ответы основы информоционных систем. ОИС отв. Жйелер теориясыны негізгі элементтерін натылап крсетііз. Жйені асиеттерін атаыз жне р асиетіне сипаттама берііз
 Скачать 1.95 Mb.
|
|
Ақпараттық жүйе анықтамасын беріңіз және оның белгілері бойынша классификациялаңыз. Ақпарат теориясының негізгі ұғымдары мен тұжырымдамалары Ақпаратқа қарағанда кең және тұтыну ұғымын табу қиын, бірақ оған осы терминді қолдануға болатын көптеген мағыналық мағыналарды біріктіретін анықтама беру оңай емес. Жалпы философиялық (ақпарат нақты дүниенің бейнесі бар) ең тар практикалық (ақпарат сақтау, беру және қайта құру объектісі болып табылатын барлық мәліметтер бар). Кейбір шетелдік авторлармен ақпарат материалдан тыс идеалистік ұстанымдардан материал мен сананың арасындағы аралық орын алатын кейбір субстанция ретінде түсіндіріледі. Сөз жоқ, тұжырымдалған анықтама ақпараттың ең жалпы және маңызды белгілерін сипаттауы тиіс. Ақпарат теориясы көптеген салаларда жемісті қолданылатындықтан, ақпарат дегеніміз не туралы мәселені талқылау техникалық, табиғи және басқа да жеке ғылымдардың шеңберінен шықты. Ақпарат ұғымы кез келген табиғат объектілерінің құрылымына, күрделілігіне, ретке келтірілуіне, ұйымдастырылуына байланысты қарастырылуы тиіс. Құрылым, жүйе, ұйым, ретке келтіру ұғымдары әртүрлілік ұғымын пайдалануды болжайды, сондықтан ақпарат ұғымын талдау кезінде оның негізі ретінде әртүрлілік Концепциясын қабылдау керек, тек элементтердің әртүрлілігі ғана емес, сонымен қатар байланыстардың, қатынастардың, қасиеттердің және т. б. алуан түрлілігі деп түсіну керек. Сан алуандық белгілі бір аспектілер бар және бұл факт түрлі класстарды: статистикалық, комбинаторлық, алгоритмдік, топологиялық және т.б. зерттейтін ақпарат теориясын жасаудың әртүрлі тәсілдерінде, ақпараттың әртүрлі математикалық тұжырымдамаларында өз көрінісін тапты. Алғаш рет Сан алуантүрлілік тұжырымдамасы, ақпарат теориясын құру үшін айырмашылықтар У. Эшби қолданды У. Эшби әртүрлілігі деп кейбір соңғы жиын элементтерінің сипаттамасын түсінеді,олардың бір-бірінен айырмашылығы, сәйкес келмеуі. Егер көп түрлілік болса және осы жиыннан таңдау болса, онда бұл таңдаудың әр түрлі ықтимал нәтижелері элементтердің тиісті мүмкіндіктерімен байланысты болады, яғни көптеген Ықтималдықтар әртүрлі жиындарда көрсетіледі. Бұл идея ол статистикалық модель ретінде айырмашылықтар, әртүрлілік ұғымының негізінде ақпарат ұғымын қабылдады. Егер көптің әртүрлілігі ақпарат ұғымымен байланыстырылса, онда сан алуандық дәрежесінің логарифмдік өлшемі осы соңғы жиын қуатының логарифміне тең, ақпарат санының шарасы ретінде қабылдануы мүмкін. Оның мүмкіндігінен шындыққа көшу процесінде алуан түрлілікті шектеудің кейбір шарасы ықтималдылық болып табылады. Әртүрлілікті шектеумен мүмкін және нақты әртүрліліктің арақатынасы ретінде белгісіздік ұғымы да байланысты. Бұл ақпарат ұғымдарының терең байланысын, әртүрлілік концепциясы негізінде ықтималдық пен белгісіздікті көрсетеді және сондықтан К. Шеннон әзірлеген ақпарат теориясының бірінші (статистикалық) нұсқасы дәл осы негізде жасалғаны заңды болып табылады. Алайда әртүрлілік әлі ақпарат емес. Әртүрлілік-ақпараттың негізі, ал әртүрлілік ұғымы-ақпарат ұғымының маңызды белгісі. Басқа белгі – бейнелеу, ал ақпарат бейнелеудің мазмұны ретінде ұсынылады. Мұндай тәсіл наметил Н. Винер, ақпарат түсінігін сыртқы әлемнен алынған мазмұнның белгісі ретінде, оған біздің ыңғайлау процесінде және оған біздің сезімдеріміздің бейімделуі. Бұл жүйе бір жүйенің мазмұны Басқа (көрсетілетін) мазмұнға сәйкес келетін жүйелер арасындағы белгілі бір ұқсастықты белгілеуге әкелетін материалдық жүйелердің өзара іс-қимылы. Сонымен қатар, оның ішінде, оның бөліктері арасында әрдайым өзара іс-қимыл бар, яғни ерекше көрініс түрі ретінде өздігінен еліктеу туралы айтуға болады. Сондай-ақ, ақпарат басқару процестері мүмкін ұйымдасқан материяға ғана тән деген пікір өте кең таралған. Бұл көзқарасты жақтаушылар ақпарат деп тек қабылданған және ойластырылған, яғни басқару үшін пайдалану орынды нәрсе түсінеді. Бұл жерде ақпараттың бар болуы туралы мәселе объектінің ақпаратты қабылдау және пайдалану қабілеті туралы сұрақпен заңсыз теңестірілетіндігін атап өту қиын емес. Мұндай тәсілде субъективизм позициясына жету оңай, ол объективті түрде бар субъектіге тәуелді. Ақпарат түсінігін түсіндіруде барлық айырмашылықтар болған кезде, ақпарат әрдайым сигнал түрінде материалдық-энергетикалық нысанда көрініс беретіні сөзсіз. Оны техникалық құралдардың көмегімен өңдеуге мүмкіндік беретін формальды түрде ұсынылған ақпаратты Деректер деп атайды. Қазіргі уақытта ақпарат теориясының әртүрлі түрлері мен функцияларын зерттейтін көптеген дербес даму тармақтары бар, алайда олардың әрқайсысында зерттеу сандық немесе сапалық аспектіде жүргізіледі. Математикалық атауын алған бірінші бағыт сандық қатынасты зерттейді және негізгі ұғымдардың бірі ретінде ақпарат санымен жұмыс істейді. Екінші, логикалық бағыт ақпараттың мағыналық мазмұнын (семантикалық теория) және құндылығын (прагматикалық теория) зерттейді. Қазіргі математикалық ақпарат теориялары келесі тәсілдердің бірін қолданады: статистикалық (ықтималдық), комбинаторлық, топологиялық және алгоритмдік. К. Шеннон жасаған ақпараттың статистикалық теориясы барлық кейінгі зерттеулерге елеулі әсер еткен Тарихи бірінші және жеткілікті аяқталған теория болып табылады. К. Шеннон алғашқылардың бірі болып, ақпараттың саны ықтималдық ұғымының негізінде анықталуы мүмкін екеніне назар аударды. Белгісіздік (айқындылық) объективті шындықтың сипаттамасы ретінде, сондай-ақ оның субъект қызметінің нысандарында көрініс табуы ретінде қабылдануы мүмкін, сондықтан белгісіздіктің өзгеруін ақпараттың сандық өлшемімен байланыстыру заңды. Ақпараттың статистикалық теориясы белгісіздіктің сапалық жағынан алаңдатады, белгісіздікті сандық Алып тастау ақпаратты алу процесі ретінде түсіндіріледі, ал алынған белгісіздік шарасы ретінде ақпарат Саны ұғымы қолданылады. Осылайша, ақпараттың статистикалық теориясында ықтималдығы белгілі бір оқиғаның нәтижесінде алынған белгісіздік шарасы ақпарат Саны немесе, дәлірек айтқанда, ақпараттың жеке Саны деп аталады. Бұл ретте ақпараттың сапасы, мәні, құндылығы және т.б. ескерілмейді. Әдетте, оқиғалардың кейбір жиынтығы үшін ақпараттың жеке емес, орташа саны, олардың санына ғана емес, ықтималдықтардың таралуына да байланысты қарастырылады. Қазіргі заманғы ақпарат теориясындағы негізгі бағыттар Қазіргі заманғы ақпарат теориясында қазіргі уақытта қарқынды дамып келе жатқан үш негізгі бағыт бар. 1. Семантикалық, оның міндеті ақпараттың мағыналық мазмұнын зерттеу болып табылады. 2. Прагматикалық, зерттеу объектісі ақпараттың құндылығы болып табылады. 3. Статистикалық, онда ақпараттық процестерге ықтималдық тәсіл негізінде байланыс және басқару жүйелерінде ақпаратты алудың, берудің және пайдаланудың математикалық заңдылықтары зерттеледі. Ақпарат теориясының қысқаша көрсетілген даму бағыттарын қарастырайық. Ақпараттың семантикалық теориясы Ақпараттың семантикалық тұжырымдамасының негізгі идеясы оның түріне байланысты пайымдаулардың мазмұнын өлшеу мүмкіндігі болып табылады, яғни мұнда семантикалық қасиеттер ақпараттың синтаксистік қасиеттері арқылы көрінеді. Синтаксистік қасиеттер элементтер мен олардың байланыстары арасындағы ішкі қатынастарды сипаттайды, бұл нақты жүйенің қасиеті және синтактиканың мақсаты-тілдің тек формальды аспектілерін зерттеу [Харкевич ?]. Семантика тек формальды ережелерді ғана емес, сонымен қатар ақпараттың нақты заттарға және олардың байланыстарына қарым-қатынас ережелерін да зерттейді. Формальды конструкцияларда шындық бейнеленетіндіктен, оның нысаны арқылы мазмұнын өлшеу мүмкін – бұл ақпараттың семантикалық теорияларының бастапқы алғышарттары. Ақпараттың семантикалық теориясы Шеннон теориясының логикалық аналогы болып табылады. Пікір мазмұнын өлшеу үшін логикалық ықтималдық ұғымы қолданылады, мысалы, формальды тілде жазылған гипотезаны растау дәрежесі. Ақпараттың мазмұны осы тіл жүйесіндегі объектінің ықтимал жағдайларымен анықталады. Индуктивті логика әдістерінің көмегімен ұсынылған гипотезаның бастапқы сенімді біліммен байланысы анықталады. Гипотеза мен сенімді білім арасындағы байланыс гипотезаны растау дәрежесімен анықталады. Гипотезаны растау дәрежесінің логарифмі гипотезадағы семантикалық ақпараттың санына тең қабылданады. Семантикалық ақпаратты бағалауға перспективалы көзқарас Ю. ШРЕЙДЕРмен [] мәннің бейнелі концепциясы және сан алуандылық концепциясы негізінде ұсынылған. Теория қабылдағышқа хабар көзінің алфавиті белгілі деген болжаммен құрылады. Жалпы тұжырымда бұл қабылдағыш кейбір білім қорына ие – тезаурус, егер оларды талдау алгоритмі бар болса, хабарламаларды ала отырып, өзгеруі мүмкін. Бұл жағдайда хабарламадағы семантикалық ақпараттың саны, әрине, хабарлама мазмұнының ықпалымен тезаурус өзгеру дәрежесімен өлшенеді. Егер бір хабарлама неғұрлым күрделі (бай) тезаурусты қабылдағыштарға келіп түссе, семантикалық ақпарат өлшемі өседі, өйткені неғұрлым күрделі тезаурустарда өзгерту үшін мүмкіндіктер көп. Шындығында, ақпараттың мазмұны қабылдаушыға түсінікті тілде қалыптастырылуы тиіс, әйтпесе оны қабылдау семантикалық мазмұны жоқ кейбір белгілер жиынтығы ретінде синтаксистік деңгейде қалады. Алайда, белгілі алфавит және Код кезінде семантикалық Ақпарат саны нөлге тең болуы мүмкін, біріншіден, хабарда оның тезаурусының кедейлігіне байланысты қабылдаушыға белгісіз ұғымдар бар, екіншіден, егер хабар мазмұнында маңызды жаңалық болмаса. Бұл шекаралардың арасында қабылдағыш хабарлама көзінен кейбір ақпарат алатын аймақ жатыр. Әрине, деп болжауға ішінде бұл салада қол жеткізіледі максимум қабылдау семантикалық ақпарат, ереже, оның тәуелді күрделілігі хабарламаны, сондай-ақ даму деңгейін ғимаратында қабылдау. Ақпарат беруді осы максимумға жақын жүргізу керек, ол үшін ақпаратты беру және қабылдау режимдерін оңтайландыру қажет. Мұндай оңтайландырудың математикалық және логикалық әдістері қазіргі уақытта қарқынды әзірленуде, алайда елеулі практикалық нәтижелер туралы айту әлі ерте. Ақпараттың семантикасын бағалауға басқа да сәтті әрекет жасалды. Ақпараттың прагматикалық теориялары Ақпараттың прагматикалық теориялары зерттеу объектісі ретінде ақпараттың құндылығын ақпарат пен оны қабылдайтын жүйе арасындағы қарым-қатынас ретінде қарастырады, ал семантикалық теориялар ақпарат пен хабар көзі арасындағы қарым-қатынасты зерттейді. Мұндай теориялардың бірі [Харкевич] ақпараттың белгілі бір мақсатқа жету үшін қызмет ететіндігіне және егер осы мақсатқа қол жеткізуге ықпал ететін болса, құнды болып табылатындығына негізделді. Алайда, бір ақпарат, егер оны әртүрлі мақсаттар үшін пайдалану тұрғысынан қарайтын болса, әртүрлі құндылыққа ие болуы мүмкін. Мақсат дәл анықталған жағдайда, жағдаймен шектеліп, [] құндылықтың мақсатқа жету ықтималдығының өсуі арқылы өлшенуі мүмкін деген қорытынды жасалады, яғни. статистикалық теорияда қабылданған ақпарат Саны арқылы, ақпарат Саны деп алынған белгісіздік шарасы түсініледі. Статистикалық тәсіл кезінде құнды емес ақпарат белгісіздікті азайтпайды және сондықтан, егер хабарламаны алу нәтижесінде белгісіздік азайса, онда қабылдағыш ақпарат алмаған деп есептеледі. Осылайша, статистикалық теория құндылықты тек кейбір дәрежеде ғана ескереді, өйткені қабылдағыш және ақпаратты беру мақсаты (белгісіздікті алу) әрдайым тіркелген, ал ақпараттың саны ғана өзгеріп отырады. Ал прагматикалық теория (құндылық теориясы) үшін ақпараттың санын ғана емес, сондай-ақ олар қоятын алушылар мен мақсаттарды да түрлендіру қажет. Сондықтан ақпараттың прагматикалық теориялары Шеннон теориясын шектік, жеке жағдай ретінде қарастырады – белгіленген Ақпарат және мақсаттарды алушылар үшін. Хабарлама алған кезде мақсатқа жету ықтималдығы ондағы ақпарат шынайы, яғни беру процесінде бұрмаланбаған болған кезде ғана ұлғаяды. Ақиқат пен өтірік ұғымдары семантикалық сипаттамалар болып табылатындықтан, демек, ақпараттың сандық да, семантикалық да, прагматикалық да аспектілері бір-бірінен бөлек қарастырылмайды. Сондықтан жеткілікті абстрагирленген статистикалық теорияда ақпараттың құндылығы мен мәні де анық болжанады. Прагматикалық теорияның басқа нұсқасы, [13], ақпараттың статистикалық теориясын оңтайлы шешімдер теориясымен байланыстыратын теориялық-ойын әдісін қолданады. Тек ықтималдық тапсырмасымен анықталатын ақпарат санына қарағанда, ақпараттың құндылығының өлшемі шығын (айыппұл) функциясын енгізумен анықталады, яғни Ықтималдықтар кеңістігімен қатар бағалау кеңістігі енгізіледі. Ақпаратты бағалау шығындарды азайту нәтижелері бойынша нақты шешілетін міндеттерге (мақсаттарға) байланысты жүргізіледі. Ең үлкен құндылық нөлге дейін жоғалтуды азайтатын ақпарат. Сондай – ақ, [Бонгард] - да алғаш рет ұсынылған құндылық теориясы қызығушылық танытады, онда белгісіздік тек қана азайуы мүмкін, бірақ жалған хабарлама-дезинформация берілетін болса өседі. Осылайша, ақпарат теріс құндылыққа ие болуы немесе мүлдем болмауы мүмкін. Пайдалы ақпарат ұғымы шешуші алгоритмнің көмегімен енгізіледі. Ақпарат пайдалы деп аталады, егер ол шешуші алгоритмнің белгісіздігін азайтады. Белгісіздіктің өзгеруі шешуші алгоритмде ықтималдықтардың қайта бөлінуімен байланысты. Келіп түсетін ақпаратқа сәйкес осы ықтималдықтарды өзгерту декодирлеуші алгоритммен жүзеге асырылады. Егер шешілетін тапсырма, шешуші алгоритмнің бастапқы жағдайы және декодтау алгоритмінің қасиеттері көрсетілсе, ақпараттың пайдалылығы мағынаға ие болады. Барлық үш тәсілде, белгілі бір айырмашылықтармен қатар, ақпараттың құндылығы қандай да бір мақсатпен байланыстырылатынын, ақпарат санының көмегімен өлшенетінін ескеру қиын емес. Ақпарат құндылығының объективті негізі алуан түрлілік болып табылатыны анық, өйткені құндылық әрқашан таңдау мүмкіндігімен байланысты. Кез келген объект элементтердің, байланыстардың, қатынастардың шексіз санын қамтиды, яғни әлеуетті ақпараттың шексіз санын қамтиды. Қойылған мақсатқа сәйкес шексіз әртүрліліктен кейбір таңдау жүреді, яғни оның шектелуі, сондықтан ақпараттың құндылығы қабылдағыш жүйенің мақсаттарына байланысты өзгеретін әртүрлілікті шектеу қасиеті ретінде қарастырылуы мүмкін. Ақпараттың статистикалық теориясы Ақпараттың статистикалық теориясын әзірлеу байланыс және басқару прблемдерін шешудің практикалық қажеттілігінен туындады,онда ақпаратты беру және өңдеу мәселелері орталық орынға ие болады. Байланыстың техникалық арналары бойынша хабарламаларды беру заңдылықтарын зерттеу, басқару және коммуникация процестерінің Елеулі ортақтығы мен өзара байланысын орнату берілетін ақпараттың санын анықтаудың ықтимал-статистикалық әдістерінің пайда болуына алып келді. Нәтижесінде 1948 жылы бір-біріне тәуелсіз Н. жұмысы жарияланды.Қазіргі статистикалық ақпарат теориясының негізгі идеялары, ережелері мен математикалық аппаратын қамтитын Винера [] және К. Шеннон [4]. Автор "Байланыстың Математикалық Теориясы" деп атаған, бірақ онда ақпараттың қазіргі заманғы теориясының ғана емес, сонымен қатар ақпаратты беру теориясының, кодтау теориясының және т. б. негізгі мазмұнын құрайтын маңызды принциптер мен теоремалар бар. Ақпараттың статистикалық теориясы К. Шеннон зерттелетін құбылыстарға байланыс процестерінің әмбебап қасиетіне негізделген нақты абстракциялар жүйесін салады, әрбір хабарлама табиғатына, мазмұнына және мақсатына қарамастан, алдын ала белгілі көптеген ықтимал хабарламалардан (кейбір әртүрлілігі бар жиындардан) таңдалады, сондықтан ақпарат алушыға таңдау нәтижесін (әртүрлілікті шектеу) білу жеткілікті, оның белгісіздігі хабар алынғанға дейін хабарлардың көптігі элементтерінің санына (әртүрлілік дәрежесіне) және бірлік сомасына тең олардың ықтималдығына байланысты. Осылайша, зерттеу объектісі ретінде белгілі бір белгісіздік дәрежесіне тән кейбір оқиғалар ансамблі қарастырылады, немесе басқаша айтқанда, кейбір әртүрлілікке ие оистема қарастырылады. Бұл әртүрліліктің ықтималдық (статистикалық) мағынасында көрсетілуі алушыны қызықтыратын кейбір мәліметтер түрінде жүйеден алынатын ақпаратты сипаттайды. Кейбір нысанда көрсетілген ақпарат қарастырылып отырған жүйе туралы мәліметтердің жиынтығы ретінде хабарлама болып табылады.Хабарлама жүйенің күйі кездейсоқ, белгісіз болған кезде ғана мағынаға ие болады, әйтпесе хабарды беруге болмайды. Кез келген нақты ақпарат көздерінің (дискретті және үздіксіз) хабарларын соңғы алфавиттен кодтық белгілердің соңғы жиынтығымен көрсетуге болады. Мысалы, екілік есептеу жүйесі жағдайында барлық хабарламаларды нөлдер мен бірліктердің кезектілігімен кодтауға болады, бұл ретте жүйенің абстрактілі моделіндегі дереккөзде екі символдан тұратын алфавит болады, бірақ соған қарамастан, символдардың кез келген соңғы санынан алфавитпен нақты көзін толық сипаттайды. Мұндай абстракцияларды енгізу, егер ақпаратты алушының принципті шектеулі рұқсат ету қабілетін назарға алса, сондықтан алушы ажыратпайтын хабарламаларды бір хабарлама ретінде қарастыруға болады. Бұл жағдайда ақпаратты өлшеу міндеті хабарды ұсыну үшін ең аз қажетті алфавит символдарының санын (нөлдер мен бірліктерді) анықтайды. Бұл сан белгісіздік өлшеміне, нақты көз таңбасын таңдауға байланысты. Статистикалық теорияда белгісіздік шарасы ретінде.ақпарат оқиғалар ансамблінің энтропиясының (хабарлама көзі) шамасы қабылданды. Өзінің физикалық мәні бойынша хабарлама көзінің энтропиясы-бұл кейбір код белгілерінің ең аз қажетті саны (өлшем бірлігімен анықталатын), оны орташа алғанда, ол кодтау операциясы арқылы байланыстың абстрактілі жүйесінде өзінің бейнесімен алмастырылатын көздің нақты алфавитінің бір символына жұмсау қажет. Ақпараттың статистикалық теориясында хабарлау нәтижесінде жүйе жағдайының белгісіздік деңгейінің азаюы (жүйенің априорлық және апостериорлық энтропиясының айырмасы) ақпарат санымен өлшенеді. Егер екі таңбадан тұратын алфавит қолданылса, онда энтропияның өлшем бірлігі және ақпарат саны "бит" (binary digit) деп аталады. Биттердегі байланыстың абстрактілі жүйесіндегі ақпарат санын білдіру тамаша сипатқа ие. Нақты хабарламаларда ешқандай " бит "жоқ, әрине," 10 бит ақпарат берілді " деген сөз кез-келген күрделі формада болуы мүмкін хабарламаны тарату процесі белгілі бір тәртіппен кезектесетін он тоқ посылкалары мен паузаларды беру байланыс техникасына баламалы екенін ғана білдіреді. Ақпараттық жүйеде хабарламаны беру және өңдеу процесінде әдетте форманың өзгеруі, әртүрлілікті қайта кодтау жүреді. Сондықтан байланыс жүйесінде хабар беру нысаны емес, ол туралы ақпарат қабылдау жағында талап етілетін дәлдікпен бастапқы хабарламаны қалпына келтіруге мүмкіндік беретін байланыс объектісі болып табылады. Дәл осы ақпарат оның материалдық тасымалдаушысының барлық өзгерістерінде инвариант болып қалуы тиіс. Ақпарат көзінің хабарламасын көрсететін физикалық шама сигнал деп аталады. Сигнал деп кодталған алуан түрлілікті беруге болатын кез келген процесс немесе объект түсініледі. Жеке жағдайда Хабар мен сигнал сәйкес келуі мүмкін. Әралуандықты көрсету процесі (ақпарат беру), көрсетілетін және көрсететін объектілерден (ақпарат көзі мен алушыны) басқа, тағы бір компонент – орта болған кезде ғана жүзеге асырылуы мүмкін. Сигнал беруге арналған мұндай Орта байланыс арнасы болып табылады. Сонымен, Шеннон концепциясына сәйкес ақпараттың статистикалық теориясында кез келген сапалы әр түрлі хабарлар бірыңғай абстрактілі математикалық нысанға айналады, ал хабарламаларды берудің барлық түрлі тәсілдері келесі негізгі компоненттерден тұратын байланыс жүйесінің бірыңғай абстрактілі моделіне келтіріледі: 1. Әріптер немесе сандар тізбегі, кейбір үздіксіз уақыт функциясы немесе басқа да айнымалы, бір немесе бірнеше айнымалыдан бірнеше уақыт функциясы, уақыт және т. б. функциялары. 2. Кейбір хабар көзін сигналдарға түрлендіретін таратқыш, ақпарат беру шарттары мен тәсіліне сәйкес келеді, яғни бұл хабарларды кодтайтын құрылғы. 3. Байланыс арнасы-осы байланыс жүйесінде таратқыш пен қабылдағышты қосатын орта. 4. Сигналдарды қабылдайтын және олар бойынша бастапқы хабарламаны қалпына келтіретін қабылдағыш, бұл ретте таратқыш орындайтын операцияға қатысты кері операцияны орындай отырып, яғни қабылдағыш сигналдарды хабарға декодтауды жүзеге асырады.5. Ақпаратты алушы-жіберілетін хабарлама арналған адам немесе техникалық жүйе. Хабар түріне және оны беру тәсіліне байланысты байланыс жүйелері дискретті, үздіксіз және аралас болып бөлінеді. Дискретті, үздіксіз және аралас байланыс жүйелерінің көрсетілген компоненттерін Математикалық талдау, зерттеу және оңтайландыру ақпараттың Шеннонды статистикалық теориясының негізгі міндеттері мен мақсаттары болып табылады. Н. Винер өзінің атақты жұмысында "Кибернетика, немесе жануарлар мен машинадағы басқару және байланыс" ұқсастығын, машиналардағы, тірі тіршілік және қоғамдағы байланыс және басқару процестерінің жалпы ерекшеліктерін анықтау нәтижесінде, сондай-ақ белгісіз жағдайды таңдау, нақтылау тұжырымдамасының негізінде ақпарат санын анықтады. Көру нүктесіне сәйкес Н. Винер ақпаратты қабылдау, беру және сақтау байланыс процестері, ал оны өңдеу - басқару процестері болып табылады. Н. Винер кибернетиканы қабылдау, беру, сақтау және ақпаратты түрлендіру процестері кибернетикалық жүйелердің өмір сүруіне, өмір сүруіне, орнықтылығына қажетті ұйымның теориясы ретінде түсіндіреді және ақпараттық тәсіл кез келген жүйелердің ұйымдастырылуын, реттелуін, күрделілігін өлшеу үшін пайдаланылуы мүмкін деп есептейді. Н. Идеялары Жүйелік-құрылымдық зерттеулерге ақпарат теориясының статистикалық нұсқасының қолданылуы туралы Винер У. Р. Эшби дамыды, ол "ақпарат теориясы, мәні бойынша, себептер мен салдарлар көп болған жағдайларда себеп-салдарлық қарым-қатынастар туралы кейбір білім алу әдісі болып табылады, бұл әрбір жеке жұптың егжей-тегжейлі танылуы мүмкін емес, бірақ бізде бұл себептердің саны сол тергеу санын анықтау үшін жеткілікті деп санаудың соңғы мүмкіндігі қалады" [эшби]. Ерекшелігін кибернетикалық жүйелер. У. Эшби көреді, басқа, олардың күрделілігі, нәтижесінде ақпарат үшін тұйықталу қасиеттері.сыртқы наразылықтардың әртүрлілігі тіркелместен жүйеге кіре алмайды. Осы жерден кибернетикалық жүйе ұйым деңгейіндегі анықтамаларға ақпараттық жүйеге, яғни ақпаратты пайдалануға және басқаруға қабілетті жүйеге айналады деген қорытынды жасалады. Сонымен қатар, бұл әдіс бір-бірімен өзара қарым-қатынас жасау кезінде ғана анықталуы мүмкін, яғни бір материалдық объектіден екіншісіне берілуі мүмкін және оның құрылымында жапсырыла алатын материя қасиетінің ақпараттары, онда материалдық объектілердің күрделілік, ұйымдастыру, ретке келтіру шарасы ретінде ақпараттың саны бір-бірімен өзара қарым-қатынас жасау кезінде ғана анықталуы мүмкін. Өзара іс - қимыл процесінен тыс, ақпаратты сандық бағалау мүмкін емес, өйткені ақпараттың жеке көзі ретінде қарастырылатын кез келген материалдық объектінің жай-күйлерінің макро-дан микроқұрылымға өтуі принципті түрде шектелмейді. Ал егер Гейзенбергтің белгісіздік принципін ескеретін болсақ, объектінің немесе хабарламалардың физикалық тасымалдаушысының микросұстарының айырмашылық шегін белгілейтін болса, онда объект құрылымының Сан алуандылығының сандық өлшемі (ақпараттық сыйымдылық) материалдық объектілердің өзара іс-қимылының шекті шарттарын айқындайтын салыстырмалы шамаға айналады. Осылайша, ақпарат хабарламаның сипаттамасы емес, ақпарат көзі мен оның тұтынушысы арасындағы ара қатынас, өзара іс-қимылды сипаттау тәсілі болып табылады. Ақпараттың статистикалық теориясы өзара әрекеттесудің энергетикалық жағына тәуелді болса да, бірақ онымен анықталмайды, өйткені ақпарат материалдық тасығыштың түріне және берудің физикалық тәсіліне тәуелсіз. Ақпарат энергияға тәуелділігі ақпаратты құру, өңдеу және сақтау энергетикалық шығынсыз мүмкін емес. Әдетте бір бит ақпарат алуға жұмсалатын энергия шығыны аз, бірақ жағдай өзгеруі мүмкін, мысалы, өте дәл өлшеулерде. Жансыз табиғаттағы ақпарат пен энергияның белгілі бір тәуелділігі зерттеу кезінде ақпараттық және энергетикалық тәсілдердің ұқсастығын білдірмейді. Шын мәнінде, энергия шамасы кейбір объектіні құрайтын компоненттердің әртүрлілігіне байланысты емес, мұнда энергияның массаға тәуелділігін көрсететін, яғни қандай да бір шамада жүйе элементтерінің санына, бірақ олардың әртүрлілігіне емес, А. Эйнштейнмен белгіленген масса мен энергияның өзара байланысы Заңы әрекет етеді. Ақпарат жүйенің әртүрлілігіне байланысты. Сондықтан Ақпарат саны энергия шамасының сипаттамасы емес, кеңістікте және уақытта энергия таралуының біркелкі емес өлшемі болып табылады. Ақпарат бар келмегенге бар өздері материалдық объектілер, және, демек, құрылған олар біртекті емес [ю]. Қорытындылай келе, ақпараттың статистикалық теориясының негізінде жатқан байланыс жүйесінің абстрактілі моделі, шындықтың көптеген процестері мен құбылыстарын барабар сипаттай алмаса да, айтарлықтай кең қолданыс тауып, өзінің жемістілігін әртүрлі қосымшаларда дәлелдеді, бірінші кезекте, коммуникациялар мен басқарудың техникалық міндеттерін шешу кезінде. Ақпараттың рөлі адамға белгісіз эмоционалдық әсермен шектелуі мүмкін, таза техникалық (Автоматты) және адам-машиналық (автоматтандырылған) жүйелерде ол басқару әсерлерін жасау үшін жиі қолданылады. Жүйелерде ақпарат жүгінген кезде жеке кезеңдерді бөліп көрсетуге болады. Бұл сигналдың беріліс және түрлендіру кезеңдері болады. Ақпаратты қабылдау кезеңінде қандай да бір объект (процесс) туралы ақпаратты мақсатты түрде алу және талдау жүзеге асырылады, соның нәтижесінде объектінің бейнесі қалыптасады, оны тану және бағалау жүргізіледі. Бұл жағдайда бізді қызықтыратын ақпаратты кедергі жасайтын (Шу) ақпараттан бөліп алу қажет, бұл бірқатар жағдайларда елеулі қиындықтарға байланысты. Қабылдаудың қарапайым түрі екі қарама - қарсы жағдайдың айырмашылығы болып табылады: болуы ("иә") және болмауы ("жоқ"), неғұрлым күрделі-өлшеу. Ақпаратты дайындау кезеңінде нормалау, сандық түрлендіру, шифрлеу сияқты операциялар жүргізіледі. Кейде бұл кезең қабылдау кезеңінде көмекші ретінде қарастырылады. Қабылдау және дайындау нәтижесінде сигнал беру немесе өңдеу үшін ыңғайлы нысанда алынады. Беру және сақтау кезеңдерінде ақпарат бір орыннан екінші орынға немесе бір уақыттан екінші орынға дейін жіберіледі. Осы кезеңдерде туындайтын теориялық есептер бір-біріне жақын болғандықтан, ақпаратты сақтау кезеңі жиі дербес кезеңге бөлінбейді. Бұл ретте ақпаратты беру кеңірек түсінік алады. Алысқа жіберу үшін әртүрлі физикалық табиғи арналар қолданылады, олардың ең көп таралған электр және электромагнитті болып табылады. Соңғы онжылдықта перспективалы оптикалық арна да мойындалды. Ақпаратты сақтау үшін негізінен жартылай өткізгішті және магниттік тасығыштар қолданылады. Шу әсеріне ұшыраған арнаның шығуында сигналды шығару екінші рет қабылдау сипатында болады. Ақпаратты өңдеу кезеңдерінде жүйе үшін қызығушылық тудыратын оның жалпы және елеулі өзара тәуелділігі анықталады. Қайта құру сатысында ақпараттардың өңдеу және басқа да кезеңдері) жүзеге асырылады немесе құралдармен, ақпараттық техника, не адам. Егер өңдеу процесі формальды болса, ол техникалық құралдармен орындалуы мүмкін. Қазіргі күрделі жүйелерде бұл функциялар ЭЕМ және микропроцессорларға жүктеледі. Егер өңдеу процесі формализация бермесе және шығармашылық тәсілді талап етсе, ақпаратты өңдеуді адам жүзеге асырады. Басқару жүйелерінде өңдеудің маңызды мақсаты басқару әсерлерін таңдау мәселесін шешу (шешім қабылдау кезеңі) болып табылады. Ақпаратты бейнелеу кезеңі адамның қатысуымен байланысты кезеңдерге дейін болуы тиіс. Бейнелеу кезеңінің мақсаты-адамға сезімге әсер ететін құрылғылардың көмегімен қажетті ақпаратты ұсыну. Әсер ету кезеңінде ақпарат жүйеде қажетті өзгерістерді жүзеге асыру үшін пайдаланылады. Ақпараттық жүйелер Белгілі бір мақсаттарға қол жеткізу үшін немесе басқару үшін біріктірілген ақпараттық техника мен адамдар құралдарының жиынтығы автоматтандырылған ақпараттық жүйені құрайды, оған қажеттілігіне қарай ақпаратты жеткізетін және пайдаланатын абоненттер (адамдар немесе құрылғылар) қосылады. Адамның қатысуынсыз жұмыс істейтін Ақпараттық жүйелер автоматты деп аталады. Мұндай жүйелерде адамның бақылау және қызмет көрсету функциялары қалады. Автоматтандырылған ақпараттық жүйе, егер жеткізілетін ақпарат қандай да бір объектіден (үдерістен) алынса, ал шығу сол объектінің (үдерістің) жай-күйін мақсатты түрде өзгерту үшін пайдаланылады, сондай-ақ ақпаратты негізгі басқарушы әсерлерді таңдау (шешім қабылдау) үшін пайдаланатын абонент адам болып табылады. Объект техникалық жүйе, экологиялық орта, адамдар ұжымы болуы мүмкін. Басқарудың жекелеген функциялары техникалық құралдарға, негізінен ЭЕМ мен микропроцессорларға жүктелетін баж бар. автоматтандырылған ақпараттық жүйелер мен баж халық шаруашылығының барлық салаларында бірінші кезекте ақпараттық-анықтамалық және ақпараттық-кеңес беру жүйелері, технологиялық процестерді басқару жүйелері және адамдар ұжымдары ретінде кеңінен қолданылады. Олардың көпшілігі жергілікті жүйелер болып табылады және кәсіпорындар мен мекемелер деңгейінде жұмыс істейді. Қазіргі уақытта мұндай жүйелерді өндірістік бірлестіктер жүйелеріне және одан әрі — салалық және ведомстволық жүйелерге интеграциялаудың қарқынды процесі жүріп жатыр. Неғұрлым жоғары деңгейдегі жүйелер функционалдық принцип бойынша да, сондай-ақ оларды техникалық құралдармен іске асыру бойынша да аумақтық бытыраңқы, сатылы болып табылады. Аумақтық шашыраңқы жүйелердің өзара іс — қимылын қамтамасыз ету байланыстың ұзын жоғары жылдамдықты және сенімді арналарын, ал өңделетін ақпараттың көлемін арттыру-өнімділігі жоғары ЭЕМ-ді талап етеді. Бұл қымбат тұратын автоматтандыру құралдарын (ЭЕМ және байланыс желілерін) және өңделетін ақпаратты (банктер мен деректер базасын) ұжымдық пайдалану қажеттілігіне әкелді. Электрондық есептеу машиналарының, сондай-ақ байланыс құралдарының техникалық дамуы бұл проблеманы ұжымдық пайдаланудың бөлінген Ақпараттық-есептеу желілерін құруға көшу жолымен шешуге мүмкіндік берді. Бір желіде әртүрлі ақпарат түрлерін орталықтандыру оны әкімшілік басқаруға, жоспарлауға, ғылыми зерттеулерге, конструкторлық әзірлемелерге, өндіріс технологиясына, жабдықтауға, есепке алуға және есептілікке байланысты кең ауқымды міндеттерді шешу үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Жақын болашақта ақпараттық-есептеу желілерін пайдалану телефон, телеграф, пошта, жеке анықтамалық қызметтер сияқты жаппай қарым-қатынастың дәстүрлі түрлерінен бас тартуға мүмкіндік береді. Ең көп таралған Ақпараттық жүйелер ақпаратты бір орыннан екіншісіне (байланыс жүйелері) және бір уақыттан екіншісіне (ақпаратты сақтау жүйелері) беруді қамтамасыз ететін жүйелер болып табылады. Ақпарат беру жүйелерінің екі түрі де жұмыс істеу тиімділігін қамтамасыз етудің принципті мәселелерінде көп. Оларды дербес жүйелер ретінде және кез келген күрделі Ақпараттық жүйелер құрамында кіші жүйелер ретінде қолданады. Ақпараттық-есептеу желісіндегі осындай кіші жүйелердің жиынтығы оның негізгі ядросы – деректерді беру желісін құрайды. Ақпарат санын бағалаудың әртүрлі тәсілдері әзірленді. 1928 жылы американдық инженер Ральф Хартли ақпарат алу процесін N тең екілік хабарламадан берілген көпше соңғы хабардан бір хабарды таңдау ретінде қарады, ал таңдалған хабарламадағы I ақпараттың санын N екілік логарифм ретінде анықтады. Хартли Формуласы: I = log2N. Хартли формуласын пайдалану мысалы ретінде тапсырманы қарастырайық. Мысалы, бір бірліктен жүзге дейінгі сандар жиынтығының бір санын табу керек. Хартли формуласы бойынша бұл үшін қандай ақпарат қажет екенін есептеуге болады: I = log2100 = 6,644. Осылайша, дұрыс болжанған сан туралы хабарда шамамен 6,644 ақпарат бірлігіне тең Ақпарат саны бар. Ал енді басқа міндетті қарастырайық: "бірінші болып ғимараттың есігінен әйел шығады" және "бірінші болып ғимараттың есігінен ер адам шығады"деген хабарламалар екіталай. Бұл сұраққа жауап беру мүмкін емес. Барлығы қандай ғимарат туралы әңгіме болып жатқандығына байланысты. Егер бұл, мысалы, метро станциясы болса, онда мұндай ықтималдылық ерлер мен әйелдер үшін бірдей, ал егер бұл әскери казарма болса, ерлер үшін бұл ықтималдылық әйел үшін әлдеқайда жоғары. Мұндай есептер үшін американдық ғалым Клод Шеннон 1948 жылда жиынтықтағы хабарлардың ықтимал біртекті емес ықтималдығын ескеретін ақпараттың санын анықтаудың басқа формуласын ұсынды. Шеннон Формуласы: I = - (P1 * log2p1 + p2 * log2p2 + . . . + pN * log2pN), мұнда pi — I хабардың N хабарламадан жиынтықта бөлінуінің ықтималдығы. ЕГЕР P1... pN тең, онда олардың әрқайсысы 1 / N тең және Шеннон формуласы Хартли формуласына айналады. Ақпаратты өлшеу үшін екі параметр енгізіледі: ақпарат Саны I және деректер көлемі Vд. Бұл параметрлердің қарастырылып отырған барабарлықтың нысанына байланысты әр түрлі өрнектері мен интерпретациясы бар. Синтаксистік адекваттылық. Ол ақпараттың ресми-құрылымдық сипаттамасын көрсетеді және оның мағыналық мазмұнын қозғамайды. Синтаксистік деңгейде тасығыштың түрі және ақпаратты ұсыну тәсілі, беру және өңдеу жылдамдығы, ақпаратты ұсыну кодтарының өлшемдері, осы кодтардың түрлендіру сенімділігі мен дәлдігі және т. б. ескеріледі. Синтаксистік позициялардан ғана қаралатын ақпаратты әдетте деректер деп атайды,өйткені бұл ретте мағыналық жағы маңызды емес. Семантикалық (мағыналық) адекваттылық. Бұл нысан объектінің бейнесі мен нысанның өзінің сәйкестік дәрежесін анықтайды. Семантикалық аспект ақпараттың мағыналық мазмұнын есепке алуды көздейді. Бұл деңгейде ақпаратты көрсететін мәліметтер талданады, мағыналық байланыстар қарастырылады. Информатикада мағыналық байланыстар ақпарат беру кодтарының арасында орнатылады. Бұл нысан ұғымдар мен ұғымдарды қалыптастыру, ақпараттың мағынасын, мазмұнын анықтау және оны қорыту үшін қызмет етеді. Прагматикалық (тұтынушылық) адекваттылық. Ол ақпараттың және оның тұтынушысының қатынасын, ақпараттың оның негізінде іске асырылатын басқару мақсатына сәйкестігін бейнелейді. Ақпараттың прагматикалық қасиеттері тек ақпараттың (объектінің), Пайдаланушының және басқару мақсатының бірлігі болған кезде ғана көрінеді. Қарастырудың прагматикалық аспектісі тұтынушының өз мақсатына жету үшін шешім әзірлеуі кезінде ақпаратты пайдалану құндылығымен, пайдалылығымен байланысты. Бұл тұрғыдан ақпараттың тұтынушылық қасиеттері талданады. Бұл адекваттылық нысаны ақпаратты практикалық пайдаланумен тікелей байланысты, оның жүйе қызметінің мақсатты функциясына сәйкес келеді. Әрбір адекваттылық нысанына Ақпарат саны мен деректер көлемінің өз өлшемі сәйкес келеді Ақпарат санының синтаксистік өлшемі объектіге мағыналық қатынасты білдірмейтін, иесіздендірілген ақпаратпен жұмыс істейді. Vд мәліметтерінің көлемі осы хабарламадағы таңбалардың (разрядтардың) санымен өлшенеді. Әр түрлі есептеу жүйелерінде бір разряд әртүрлі салмақ және сәйкесінше деректерді өлшеу бірлігі өзгереді: * екілік есептеу жүйесінде өлшем бірлігі-бит ( bit-binary digit-екілік разряд); * ондық есептеу жүйесінде өлшем бірлігі-дит (ондық разряд) · Мысал. Екілік жүйеде 10111011 сегіз разрядтық екілік код түріндегі хабарлама Vд = 8 бит деректер көлеміне ие. Ондық жүйеде 275903 алты разрядты Сан түріндегі хабарлама vд = 6 дит деректер көлеміне ие. Ақпарат саны мынадай формула бойынша анықталады:  мұнда H (α) – энтропия, яғни ақпарат Саны жүйе жағдайының белгісіздігінің өзгеруімен (азаюымен) өлшенеді. N ықтимал күйлері бар Н(α) жүйесінің энтропиясы Шеннон формуласына сәйкес тең:  мұнда pi – жүйенің I күйіндегі ықтималдығы. Жүйенің барлық жағдайы тепе-тең болған жағдайда оның энтропиясы қатынаспен анықталады  мұнда N-әр түрлі бейнеленетін күйлердің саны; m-есептеу жүйесінің негізі (әліпбиде қолданылатын символдардың әртүрлілігі); n-хабарламадағы разрядтардың (таңбалардың) саны. Екілік жүйенің артықшылықтары: · оны іске асыру үшін екі тұрақты жай — күйі бар техникалық құрылғылар қажет (ток жоқ, магнитті — магнитті емес және т. б.).); * ақпаратты тек екі күй арқылы ұсыну сенімді және кедергі тұрақты; * ақпараттың логикалық өзгеруін орындау үшін булевалық алгебра аппаратын қолдануға болады; * екілік арифметика ондық оңайырақ. Екілік жүйенің кемшілігі-сандарды жазу үшін қажетті сандар санының жылдам өсуі. Екіден басқа 2 санының бүтін дәрежесі болып табылатын негізі бар жүйелер кеңінен қолданылады, атап айтқанда: * сегіздік (0, 1 сандары қолданылады,..., 7); * он алтылық (нөлден тоғызға дейінгі бірінші бүтін сандар үшін 0, 1 сандары қолданылады · .., 9, ал келесі сандар үшін — оннан он беске дейін-сандар ретінде A, B, C, D, E, F) символдары қолданылады. МЫСАЛ 1:: Ол туған айды анықтау үшін әңгімелесушіге қандай сұрақтар қою жеткілікті? Шешім: 12 айды 12 ықтимал оқиға ретінде қарастырамыз. Егер нақты туған айы туралы сұраса, онда 11 сұрақ қою керек болуы мүмкін (егер бірінші 11 сұраққа теріс жауап алынса, онда 12-ші сұрақ қою міндетті емес, себебі ол дұрыс болады). "Екілік" сұрақтар қою дұрыс, яғни "иә" немесе "жоқ"деп жауап беруге болатын сұрақтар. Мысалы, " сіз жылдың екінші жартысында тудыңыз ба?". Әрбір осындай сұрақ екі жиынтыққа көптеген нұсқаларды бөледі: біреуі "иә" деген жауапқа, ал екіншісі – "жоқ"деген жауапқа сәйкес келеді. Дұрыс стратегия-сұрақтардың саны әр жолы екі есе азайатындай болуы керек. Сонда әрбір жиындағы ықтимал оқиғалар саны бірдей болады және оларды табу екіталай. Бұл жағдайда әрбір қадамда жауап ("иә" немесе "жоқ") ақпараттың ең көп санын (1 бит) көтереді. 2 формуласы бойынша және калькулятор арқылы аламыз :  битАлынған бит ақпараттарының саны қойылған сұрақтардың санына сәйкес келеді, бірақ сұрақтардың саны толық болмауы мүмкін. Дұрыс стратегияда 4-тен артық емес сұрақ қою керек. МЫСАЛ 2: Мөлдір емес қапшықта 10 ақ, 20 қызыл, 30 көк және 40 жасыл шарлар сақталады. Қай санда жазылған шариктің түсі туралы көру хабары болады. Шешім: Әр түрлі түсті шарлардың саны бірдей болғандықтан, қаптан шығарылған шардың түсі туралы көру хабарламаларының ықтималдығы да осы түсті шарлардың жалпы санына бөлінген шарлардың санына тең.: Pб=0,1; Pк=0,2; Pс=0,3; Pз=0,4. Оқиғалар екіталай, сондықтан шар түс туралы хабарламадағы ақпараттың санын анықтау үшін 2 формуласын қолданамыз:  битЛогарифмдерді қамтитын осы өрнекті есептеу үшін калькуляторды пайдалануға болады. I " 1,85 бит |