Урок 1. Информация и сигнал. Свойства информации

Информатика · Блок I. Информация и информационные процессы

🎯 Что ты узнаешь

• Чем информация отличается от сигнала и почему это не одно и то же слово с разных сторон.
• Что такое носитель информации и почему одна и та же новость может ехать на бумаге, на волне и на стекле оптоволокна.
• Какие сигналы называют непрерывными, а какие дискретными, и как отличить их на глаз.
• Шесть свойств информации: актуальность, достоверность, полнота, полезность, понятность, объективность.
• Как эти свойства работают в жизни: почему прогноз погоды за прошлый вторник бесполезен, а инструкция на китайском непонятна, хотя оба текста совершенно верны.

📖 Разбираемся в теме

Информация, сигнал и носитель

Ты сидишь дома, звонит телефон, и мама говорит: «Буду через час». Сколько здесь участников событий? На первый взгляд двое: мама и ты. На самом деле три.

Информация — это сведения, смысл: мама приедет через час. Смысл нельзя потрогать, взвесить или положить в карман.

Сигнал — это то, чем смысл передали: колебания воздуха от маминого голоса, потом электрические колебания в микрофоне, потом радиоволна, потом снова звук из динамика твоего телефона. Сигнал можно измерить приборами: у него есть частота, громкость, напряжение.

Носитель — это то, на чём или в чём сигнал существует: воздух, радиоволна, медный провод, стекло оптоволокна, лист бумаги, магнитный слой диска.

📌 Правило: информация — это смысл, сигнал — физический процесс, которым смысл передают, носитель — среда, где этот процесс идёт. Информация без сигнала никуда не доедет, а сигнал без получателя, который его понимает, так и останется колебанием воздуха.

Проверим на примерах.

Из таблицы видно главное: один и тот же смысл можно передать совершенно разными сигналами. «Стой» говорят красным светом, поднятой рукой регулировщика, словом, гудком, строчкой в книге правил. И наоборот: один и тот же сигнал разным людям несёт разный смысл. Красный свет для водителя, дальтоника и марсианина, который про светофоры не слышал, значит очень разное.

Почему сигнал сам по себе ещё не информация

Представь: ты слышишь из соседней комнаты громкий разговор на незнакомом языке. Сигнал есть, и очень мощный. Информации для тебя ноль. Как только кто-то переведёт, тот же сигнал превратится в сведения.

Отсюда важный вывод, который в учебнике прячется за скучной формулировкой: информация появляется в момент, когда получатель может истолковать сигнал. Пока нет того, кто понимает код, есть только физика: волны, заряды, пятна краски.

Непрерывные и дискретные сигналы

Все сигналы делятся на два больших семейства, и это деление тебе понадобится и в теме про звук, и в теме про графику.

Непрерывный (аналоговый) сигнал меняется плавно и принимает бесконечно много промежуточных значений. Между двумя любыми значениями всегда найдётся третье.

Дискретный сигнал меняется скачками и принимает только отдельные, заранее оговорённые значения. Между соседними значениями ничего нет.

Нарисуем оба. Сначала непрерывный: линия идёт без единого разрыва, у неё есть значение в любой момент времени, и это значение может быть каким угодно, хоть 3,7, хоть 3,74, хоть 3,741.

Теперь дискретный. Здесь значения снимают только в отдельные моменты (t1, t2, t3 …), и каждое значение обязано попасть на одну из разрешённых ступенек: 1, 2 или 3. Между столбиками сигнала нет вообще, а «2,5» не бывает, потому что такой ступеньки не завели.

Разница видна сразу: у непрерывного сигнала линия сплошная и высота любая, у дискретного вместо линии отдельные столбики, а их высота выбирается из короткого списка.

Как отличить на практике: задай вопрос «бывают ли промежуточные значения?»

📌 Правило: компьютер внутри работает только с дискретными сигналами. Всё непрерывное, что приходит из внешнего мира (звук, свет, температура), он сначала превращает в цепочку отдельных значений. Как именно, разберём в уроке 3.

Свойства информации

Одни и те же сведения бывают полезными и бесполезными, и зависит это не от количества букв, а от свойств. Их шесть, и каждое отвечает на свой вопрос.

1. Актуальность — вовремя ли пришли сведения?

Прогноз погоды на прошлый вторник верен до последней цифры, но сегодня не нужен никому. Расписание автобуса, которое поменяли месяц назад, не просто бесполезно: оно вредно, потому что по нему человек опоздает.

2. Достоверность — соответствуют ли сведения действительности?

«Завтра отменят все уроки» от одноклассника в чате и то же самое в приказе директора на сайте школы отличаются именно достоверностью. Текст один, доверие разное.

3. Полнота — хватает ли сведений, чтобы принять решение?

«Встречаемся завтра в шесть» — сведения неполные: где? утра или вечера? Решение по ним принять нельзя, придётся переспрашивать. Полнота проверяется просто: можешь ли ты действовать, не задавая дополнительных вопросов.

4. Полезность — нужны ли эти сведения именно тебе и именно сейчас?

Расписание поездов по Аргентине достоверно, актуально и полно. Для тебя оно бесполезно, потому что ты в Аргентину не собираешься. Полезность всегда привязана к конкретному получателю и конкретной задаче.

5. Понятность — на языке ли получателя изложены сведения?

Инструкция к телевизору на японском понятна японцу и непонятна тебе. Учебник высшей математики понятен студенту и непонятен семикласснику. Сведения те же, понятность разная.

6. Объективность — зависит ли изложение от того, кто его делает?

«Температура воздуха 5 градусов» — объективно, прибор покажет одно и то же любому. «На улице холодно» — субъективно: для жителя Сингапура холодно, для жителя Норильска тепло.

📌 Правило: актуальность, достоверность и полнота — свойства самих сведений. Полезность и понятность зависят от получателя: одна и та же новость полезна одному и бесполезна другому. Объективность зависит от способа получения: прибор объективен, человеческое впечатление нет.

Как свойства теряются

Полезно помнить, что́ именно портит каждое свойство:

✏️ Задания

1. Для каждой ситуации назови отдельно информацию, сигнал и носитель: а) будильник звонит в семь утра; б) на мониторе горит надпись «Батарея разряжена»; в) ты получил письмо в бумажном конверте; г) кошка мяукает у миски.

2. Определи, какой сигнал: непрерывный или дискретный. а) показания песочных часов; б) показания электронных часов; в) сигнал светофора для пешеходов; г) яркость лампы с плавным регулятором; д) количество пассажиров в автобусе; е) скорость велосипеда.

3. Одно и то же сообщение «на улице минус пять» передали четырьмя способами: голосом, эсэмэской, надписью на табло у аптеки, звонком по видеосвязи с показом термометра. Для каждого способа укажи сигнал и носитель. Изменилась ли при этом сама информация?

4. Какое свойство информации нарушено в каждом случае? Назови ровно одно, главное. а) учебник по информатике на английском языке у ученика, который английского не знает; б) сообщение «скидки закончились вчера»; в) рецепт без указания количества муки; г) «этот фильм самый лучший в мире»; д) реклама зимних шин человеку без машины; е) слух о том, что завтра отменят контрольную.

5. Приведи свой пример сведений, которые одновременно достоверны и бесполезны. Объясни, почему они бесполезны и что нужно изменить, чтобы они стали полезны.

6. Прочитай объявление: «Завтра в 15:00 в кабинете информатики состоится олимпиада». Проверь его по всем шести свойствам. Каких сведений не хватает, чтобы ученик точно знал, что делать?

7. Объясни своими словами, почему фраза «сигнал есть, а информации нет» не противоречива. Приведи два примера такой ситуации.

8. Термометр на улице показывает 12,4 градуса. Человек говорит: «сегодня прохладно». Какие сведения объективны, а какие субъективны? Можно ли из субъективной оценки получить объективную и наоборот?

💡 Запомни главное

• Информация — смысл, сигнал — физический процесс, носитель — среда. Это три разные вещи.
• Сигнал становится информацией только у того получателя, который умеет его истолковать.
• Непрерывный сигнал меняется плавно и принимает бесконечно много значений, дискретный меняется скачками и принимает только отдельные значения.
• Компьютер работает только с дискретными сигналами.
• Шесть свойств: актуальность, достоверность, полнота, полезность, понятность, объективность.
• Полезность и понятность зависят от получателя, поэтому одни и те же сведения бывают полезны одному и бесполезны другому.