Информация в компьютере хранится, передается и обрабатывается в форме

Обновлено: 30.06.2024

Сочетая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, человеческие ресурсы и процессы, информационная система относится к сети, используемой для сбора, хранения, обработки, анализа и распространения данных. Информационные системы и специалисты с высшим образованием в области информационных систем могут помочь предприятиям и другим организациям повысить эффективность своей деятельности, максимизировать доход и оптимизировать свою деятельность.

Сократите разрыв между бизнесом и технологиями. Заработайте - онлайн-магистр наук в области информационных систем с сертификатом в области прикладных наук о данных Сиракузского университета. Доступна исполнительная программа.

Определение информационной системы

Многие считают информационные системы компьютерными технологиями. Хотя информационные системы часто включают компьютеры для управления данными и достижения бизнес-целей, они не обязательно должны включать компьютеры.

Существуют различные типы информационных систем, которые могут служить различным целям в зависимости от потребностей организации. Примеры включают:

Хранилища данных. Хранилища данных — это системы управления данными, поддерживающие аналитику и другие действия бизнес-аналитики. Они консолидируют и анализируют данные из самых разных источников. Хранилища данных могут предоставить информацию о компаниях, чтобы помочь улучшить процесс принятия решений.
Корпоративные системы. Корпоративные системы, также известные как системы планирования ресурсов предприятия (ERP), представляют собой интегрированные системы, объединяющие все аппаратное и программное обеспечение, которое бизнес использует для выполнения различных функций в своей деятельности. Эти общеорганизационные системы помогают передавать информацию между отделами и позволяют интегрировать процессы из разных подразделений компании.
Экспертные системы. Экспертные системы используют искусственный интеллект для имитации принятия решений человеком. Программное обеспечение использует человеческие знания для решения проблем, которые обычно требуют опыта человека. Экспертные системы могут применяться в таких областях, как медицинская диагностика, учет и кодирование.
Геоинформационные системы. Географические информационные системы (ГИС) — это инструменты, которые собирают, систематизируют, отображают и анализируют данные с пространственным компонентом. ГИС может улучшить анализ и принятие решений, позволяя пользователям визуализировать данные на карте. Глобальные информационные системы — это разновидность ГИС, которая синтезирует данные со всего мира.
Системы офисной автоматизации. Системы автоматизации офиса сочетают в себе коммуникационные технологии, людей и компьютеры для выполнения офисных действий, таких как подготовка письменного сообщения, печать, планирование или создание отчетов.

Компоненты информационных систем

Каждая информационная система включает в себя несколько ключевых компонентов: оборудование, программное обеспечение, телекоммуникации, людей и данные. Аппаратное обеспечение относится к физическим частям информационной системы; программное обеспечение — это программа, управляющая информационной системой; телекоммуникация передает информацию через систему; люди управляют информационной системой и взаимодействуют с ней; а данные — это информация, хранящаяся в системе и обрабатываемая ею.

Оборудование

Аппаратная составляющая информационной системы состоит из физических элементов системы. Люди могут потрогать и пощупать аппаратные средства. Эти механизмы, оборудование и проводка позволяют функционировать таким системам, как компьютеры, смартфоны и планшеты.

Устройства ввода и вывода — это важные элементы технологии, которые позволяют людям взаимодействовать с компьютерами и другими информационными системами. Клавиатуры, мыши, микрофоны и сканеры — все это примеры устройств ввода. К устройствам вывода могут относиться принтеры, мониторы, динамики, звуковые и видеокарты.

Оборудование, включая микропроцессоры, жесткие диски, блоки питания и съемные носители, также позволяет компьютерам хранить и обрабатывать данные.

Программное обеспечение

Программное обеспечение — это нематериальные программы, которые управляют функциями информационной системы, включая ввод, вывод, обработку и хранение.

Системное программное обеспечение, такое как операционные системы MacOS или Microsoft Windows, обеспечивает основу для запуска прикладного программного обеспечения.

Прикладное программное обеспечение управляет программами, предназначенными для конкретного использования в информационных системах. Например, приложения для обработки текстов используются для создания и редактирования текстовых документов. Программное обеспечение с графическим интерфейсом пользователя (GUI) является одним из наиболее распространенных прикладных программ; он представляет информацию, хранящуюся на компьютерах, и позволяет пользователям взаимодействовать с компьютерами с помощью цифровой графики, такой как значки, кнопки и полосы прокрутки, а не с помощью текстовых команд.

Программное обеспечение может быть как с открытым, так и с закрытым исходным кодом. Программное обеспечение с открытым исходным кодом общедоступно для пользователей и программистов, тогда как программное обеспечение с закрытым исходным кодом является собственностью.

Телекоммуникации

Телекоммуникационные системы соединяют компьютерные сети и позволяют передавать через них информацию. Телекоммуникационные сети также позволяют компьютерам и службам хранения получать доступ к информации из облака.

Существует ряд методов, используемых телекоммуникационными сетями для передачи информации. Коаксиальные кабели и волоконно-оптические кабели используются телефонными, интернет- и кабельными провайдерами для передачи данных, видео- и аудиосообщений.

Локальные сети (LAN) соединяют компьютеры для создания компьютерных сетей в специально отведенном месте, например в школе или дома. Глобальные сети (WAN) — это наборы локальных сетей, которые облегчают обмен данными на больших территориях. Виртуальная частная сеть (VPN) позволяет пользователю защитить свою конфиденциальность в Интернете путем шифрования данных в общедоступных сетях.

Микроволны и радиоволны также можно использовать для передачи информации в телекоммуникационных сетях.

Данные — это неосязаемые необработанные факты, которые хранятся, передаются, анализируются и обрабатываются другими компонентами информационных систем. Данные часто хранятся в виде числовых фактов и представляют количественную или качественную информацию.

Данные могут храниться в базе данных или хранилище данных в форме, наиболее подходящей для организации, которая их использует.

В базах данных хранятся коллекции данных, которые можно запрашивать или извлекать для определенных целей. Базы данных позволяют пользователям выполнять основные операции, такие как хранение и поиск. Хранилища данных, с другой стороны, хранят данные из нескольких источников для аналитических целей. Они позволяют пользователям оценивать организацию или ее деятельность.

Отдел кадров

Человеческие ресурсы являются важной частью информационных систем. Человеческий компонент информационных систем включает в себя квалифицированных специалистов, которые влияют на данные, программное обеспечение и процессы в информационных системах и манипулируют ими. Люди, вовлеченные в информационные системы, могут включать бизнес-аналитиков, аналитиков по информационной безопасности или системных аналитиков.

Бизнес-аналитики работают над улучшением операций и процессов организации. Они часто сосредоточены на повышении эффективности и производительности или рационализации распределения. Аналитики информационной безопасности работают над предотвращением утечек данных и кибератак. А системные аналитики используют информационные технологии, чтобы помочь организациям оптимизировать работу пользователей с программами.

Роль информационных систем

Информационные системы позволяют пользователям собирать, хранить, упорядочивать и распространять данные — функции, которые могут использоваться компаниями для самых разных целей. Многие предприятия используют свои информационные системы для управления ресурсами и повышения эффективности. А некоторые полагаются на информационные системы, чтобы конкурировать на мировых рынках. Исследователи Huawei обнаружили, что в 2016 году мировая цифровая экономика стоила 11,5 трлн долларов или 15,5% мирового ВВП [PDF, 22,8 МБ]. К 2025 году этот показатель, по прогнозам, еще больше возрастет и составит примерно 24 % мирового ВВП.

Существует множество приложений для различных типов информационных систем. Например, ГИС может помочь исследователям отслеживать движение морского льда, помогать в принятии решений в области сельского хозяйства или предлагать информацию о моделях преступности. Программное обеспечение электронной почты, такое как Microsoft Outlook, является распространенным типом системы автоматизации делопроизводства, которая может автоматически сортировать, расставлять приоритеты, сохранять сообщения и отвечать на них. А SIRI от Apple — это хорошо известная экспертная система, которая имитирует процесс принятия решений человеком, когда его подсказывают слова пользователей. Информационные системы, от просмотра веб-страниц до онлайн-банкинга, все больше интегрируются в повседневную жизнь.

двоичные сигналы, цифровая связь, информационные технологии

Автомобиль выезжает из туннеля Сион-Маунт-Кармель в Национальном парке Сион, штат Юта. Предоставлено: Викисклад.

Наконец-то лето! Вы и ваша семья находитесь в путешествии по пересеченной местности. У вас включено радио, и вы все подпеваете своей любимой песне. Вы проезжаете тоннель, и музыка останавливается. Если вы слушаете местную радиостанцию, музыка станет статической, но если вы слушаете спутниковое радио, музыка полностью замолкнет. Радио, будь то спутник или эфир, передается в виде сигнала, который интерпретируется вашим устройством. Если вы слушаете спутниковое радио, сигнал будет цифровым, но если вы слушаете вещание или «эфирное» радио, сигнал будет аналоговым.В следующих упражнениях мы больше узнаем об особенностях цифровых и аналоговых сигналов, моделируя, как эти два типа сигналов передаются и используются для хранения информации.

Аналоговый или обычный Цифровые сигналы

Цифровые и аналоговые сигналы передаются посредством электромагнитных волн. Изменения частоты и амплитуды создают музыку, которую вы слушаете, или изображения, которые вы видите на экране. Аналоговые сигналы состоят из непрерывных волн, которые могут иметь любые значения частоты и амплитуды. Эти волны бывают гладкими и изогнутыми. С другой стороны, цифровые сигналы состоят из точных значений единиц и нулей. Цифровые волны имеют ступенчатый вид.

Аналоговые сигналы подвержены искажениям, поскольку даже небольшие ошибки в амплитуде или частоте волны изменят исходный сигнал. Цифровые сигналы являются более надежной формой передачи информации, поскольку ошибка в значении амплитуды или частоты должна быть очень большой, чтобы вызвать переход к другому значению.

Аналоговый	цифровой
Сигналы состоят из бесконечного числа возможных значений.	Сигналы состоят только из двух возможных значений: 0 или 1.
Звуковые сигналы могут плавно изменяться по громкости и высоте.	Сигнал переходит от одного значения к другому.

Эти два типа сигналов используются для связи и отправки информации в различных формах, таких как радиопередача, текстовые сообщения, телефонные звонки, потоковое видео и видеоигры. Они также могут использоваться для хранения информации и данных. Хранилище данных используется крупными компаниями, такими как банки, для хранения записей. Частные лица также используют хранилище данных в личных целях, например для хранения файлов, фотографий, результатов игр и многого другого.

Узнайте больше о возможностях хранения данных в серии статей Science Friday, File Not Found .

Призраки в барабанах

Интерьер ленточной библиотеки StorageTek в NERSC. Предоставлено: Викисклад.

Упражнение 1: Моделирование сигнала связи

В этом упражнении учащиеся будут моделировать отправку аналоговых и цифровых сигналов, как в детской игре «телефон», но в форме копирования серии рисунков. Это упражнение моделирует ключевые различия между цифровыми и аналоговыми сигналами в их разрешении и точности сигнала. Учащиеся выполнят две симуляции: одну, имитирующую многократную передачу аналогового сигнала, и одну, имитирующую многократную передачу цифрового сигнала.

Аналоговые изображения состоят из закругленных линий, чтобы показать, что аналоговые волны могут иметь бесконечные значения.

Цифровые изображения состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных значений.

Материалы

— Черная ручка или маркер с тонким наконечником (учащимся не разрешается несколько попыток воссоздать изображение)

— Одна копия каждого из 5 цифровых и 5 аналоговых пришельцев на таблицу (по одному типу пришельцев на человека) со страниц чертежей моделирования сигналов связи

Настройка учителя

Разбейтесь на группы по пять человек вокруг стола. (Пять – это количество инопланетян, представленное в наборе, а также предоставляет учащимся оптимальные возможности для рисования заданных инопланетян.)

Моделирование сигнала связи Указания для учащихся

Мы собираемся смоделировать обмен сообщениями во времени и на расстоянии.Это занятие требует передачи бумаги от человека к человеку, чтобы каждый человек воспроизвел на ней рисунок, а затем передал его следующему человеку за вашим столом. Передача бумаги и воспроизведение рисунка имитируют время и пространство, по которым распространяются сигналы. В первой части задания мы будем моделировать аналоговые сигналы. Во второй части мы будем моделировать цифровые технологии.

Разрежьте бумагу по пунктирной линии и склейте две половинки встык.
В сетке справа от инопланетянина используйте ручку или маркер, чтобы максимально перерисовать изображение инопланетянина. Вам не разрешается стирать или исправлять свой рисунок. Вам будет дано две минуты, чтобы завершить рисунок.

Вопросы об активности

(Заполнить после аналогового и цифрового раундов)

Разверните свои рисунки инопланетян и посмотрите на изображения, нарисованные во время игры.

– Сравните исходное изображение с окончательным рисунком. Определите и опишите сходства и различия между двумя изображениями.

– Наблюдайте за развитием рисунков во время занятия. Определите и опишите, что изменилось во время каждого рисунка.

Примечание для учителя. В ходе аналогового моделирования учащиеся увидят, как крошечные изменения (искажения/шумы) в каждой копии изображения (сигнала) приводят к значительным искажениям конечного изображения после многократной передачи.

Сравнение аналогового и цифрового раундов

Сравните изображения из заданий 1-го и 2-го раундов.

– Какой раунд привел к более точному финальному жеребьевке? Подтвердите свой выбор доказательствами из упражнения.

Примечание для учителя. В моделировании цифрового раунда изображения инопланетян состоят из прямых линий, которые следуют сеткам на раздаточном материале, показывая, как цифровые сигналы состоят из квантованных или ограниченного числа значений. Когда учащиеся сравнивают изображения, переданные ими с помощью аналоговых и цифровых «сигналов», они заметят, что в изображении, переданном в цифровом виде, есть небольшое искажение даже после многократной передачи, в отличие от того, что они наблюдали, когда передавали изображение с помощью аналогового сигнала.

Предотвращение «цифрового темного века»

Задание 2. Сортировка цифровых и аналоговых сигналов

В этом упражнении учащиеся познакомятся с характеристиками цифровых и аналоговых сигналов и применят свои характеристики для выбора цифрового или аналогового хранилища для конкретного примера.

Материалы

Настройка учителя

Разбейте учащихся на группы по три человека.
Подготовьте и перемешайте набор карточек для каждой группы.
Поделитесь критерием CER со студентами.

Указания для учащихся

Рассортируйте изображения и заявления по двум категориям: цифровые сигналы и аналоговые сигналы.
Используйте отсортированные изображения и утверждения, чтобы направлять свои мысли при заполнении письменной подсказки.

Подсказка о написании

Какой тип сигнала вы бы предложили для записи очень подробной песни исчезающей птицы? Подтвердите свой выбор доказательствами из вашей карты. Используйте критерий «утверждения-доказательства-обоснование» (CER), чтобы помочь вам в написании.

Совместная программа преподавателей Science Friday 2019

Действие 3: Двоичное преобразование

В этом упражнении мы будем использовать двоичное кодирование для представления путей через ряд «высоких» и «низких» вариантов выбора, которые представляют, какой путь выбрать на логической карте. Учащиеся будут действовать как цифро-аналоговые преобразователи для декодирования двоичных импульсов и создания изображения путем преобразования импульсов в цветные пиксели.

Музыка, передаваемая в автомобиль по спутниковому радио, и информация, хранящаяся в библиотеках данных, представляют собой цифровые сигналы, использующие двоичную систему. В двоичной системе есть только две цифры, 1 и 0. Значение или значение этих цифр может варьироваться. Например, они могут обозначать «истина» и «ложь», «включено» и «выключено» или «высокое» и «низкое».

На этом рисунке показано, как можно использовать двоичное кодирование для представления путей с помощью ряда «высоких» и «низких» вариантов. Следование двоичному коду укажет путь к логической карте и поможет найти нужные цвета.

«1» указывает на «высокий» путь, а «0» — на «низкий» путь. С помощью этой карты, называемой «картой логических ворот», двоичная последовательность 0 и 1 может указывать, когда «идти вверх» или «идти вниз», передавая путь на карте для «кодирования» для цвета. Например, используя приведенную выше логическую карту, 010 будет означать, что «0» идет вниз, «1» идет вверх, «0» идет вниз. Это будет кодировать зеленый цвет.

Теперь вы попробуете

Используйте эту таблицу, чтобы определить, какой цвет будет кодироваться числом 111?

Если вы закончили черным цветом, вы его получили!

Цифровые сигналы передаются на компьютеры в виде электронных сигналов, посылаемых в виде импульсов. Цифровое устройство интерпретирует напряжение каждого импульса как 0 или 1. На изображении ниже показан пример оцифрованной волны.

Используя этот график, где красные линии в верхней части представляют собой «1», а красные линии в нижней части представляют «0», вы можете видеть, что вся красная линия представляет собой последовательность единиц и нулей. вверху графика: 11001110111011.

Если бы нам нужно было использовать каждую группу из трех чисел, чтобы найти соответствующий цвет в таблице выше, мы бы использовали:

110 — розовый
011 — синий
101 — красный

Пояснения к пикселям

Большинство электронных устройств, таких как смартфоны, компьютеры и телевизоры, используют технологию жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев). Экран состоит из миллионов крошечных кусочков, называемых пикселями. Электронное устройство получает закодированную информацию в виде цифровых сигналов и использует электричество для управления цветом пикселей. Каждый крошечный пиксель просто меняет один цвет на другой в зависимости от электрического сигнала, но, поскольку пиксели настолько малы, что ваш глаз улавливает движение на общем изображении. Удивительным примером этого в природе являются чешуйки или «пиксели» на изображении крыла бабочки ниже и в этом классном видео.

Сложные узоры на крыльях мотылька состоят из отдельных клеток, которые выражают разные цвета. Предоставлено: Викисклад.

Как работает задание?

Каждому учащемуся назначается цифровой волновой график, как показано на рисунке ниже. Используя карту логических элементов, учащиеся будут декодировать сигнал в цвета пикселей для части мозаики.

Чтобы создать собственный мозаичный шедевр в классе, четыре класса дополняют панель большой фрески Post-it.

Фреска, созданная четырьмя классами, представляет собой сцену океана. Фото: Андреа ЛаРоса

Материалы

— Бумага формата Legal, разрезанная пополам по длине для этикеток с сеткой

— Восемь досок для плакатов размером 22×28 дюймов (рекомендуется использовать по две на класс):

— 2 стикера Post-it размером 2 дюйма:

— Примечание для преподавателей: из приведенных выше наборов получится полная мозаика с правильными цветами (154 стикера Post-it на плакат). Если стикеры Post-it недоступны, учащиеся могут раскрасить сетку маркерами.

Подготовка

Распечатайте бинарные последовательности учащихся и таблицы назначения сетки. Разрежьте эти листы по пунктирным линиям и дайте каждому учащемуся заданную последовательность и соответствующую таблицу сетки. Ваша установка должна выглядеть так:

Процедура для учащихся

Расшифровка: вы расшифруете 10-12 квадратов на сетке. Ниже приведен пример графа двоичной последовательности. Красная линия представляет собой цифровое представление сигнала. Используйте назначенный вам график сигнала и логическую карту, чтобы декодировать двоичную последовательность и цвет в таблице сетки. Прежде чем переходить к построению мозаики, уточните свои ответы у учителя.

Конструкция: получите количество и цвета стикеров для вашего участка мозаики. Поместите свои стикеры на соответствующие квадраты в сетке плакатной доски.

Совет учителю: создайте заранее размеченную доску для плакатов, чтобы помочь учащимся создать мозаику. Фото: Андреа ЛаРоса

Добавьте стикеры на сетку плаката в правильном порядке. При этом думайте о каждом квадрате на сетке как о пикселе, а о выборе цвета — как о результате обработки двоичного кода для получения правильного цвета!

— Что сделал ваш класс?

— Как вы думаете, можно ли создать руководство по двоичному коду для создания росписи?

Занятие 4: Моделирование сигнала и отражение двоичного преобразования

Материалы

Настройка учителя

Поделитесь с учащимися раздаточным материалом «Имитация сигнала» и «Отражение двоичного преобразования» и критерием CER.

Подсказка о написании

— Используйте следующие таблицы, чтобы определить, какой тип сигнала, цифровой или аналоговый, является более надежным способом кодирования и передачи информации. Предоставьте три доказательства, подтверждающие ваше заявление, основанные на ваших выводах, полученных в ходе обучения по моделированию сигналов и бинарному преобразованию.

Универсальность современных информационных систем проистекает из их способности представлять информацию в электронном виде в виде цифровых сигналов и автоматически манипулировать ею на чрезвычайно высоких скоростях. Информация хранится в двоичных устройствах, которые являются основными компонентами цифровой техники. Поскольку эти устройства существуют только в одном из двух состояний, информация в них представлена либо в виде отсутствия, либо в виде наличия энергии (электрический импульс). Два состояния двоичных устройств удобно обозначать двоичными цифрами или битами, ноль (0) и единица (1).

Таким образом, алфавитные символы систем письма на естественном языке могут быть представлены в цифровом виде как комбинации нулей (отсутствие импульса) и единиц (импульс). Таблицы эквивалентности буквенно-цифровых символов и строк двоичных цифр называются системами кодирования, аналогом систем письма. Комбинация из трех двоичных цифр может представлять до восьми таких символов; один, состоящий из четырех цифр, до 16 символов; и так далее. Выбор конкретной системы кодирования зависит от размера представляемого набора символов. Широко используемые системы: Американский стандартный код для обмена информацией (ASCII) — семи- или восьмиразрядный код, представляющий английский алфавит, цифры и некоторые специальные символы стандартной компьютерной клавиатуры; и соответствующий восьмибитный расширенный двоично-десятичный код обмена (EBCDIC), используемый для компьютеров производства IBM (International Business Machines Corp.) и большинства совместимых систем. Цифровое представление символа восемью битами называется байтом.

Семибитный код ASCII может представлять до 128 буквенно-цифровых и специальных символов — этого достаточно для использования систем письма многих фонетических алфавитов, включая латиницу и кириллицу. Некоторым алфавитным письмам требуется более семи бит; например, арабский алфавит, также используемый в языках урду и персидском, имеет 28 согласных букв (а также ряд гласных и диакритических знаков), но каждый из них может иметь четыре формы, в зависимости от его положения в слове.

Для цифрового представления неалфавитных систем письма даже восьмибитный код, вмещающий 256 символов, не подходит. Некоторые системы письма, в которых используются китайские иероглифы, например, имеют более 50 000 иероглифов (минимальный стандартный шрифт для системы ханзи в китайском языке и системы кандзи в японском языке имеет около 7 000 иероглифов). Цифровое представление таких сценариев может быть выполнено тремя способами. Один из подходов заключается в разработке фонетического набора символов; китайский пиньинь, корейский хангыль и японская фонетическая схема хирагана имеют алфавитные наборы, аналогичные по количеству латинскому алфавиту. Поскольку использование фонетических алфавитов в восточных культурах еще не получило широкого распространения, их можно преобразовать в идеографические с помощью поиска в словаре. Второй метод заключается в разложении идеограмм на небольшое количество элементарных знаков, называемых штрихами, сумма которых составляет ориентированный на форму нефонетический алфавит. Третий подход заключается в использовании более восьми битов для кодирования большого количества идеограмм; например, два байта могут однозначно представлять более 65 000 идеограмм. Поскольку восьмибитный код ASCII не подходит для ряда систем письма, либо потому, что они неалфавитные, либо потому, что их фонетические сценарии содержат большое количество диакритических знаков, компьютерная индустрия в 1991 году начала формулировать новый международный стандарт кодирования, основанный на 16 битах.

Носители записи

Перфокарты и перфорированная бумажная лента когда-то широко использовались для хранения данных в двоичной форме.Сегодня они вытеснены средами, основанными на электромагнитных и электрооптических технологиях, за исключением нескольких специальных приложений

Современные носители информации бывают двух типов: с произвольным и последовательным доступом. В носителях с произвольным доступом (таких как первичная память) время, необходимое для доступа к данному фрагменту данных, не зависит от его местоположения, в то время как в носителях с последовательным доступом время доступа зависит от местоположения данных и положения чтения-записи. голова. Типичным носителем с последовательным доступом является магнитная лента. Плотность хранения магнитной ленты с годами значительно увеличилась, в основном за счет увеличения количества дорожек, упакованных по ширине ленты.

Хотя магнитная лента остается популярным выбором в приложениях, требующих недорогого вспомогательного хранилища и обмена данными, в 1990-х годах на рынке начали появляться новые варианты лент. Лента для видеозаписи была адаптирована для цифрового хранения, а цифровая аудиолента (DAT) превосходит все ленточные устройства хранения, предлагая самую высокую плотность данных. В технологии DAT используется метод записи с винтовой разверткой, при котором и лента, и записывающая головка движутся одновременно, что обеспечивает чрезвычайно высокую плотность записи. Ранние четырехмиллиметровые кассеты DAT имели емкость до восьми миллиардов байтов (восемь гигабайт).

Другой тип магнитного носителя информации, магнитный диск, обеспечивает быстрый произвольный доступ к данным. Это устройство, разработанное в 1962 году, состоит из алюминиевой или пластиковой пластины, покрытой металлическим материалом. Информация записывается на диск путем включения и выключения заряда головки чтения-записи, которая создает магнитные «точки», представляющие двоичные цифры на кольцевых дорожках. К блоку данных на заданной дорожке можно получить доступ без последовательного прохождения большой части его содержимого, как в случае с лентой. Таким образом, время поиска данных резко сокращается. Жесткие диски, встроенные в персональные компьютеры и рабочие станции, имеют емкость до нескольких гигабайт. Большие компьютеры, использующие дисковые картриджи, могут предоставить практически неограниченную память.

В 1970-х годах для использования в персональных компьютерах и других микрокомпьютерных системах были представлены дискеты — небольшие гибкие диски. По сравнению с емкостью обычного жесткого диска емкость такой «мягкой» дискеты невелика — менее трех миллионов символов. Этот носитель используется в основном для загрузки и резервного копирования персональных компьютеров.

В начале 1980-х годов стал доступен совершенно другой тип носителя для записи и хранения, оптический диск. В оптическом диске используется лазерная технология: цифровые данные записываются путем прожига лазерным лучом ряда микроскопических отверстий или ямок в тонкую металлическую пленку на поверхности диска размером 4 3 /₄ дюйма. (12-сантиметровый) пластиковый диск. Таким образом, информация с магнитной ленты кодируется на мастер-диске; впоследствии мастер реплицируется с помощью процесса, называемого штамповкой. В режиме чтения низкоинтенсивный лазерный свет отражается от поверхности диска и «считывается» светочувствительными диодами. Энергия излучения, принимаемая диодами, варьируется в зависимости от наличия ямок, и этот вход оцифровывается диодными схемами. Затем цифровые сигналы преобразуются в аналоговую информацию на видеоэкране или в виде распечатки.

С момента внедрения этой технологии стали доступны три основных типа оптических носителей: (1) перезаписываемые, (2) однократная запись и многократное чтение ( WORM ) и (3) компакт-диск с постоянной памятью ( компакт-диск). Перезаписываемые диски функционально эквивалентны магнитным дискам, хотя первые работают медленнее. Диски WORM используются в качестве архивного носителя данных для однократного ввода данных и многократного их извлечения. CD-ROM являются предпочтительным носителем для электронного распространения цифровых библиотек и программного обеспечения. Чтобы увеличить объем памяти, оптические диски объединяются в «музыкальные автоматы», содержащие до 10 миллионов страниц текста или более одного терабайта (один триллион байт) данных изображения. Большой объем памяти и произвольный доступ к магнитооптическим перезаписываемым дискам особенно подходят для хранения мультимедийной информации, в которой сочетаются текст, изображение и звук.

Методы записи

Информация, хранящаяся в цифровом виде, обычно называется данными, а ее аналоговый аналог – исходными данными. Огромные объемы недокументированных аналоговых данных собираются, оцифровываются и сжимаются автоматически с помощью соответствующих инструментов в таких областях, как астрономия, мониторинг окружающей среды, научные эксперименты и моделирование, а также национальная безопасность. Сбор информации, генерируемой человечеством, в виде пакетов символов, называемых документами, осуществляется с помощью ручных и все чаще автоматических методов. Данные вводятся вручную путем нажатия клавиш клавиатуры, прикосновения к экрану компьютера или записи от руки на цифровом планшете или его варианте, так называемом перьевом компьютере.Ручной ввод данных, медленный и подверженный ошибкам процесс, в определенной степени облегчается специальными компьютерными программами, включающими программное обеспечение для редактирования, с помощью которого можно вставлять команды форматирования, проверять орфографию и вносить изменения в текст, а также программное обеспечение для форматирования документов, с помощью которого можно гибко упорядочивать и переупорядочивать текст и графику на выходной странице.

По оценкам, 5% всех документов в США существуют в оцифрованном виде, а две трети бумажных документов невозможно оцифровать с помощью клавиатуры, поскольку они содержат рисунки или неподвижные изображения, а такая транскрипция была бы крайне неэкономичной. . Такие документы экономично оцифровываются с помощью процесса, называемого визуализацией документов (см. рис. 2 ).

Обработка изображений документов использует цифровые сканеры для создания цифрового представления страницы документа. Сканер изображений делит страницу на мельчайшие области изображения, называемые пикселями, и создает массив двоичных цифр, каждая из которых представляет яркость пикселя. Результирующий поток битов расширяется и сжимается (всего до 10 процентов исходного объема) устройством, называемым контроллером изображения, и сохраняется на магнитном или оптическом носителе. Требуется большая емкость хранилища, поскольку для хранения типичной сжатой текстовой страницы из 2500 символов требуется около 45 000 байт, а для хранения страницы с изображением — до 1 000 000 байт. Помимо приложений для обработки изображений документов, цифровое сканирование используется для передачи документов по факсу, в спутниковой фотографии и в других приложениях.

Сканер изображений оцифровывает всю страницу документа для хранения и отображения в виде изображения и не распознает символы и слова текста. Таким образом, сохраненный материал нельзя лингвистически манипулировать с помощью обработки текста и других программных методов. Когда такая манипуляция желательна, программа выполняет функцию оптического распознавания символов (OCR), преобразовывая каждый оптически отсканированный символ в электрический сигнал и сравнивая его с внутренним представлением алфавита символов, чтобы выбрать из него тот, который который наиболее точно соответствует отсканированному символу, или отклонить его как неидентифицируемый токен. Более сложные из современных программ OCR различают формы, размеры и шаг символов, включая рукописный ввод, и учатся на собственном опыте. Однако универсальный OCR-аппарат недоступен даже для одного алфавита.

Неподвижные фотографии можно оцифровать путем сканирования или перенести с пленки на компакт-диск, содержащий более 100 изображений. Недавняя разработка, цифровая камера, позволяет полностью обойти этап пленка/бумага, захватывая изображение в оперативную память камеры или на специальную дискету и затем передавая его на персональный компьютер. Поскольку обе технологии создают графический файл, в любом случае изображение можно редактировать с помощью подходящего программного обеспечения.

Цифровая запись звука важна, поскольку речь является наиболее часто используемым естественным носителем передаваемой информации. Непосредственный ввод звука в персональные компьютеры осуществляется с помощью чипа цифрового сигнального процессора (DSP), специального устройства, встроенного в компьютер для выполнения операций обработки массива. Преобразование аналоговых аудиосигналов в цифровые записи является обычным процессом, который уже много лет используется в телекоммуникациях и индустрии развлечений. Хотя полученную цифровую звуковую дорожку можно редактировать, автоматическое распознавание речи — аналогично распознаванию символов и слов в тексте с помощью оптического распознавания символов — все еще находится в стадии разработки. Усовершенствованное распознавание голоса, несомненно, окажет огромное влияние на то, как люди общаются с записанной информацией, с компьютерами и между собой.

К началу 1990-х годов технология записи (или преобразования), хранения в цифровой форме и редактирования всех визуально и на слух воспринимаемых сигналов — текста, графики, неподвижных изображений, анимации, движущегося видео и звука — была, таким образом, стать доступным и доступным. Эти возможности открыли путь для нового типа мультимедийного документа, который использует печать, видео и звук для создания более мощных и красочных сообщений, надежно передает их на электронной скорости и позволяет изменять их практически по желанию. Традиционное деловое письмо, газета, журнал и книга больше не будут одинаковыми.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

обработка информации, получение, запись, организация, поиск, отображение и распространение информации. В последние годы этот термин часто применялся конкретно к компьютерным операциям.

В популярном использовании термин информация относится к фактам и мнениям, предоставленным и полученным в ходе повседневной жизни: человек получает информацию непосредственно от других живых существ, из средств массовой информации, из электронных банков данных, и от всевозможных наблюдаемых явлений в окружающей среде. Человек, использующий такие факты и мнения, генерирует больше информации, часть которой сообщается другим в ходе дискурса, в инструкциях, в письмах и документах, а также через другие средства массовой информации. Информация, организованная в соответствии с некоторыми логическими отношениями, называется совокупностью знаний, которые должны быть получены путем систематического воздействия или изучения. Применение знаний (или навыков) дает опыт, а дополнительные аналитические или эмпирические идеи, как говорят, представляют собой примеры мудрости. Использование термина информация не ограничивается исключительно ее передачей посредством естественного языка. Информация также регистрируется и передается с помощью искусства, мимики и жестов или таких других физических реакций, как дрожь. Более того, каждое живое существо наделено информацией в виде генетического кода. Эти информационные явления пронизывают физический и ментальный мир, и их разнообразие таково, что до сих пор бросало вызов всем попыткам единого определения информации.

Интерес к информационным явлениям резко возрос в 20 веке, и сегодня они являются объектами изучения в ряде дисциплин, включая философию, физику, биологию, лингвистику, информатику и информатику, электронную и коммуникационную инженерию, науку об управлении, и социальные науки. С коммерческой точки зрения индустрия информационных услуг стала одной из самых новых отраслей во всем мире. Почти все остальные отрасли — производство и обслуживание — все больше озабочены информацией и ее обработкой. Различные, хотя и часто пересекающиеся, точки зрения и явления в этих областях приводят к различным (а иногда и противоречивым) концепциям и «определениям» информации.

В этой статье затрагиваются такие понятия, связанные с обработкой информации. Рассматривая основные элементы обработки информации, он различает информацию в аналоговой и цифровой форме и описывает ее получение, запись, организацию, поиск, отображение и методы распространения. Отдельная статья, информационная система, посвящена методам организационного контроля и распространения информации.

Общие соображения

Основные понятия

Интерес к тому, как передается информация и как ее носители передают смысл, со времен досократических философов занимал область исследования, называемую семиотикой, изучением знаков и знаковых явлений. Знаки являются нередуцируемыми элементами коммуникации и носителями смысла. Американскому философу, математику и физику Чарльзу С. Пирсу приписывают указание на три измерения знаков, которые связаны соответственно с телом или средой знака, объектом, который знак обозначает, и интерпретантом или интерпретантом. толкование знака. Пирс признал, что фундаментальные отношения информации по существу триадны; напротив, все отношения физических наук сводятся к диадическим (бинарным) отношениям. Другой американский философ, Чарльз У. Моррис, назвал эти три знаковых измерения синтаксическим, семантическим и прагматическим — имена, под которыми они известны сегодня.

Информационные процессы выполняются информационными процессорами. Для данного информационного процессора, физического или биологического, токен — это объект, лишенный смысла, который процессор распознает как полностью отличный от других токенов. Группа таких уникальных токенов, распознаваемых процессором, составляет его основной «алфавит»; например, точка, тире и пробел составляют основной алфавит символов процессора азбуки Морзе. Объекты, несущие значение, представлены наборами токенов, называемых символами. Последние объединяются для формирования символьных выражений, которые являются входными данными или выходными данными информационных процессов и хранятся в памяти процессора.

Информационные процессоры — это компоненты информационной системы, представляющей собой класс конструкций. Абстрактная модель информационной системы включает четыре основных элемента: процессор, память, рецептор и эффектор (рис. 1).У процессора есть несколько функций: (1) выполнять элементарные информационные процессы над символьными выражениями, (2) временно хранить в кратковременной памяти процессора входные и выходные выражения, над которыми работают эти процессы и которые они генерируют, (3) планировать выполнение этих процессов и (4) изменять эту последовательность операций в соответствии с содержимым кратковременной памяти. В памяти хранятся символьные выражения, в том числе те, которые представляют составные информационные процессы, называемые программами. Два других компонента, рецептор и эффектор, представляют собой механизмы ввода и вывода, функции которых заключаются, соответственно, в получении символических выражений или стимулов из внешней среды для обработки процессором и в передаче обработанных структур обратно в окружающую среду.

Мощность этой абстрактной модели системы обработки информации обеспечивается способностью составляющих ее процессоров выполнять небольшое количество элементарных информационных процессов: чтение; сравнение; создание, изменение и наименование; копирование; хранение; и писать. Модель, представляющая широкий спектр таких систем, оказалась полезной для объяснения искусственных информационных систем, реализованных на последовательных информационных процессорах.

Поскольку было признано, что в природе информационные процессы не являются строго последовательными, с 1980 года все большее внимание уделяется изучению человеческого мозга как информационного процессора параллельного типа. Когнитивные науки, междисциплинарная область, занимающаяся изучением человеческого разума, внесли свой вклад в развитие нейрокомпьютеров, нового класса параллельных процессоров с распределенной информацией, которые имитируют функционирование человеческого мозга, включая его возможности самоконтроля. организация и обучение. Так называемые нейронные сети, представляющие собой математические модели, вдохновленные сетью нейронных цепей человеческого мозга, все чаще находят применение в таких областях, как распознавание образов, управление производственными процессами и финансами, а также во многих исследовательских дисциплинах.

Информация как ресурс и товар

В конце 20 века информация приобрела два основных утилитарных значения. С одной стороны, он считается экономическим ресурсом, наравне с другими ресурсами, такими как труд, материал и капитал. Эта точка зрения основана на доказательствах того, что обладание информацией, ее манипулирование и использование могут повысить рентабельность многих физических и когнитивных процессов. Рост активности обработки информации в промышленном производстве, а также в решении человеческих проблем был замечательным. Анализ одного из трех традиционных секторов экономики, сферы услуг, показывает резкий рост информационно-емкой деятельности с начала 20 века. К 1975 году на эти виды деятельности приходилось половина рабочей силы Соединенных Штатов.

Как индивидуальный и общественный ресурс, информация имеет некоторые интересные характеристики, которые отличают ее от традиционных представлений об экономических ресурсах. В отличие от других ресурсов, информация обширна, и ее ограничения, по-видимому, накладываются только временем и когнитивными способностями человека. Его экспансивность объясняется следующим: (1) он естественным образом распространяется, (2) он воспроизводится, а не потребляется посредством использования, и (3) им можно только делиться, а не обмениваться в транзакциях. В то же время информация сжимаема как синтаксически, так и семантически. В сочетании с его способностью заменять другие экономические ресурсы, его транспортабельностью на очень высоких скоростях и его способностью давать преимущества обладателю информации, эти характеристики лежат в основе таких социальных отраслей, как исследования, образование, издательское дело, маркетинг, и даже политика. Забота общества об экономии информационных ресурсов вышла за пределы традиционной области библиотек и архивов и теперь охватывает организационную, институциональную и государственную информацию под эгидой управления информационными ресурсами.

Читайте также: