информацией?

Знаем ли мы это? Как это ни странно, это мы знаем точно!

Спасибо математикам, которые первыми начали осваивать информатику. В силу своего математического склада ума они всему давали определения, устанавливали закономерности и доказали с полной достоверностью, что…

Процесс обмена информацией (настоящего обмена, когда информация и передается, и принимается, и обрабатывается, и применяется) основан на соблюдении нескольких условий. Это…

1) Наличие источника информации.

Нет источника – нет информации. Некоторые очень хотят узнать секреты инопланетян, страшно интересно, как они живут. Только нет этих самых инопланетян, поэтому нет и информации. Хоть умри… от любопытства, например.

2) Наличие приемника информации.

Нет приемника – нет информации. Глас вопиющего в пустыне – тоже устойчивое выражение. Кричи, кричи, не докричишься! Некому слушать, смотреть, воспринимать. Правда, с приемниками информации все-таки полегче. Сидит ученый, думает, … придумал! Говорит, я теперь знаю. Но никто не слушает, не хотят знать. Тогда можно взять бумагу и все записать. Потомки прочитают, и признают гением… посмертно. Бумага стала приемником информации. Хотя нет, не приемником, а каналом передачи информации…

3) Нужен канал передачи информации.

В предыдущем примере – это бумага, посредством которой новые знания дошли до потомков. Для команды тонущего корабля бумага не является спасением. Можно, конечно, написать записку и бросить в запечатанной бутылке в море. Но когда и кто ее прочтет? Поэтому тут нужны более быстродействующие каналы информации, например, радио.

Два человека разговаривают. Один говорит, другой слышит, все хорошо. А если предположить, что они находятся на Луне? Говори, не говори в свой скафандр, никто ничего не услышит. Нужны или жесты (как у подводников), или радиосвязь. Нужен другой канал передачи информации, иначе источник есть, приемник есть, а обмена информации нет.

4) Все? Вроде бы. Но на самом деле совсем не все. А как быть, если говорят два человека на разных языках? Источник есть, приемник есть, канал передачи есть, а результат – нулевой! Толмач нужен, переводчик, транслятор (множество слов про одно и то же говорит о том, что данное понятие очень важно для нас, иначе не было бы такого богатства слов и синонимов). А что он, толмач-лингвист-синхронист, делает? Одни слова и фразы превращает в другие и, о чудо, все становится понятно.

Последнюю 4-ую составляющую информационного обмена математики-информатики назвали мудреным словом «тезаурус» ,

с ударением на букву «а». Они записали в своих определениях (на точность формулировки не претендую):

«Процесс обмена информацией пойдет при наличии источника и приемника информации, канала передачи информации, а также при условии полного или частичного совпадения тезаурусов источника и приемника информации».

P.S. Статья закончилась, но на блоге можно почитать ее продолжение.

Изучаемые вопросы:

ªИсточник и приемник информации.

ªИнформационные каналы.

ªРоль органов чувств в процессе восприятия информации человеком.

ªСтруктура технических систем связи.

ªЧто такое кодирование и декодирование.

ªПонятие шума; приемы защиты от шума.

ªСкорость передачи информации и пропускная способность канала.

Ключевыми понятиями в описании процесса передачи информации являются источник информации, приемник информации, информационный канал. Схематично этот процесс можно изобразить так (рис. 7.2):

Рис. 7.2. Схема процесса 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.

В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.

При углубленном изучении базового курса информатики следует познакомить учеников с основными понятиями технической теории связи. Американским ученым Клодом Шенноном, одним из основателей теории информации, была предложена схема процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Схема технической системы передачи информации

Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем 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 - приемника 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. На заре эры радиосвязи применялся код азбуки Морзе. Текст преобразовывался в последовательность точек и тире (коротких и длинных сигналов) и передавался в эфир. Принимавший на слух такую передачу человек должен был суметь декодировать код обратно в текст. Еще раньше азбука Морзе использовалась в телеграфной связи. Передача информации с помощью азбуки Морзе - это пример дискретной 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, очевидно, тоже 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. Часто, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор совсем других людей. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы зашиты каналов связи от воздействия шумов. Такие способы бывают самые разные, иногда простые, иногда - очень сложные. Например, использование экранированного 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 важных 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. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

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.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог - процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров или кубометров, перекачиваемых за единицу времени (л/с или куб. м/с). В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. А если информацию непосредственно принимает человек, то его органы чувств - внутренние информационные каналы человека. По аналогии с водопроводом можно говорить об. информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации - это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие - пропускная способность информационных каналов - может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому техническими условиями использования водопровода всегда определяется предельное давление и как результат - предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи (телефонные лини, радиосвязь, оптико-волоконный кабель). Причины этому также носят физический характер.

Пример практического задания

Задание. Определите собственную скорость восприятия информации при чтении вслух и «про себя».

Данное задание носит творческий характер. Ученик должен сам спланировать эксперимент. План может быть следующим: взять книгу и выбрать в ней страницу, заполненную текстом. Желательно, чтобы этот текст был новым для ученика, но понятным, т.е. информативным. Подсчитать число символов в тексте. Для этого нужно определить среднее число символов в строке, число строк на странице. Умножив эти два числа, получим число символов во всем тексте. Разумно допустить, что для набора текста книги использован компьютерный алфавит, мощность которого равна 256. Следовательно, каждый символ несет 1 байт информации. Таким образом, общее число символов равно информационному объему текста в байтах. Далее нужно читать текст вслух, измеряя по секундомеру время чтения. Скорость чтения должна быть такой, чтобы ученику было понятно содержание текста. Проверить это можно, попытавшись пересказать прочитанное. Если ученик ничего не запомнил, значит он не воспринял информацию, и скорость чтения следует уменьшить. Окончательный ответ получается путем деления объема информации на время в секундах.

Предположим, что в выбранной книге на странице расположено 40 строчек; в каждой строке в среднем по 50 символов (пробелы тоже нужно считать). Следовательно, на странице - 2000 символов и информационный объем текста равен 2000 байт. Время чтения в слух - 140 секунд. Значит, скорость восприятия информации при чтении вслух равна 2000/140 = 14,3 байт/с.

Повторение такого же эксперимента с чтением «про себя» может дать более высокий результат.

Полезно обратить внимание учеников на то, что для более точной оценки средней скорости чтения желательно брать текст большего размера. Различные фрагменты текста могут оказаться разными по степени сложности восприятия. Чем текст больше, тем результат ближе к объективному среднестатистическому.