Презентация "Кодирование информации с помощью знаковых систем" (10 класс) по информатике – проект, доклад

Кодирование информации с помощью знаковых систем

Информация и информационные процессы (повторение) Знаки: форма и значение Знаковые системы Кодирование информации

МБОУ СОШ №18 имени Э.Д. Потапова

Учитель Зацепина Е.М.

Мичуринск - наукоград

8 класс

Информация и информационные процессы (повторение)

Наибольший объем информации человек получает при помощи: органов слуха; органов зрения; органов осязания; органов обоняния; вкусовых рецепторов. Измерение температуры представляет собой: процесс хранения информации; процесс передачи информации; процесс получения информации; процесс защиты информации; процесс использования информации. Обмен информацией - это: выполнение домашней работы; просмотр телепрограммы; наблюдение за поведением рыб в аквариуме; разговор по телефону. Тактильную информацию человек получает посредством: специальных приборов; термометра; барометра; органов осязания; органов слуха. Информацию, изложенную на доступном для получателя языке называют: полной; полезной; актуальной; достоверной; понятной.

09.12.2018

Предположим, что на "марсианском" языке выражение lot do may означает кот съел мышь; may si - серая мышь; rо do - он съел. Как написать на "марсианском" языке серый кот? Представьте в математической форме следующее утверждение: Если сумму чисел от одного до пяти разделить на разность чисел десять и семь, то в результате получится пять. Какая форма записи удобнее? 3. Что может обозначать запись 18-15 с точки зрения продавца в магазине, машиниста электропоезда, ученика на уроке математики?

Знаки: форма и значение

Мир вокруг нас полон всевозможных образов, звуков, запахов, и всю эту информацию доносят до сознания человека его органы чувств с помощью знаков. По способу восприятия знаки делятся на: зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые и осязательные. Зрительные: буквы и цифры письменной речи, знаки химических элементов, музыкальные ноты, дорожные знаки и т.д. Слуховые: звуки устной речи, звуковые сигналы (звонок, колокол, свисток, гудок, сирена и т.д.) Обонятельные знаки позволяют ощущать запахи. Многие животные помечают место обитания своей шерстью, запахом, показывая, что территория занята им. Органы вкуса несут информацию о вкусе еды; Осязательные знаки: рукопожатия, похлопывания по плечу и т.д. Для слепых азбука Брайля (осязательный способ восприятия текстовой информации).

Для долговременного хранения знаки записываются на носители информации. Носитель информации – материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации. Для передачи информации на большие расстояния используют знаки в форме сигналов: световые сигналы светофоров; звуковые сигналы звонков; электрические сигналы в телефонных и компьютерных сетях, электромагнитные волны передают сигналы радио и телевидения.

Знаки отображают объекты окружающего мира или понятия, т.е. имеют определенное значение (смысл). Различаются знаки по способу связи между их формой и значением: иконические позволяют догадаться об их смысле, т.к. имеют форму, похожую на отображаемый объект (значки на Рабочем столе операционной системы компьютера); Символы - знаки, для которых связь между формой и значением устанавливается по общепринятому соглашению (символы химических элементов, отображающие атомы химических элементов. O2-кислород).

Знаковые системы

Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита (набор знаков) и правил выполнения операций над знаками. Языки - знаковые системы для представления информации: естественные; формальные(системы счисления, язык алгебры; ноты, точки и тире азбуки Морзе).

Язык как знаковая система

Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.), то есть информация представляется с помощью естественных языков. В основе языка лежит алфавит, то есть набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию. Язык – это определенная система символов и правил представления информации. В основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, английский язык использует латиницу (26 знаков), китайский язык использует алфавит из десятков тысяч знаков (иероглифов). Последовательности символов алфавита в соответствии с правилами грамматики образуют основные объекты языка — слова. Правила, согласно которым образуются предложения из слов данного языка, называются синтаксисом.

Двоичная знаковая система

Вся информация, которую обрабатывает компьютер должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр: 0 и 1. С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента: 0 – отсутствие электрического сигнала; 1 – наличие электрического сигнала. Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных. Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.

Кодирование информации

В процессе восприятия, передачи и хранения информации живыми существами человеком или техническими устройствами происходит ее кодирование. Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием. Код — набор символов (условных обозначений) для представления информации. Код — система условных знаков (символов) для передачи, обработки и хранения информации(со общения). Кодирование — процесс представления информации (сообщения) в виде кода. Все множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования. Например, в памяти компьютера любая информация кодируется с помощью двоичного алфавита, содержащего всего два символа: 0 и1. Декодирование- процесс обратного преобразования кода к форме исходной символьной системы, т.е. получение исходного сообщения. Например: перевод с азбуки Морзе в письменный текст на русском языке. В более широком смысле декодирование — это процесс восстановления содержания закодированного сообщения. При таком подходе процесс записи текста с помощью русского алфавита можно рассматривать в качестве кодирования, а его чтение — это декодирование.

Способы кодирования информации

Для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств. В процессе преобразования информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую происходит перекодирование информации. Перекодирование - операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы. Если надо записать текст в темпе речи — используем стенографию; если надо передать текст за границу — используем английский алфавит; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, — записываем его по правилам грамматики русского языка. «Здравствуй, Саша!» «Zdravstvuy, Sasha!»

Выбор способа кодирования информации может быть связан с предполагаемым способом ее обработки. Покажем это на примере представления чисел — количественной информации. Используя русский алфавит, можно записать число "тридцать пять". Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем «35». Второй способ не только короче первого, но и удобнее для выполнения вычислений. Какая запись удобнее для выполнения расчетов: "тридцать пять умножить на сто двадцать семь" или "35 х 127"? Очевидно — вторая.

Шифрование сообщения

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. 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, известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука под названием криптография.

Оптический телеграф Шаппа

В 1792 году во Франции Клод Шапп создал систему передачи визуальной информации, которая получила название «Оптический телеграф». В простейшем виде это была цепь типовых строений, с расположенными на кровле шестами с подвижными поперечинами, которая создавалась в пределах видимости одно от другого. Шесты с подвижными поперечинами — семафоры — управлялись при помощи тросов специальными операторами изнутри строений. Шапп создал специальную таблицу кодов, где каждой букве алфавита соответствовала определенная фигура, образуемая Семафором, в зависимости от положений поперечных брусьев относительно опорного шеста. Система Шаппа позволяла передавать сообщения на скорости два слова в минуту и быстро распространилась в Европе. В Швеции цепь станций оптического телеграфа действовала до 1880 года.

Первый телеграф

Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. Телеграфное сообщение — это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату. Изобретатель Сэмюель Морзе изобрел удивительный код(Азбука Морзе, код Морзе, «Морзянка»), который служит человечеству до сих пор. Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке. Самым знаменитым телеграфным сообщением является сигнал бедствия "SOS" (Save Our Souls - спасите наши души). Вот как он выглядит: «• • • – – – • • •»

Азбука Морзе

Неравномерность кода

− • − − • • • − − • • − Характерной особенностью азбуки Морзе является переменная длина кода разных букв, поэтому код Морзе называют неравномерным кодом. Буквы, которые встречаются в тексте чаще, имеют более короткий код, чем редкие буквы. Это сделано для того, чтобы сократить длину всего сообщения. Но из-за переменной длины кода букв возникает проблема отделения букв друг от друга в тексте. Поэтому для разделения приходится использовать паузу (пропуск). Следовательно, телеграфный алфавит Морзе является троичным, т.к. в нем используются три знака: точка, тире, пропуск.

Первый беспроводной телеграф (радиоприемник)

7 мая 1895 года российский ученый Александр Степанович Попов на заседании Русского Физико-Химического Общества продемонстрировал прибор, названный им "грозоотметчик", который был предназначен для регистрации электромагнитных волн. Этот прибор считается первым в мире аппаратом беспроводной телеграфии, радиоприемником. В 1897 году при помощи аппаратов беспроводной телеграфии Попов осуществил прием и передачу сообщений между берегом и военным судном. В 1899 году Попов сконструировал модернизированный вариант приемника электромагнитных волн, где прием сигналов (азбукой Морзе) осуществлялся на головные телефоны оператора. В 1900 году благодаря радиостанциям, построенным на острове Гогланд и на российской военно-морской базе в Котке под руководством Попова, были успешно осуществлены аварийно-спасательные работы на борту военного корабля "Генерал-адмирал Апраксин", севшего на мель у острова Гогланд. В результате обмена сообщениями, переданным методом беспроводной телеграфии, экипажу российского ледокола Ермак была своевременно и точно передана информация о финских рыбаках, находящихся на оторванной льдине.

Телеграфный аппарат Бодо

Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два разных вида сигналов. Не важно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица. Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала. Длина кода всех символов одинаковая и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов — это знак текста. Поэтому пропуск не нужен. Код называется равномерным, если длина кода всех символов равна. Код Бодо — это первый в истории техники способ двоичного кодирования, информации. Благодаря этой идее удалось создать буквопечатающий телеграфный аппарат, имеющий вид пишущей машинки. Нажатие на клавишу с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передается по линии связи. В честь Бодо была названа единица скорости передачи информации — бод. В современных компьютерах для кодирования текста также применяется равномерный двоичный код.

Telex Это интересно: Отель, не имеющий телекса, не может иметь рейтинг "пять звезд".

Вопросы:

Что такое код? Приведите примеры кодирования информации, используемой в физике, биологии, географии, математике? Придумайте свои способы кодирования русских букв. Закодируйте сообщение «информатика» с помощью кода Морзе.