Знакомьтесь, информационные технологии
Шрифт:
• Информация может передаваться в пространстве или перерабатываться только при использовании энергии.
• Информация обладает свойством размножения или тиражирования, т. е. воспроизводства с сохранением всех характеристик и свойств оригинала. Очевидно, что при снятии копии с оригинала он остается неизменным. Количество копий может быть снято без ограничений.
Поэтому при описании передачи и хранения информации всегда необходимо указать носитель и энергию. Если говорить о современных компьютерах, то энергия – электричество, основной памятью являются магнитные носители (диски и ленты), на которых информация может храниться без энергии. Естественно, чтение и запись информации требуют энергетических затрат (на перемещение диска или ленты, на позиционирование магнитных головок, на передачу данных от головки в компьютер и т. д.).
Важнейшим свойством вторичной информации является возможность ее кодирования и перекодирования, т. е. использование различных алфавитов. При этом длины алфавитов могут быть различными. Самый короткий алфавит – двоичный, содержащий только два символа – «О» и «1». Для
Сегодня можно говорить о двух формах представления информации: аналоговой и дискретной. При аналоговой форме информация содержится в форме сигнала. Дискретная форма предполагает использование алфавита с фиксированным числом символов. Есть принципиально важные отличия в представлении аналоговых и дискретных сигналов. В аналоговом сигнале именно форма самого сигнала содержит информацию. А в дискретной форме допускается различная форма знака алфавита (сигнала) в пределах установленных допущений. Так, буква «А» может быть записана в разных вариантах даже на компьютере, например так: а, или А, или А, и при любом написании мы точно знаем, что это буква «А». Человек уже многие годы пользуется как аналоговой, так и дискретной формами представления информации. Обычные канцелярские счеты (или абак, как его называли древние) – это счет с дискретным представлением информации: здесь всегда костяшка находится слева или справа и не может занимать промежуточного положения. А логарифмическая линейка – это счет с аналоговым представлением, ибо результат зависит от места установки сдвижной линейки. Даже современные часы дискретные или аналоговые: цифровые или стрелочные, соответственно.
Сегодня разработаны различные преобразователи информации из аналоговой формы в цифровую и обратно. Первые называются аналого-цифровые преобразователи (АЦП), а вторые – цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Они широко применяются при управлении различными машинами и механизмами, т. к. с датчиков часто поступает аналоговая информация, а в компьютере ведется работа с дискретной информацией. На рис. П1 показан вариант построения системы управления производственным механизмом. Управляющие приводы (различные двигатели) также аналоговые. Поэтому здесь происходят оба преобразования: из аналоговой формы в дискретную и обратно. При этом информационная составляющая не изменяется.
Рис. П1. Схема управления механизмом
Дома мы также постоянно наблюдаем преобразование форм информации. Так, музыка на CD записана в цифровой форме, а динамик воспроизводит ее в аналоговой. Спутниковое телевидение ведется в цифровой форме и на DVD фильм записан «цифрой», а телевизор воспроизводит все в аналоговой форме. Естественно, информация песни или фильма при этом не изменяется. Более высокое качество воспроизведения определяется тем, что при цифровой записи влияние помех на сигнал значительно меньше.
С середины XX века развитие аналоговой и дискретной (цифровой) вычислительной техники шло параллельно. Более того, на начальном этапе преимущество было за аналоговыми вычислительными машинами (АВМ), которые позволяли решать дифференциальные уравнения различной степени гораздо быстрее, чем это делали цифровые вычислительные машины (ЦВМ). АВМ широко использовались для управления различными механизмами тогда, когда ЦВМ применялись только для математических расчетов. Однако цифровая техника развивалась более быстро. Главным достоинством цифровых вычислительных машин является возможность получить результат с любой, заранее заданной точностью. АВМ решала уравнения быстро, но не обеспечивала высокой точности. К началу 80-х годов требования к точности вычислений значительно выросли, а производительность процессоров позволила получать решения за относительно малое время. Это и предопределило победу компьютеров над аналоговыми машинами.
При анализе работы информационных систем нужно учитывать все указанные особенности информации. И необходимо помнить, что информация – всеобщее свойство материи и потому присутствует как в человеческих изделиях, так и вне зависимости от человеческого труда.
Информационные технологии сегодня во многом ассоциируются с Internet – Сеть позволяет работать и отдыхать, делать покупки и управлять банковским счетом, лечиться и учиться, управлять государством и кухонными агрегатами. Именно поэтому в книге основной темой является Глобальная сеть. Принципы организации работы Internet описаны в разд. «Как устроен Internet» данного приложения.
Сегодня исследованиями мозга, в том числе и информации, находящейся
Изучение того, как происходит работа с информацией в мозге, необходимо одновременно для решения двух проблем:
• понять, как работает центральная нервная система человека, что позволит лечить многие болезни на качественно новом уровне;
• использовать полученные знания для создания новых информационных устройств, которые могут быть построены на принципах, используемых человеческим мозгом при обработке информации.
Для того чтобы всесторонне изучать мозг, основной функцией которого является обработка информации, необходимо привлекать к этим исследованиям (кроме физиологов, биологов и медиков) также и специалистов по теории информации. В разд. «Информатика мозга» осуществлена попытка оценить то, как проводится работа с информацией в центральной нервной системе человека. Это попытка выдвинуть гипотезу, которая смогла описать движение и хранение информации в человеческом мозге. В разделе проводится анализ энергетики и формы представления информации и не затрагивается ее содержательная часть.
Материал названного раздела является статьей, которая была написана в 1990 году и опубликована в начале 1991 года. Мы сохранили все те обозначения, которые применялись в то время. В частности, сохранено и наименование ЦВМ, которое сегодня повсеместно заменено на «компьютер». Добавлены только сноски, позволяющие лучше понимать произошедшие изменения.Как устроен Internet
Internet качественно отличается от телеграфа, телефона, газет, радио и телевидения: информация здесь не только доставляется адресату, но и просто предоставляется на всеобщее обозрение, и каждый может сам найти и воспользоваться именно тем, что ему интересно. Это самый демократичный способ получения информации, поэтому Сеть и запрещена в Северной Корее и ограничена во многих странах. Не менее важной особенностью Internet является то, что здесь возможно общение не только с людьми, но и с базами данных и знаний. Сегодня современная экономика и жизнь людей просто немыслимы без этого средства коммуникаций.
Только 30 лет
Internet – это средство обмена информацией, представляющее собой Всемирную сеть, объединяющую более 100 тысяч локальных вычислительных сетей, к которым подключено (на конец 2001 года) более 1 млрд. компьютеров. Само наименование Internet означает «межсетевая сеть», иногда Сеть называют «сетью сетей», подчеркивая тем самым ее «конфедеративность». Все компьютеры и локальные сети взаимодействуют между собой на основе единого протокола обмена данными, что позволяет унифицировать передачу информации между различными компьютерными платформами: Microsoft Windows (примерно 70 % компьютеров, работающих в Internet, базируется на этой платформе), Apple Macintosh (20 %) и открытыми платформами класса UNIX (10 %).
У Internet несколько дней рождения, один из них – 2 января 1969 года. В этот день Управление перспективных исследований (ARPA – Advanced Research Projects Agency) Министерства обороны США начало работу над проектом связи компьютеров оборонных организаций. В результате исследований была создана сеть ARPANET (окончание NET – от слова Network – «сеть»), в основе функционирования которой лежали принципы, позже использованные в Internet. Следующим этапом в развитии Internet было создание сети Национального научного фонда США (NSF). Сеть, названная NSFNET, объединила научные центры Соединенных Штатов. При этом основой сети стали пять суперкомпьютеров, соединенных между собой высокоскоростными линиями связи. Все остальные пользователи [124] подключались к сети и могли использовать возможности, предоставляемые этими компьютерами.
В 1989 году сотрудник Европейской лаборатории физики частиц (CERN) Тим Бернерс-Ли, занимавшийся проблемой информационного обмена между физиками-ядерщиками с помощью компьютерных систем, сделал попытку применить для этой цели гипертекст. В следующем году он разработал протокол HTTP, управляющий потоками информации в WWW, адресную систему ULR и язык создания гипертекстов HTML. 28 октября 1991 года Бернерс-Ли объявил об открытии списка адресов WWW – этот день также можно считать днем рождения Всемирный паутины. А уже в декабре 1992 года Национальный центр по суперкомпьютерным приложениям США объявил о создании первого Web-сервера.
Однако в истории создания WWW было еще одно событие, которое окончательно расставило точки над «i». В 1993 году Марк Андриессен из университета штата Иллинойс создал первую программу-навигатор для путешествия в среде Web и назвал ее Mosaic. Этот браузер дает возможность работать как с текстами, так и с графикой в Internet.
Структура Сети
В общем случае Internet осуществляет обмен информацией между любыми двумя компьютерами, подключенными к Сети. В Internet можно выделить два вида компьютеров – серверы и клиенты. Серверы [125] – это мощные, надежные машины, работающие 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Они постоянно соединены с Internet и готовы предоставлять сервис – доставлять документы или пересылать почту, отвечая при этом на десятки и сотни запросов одновременно. Как правило, они работают под управлением того или иного варианта операционной системы UNIX. Серверы также называют хостами или сайтами от английского слова site («место, местонахождение»), особенно применительно к Web-сайтам.