Слово “інформація” в перекладі з латинської мови (informatio) означаєроз'яснення, ознайомлення, поінформованість

Існують і інші визначення поняття “ інформація ” – найбільш загальне філософське (“інформація” є одним з видів взаємозв’язку об’єктів, явищ, процесів мислення, що мають в своїй основі відображення як об’єктивну властивість всієї матерії) і найбільш вузьке – практичне (“інформація” – це ті відомості які є об’єктом добування, накопичення або зберігання, обробки і передачі).

В свій час комітет науково-технічної термінології Академії наук СРСР рекомендував наступне визначення інформації: інформація – це відомості, що є об'єктом зберігання, передачі та перетворення.

Інформацію в широкому сенсі можна визначити як сукупність знань про навколишній світ. У такому розумінні інформація є найважливішим ресурсом науково-технічного та соціально-економічного розвитку суспільства. На відміну від матеріального або енергетичного ресурсів, інформаційний ресурс не зменшується при споживанні, він накопичується, порівняно легко та просто за допомогою технічних засобів обробляється, зберігається та може передаватись на значні відстані.

Інформація – це насамперед відомості, які можуть бути використані (відомості про стан природи, про стан і положення в часі та просторі певних об'єктів, про величину контрольованих параметрів і т.п.).

Математичним описом та оцінкою методів передачі інформації займається теорія передавання інформація (теорія зв’язку, теорія електрозв’язку), яка в свою чергу тісно пов’язана з теорією інформації.

В свою чергу теорія інформації являє собою єдину наукову дисципліну, основу якої становлять кількісна оцінка інформації, математичні моделі сигналів, теорія оцінки ефективності та завадостійкості інформаційних систем.

Зовнішній світ, що оточує людину, впливає на неї через органи почуттів з підсилювачами або без підсилювачів чутливості. Органи почуттів дають людині можливість сприйняти інформацію про навколишню дійсність. Одержувана інформація перетворюється нервовою системою та мозком, на допомогу якому може підключатися ЕОМ або найпростіші вимірювальні пристрої, а потім, після відповідного відбору, переробки та нагромадження використовується людиною для відповідних дій.

У ролі підсилювачів чутливості можуть виступати прості та складні вимірювальні системи (електронний мікроскоп, радіотелескоп, космічні та астрономічні системи). Можливості рухової системи людини (виконавчих органів) можуть підсилити знаряддя праці (виробництва).

В процесі обігу інформація можна виділити наступні фази: сприйняття, передачі, переробки та відображення.

Одержання інформації відбувається шляхом часткового або повного зняття невизначеності стану або положення об'єкта в просторі та часі у процесі його пізнання.

У фазі сприйняття формуються образ об'єкта, його впізнання та оцінка. При цьому корисна інформація відділяється від шумів. У результаті сприйняття отримується сигнал у формі, яка є зручною для передачі та обробки.

У фазі передачі інформація передається на відстань за допомогою сигналів різної фізичної природи відповідно по механічних, сейсмічних, пневматичних, акустичних, оптичних, електричних або радіоканалах. При прийманні інформація очищається від завад.

Переробка інформації здійснюється мозком людини, за допомогою ЕОМ або інших пристроїв. Застосування ЕОМ дозволяє розширити можливості мозку при оцінці ситуацій і прийняття рішень у процесах виміру, контролю та управління.

Проміжним етапом переробки може бути запам'ятовування інформації в постійній, довгостроковій або оперативній пам'яті.

Фаза відображення інформації полягає у відображенні на пристроях, здатних впливати на органи почуттів людини, якісних і кількісних характеристик вихідної інформації.

Вплив полягає в тому, що під впливом сигналів, що несуть інформацію, виробляються регулюючі або інші дії, що змінюють стан або положення об'єкта.

На практиці зустрічаються інформаційні системи, у яких інформацією можуть обмінюватися людина – людина, людина – машина, машина – машина, група машин – людей, група операторів - машина.

Потрібно розрізняти поняття «інформація» і «повідомлення». Повідомлення - це форма представлення інформації. Наприклад, при телеграфній передачі повідомленням є текст телеграми, що представляє собою послідовність різного роду символів. При розмові повідомлення являє собою механічні коливання з різною частотою та інтенсивністю голосових зв'язок людини. При телевізійних чорно-білих передачах повідомлення являє собою зміну в часі яскравості елементів переданого зображення. При кольорових телевізійних передачах повідомлення представляється також зміною й кольору елементів зображення.

Повідомлення, призначені для обробки в комп'ютерних інформаційних системах, прийнято називати даними.

В процесі передачі повідомлення різної фізичної природи, як правило, представляються у вигляді електричного сигналу. Прикладом може бути сигнал на виході мікрофона, який забезпечує перетворення акустичних коливань у електричну напругу. Такий сигнал прийнято називати первинним електричним сигналом, або просто первинним сигналом. В подальшому будемо позначати його x (t). Як правило первинний сигнал є низькочастотним сигналом.

Всі повідомлення по характеру зміни в часі можна поділити на безперервні та дискретні.

Безперервні за часом повідомлення відображаються безперервною функцією часу. Дискретні за часом повідомлення характеризуються тим, що надходять у певні моменти часу та описуються дискретною функцією часу. Так, як повідомлення носять випадковий характер, то безперервні повідомлення, описуються випадковим процесом, а дискретні – як послідовність випадкових подій.

Повідомлення можна також розділити на безперервні та дискретні по множині.

Безперервні по множині повідомлення характеризуються тим, що функція, яка їх описує, може приймати безперервну множину значень (континуум значень) у деякому інтервалі.

Дискретні по множині повідомлення - це повідомлення, які можуть бути описані за допомогою кінцевого набору чисел або дискретних значень деякої функції.

Дискретності по множині та часу повідомлення не пов'язані один з одним. Тому можливі наступні види повідомлень:

безперервні по множині і часу, або просто безперервні (аналогові)
(рис. 1.1);

безперервні по множині і дискретні за часом (рис. 1.2);

дискретні по множині і безперервні по часу (рис. 1.3);

дискретні по множині і часу, або просто дискретні (цифрові) (рис. 1.4).

Рис. 1.1. Аналоговий Рис. 1.2. Дискретний за сигнал часом сигнал   Рис. 1.3. Дискретний по множині і Рис. 1.4. Дискретний і безперервний по часу (цифровий) сигнал сигнал

Якби передане повідомлення було детермінованим, тобто заздалегідь відомим (достовірним), то передача його не мала б сенсу. Детерміноване повідомлення не містить інформації. Тому повідомлення слід розглядати як випадкові події (або випадкові величини, випадкові функції). Інакше кажучи, повинна існувати деяка множина повідомлень (наприклад, безліч різних значень температури, що видаються датчиком), з яких в заданий момент часу формується одне з них.

Випадковий характер повідомлень, сигналів, а також завад обумовив найважливіше значення теорії ймовірностей у теорії передачі інформації (теорії зв’язку або електрозв’язку). Як буде показано в подальшому, використовуючи імовірнісні властивості повідомлень можна визначити кількість переданої інформації і її втрати при наявності завад.

Передача повідомлень (а отже, і інформації) на відстань здійснюється за допомогою якого-небудь матеріального носія (паперу, магнітного стрічки і т.д.) або фізичного процесу (звукових або електромагнітних хвиль, струму і т.д.).Для передачі повідомлення необхідно попередньо перетворити його увторинний сигнал (відеосигнал, радіосигнал, звуковий сигнал, оптичний сигнал). Під вторинним сигналом (в подальшому сигналом) розуміється фізична величина, що змінюється відповідно до закону зміни повідомлення, і таким чином, його відображає. Сигнал – це матеріальний носій повідомлення.

У якості сигналу можна використовувати будь-який фізичний процес, що змінюється відповідно до повідомлення, що передається. У сучасних СПІ найчастіше використовують електричні або радіосигнали. Фізичною величиною, що визначає такий сигнал, є струм або напруга. Сигнали формуються шляхом зміни тих або інших параметрів (амплітуди, фази, частоти, тривалості) фізичного носія відповідно до переданого повідомлення. Такий процес (зміни параметрів носія) прийнято називати модуляцією.

Сигнал є об'єктом транспортування, а техніка зв'язку по суті технікою транспортування (передачі) сигналів по каналах зв'язку. Тому доцільно визначити параметри сигналу, які є основними з погляду його передачі. Такими параметрами є тривалість сигналу Т, динамічний діапазон D та ширина спектра Δ F. Будь-який сигнал, як процес, що протікає в часі, має початок і кінець. Тому тривалість сигналу Т є природнім його параметром, що визначає час існування сигналу.

Динамічний діапазон – це відношення найбільшої миттєвої потужності сигналу до тієї найменшої потужності, яку необхідно відрізняти від нуля при заданій якості передачі. Він виражається як правило в децибелах. Динамічний діапазон мови диктора, наприклад, рівний 25...30 дБ, невеликого вокального ансамблю 45...65 дБ, симфонічного оркестру 70...95 дБ. Щоб уникнути перевантажень каналу в радіомовленні динамічний діапазон часто скорочують до 35...45 дБ.

Ширина спектра сигналу Δ F дає представлення про швидкість зміни сигналу на інтервалі його існування. Для реальних сигналів (обмежених в часі) спектр сигналу необмежений. Однак для будь-якого сигналу можна вказати діапазон частот, у межах якого зосереджена більшість його енергії. Таким діапазоном і визначається ширина спектра сигналу.

У техніці зв'язку спектр сигналу часто свідомо обмежують. Таке обмеження обумовлено тим, що апаратура та лінія зв'язку мають обмежену смугу пропускання. Скорочення спектра здійснюється виходячи із припустимих викривлень сигналу. Наприклад, при телефонному зв'язку потрібно, щоб мова була розбірлива та кореспонденти могли розпізнати один одного по голосу. Для цього досить передати мовний сигнал у смузі часто від 300 до 3400 Гц. Передача більш широкого спектра мови при даних обмеженнях недоцільна, тому що веде до збільшення складності апаратури та збільшенню затрат. Аналогічно необхідна ширина спектра телевізійного сигналу визначається необхідною чіткістю зображення. При стандарті в 625 рядків верхня частота сигналу досягає 6 Мгц. Слід зауважити, що спектр сигналу зображення багато ширше спектра сигналу звукового супроводу. Це суттєво ускладнює побудову систем телевізійного мовлення в порівнянні із системами звукового мовлення.