Proces przekazywania informacji przedstawiono schematycznie na rysunku. Zakłada się, że istnieje źródło i odbiorca informacji. Komunikat od źródła do odbiorcy przekazywany jest kanałem komunikacyjnym (kanałem informacyjnym).
Ryż. 3. – Proces przekazywania informacji
W procesie tym informacja jest prezentowana i przekazywana w postaci określonej sekwencji sygnałów, symboli, znaków. Na przykład podczas bezpośredniej rozmowy między ludźmi przekazywane są sygnały dźwiękowe - mowa; czytając tekst, osoba postrzega litery - symbole graficzne. Przesyłana sekwencja nazywana jest komunikatem. Od źródła do odbiorcy przekaz przekazywany jest za pośrednictwem jakiegoś ośrodka materialnego (dźwięk – fale akustyczne w atmosferze, obraz – lekkie fale elektromagnetyczne). Jeżeli w procesie transmisji wykorzystywane są techniczne środki komunikacji, nazywane są one tzw kanały transmisji informacji(kanały informacyjne). Należą do nich telefon, radio, telewizja.
Można powiedzieć, że ludzkie zmysły działają jak biologiczne kanały informacyjne. Za ich pomocą wpływ informacyjny na osobę jest przekazywany do pamięci.
Claude'a Shannona zaproponowano schemat procesu przekazywania informacji technicznymi kanałami komunikacji, przedstawiony na rysunku.
Ryż. 4. – Proces przekazywania informacji Shannon
Działanie takiego schematu można wyjaśnić w trakcie rozmowy przez telefon. Źródłem informacji jest osoba mówiąca. Urządzeniem kodującym jest mikrofon słuchawki telefonicznej, za pomocą którego fale dźwiękowe (mowa) przekształcane są na sygnały elektryczne. Kanałem komunikacyjnym jest sieć telefoniczna (przewody, przełączniki węzłów telefonicznych, przez które przechodzi sygnał)). Urządzeniem dekodującym jest słuchawka (słuchawka) osoby słuchającej – odbiorcy informacji. Chodź sygnał elektryczny zamienia się w dźwięk.
Komunikacja, w której transmisja odbywa się w postaci ciągłego sygnału elektrycznego, nazywana jest komunikacją analogową.
Pod kodowanie odnosi się do dowolnego przekształcenia informacji pochodzącej ze źródła do postaci odpowiedniej do jej przesłania kanałem komunikacyjnym.
Obecnie powszechnie stosuje się komunikację cyfrową, gdy przesyłana informacja jest kodowana w postaci binarnej (0 i 1 to cyfry binarne), a następnie dekodowana na tekst, obraz, dźwięk. Komunikacja cyfrowa jest dyskretna.
Termin „szum” odnosi się do różnego rodzaju zakłóceń, które zniekształcają przesyłany sygnał i prowadzą do utraty informacji. Takie zakłócenia wynikają przede wszystkim z przyczyn technicznych: złej jakości łączy komunikacyjnych, braku bezpieczeństwa różnych strumieni informacji przesyłanych od siebie tymi samymi kanałami. W takich przypadkach konieczna jest ochrona przed hałasem.
Przede wszystkim stosują metody techniczne ochrona kanałów komunikacyjnych przed hałasem. Na przykład użycie kabla ekranowego zamiast gołego przewodu; stosowanie różnego rodzaju filtrów oddzielających sygnał użyteczny od szumu itp.
Claude Shannon opracował specjalną teorię kodowania, która dostarcza metod radzenia sobie z szumem. Jedną z ważnych idei tej teorii jest to, że kod przesyłany linią komunikacyjną musi być redundantny. Dzięki temu można zrekompensować utratę części informacji podczas transmisji.
Jednak nadmiar nie powinien być zbyt duży. Doprowadzi to do opóźnień i wzrostu kosztów komunikacji. Teoria kodowania K. Shannona pozwala uzyskać kod, który będzie optymalny. Jednocześnie redundancja przesyłane informacje będzie możliwie minimalne, a wiarygodność otrzymanych informacji będzie maksymalna.
W nowoczesnych systemach komunikacji cyfrowej często stosuje się następującą technikę, aby zapobiec utracie informacji podczas transmisji. Całość wiadomości podzielona jest na fragmenty – bloki. Dla każdego bloku obliczana jest suma kontrolna (suma cyfr binarnych), która jest przesyłana wraz z blokiem. W miejscu odbiorczym suma kontrolna odebranego bloku jest przeliczana, a jeśli nie pokrywa się z pierwotną, transmisja tego bloku jest powtarzana. Dzieje się tak, dopóki sumy kontrolne źródła i miejsca docelowego nie będą zgodne.
Szybkość przesyłania informacji to ilość informacji w komunikacie przesłanym w jednostce czasu. Jednostki pomiaru prędkości przepływu informacji: bit/s, bajt/s itp.
Linie techniczne komunikacja informacyjna(linie telefoniczne, radiokomunikacja, kabel światłowodowy) posiadają ograniczenie szybkości transmisji danych tzw przepustowość kanału informacyjnego. Ograniczenia prędkości transmisji mają charakter fizyczny.
Wydajne kodowanie rozwiązuje problem bardziej zwartego zapisu komunikatów generowanych przez źródło w wyniku ich ponownego kodowania. I jest używany w prawie wszystkich archiwizatorach, takich jak Rar, Zip itp. Osobliwością tych archiwizatorów jest to, że pozwalają one kompresować informacje stosunkowo niewielką liczbę razy (2-3, maksymalnie 4 razy), ale jednocześnie , całkowite odtworzenie skompresowanych informacji następuje „od bitu do bitu”. Jeśli nie musisz przywracać informacji bit po bicie, stosowane są inne metody transkodowania, które pozwalają uzyskać kompresję dziesiątki razy. Polegają na badaniu wzorców tworzenia komunikatów przez źródło, badaniu właściwości samego źródła i zrozumieniu, jak konieczne jest zachowanie początkowej informacji dla konsumenta. Przykładowo podczas transmisji mowy nie można jej transmitować „bit po bicie”, ale pozwolić na zniekształcenia, których odbiorca wiadomości głosowej po prostu nie zauważy ze względu na niewrażliwość ludzkiego aparatu słuchowego na te zmiany. Jednocześnie zachowana zostanie zrozumiałość mowy, rozpoznawanie głosu i jego emocjonalna kolorystyka. Częściowa utrata tych właściwości zwiększa jego kompresję. Podkreślmy jeszcze raz, że skuteczne kodowanie to kompresja i odtwarzanie informacji „bit po bicie”.
Kodowanie – w najszerszym tego słowa znaczeniu – to reprezentacja komunikatu w formie dogodnej do transmisji danym kanałem.
Odwrotna operacja kodowania nazywa się dekodowaniem.
Wróćmy jeszcze raz do rozważań nad ogólnym schematem systemu przekazywania informacji.
Ryż. 3.1. Schemat ogólny systemy transmisji informacji
Wiadomość X Na wyjściu źródła informacji (AI) konieczne jest dopasowanie określonego sygnału. Ponieważ liczba wiadomości zmierza do nieskończoności przy nieograniczonym wzroście czasu, jasne jest, że wytworzenie sygnału dla każdej wiadomości jest prawie niemożliwe.
Ponieważ komunikaty dyskretne składają się z liter, a komunikaty ciągłe mogą być reprezentowane przez ciąg liczb w każdym momencie zliczania, zasadniczo możliwe jest wykorzystanie skończonej liczby próbek sygnałów odpowiadających poszczególnym literom alfabetu źródłowego.
Kiedy alfabet jest duży, uciekają się do przedstawiania liter w innym alfabecie z mniejszą liczbą liter, co będziemy nazywać symbolami.
Na określenie tej operacji używany jest ten sam termin – kodowanie, obecnie rozumiane w wąskim znaczeniu.
Ponieważ alfabet symboli jest mniejszy niż alfabet liter, każda litera odpowiada określonej sekwencji symboli, zwanej kombinacją kodów. Liczba znaków w kombinacji kodu nazywana jest jej wartością.
Proces przekształcania liter w symbole może służyć kilku celom:
1. Pierwszym z nich jest przekształcenie informacji w taki system symboli (kod), aby zapewniał prostotę i niezawodność sprzętowej realizacji urządzeń informacyjnych, tj.:
Nie uwzględnia się statystycznych właściwości źródła komunikatów i zakłóceń w kanale komunikacyjnym.
Techniczna realizacja procesu kodowania w tej najprostszej postaci z ciągłym sygnałem wejściowym odbywa się za pomocą przetworników analogowo-kodowych (cyfrowych).
2. Drugim celem kodowania jest, w oparciu o twierdzenia Shannona, harmonizacja właściwości źródła komunikatu z właściwościami kanału komunikacyjnego.
Tak zwany koder źródłowy (SC) ma na celu zapewnienie kodowania, w którym poprzez wyeliminowanie redundancji znacznie zmniejszona jest średnia liczba symboli wymaganych na literę komunikatu.
W przypadku braku zakłóceń skutkuje to bezpośrednio wydłużeniem czasu transmisji lub przestrzeni dyskowej, tj. zwiększa wydajność systemu. http://peredacha-informacii.ru/ To kodowanie nazywa się kodowaniem efektywnym.
W obecności zakłóceń w kanale efektywne kodowanie pozwala na konwersję informacji wejściowych na ciąg znaków najlepiej przygotowany do dalszej konwersji (maksymalnie skompresowany).
Tak zwany koder kanałowy (CC) ma na celu zapewnienie zadanej niezawodności przy przesyłaniu lub przechowywaniu informacji poprzez dodatkowe wprowadzenie redundancji, ale przy użyciu prostych algorytmów i uwzględnieniu statystycznych wzorców zakłóceń w kanale komunikacyjnym. Ten typ kodowania nazywany jest kodowaniem odpornym na zakłócenia.
Celowość eliminowania redundancji komunikatów efektywnymi metodami kodowania, a następnie kodowania kodem odpornym na błędy wynika z faktu, że redundancja źródła komunikatu w większości przypadków nie jest zgodna ze statystycznymi wzorcami zakłóceń w kanale komunikacyjnym i dlatego nie może być być w pełni wykorzystany w celu zwiększenia wiarygodności odebranej wiadomości, przy czym można wybrać odpowiedni dla tej interferencji kod odporny na zakłócenia.
Ponadto redundancja wiadomości jest często konsekwencją bardzo złożonych zależności probabilistycznych i pozwala na wykrycie i poprawienie błędów dopiero po zdekodowaniu całej wiadomości za pomocą najbardziej złożone algorytmy i intuicja.
Zatem wybór urządzeń kodujących i dekodujących zależy od właściwości statystycznych źródła komunikatu, a także poziomu i charakteru zakłóceń w kanale komunikacyjnym.
Jeśli praktycznie nie ma redundancji źródła komunikatu i nie ma zakłóceń w kanale komunikacyjnym, wówczas wprowadzenie zarówno kodera źródłowego, jak i kodera kanałowego jest niepraktyczne.
Gdy redundancja źródła komunikatów jest wysoka, a zakłócenia niskie, zaleca się wprowadzenie tylko kodera źródłowego.
Gdy redundancja źródła jest mała, a zakłócenia duże, wskazane jest wprowadzenie kodera kanałowego.
Z dużą redundancją i wysoki poziom zakłóceń, zaleca się wprowadzenie zarówno dodatkowych urządzeń kodujących, jak i dekodujących.
Za koderem kanałowym KK zakodowany sygnał trafia do urządzenia do kodowania symboli za pomocą sygnałów - modulatora M. Sygnał odbierany na wyjściu modulatora Y przygotowany do transmisji przez określoną linię komunikacyjną LAN.
Urządzenie dekodujące sygnał na symbole (demodulator DM) odbiera z linii komunikacyjnej sygnał zniekształcony szumem, co pokazano na schemacie - Z.
Odporne na zakłócenia urządzenie dekodujące kod (dekoder kanału DC) i urządzenie dekodujące komunikat (dekoder źródła DI) wytwarzają zdekodowany komunikat W do odbiorcy P (osoby lub maszyny).
Jeśli sekwencja dyskretnych komunikatów o czasie trwania jest przesyłana kanałem komunikacyjnym bez zakłóceń, wówczas granica współczynnika
gdzie to ilość informacji zawarta w sekwencji komunikatów (szybkość przesyłania informacji kanałem komunikacyjnym). Wartość graniczna szybkości transmisji informacji nazywana jest przepustowością kanału komunikacyjnego:
Jak wiadomo, ilość informacji w komunikatach jest maksymalna, gdy prawdopodobieństwo stanów jest równe. Następnie
Szybkość przesyłania informacji zależy generalnie od właściwości statystycznych komunikatu i jego parametrów
kanał komunikacyjny. Przepustowość jest cechą kanału komunikacyjnego niezależną od szybkości przesyłania informacji. Ilościowo przepustowość kanał komunikacyjny wyraża się maksymalną liczbą binarnych jednostek informacji, które ten kanał komunikacja może zostać przesłana w ciągu jednej sekundy.
W celu najbardziej efektywnego wykorzystania kanału komunikacyjnego konieczne jest, aby prędkość przesyłania informacji była jak najbardziej zbliżona do przepustowości kanału komunikacyjnego.
Jeżeli szybkość, z jaką informacja dociera na wejście kanału komunikacyjnego, przekracza pojemność kanału, wówczas nie wszystkie informacje zostaną przesłane kanałem, tj. warunek musi zostać spełniony
Jest to główny warunek koordynacji źródła informacji i kanału komunikacji. Negocjacja odbywa się poprzez odpowiednie kodowanie komunikatu. Udowodniono, że jeśli prędkość informacji generowanej przez źródło komunikatów jest wystarczająco zbliżona do przepustowości kanału, czyli gdy wartość jest dowolnie mała, zawsze można znaleźć sposób kodowania, który zapewni transmisję wygenerowanych komunikatów według źródła, a prędkość przesyłania informacji będzie bardzo zbliżona do przepustowości kanału.
Stwierdzenie odwrotne jest takie, że nie da się zapewnić długotrwałej transmisji wszystkich komunikatów, jeżeli przepływ informacji generowanych przez źródło przekracza pojemność kanału.
Jeżeli do wejścia kanału podłączone jest źródło komunikatu o entropii na symbol równej przepustowości kanału komunikacyjnego, uznaje się, że źródło to jest zgodne z kanałem. Jeżeli entropia źródła jest mniejsza niż pojemność kanału, co może mieć miejsce w przypadku, gdy stany źródła nie są jednakowo prawdopodobne, wówczas źródło nie zgadza się
połączony z kanałem komunikacyjnym, czyli kanał nie jest w pełni wykorzystany.
Zgodność w sensie statystycznym osiąga się za pomocą tzw. kodowania statystycznego. Aby zrozumieć zasadę kodowania statystycznego, należy rozważyć dwie sekwencje komunikatów reprezentujących na przykład sygnał stanu obiektu sterowanego w dwóch pozycjach (włączony lub wyłączony) rejestrowany w regularnych odstępach czasu:
Znak 1 odpowiada sygnałowi „obiekt włączony”, symbol 0 oznacza „obiekt wyłączony”. Zakładamy, że symbole występują niezależnie od siebie.
Dla pierwszego ciągu symbole 1 i 0 są jednakowo prawdopodobne, dla drugiego - prawdopodobieństwo pierwszego symbolu drugiego symbolu
Entropia pierwszej sekwencji Entropia drugiej sekwencji Zatem ilość informacji na symbol w drugiej sekwencji jest o połowę mniejsza niż w pierwszej.
Przy transmisji sekwencji binarnym kanałem komunikacyjnym pierwsza sekwencja będzie zgodna z kanałem, natomiast przy transmisji drugiej sekwencji pojemność kanału binarnego na symbol jest dwukrotnie większa od entropii źródła, czyli kanał jest niedociążony i w w sensie statystycznym nie jest zgodna ze źródłem
Kodowanie statystyczne umożliwia zwiększenie entropii przesyłanych komunikatów w granicach wartości, jaką uzyskuje się, jeśli symbole nowej sekwencji są jednakowo prawdopodobne. W takim przypadku liczba znaków w sekwencji zostanie zmniejszona. W rezultacie
źródło informacji jest spójne z kanałem komunikacji. Technikę takiego kodowania opisano w § 2.9.
Rozdział 1. INFORMACJE OGÓLNE
Rozdział 2. Kody nieredundantne
Rozdział 5. OCENA I WYBÓR KODEKSÓW
Kopiowanie informacji ze strony jest dozwolone wyłącznie z linkiem do tej strony
Przekazywanie informacji następuje od źródła do odbiorcy (odbiorcy) informacji. Źródło informacją może być wszystko: dowolny przedmiot lub zjawisko natury żywej lub nieożywionej. Proces przekazywania informacji odbywa się w pewnym materialnym środowisku oddzielającym źródło i odbiorcę informacji, tzw kanał transfer informacji. Informacje przekazywane są kanałem w postaci określonej sekwencji sygnałów, symboli, znaków, które tzw wiadomość. Odbiorca informacja to obiekt, który otrzymuje komunikat, co powoduje pewne zmiany jego stanu. Wszystko powyższe zostało schematycznie przedstawione na rysunku.
Przekazywanie informacji
Człowiek otrzymuje informacje ze wszystkiego, co go otacza, poprzez zmysły: słuch, wzrok, węch, dotyk, smak. Człowiek otrzymuje najwięcej informacji poprzez słuch i wzrok. Komunikaty dźwiękowe odbierane są przez ucho – sygnały akustyczne w ośrodku ciągłym (najczęściej w powietrzu). Wizja postrzega sygnały świetlne, przenosząc obraz obiektów.
Nie każda wiadomość ma dla danej osoby wartość informacyjną. Przykładowo wiadomość w nieznanym języku, choć przekazana danej osobie, nie zawiera dla niej informacji i nie może spowodować adekwatnych zmian w jej stanie.
Kanał informacyjny może mieć charakter naturalny (powietrze atmosferyczne, przez które przenoszone są fale dźwiękowe, światło słoneczne odbite od obserwowanych obiektów) lub wytworzony sztucznie. W tym drugim przypadku o czym mówimy O środki techniczne ach, połączenia.
Pierwszym technicznym środkiem przesyłania informacji na odległość był telegraf, wynaleziony w 1837 roku przez Amerykanina Samuela Morse'a. W 1876 roku Amerykanin A. Bell wynalazł telefon. Na podstawie odkrycia fal elektromagnetycznych przez niemieckiego fizyka Heinricha Hertza (1886) A.S. Popowa w Rosji w 1895 r. i niemal równocześnie z nim w 1896 r. przez G. Marconiego we Włoszech wynaleziono radio. Telewizja i Internet pojawiły się w XX wieku.
Wszystkie wymienione techniczne metody przekazywania informacji opierają się na transmisji sygnału fizycznego (elektrycznego lub elektromagnetycznego) na odległość i podlegają pewnym ogólnym prawom. Prowadzone jest badanie tych praw teoria komunikacji, który powstał w latach dwudziestych XX wieku. Aparat matematyczny teorii komunikacji - matematyczna teoria komunikacji, opracowany przez amerykańskiego naukowca Claude'a Shannona.
Claude Elwood Shannon (1916–2001), USA
Claude Shannon zaproponował model procesu przekazywania informacji technicznymi kanałami komunikacji, przedstawiony w formie diagramu.
System transmisji informacji technicznej
Kodowanie oznacza tu dowolną transformację informacji pochodzącej ze źródła do postaci odpowiedniej do jej przesłania kanałem komunikacyjnym. Rozszyfrowanie - konwersja odwrotnej sekwencji sygnałów.
Działanie takiego schematu można wyjaśnić za pomocą znanego procesu rozmowy przez telefon. Źródłem informacji jest osoba mówiąca. Urządzeniem kodującym jest mikrofon słuchawki telefonicznej, za pomocą którego fale dźwiękowe (mowa) przekształcane są na sygnały elektryczne. Kanał komunikacji to sieć telefoniczna(przewody, przełączniki węzłów telefonicznych, przez które przechodzi sygnał). Urządzeniem dekodującym jest słuchawka (słuchawka) osoby słuchającej – odbiorcy informacji. Tutaj przychodzący sygnał elektryczny jest przekształcany na dźwięk.
Nowoczesny systemy komputerowe przesyłanie informacji – sieci komputerowe działają na tej samej zasadzie. Istnieje proces kodowania, który konwertuje binarny kod komputerowy na sygnał fizyczny typ przesyłany kanałem komunikacyjnym. Dekodowanie polega na konwersji przesyłanego sygnału z powrotem na kod komputerowy. Na przykład podczas korzystania z linii telefonicznych w sieci komputerowe Funkcje kodowania i dekodowania realizuje urządzenie zwane modemem.
Dla programistów systemy techniczne przekazywanie informacji musi rozwiązać dwa powiązane ze sobą problemy: jak zapewnić najwyższa prędkość transmisji informacji i sposobów ograniczania utraty informacji podczas transmisji. Claude Shannon był pierwszym naukowcem, który podjął się tych problemów i stworzył nową naukę na tamte czasy - teoria informacji.
K. Shannon ustalił metodę pomiaru ilości informacji przesyłanych kanałami komunikacyjnymi. Wprowadzili tę koncepcję pojemność kanału,jako maksymalna możliwa prędkość przesyłania informacji. Prędkość tę mierzy się w bitach na sekundę (również kilobitach na sekundę, megabitach na sekundę).
Wydajność kanału komunikacyjnego zależy od jego technicznego wdrożenia. Na przykład sieci komputerowe wykorzystują następujące środki komunikacji:
linie telefoniczne,
Podłączenie kabla elektrycznego,
Komunikacja światłowodowa,
Komunikacja radiowa.
Przepustowość linii telefonicznych wynosi dziesiątki, setki Kb/s; Przepustowość linii światłowodowych i linii radiokomunikacyjnych mierzona jest w dziesiątkach i setkach Mbit/s.
Hałas, ochrona przed hałasem
Termin „szum” odnosi się do różnego rodzaju zakłóceń, które zniekształcają przesyłany sygnał i prowadzą do utraty informacji. Zakłócenia takie wynikają przede wszystkim z przyczyn technicznych: złej jakości łączy komunikacyjnych, braku bezpieczeństwa różnych strumieni informacji przesyłanych od siebie tymi samymi kanałami. Czasami podczas rozmowy przez telefon słyszymy szumy, trzaski, które utrudniają zrozumienie rozmówcy, albo na naszą rozmowę nakładają się rozmowy zupełnie innych osób.
Obecność szumu prowadzi do utraty przesyłanych informacji. W takich przypadkach konieczna jest ochrona przed hałasem.
Przede wszystkim stosuje się metody techniczne mające na celu ochronę kanałów komunikacyjnych przed hałasem. Na przykład użycie kabla ekranowanego zamiast gołego drutu; stosowanie różnego rodzaju filtrów oddzielających sygnał użyteczny od szumu itp.
został opracowany przez Claude'a Shannona teoria kodowania, podając metody zwalczania hałasu. Jedną z ważnych idei tej teorii jest to, że kod przesyłany linią komunikacyjną musi być zbędny. Dzięki temu można zrekompensować utratę części informacji podczas transmisji. Na przykład, jeśli słabo słyszysz podczas rozmowy przez telefon, to powtarzając każde słowo dwa razy, masz większą szansę, że druga osoba zrozumie Cię poprawnie.
Jednak nadmiar nie powinien być zbyt duży. Doprowadzi to do opóźnień i wyższych kosztów komunikacji. Teoria kodowania pozwala uzyskać optymalny kod. W takim przypadku redundancja przesyłanych informacji będzie możliwie minimalna, a wiarygodność otrzymanych informacji będzie maksymalna.
W nowoczesne systemy W komunikacji cyfrowej często stosuje się następującą technikę, aby zapobiec utracie informacji podczas transmisji. Całość wiadomości podzielona jest na części - pakiety. Dla każdego pakietu jest to obliczane suma kontrolna(suma cyfr binarnych), która jest przesyłana wraz z tym pakietem. W miejscu odbioru suma kontrolna odebranego pakietu jest przeliczana i jeżeli nie pokrywa się z sumą pierwotną, transmisja tego pakietu się powtarza. Dzieje się tak, dopóki sumy kontrolne źródła i miejsca docelowego nie będą zgodne.
Rozważając przekazywanie informacji na zajęciach z propedeutyki i podstaw informatyki, należy przede wszystkim omówić ten temat z pozycji osoby jako odbiorcy informacji. Najważniejszym warunkiem istnienia człowieka jest umiejętność pozyskiwania informacji z otaczającego go świata. Ludzkie narządy zmysłów to kanały informacyjne organizmu ludzkiego, które komunikują się między człowiekiem a środowiskiem zewnętrznym. W oparciu o tę funkcję informacje są podzielone na wzrokowe, słuchowe, węchowe, dotykowe i smakowe. Uzasadnienie tego, że smak, zapach i dotyk przekazują człowiekowi informacje, jest następujące: zapamiętujemy zapachy znajomych przedmiotów, smak znajomego jedzenia i rozpoznajemy znajome przedmioty po dotyku. A zawartość naszej pamięci to przechowywane informacje.
Należy powiedzieć uczniom, że w świecie zwierząt informacyjna rola zmysłów różni się od roli ludzi. Zmysł węchu pełni dla zwierząt ważną funkcję informacyjną. Wyostrzony węch psów służbowych jest wykorzystywany przez organy ścigania do poszukiwania przestępców, wykrywania narkotyków itp. Percepcja wzrokowa i słuchowa zwierząt różni się od ludzkiej. Wiadomo na przykład, że nietoperze słyszą ultradźwięki, a koty widzą w ciemności (z ludzkiego punktu widzenia).
W ramach tego tematu studenci powinni potrafić podać konkretne przykłady procesu przekazywania informacji, określić dla tych przykładów źródło, odbiorca informacji oraz kanały wykorzystywane do przekazywania informacji.
Studiując informatykę w szkole średniej, należy zapoznać uczniów z podstawowymi zasadami teorii komunikacji technicznej: pojęciami kodowania, dekodowania, szybkości przesyłania informacji, przepustowości kanału, hałasu, ochrony przed hałasem. Zagadnienia te można rozpatrywać w ramach tematu „Środki techniczne sieci komputerowych”.
Kanał transmisji to zespół środków technicznych i nośników propagacyjnych zapewniający transmisję sygnałów elektromagnetycznych o ograniczonej mocy, w określonym zakresie częstotliwości lub z określoną prędkością transmisji.
Rozróżnia się komunikaty dyskretne i ciągłe (analogowe).
Ryż. 1 Schemat blokowy kanału transmisji informacji dyskretnej
Ryż. 2 Schemat blokowy analogowego kanału transmisji informacji
Na ryc. 1 i ryc. 2:
JEST -źródło komunikatu (sygnał mowy, czujnik informacyjno-mierzący, komputer itp.);
PSS– konwerter wielkości nieelektrycznej na elektryczną;
Nadajnik– przetwarza przesłany komunikat na sygnał, który można przesłać linią komunikacyjną (LC). W systemy cyfrowe przesyłając informację, nadajnik wykonuje próbkowanie czasowe i kwantyzację sygnału według poziomu;
DO– koder przetwarza dyskretne komunikaty na ciąg impulsów kodu;
Maud– modulator zmienia parametr procesu fizycznego (nośnik informacji), zgodnie z bieżącymi wartościami przesyłanego sygnału (sygnał modulujący);
G– generator drgań nośnika;
NE–element nieliniowy;
NAS– wzmacniacz sygnału;
Fper– filtr nadajnika;
Odbiornik– zapewnia separację przesyłanego komunikatu od sygnału na sygnał modulujący;
FPR– filtr odbiornika;
NAS– wzmacniacz sygnału;
Dem– demodulator przetwarza sygnał zmodulowany na sygnał modulujący;
grudzień– dekoder rekonstruuje komunikat dyskretny wykorzystując sygnał wyjściowy kanału dyskretnego;
Rejestracja pomocnicza– rejestr pomocniczy przechowuje dane w trakcie przetwarzania komunikatu.
W kanały analogowe transmisji, zdemodulowany sygnał z reguły natychmiast dociera do odbiorcy komunikatu.
Sygnał może być odbierany z konwersją częstotliwości lub bez;
JEŚLI– przetwornica częstotliwości;
Dostawać– generator pomocniczy (specjalny);
Cm– mikser mnoży sygnały wejściowe i heterodynowe;
D– detektor (demodulator) przetwarza zmodulowany sygnał z przeniesieniem widma sygnału modulującego z obszaru wysokiego do obszaru wysokiego niskie częstotliwości;
W systemach przesyłania informacji dyskretnych stosuje się dwie metody odzyskiwania wiadomości - odbiór element po elemencie i odbiór jako całość.
W odbiorze element po elemencie analizowane są elementy odbieranego sygnału odpowiadające symbolom kodu. W tym przypadku na wyjściu demodulatora pojawia się ciąg symboli kodowych, który następnie odtwarza komunikat dyskretny.
Podczas odbierania sygnału jako całości analizowane jest całe słowo kodowe i identyfikowane z konkretną wiadomością.
Analizowano w odbiornikach sygnał wejściowy i zapada decyzja o przesłanym komunikacie. Część odbiornika, w której zachodzą te operacje, nazywa się obwodem decyzyjnym. W odbiorze element po elemencie funkcje obwodu decyzyjnego pełnią demodulator i dekoder.
IP– źródło zakłóceń;
PS– odbiorca wiadomości – konsument lub urządzenie, dla którego przeznaczona jest wiadomość;
Modem– połączenie modulatora i demodulatora;
Kodek– połączenie kodera i dekodera;
PO POŁUDNIU– Linia komunikacyjna to medium służące do przesyłania sygnałów. Jako linie komunikacyjne wykorzystuje się: przewody, żyły kablowe, szyny, przestrzeń, w której rozchodzą się fale elektromagnetyczne, światłowód.
Życie to proces istnienia cząsteczek białka. Dokładnie tak wyraża to wielu naukowców, którzy są przekonani, że białko jest podstawą wszystkich żywych istot. Sądy te są całkowicie słuszne, ponieważ te substancje w komórce pełnią największą liczbę podstawowych funkcji. Wszystkie pozostałe związki organiczne pełnią rolę substratów energetycznych, a energia jest ponownie potrzebna do syntezy cząsteczek białka.
Struktura białka jest kodowana w kwasie nukleinowym lub RNA) w postaci kodonów. Jest to informacja dziedziczna, która jest odtwarzana za każdym razem, gdy komórka potrzebuje nowej substancji białkowej. Początek biosyntezy ma miejsce w jądrze i wiąże się z koniecznością syntezy nowego białka o określonych już właściwościach.
W odpowiedzi na to obszar ulega spirali kwas nukleinowy, gdzie zakodowana jest jego struktura. To miejsce jest powielane przez informacyjny RNA i przekazywane do rybosomów. Odpowiadają za budowę łańcucha polipeptydowego opartego na matrixie – informacyjnym RNA. W skrócie wszystkie etapy biosyntezy przedstawiono w następujący sposób:
Cała synteza białek w komórce odbywa się za pomocą rybosomów, a informacja o cząsteczkach zawarta jest w kwasie nukleinowym lub DNA). Znajduje się w genach: każdy gen jest specyficznym białkiem. Geny zawierają informację o sekwencji aminokwasów nowego białka. W przypadku DNA usunięcie kodu genetycznego przeprowadza się w następujący sposób:
W oparciu o informacyjny RNA zachodzi synteza mRNA. Jest to już matrix, po którym następuje synteza białek w komórce na rybosomach (w siateczce śródplazmatycznej szorstkiej).
Komunikator RNA ma dwa końce, które mają kształt 3`-5`. Odczyt i synteza białek na rybosomach rozpoczyna się od końca 5' i trwa aż do intronu – regionu, który nie koduje żadnego aminokwasu. Dzieje się tak:
Gdy rybosom dotrze do intronu (wstawki niekodującej), informacyjny RNA po prostu porusza się dalej. Następnie, w miarę postępu informacyjnego RNA, rybosom ponownie dociera do eksonu – regionu, którego sekwencja nukleotydowa odpowiada konkretnemu aminokwasowi.
Od tego momentu rozpoczyna się od nowa przyłączanie monomerów białkowych do łańcucha. Proces trwa aż do pojawienia się kolejnego intronu lub do pojawienia się kodonu stop. Ten ostatni zatrzymuje syntezę łańcucha polipeptydowego, po czym uznaje się ją za zakończoną i rozpoczyna się etap postsyntetycznej (potranslacyjnej) modyfikacji cząsteczki.
Po translacji synteza białek zachodzi w gładkich cysternach, które zawierają niewielką liczbę rybosomów. W niektórych ogniwach mogą one być całkowicie nieobecne w OZE. Takie obszary są potrzebne do utworzenia najpierw struktury wtórnej, następnie trzeciorzędowej lub, jeśli zaprogramowano, czwartorzędowej.
Cała synteza białek w komórce zachodzi przy wydatku ogromnej ilości energii ATP. Dlatego wszystkie inne procesy biologiczne są potrzebne do utrzymania biosyntezy białek. Ponadto do transportu białek w komórce poprzez transport aktywny potrzebna jest pewna ilość energii.
Wiele białek jest przenoszonych z jednego miejsca w komórce do drugiego w celu modyfikacji. W szczególności potranslacyjna synteza białek zachodzi w kompleksie Golgiego, gdzie domena węglowodanowa lub lipidowa jest przyłączona do polipeptydu o określonej strukturze.
