2.5. Компьютеры и мультимедийные средства

Как источник информации, обеспечивающий практически мгновенный доступ, компьютер способен придать преподаванию целого ряда предметов совершенно новые возможности. Вопрос только в том, насколько хорошо учащиеся вооружены умением обращаться с информацией, а также существует ли необходимость специального обучения индивидуальным способам интерпретации данных.

Х ранение и передача информации осуществляется за счет преобразования информации в удобную форму в зависимости от условий, в которых находятся источник и потребитель информации. Передача информации может осуществляться напрямую, возможно, за счет усиления сигнала (рупор, локальная компьютерная сеть, письменная речь и т. д.) или же путем преобразования сигнала и передачи его на более далекие расстояния (телефон, телеграф, радио, телевидение, глобальные компьютерные сети и т. д.).

Хранение информации осуществляется на долговременных носителях: камень, пергамент, кожа, бумага, магнитные носители, лазерные диски, серверы вычислительных сетей и т. п. В настоящее время основным средством хранения информации является персональный компьютер (ПК) и другие средства вычислительной техники (рис. 203).

Процедура хранения информации в ПК состоит в том, чтобы сформировать и поддерживать структуру хранения данных в памяти компьютера. Современные структуры хранения данных должны быть независимы от программ, использующих эти данные, и реализовывать принципы полноты и минимальной избыточности. Такие структуры получили название баз данных. Осуществление процедур создания структуры хранения (базы данных), актуализации, извлечения и удаления данных производится с помощью специальных программ, называемых системами управления базами данных.

Процедура актуализации данных позволяет изменить значения данных, записанных в базе, либо дополнить определенный раздел, группу данных. Устаревшие данные могут быть удалены с помощью соответствующей операции.

Процедура извлечения данных необходима для пересылки из базы данных требующихся данных либо для преобразования, либо для отображения, либо для передачи по вычислительной сети.

Хранение и передача данных тесно связаны между собой и используют сетевые информационные технологии. Программы, предназначенные только для хранения и передачи данных, носят название информационные хранилища и представляют собой компьютеризированные архивы.

Очевидно, что источниками и носителями информации могут быть сигналы любой природы: речь, музыка, текст, показания приборов и т. д. Однако хранение, передача и переработка информации в ее естественном физическом виде большей частью неудобна, а иногда и просто невозможна. И тогда применяется кодирование.

Кодирование – это процесс установления взаимно однозначного соответствия элементам и словам одного алфавита элементов и слов другого алфавита.

Кодом называется правило, по которому осуществляется сопоставление между различными алфавитами и словами.

Всю информацию, участвующую в электронном вычислительном процессе, можно разделить на два класса: обрабатываемая (данные) и управляющая (программы).

В схеме преобразования информации в данные (рис. 203) представлены процессы, проводимые над информацией и данными, которые образуются после введения информации в компьютер, а также представлены процедуры, с помощью которых осуществляются эти процессы.

Процедура отображения – представление информации в вид, удобный для восприятия человеком.

Практически всегда основой кодирования чисел в современном ПК является двоичная система счисления.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например наложить друг на друга во времени звуки различных источников. После этого результат можно преобразовать обратно в звуковую форму.

Аналогичным образом на компьютере можно обработать и текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства для восприятия человеком по этим числам строится соответствующее изображение букв.

Бит – единица информации в компьютере, представляющая собой двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1.

Байт – восемь последовательных битов. В одном байте можно кодировать значение одного символа из 256 возможных (256=2⁸). Более крупными единицами информации являются:

1Кбайт= 2¹⁰ =1024 байта;

1 Мбайт=2²⁰ байт=1024 Кбайта;

1 Гбайт=2³⁰ байта и т. д.

В них обычно измеряется емкость запоминающих устройств.

Компьютеры представляют собой средства обработки и хранения информации. Однако прежде чем превратиться в данные, информация должна быть сначала собрана, соответствующим образом подготовлена и только после этого введена в ПК, представ в виде данных на машинных носителях. На этапах подготовки и ввода информации осуществляется процедура контроля – выявление и устранение ошибок. Обычно для контроля применяют совокупность методов, как ручных, так и машинных, направленных на обнаружение ошибок. Методы подразделяются на визуальный (перед вводом в компьютер человек просматривает информацию на наличие возможных ошибок), логический (информация по мере ввода в компьютер сравнивается с эталоном, правилами или ранее имевшейся информацией) и арифметический (проверяется путем подсчета контрольных сумм). Ввод текстовой информации осуществляется ручным способом с клавиатуры или с помощью сканера и программ распознавания текста. Программы распознавания делятся на программы оптического распознавания, распознающие печатный текст, и интеллектуального – распознавание рукописного текста.

Персональному компьютеру в современном нашем понимании предшествовали огромные теоретические исследования, позволившие сформулировать основополагающие принципы.

В 40-х годах XX в. американец венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман (1903–1957) включился в работу по созданию электронно-вычислительной машины (ЭВМ) для управления береговой противовоздушной обороной. ЭНИАК – электронный численный интегратор и автоматический вычислитель, но эта машина имела принципиальный недостаток – в ней отсутствовало устройство для запоминания и хранения команд.

В 1945 г. Джон фон Нейман выступил с докладом, в котором были сформулированы основные принципы организации нового вычислительного устройства, получившие название «Архитектура фон Неймана».

В 1946 г. фон Нейман начинает разработку новой машины, и в 1949 г. машина ЭДВАК – электронный компьютер по обработке дискретных переменных – была построена и впоследствии была признана первым компьютером.

Машина Неймана – схема универсального компьютера. По этой схеме действует любой компьютер, как, впрочем, и каждый универсальный преобразователь информации, не обязательно электронный.

Норберт Винер (1894–1964), работая вместе с Джоном фон Нейманом, обратил внимание, что процессы, управляющие сложной электронной системой, аналогичны процессам нейрофизиологии, изучающей целенаправленную деятельность живых существ. Сохранение работоспособности таких систем достигается за счет обратной связи, которая позволяет отслеживать и корректировать уже начатое, но еще незаконченное действие. Существование обратной связи позволяет рассматривать сложные системы различной природы – физической, социальной, биологической – с единой точки зрения. Это и есть основы кибернетики. В 1948 г. вышла в свет книга Н. Винера «Кибернетика или управление и связь в живом мире и машинах». Термин «кибернетика» в переводе с древнегреческого обозначает искусство управления кораблем.

Под кибернетикой сегодня понимают серию научных дисциплин, изучающих общие законы управления и взаимосвязей, действующие в системах различной природы.