Аркадий Воловник - Знакомьтесь, информационные технологии

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 внутри него, занимаются врачи и биологи, которые далеки от теории информации. Потому и стало возможным утверждение одного нейрофизиолога, что информация об образе в мозгу человека передается четырьмя электромагнитными двоичными импульсами. Эти четыре импульса, способные передавать образ, он назвал «золотыми». Очевидно, что четырехразрядное слово не может содержать информацию, объем которой несколько миллионов бит, а именно такой объем необходим для того, чтобы описать образ человека, животного или какого-нибудь предмета.