Сообщение на тему представление информации языки кодирование
Обновлено: 05.07.2024
Историческое развитие человека, формирование человеческого общества связано с развитием речи, с появлением и распространением языков. Язык — это знаковая система для представления и передачи информации. В его состав входит алфавит, лексика (слова), грамматика, пунктуация (правила для записи слов и предложений).
Языки бывают естественные, например русский, китайский, английский, и формальные (искусственно созданные человеком для какой-то науки или с определённой целью), например математическая символика, нотная грамота, языки программирования. В формальных языках каждое слово имеет единственное значение и смысл. В них нет синонимов, омонимов.
Письменность и кодирование информации
Процесс чтения текста — это обратный по отношению к письму процесс, при котором письменный текст преобразуется в устную речь. Чтение можно назвать декодированием письменного текста.
Цели и способы кодирования
Существует множество способов кодирования. Например, стенография — быстрый способ записи устной речи. Ею владеют лишь немногие специально обученные люди — стенографисты. Они успевают записывать текст синхронно с речью выступающего человека. В стенограмме один значок обозначает целое слово или сочетание букв. Расшифровать (декодировать) стенограмму может только сам стенографист.
Китайские иероглифы обозначают целые слова и понятия. Можно придумать и другие способы кодирования.
Приведенные примеры иллюстрируют следующее важное правило: для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий , имеющихся средств . Если надо записать текст в темпе речи, делаем это с помощью стенографии; если надо передать текст за границу, пользуемся транслитом; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, записываем его по правилам грамматики русского языка.
Заметим, что две эти записи, эквивалентные по смыслу, используют разные языки: первая — естественный русский язык, вторая — формальный язык математики, не имеющий национальной принадлежности. Переход от представления на естественном языке к представлению на формальном языке можно также рассматривать как кодирование. Человеку удобно использовать для кодирования чисел десятичную систему счисления, а компьютеру — двоичную систему.
Широко используемыми в информатике формальными языками являются языки программирования.
В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа. В таком случае секретный текст шифруется . В давние времена шифрование называлось тайнописью. Между процессами кодирования и шифрования очень тонкая грань. Действия производятся одинаковые, но цель разная. Кодируют информацию для удобной работы с ней, а шифруют, чтобы скрыть ,спрятать её смысл от посторонних. Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование — процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст. Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом (ключом), известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука криптография .
История технических способов кодирования информации
С появлением технических средств хранения и передачи информации возникли новые идеи и приемы кодирования. Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе.
Такой способ кодирования получил название азбуки Морзе. В ней каждая буква алфавита кодируется последовательностью коротких сигналов (точек) и длинных сигналов (тире). Буквы отделяются друг от друга паузами — отсутствием сигналов.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Представление информации. Языки. Кодирование"
· язык. Виды языков;
Если вспомнить уроки истории и биологии, то вы поймёте, что своё развитие человек получил благодаря развитию речи, только когда появились и распространились языки.
На сегодняшний момент существует несколько предположений о том, как появились языки, но ни одно из предположений не имеет подтверждения. В начале 21 века были получены данные, после которых ряд учёных предположил, что развитие языка произошло из-за мутации некоторых генов у человека, благодаря чему человек стал отличаться от близких ему приматов. Эта мутация, возможно, произошла от какого-то космического облучения. Конечно, это просто гипотеза и доверять ей беспрекословно нельзя.
Язык – это сложная знаковая система для представления и передачи информации.
Языки бывают естественные, которые развились на определённой территории и принадлежат определённой группе людей. Например, русский язык, английский, китайский, японский, немецкий и другие языки.
Так же выделяют формальные языки: к ним относится математическая символика, языки программирования, система дорожных знаков и другие.
И искусственно созданные языки, например, азбука Морзе и жестовый язык глухих людей.
Основная функция языка – передача информации и её хранение.
Чтобы сохранить информацию её необходимо записать на определённый носитель. Благодаря этому можно передать информацию следующему поколению.
Давайте подумаем, записав текст на русском языке на бумагу используя русский алфавит, что мы сделаем? Мы представим информацию в закодированном виде. Так как используя графические символы (буквы) мы представили текст в виде кода, заключающего в себе содержание речи, то есть информацию.
Таким образом, Кодирование – это процесс представления информации, удобный для её хранения и/или передачи.
Чтение - это обратный процесс, здесь письменный текст преобразуется в речь. Данный процесс называется декодированием.
Схематически эти два процесса можно представить следующим образом:
Данная схема будет свойственна для всех процессов, связанных с передачей информации.
Теперь давайте выделим некоторые способы и основные цели кодирования.
Также есть такой способ кодирования как стенография – это быстрый способ записи устной речи. Данный способ кодирования был необходим во времена отсутствия звукозаписи. Стенографией владели лишь немногие специально обученные люди. Стенографисты успевали записывать текст синхронно с речью выступающего человека. В стенограмме один символ означает целое слово или сочетание букв. Но расшифровать (декодировать) стенограмму мог только сам стенографист.
Как вы уже поняли, закодировать одну и туже информацию можно используя различные способы. И выбор способа кодировки зависит от следующих причин:
· Способа обработки информации.
Остановимся подробнее на способе обработки информации.
Очевидно, что в данном случае, второй способ удобнее.
Обратите внимание, что обе записи имеют одинаковый смысл, однако используют различные языки кодирования: в первом случае - естественный русский язык, а во втором - формальный язык математики.
В настоящее время человек использует для кодирования чисел десятичную систему счисления, а компьютер - двоичную.
В программировании используются различные формальные языки, их называют языками программирования. Например, такие как Pascal, Java, С++, Visual Basic и другие.
Существуют ситуации, когда необходимо засекретить информацию, то есть защитить её от несанкционированного доступа. Тогда информация шифруется. В давние времена шифрование называлось тайнописью.
Дешифрование – процесс обратного преобразования (восстановления) исходных данных. Наука, которая занимается методами шифрования, называется криптография.
Теоретически можно разгадать любой шифр. Для успешной расшифровки необходимо научиться пользоваться логикой.
Простейшие примеры логических выводов могут выглядеть так.
Если текст засекречен с помощью подстановочного шифра.
Первые шесть букв послания стоят перед восклицательным знаком, логично предположить, что это обращение "Привет!". Или если в тексте есть слово из двух букв, то почти наверняка это будет предлог или местоимение. И так далее.
Конечно, это логика простейшего примера. При более сложных вариантах шифрования важна собственная интуиция, чтобы с помощью шестого чувства догадаться, какой же метод был применён.
Проблема в том, что алгоритмов шифрования существует бесчисленное множество, к тому же могут применяться комбинации подходов, что значительно усложняет задачу.
Тогда к основным целям кодирования информации относятся: засекречивание информации, быстрый способ записи, передача по техническим каналам связи, выполнение математических вычислений.
Рассмотрим примеры шифрования.
Как вы помните, к Шерлоку Холмсу обращается за помощью некий мистер Хилтон Кьюбит. Год назад он женился на мисс Илси Патрик, а месяц назад его жена получила письмо из Америки и после прочтения, сразу уничтожила его.
Вскоре возле дома мистера Кьюбита стали появляться рисунки пляшущих человечков. Когда миссис Кьюбит увидела их впервые, она потеряла сознание. Не в силах разгадать загадку самостоятельно, Мистер Хилтон обращается за помощью к прославленному сыщику.
Конечно, Мистер Холмс сразу догадывается, что это не просто детские каракули, а не что иное, как шифр. Накопив достаточное количество пляшущих человечков, Холмс раскрывает их тайну и отправляет телеграмму.
Давайте посмотрим, как Шерлок Холмс расшифровал записку.
Холмс предположил, что во второй и в третьей записке, первое слово — это обращение к миссис Кьюбит, ИЛСИ. Таким образом он получил три буквы — И, Л, С.
Затем, обратил внимание на второе слово третьей записки. Оно состоит из семи букв, также в нём третья и последняя буквы — И. Из предположений о возможном смысле записи следовало, что это слово ПРИХОДИ. Так он получил еще пять букв: П, э, Х, О, Д.
По мнению Холмса, четвёртую записку написала миссис Кьюбит. Записка состояла из всего одного слова, включающего буквы И, О, Д. То есть это может быть слово НИКОГДА. Шерлок получил буквы: Н, К, Г, А.
Размышляя таким образом в руках у Холмса оказались 23 буквы, и он расшифровал все записки.
Или ещё один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования – это Шифр Цезаря, также известный как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря.
Шифр Цезаря — это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите. Например, в шифре со сдвигом вправо на три, буква А была бы заменена на Г, буква Б станет Д, и так далее.
Этот шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки со своими генералами.
Язык – это сложная знаковая система для представления и передачи информации. Языки бывают естественные и искусственно созданные.
Основная функция любого языка – передача и хранение информации.
Существуют ситуации, когда необходимо засекретить информацию, то есть защитить её от несанкционированного доступа. Тогда информация шифруется.
Дешифрование – это процесс обратного преобразования исходного текста.
К основным целям кодирования информации относятся: засекречивание информации, быстрый способ записи, передача по техническим каналам связи, выполнение математических вычислений.
Любая информация обрабатывается, хранится, распространяется в виде специальных знаков — символов. Одну и ту же информацию можно представить по-разному, с помощью разных знаковых систем.
Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные . К естественным языкам относят все национальные языки, к формальным — те, которые относятся к специализированной предметной области.
Кодирование — это процесс представления информации наиболее удобным способом для дальнейших действий над ней (передачи, хранения, обработки).
Исполнение музыкального произведения на музыкальном инструменте является обратным процессом относительно к записи нот. Исполнение музыки — декодирование нот.
- используя числа — числовое кодирование;
- используя значки или рисунки — графическое кодирование;
- используя символы алфавита, из которого состоит исходный текст — символьное кодирование.
Процесс быстрой записи устной речи называют стенографией . Специалисты этой области — стенографисты. Как правило, в стенограмме слово кодируется одним значком.
Иногда необходимо засекретить текст документа с целью защиты от несанкционированного доступа. Тогда текст шифруется.
Шифрование — это процесс кодирования с засекреченным методом, который известен только источнику и адресату.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Представление информации Информатика 10 класс
задачи: Научить учащихся классифицировать информацию по видам; Научить учащихся выбирать понятные формы представления информации; Научить учащихся шифровать и дешифровать информацию цель: освоить виды и формы представления информации
Виды информации По форме представления Текстовая Числовая Графическая Звуковая Комбинированная Смешанная
По способу восприятия информации ВИЗУАЛЬНАЯ АУДИАЛЬНАЯ ОБОНЯТЕЛЬНАЯ ОСЯЗАТЕЛЬНАЯ ВКУСОВАЯ 90% 9% 1%
Виды информации Аксиологическая – совокупность управляющих сигналов, необходимых для жизнеобеспечения и (или) адекватного функционирования самоуправляемых систем. Гносеологическая – данные о внешнем мире, которые мы получаем путем непосредственного воздействия на органы чувств окружающих предметов, а также опосредованным путем через книги, газеты, рассказы других людей. Кибернетическая – это та часть знаний, которая используется в целях сохранения, совершенствования, развития систем различной природы. По характеру отражаемого смысла
Формы представления информации Язык – это совокупность символов, соглашений, правил, используемых для общения, отражения, обмена, отображения и передачи информации. Естественные Формальные Примеры -русский язык; -английский язык; - и т.д. -язык математики;языкхимии; -языки программирования; -командные языки ОС и т.д. Алфавит– набор основных символов, различимых по их начертанию -кириллица - 33 буквы; -латиница - 26 букв; -иероглифы и др. Алфавит жестко зафиксирован. -арабские цифры; ноты; -дорожные знаки; - точки и тире и др. Синтаксис– правила для образования предложений языка Формируется из большого числа правил, из которых существуют исключения Наличие строгих правил Грамматика– правила правописания
Письменность и кодирование информации Код – это система условных знаков для представления информации Кодирование – процесс представления информации, удобный для ее хранения и (или) передачи. Декодирование – процесс, обратный кодированию.
Три основных способа кодирования текста графический – с помощью специальных рисунков или значков; числовой – с помощью чисел; символьный – с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст. КОМПЬЮТЕР – русский язык –– – – – – – – – –– – – – – код Морзе COMPUTER – английский язык 67 79 77 80 85 84 69 82 – код ASCII
Способы и цели кодирования
стенография Стенография – это быстрый способ записи устной речи.
шифрование Шифрование – это процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование – процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст. Методами шифрования занимается наука криптография.
Технические способы кодирования информации Самюэль Финли Бриз Морзе (1791 – 1872) США Создатель первого телеграфа
Телеграфный код Азбука Морзе Неравномерный код (переменная длина кода разных букв) Троичный код. Точка, тире, пауза
Код Бодо Жан Морис Эмиль (1845-1903) Франция
Телеграфный код Код Бодо Равномерный (длина всех символов-5) Первый способ двоичного кодирования информации
Представление информации Языки представления информации Естественные Формальные Кодирование Цели кодирования Засекречи-ваниеинформации Быстрый способ записи Передача потехническимканалам связи Выполнение математических вычислений Шифрование Стенография Телеграфный код Системы счисления Алгоритмыкриптогра-фии Один знак – слово или сочетание букв Код Морзе:неравномерныйтроичныйкод Код Бодо:равномерныйдвоичныйкод Длячеловека: десятичная СС Для ПК:двоичная СС
задания Упражнение 1 Заполните таблицу необходимыми данными: п/п Пример Вид информации Материальный объект Носитель информации 1 Наскальный рисунок Графический Камень Знак 2 3 4 5
Упражнение 2 Представьте с помощью формальных и естественных языков следующую информацию: Информация Естественный язык Формальный язык Нахождение площади треугольника Правило дорожного движения Призыв о помощи
Упражнение 3 Разбить на этапы процесс обмена информацией в следующих ситуациях: Работа телеграфа. Разговор по телефону. Создание новой мелодии.
Практикум Работа 1.1 Шифрование данных Цель работы: знакомство с простейшими приемами шифрования и дешифрования текстовой информации
ГОСТ
Общее понятие кодирования информации
Познание окружающего мира начинается с восприятия его человеком с помощью органов чувств. Зрение, вкус, слух, обоняние, осязание доводят до нашего сознания информацию о самых разнообразных свойствах предметов, а также явлениях и процессах, происходящих вокруг нас. Эта информация поступает к нам в виде набора символов или сигналов. Однако если эти символы или сигналы никому не ясны, то информация будет бесполезной. Поэтому требуется язык общения, который будет понятен всем.
Естественные и формальные языки представления информации
Язык — это знаковая система для представления и передачи информации.
- естественные (например, мимика и жесты, музыка, живопись, речь человека);
- формальные (например, математическая символика, чертежи и схемы, нотная грамота, языки программирования).
Естественный язык можно формализовать. Так для формализации музыки изобрели нотную грамоту, для формализации речи создали национальные алфавиты (например, латинский ($26$ символов), русский ($33$ символа)), кроме этого арабские цифры, азбуку Морзе и т.д.
Естественные языки развивались веками и служили для общения людей между собой. Формальные языки разрабатываются для специальных применений.
Коммуникативный язык несет в себе логическую информацию, именно с помощью него человек преобразует получаемую информацию в знания и передает эти знания другим людям.
Алфавиты представления информации
Первобытные люди для обозначения каждого нового предмета придумывали новые имена. Для получения необходимого разнообразия имен, названий они стали комбинировать звуки таким образом, чтобы получить в результате слова. Так в ходе эволюции человека появилась идея создания конечного алфавита, т.е. некоторого фиксированного набора знаков, из которого можно составить как угодно много слов. Комбинация знаков алфавита называется словом. Из слов можно составлять фразы, которые будут нести определенную смысловую нагрузку.
Готовые работы на аналогичную тему
Таким образом, алфавит – это упорядоченный набор символов или сигналов, который составляет основу языка.
Мощность алфавита - это количество составляющих его символов.
Человек в своей практике общения использует самые разнообразные языки (например, дорожная грамота, включающая в себя знаки дорожного движения и разметки). Прежде всего, это, конечно же, языки устной и письменной речи, в том числе и иностранные.
Кроме того, человек использует ряд языков профессионального назначения. К ним относятся языки математических и химических формул, обозначений электроники (например, схема электрической цепи), языки программирования. При этом каждый язык имеет свой алфавит.
С развитием технических средств передачи информации появилась необходимость использования помимо речевых алфавитов многих других. Одним из примеров первых алфавитов, используемых в технике, является азбука Морзе, в которой каждому знаку обычного алфавита соответствует набор точек и тире.
Общее понятие кодирования информации
Воспринимая информацию, человек стал стремиться зафиксировать ее таким образом, чтобы она стала понятной для других, представляя ее в той или иной форме.
Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.
Люди сохраняют свои знания, записывая их на различных носителях. Благодаря чему эти знания передаются не только в пространстве, но и во времени — от одного поколения к другому.
До наших дней дошли послания предков, которые с помощью различных символов пытались изобразить себя и свои поступки в памятниках и надписях. Примером могут служить наскальные рисунки (петроглифы), которые по сей день представляют загадку для ученых. Вероятнее всего, таким образом древние люди пытались вступить в контакт с будущими поколениями и сообщить о событиях их жизни.
Каждый народ имеет свой язык, состоящий из набора символов (букв): русский, английский, японский и многие другие. Об этом уже упоминалось ранее.
Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.
Код — это набор символов либо условных обозначений, используемый для представления информации.
Алфавит кодирования содержит полный набор кодов.
Кодирование — это процесс представления информации с помощью кода.
Так водитель пытается передать сигнал с помощью гудка или мигания фар. В данном случае гудок (его наличие или отсутствие) – это код, а в случае световой сигнализации кодом будет являться мигание фар или его отсутствие. Пешеход встречается с кодированием информации при переходе дороги по сигналу светофора. Код определяет цвет светофора — красный, желтый, зеленый.
Естественный язык, на котором мы общаемся, тоже представляет собой код, называемый алфавитом. Во время устной речи этот код передается звуками, при письменной — буквами. Причем одну и ту же информацию можно представить различными способами. К примеру, запись разговора можно закодировать на бумажном носителе двумя способами: с помощью букв или специальных стенографических знаков.
В более узком смысле под кодированием часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, которая более удобна при хранении, передаче или обработке.
В процессе развития технических средств появлялись новые способы кодирования информации. Так во второй половине XIX века американский изобретатель Сэмюэль Морзе придумал удивительно простой код, который применяется до сих пор. Используя этот код, информацию можно представить в виде: длинного сигнала (тире), короткого сигнала (точки) и отсутствия сигнала (паузы) для разделения букв. Таким образом, принцип кодирования сводился к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.
Знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил еще в XVII веке уникальную по своей простоте систему представления чисел, основанную на использовании вычислений с помощью двоек.
В настоящее время этот способ представления информации с помощью языка, в состав которого входит всего два символа: $0$ и $1$, называется двоичным кодированием информации и широко используется в технических устройствах, в том числе и в компьютере. Эти два символа $0$ и $1$ принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. bit — Binary Digit - двоичный знак).
Каждому человеку ежедневно в бытовых условиях приходится сталкиваться с устройствами, которые могут находиться только в двух устойчивых состояниях: включено или выключено. И это хорошо известные всем выключатели. Однако изобрести выключатель, который был бы способен устойчиво и быстро переключаться в любое из $10$ состояний, оказалось невозможно. В итоге после ряда неудачных попыток разработчики сделали вывод о невозможности создания компьютера на основе десятичной системы счисления. Поэтому представление чисел в компьютере осуществляется с помощью двоичной системы счисления.
Способ кодирования информации зависит от цели, которая при этом должна быть достигнута. Целью может являться сокращение записи, засекречивание (шифровка) информации, или, напротив, достижение взаимопонимания. Например, система дорожных знаков, флажковая азбука на флоте, специальные научные языки и символы ― химические, математические, медицинские и др., предназначены для того, чтобы люди могли общаться и понимать друг друга. От того, как представлена информация, зависит способ ее обработки, хранения, передачи и т.д.
Читайте также: