ПЗ - Методы визуализации данных системы производственного мониторинга (1194710), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Под информацией понимают любые сведения о каком–либо событии или объекте.
Понятие информации в технике родственно понятию отражения, рассматриваемому в философии. Свойство отражения присуще не только объектам, но и процессу и заключается в том, что между состояниями взаимодействующих объектов существует определённая связь. Но философию интересуют прежде всего качественные различия между типами отображения, а нас будут интересовать количественные описания. Например, соответствие между положением стрелки вольтметра и напряжением на его клеммах – стрелка отклоняется вправо, соответственно имеется рост напряжения на клеммах. То есть в этой ситуации один объект (стрелка) отражает другой (напряжение), или один объект содержит информацию о другом. На основании этого примера можно сказать, что информация есть отражение одного объекта другим. Один объект может быть отражён несколькими другими объектами (одними – лучше, другими – хуже) [6]. Подключив вместо вольтметра осциллограф, мы получим больше информации об интересующем нас процессе.
Получение информации связано с восприятием и оценкой объекта или процесса. При этом необходимо отделить информацию от шумов. Результатом восприятия информации датчиками является сигнал в форме, удобной для передачи или обработки.
Передача информации состоит в переносе её на расстояние посредством сигналов различной физической природы по механическим, оптическим, акустическим, электромагнитным и другим каналам связи. Чаще всего используются электрические и электромагнитные каналы связи.
Обработка информации заключается в машинном решении задач, связанных с преобразованием информации. Обработка производится при помощи устройств, осуществляющих аналоговые или цифровые преобразования поступающих величин или функций. Промежуточным этапом обработки является хранение информации в запоминающих устройствах (пример преобразования – контроллер синтезатора речи).
Представление (отображение) информации требуется в тех случаях, когда в процессе управления принимает участие человек. Отображение заключается в демонстрации изображений, содержащих качественные и количественные характеристики информации, циркулирующей в системе. Для этого используются различные устройства отображения информации и регистрирующие устройства. Например, цифробуквенные индикаторы, ЭЛТ, мнемосхемы, табло, графические регистрирующие приборы – графопостроители и т.д.
Управляющее воздействие состоит в том, что несущий информацию сигнал осуществляет регулирование или управление, вызывая изменения в объекте управления. Воздействие осуществляется с помощью исполнительных устройств, расположенных на объекте (реле, серводвигатели и т.п.).
Информацию, фиксированную в определённой форме, называют сообщением. Сообщение может иметь самое различное содержание, но независимо от этого всегда отображается в виде сигнала (электрического, звукового, светового и др.). Сообщение – это форма представления информации.
Формирование любого сигнала связано с передачей сообщения от отправителя (источника) к получателю (приёмнику), которые разделены пространством и временем. Поэтому сигнал можно характеризовать как средство перенесения информации в пространстве и времени. Это определение, однако, не учитывает строение сигнала как объекта исследования. Хотя сигнал всегда связан с материальным объектом, большинство конкретных свойств этого объекта несущественно. Например, при ознакомлении с печатным текстом нам неважно, какого сорта бумага или какого цвета чернила. Различие текстов (в общем случае – сигналов) в первую очередь определяется по различию описаний, то есть по различию состояний объекта. Следовательно, можно сказать, что в качестве сигналов используются не сами сигналы, а их состояния. Образование сигнала происходит за счёт изменения состояния объекта.
Чтобы было соответствие между сообщением и сигналом, т.е. была возможность получения сообщения из сигнала, сигнал должен формироваться по определённым правилам. Построение сигнала по определённым правилам называют кодированием.
Таким образом, в материально–энергетической форме информация всегда проявляется в виде сигналов.
Первичным и неделимым элементом информации следует считать двоичное событие, то есть утверждение или отрицание, наличие или отсутствие. Двоичное событие условно представляется единицей или нулём, импульсом или паузой. Событие не имеет геометрических измерений и представляется точкой (рисунок 2).
Рисунок 2 – Формы представления информации:
а – событие; б – величина; в – функция; г – комплекс
Множество событий, упорядоченное в одном измерении, называется величиной (рисунок 2, б). Если величина принимает счётное множество значений, то она является дискретной. Если число принимаемых значений бесконечно, то величина является непрерывной. Геометрически величина представляется линией.
Если существует соответствие между величиной и другой величиной, или между величиной и пространством, или величиной и временем, то говорят о функции Х1(Х2), Х(N), X(T) (рисунок 2, в). Геометрическая функция может быть представлена как поле событий. Различают функции с непрерывным и дискретным аргументом.
Комплекс информации X (T, N) (рисунок 2, г) представляет собой соответствие между величиной, с одной стороны, и временем, и пространством – с другой. Геометрически комплекс информации представляется трёхмерным полем событий.
Информация описывается моделями с различной мерностью: событие представляет собой нуль мерную информацию; величина – одномерную; функция – двухмерную; комплекс – трёхмерную.
Следуя таким путём далее, можно представить четырёхмерную, ..., n–мерную информацию. Многомерная информация моделируется многомерным пространством.
Источники и формы сообщений и соответствующие им сигналы бывают дискретные и непрерывные.
Дискретными называются сообщения, состоящие из отдельных элементов (символов, букв, импульсов), принимающих конечное число различных значений. Примерами дискретных сообщений являются команды в системах управления, выходная информация ЭВМ в виде кодовых групп или массивов чисел, телеграфные сообщения. Такие сообщения составляются из конечного числа элементов, следующих друг за другом в определённой последовательности. Набор элементов, из которых составляются сообщения, обычно называют алфавитом.
Непрерывными называются такие сообщения, которые могут принимать в некоторых пределах любые значения и являются непрерывными функциями времени. Примеры: телефонные сообщения, телеметрическая информация и т.д.
В реальных условиях указанные различия между непрерывными и дискретными сообщениями оказываются непринципиальными, и путём дискретизации (во времени) и квантования (по уровню) можно непрерывное сообщение заменить дискретным.
Разобравшись с формами представления информации, нужно понимать, что такое информация с точки зрения науки о информации.
Понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
– в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого–либо интересуют. Например, сообщение о каких–либо событиях, о чьей–либо деятельности и т.п. «Информировать» в этом смысле означает «сообщить нечто, неизвестное раньше»;
– в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
– в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение – это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.
Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей – в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.
Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.
Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.
В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.
Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.
Существует много способов представления информации визуально. Для упрощения и запоминания информации оператором при визуальных способах часто используют специальные символы, если объект имеет характерные изобразительные формы.
Деятельность оператора ограничивается тем, что он имеет дело не с реальными объектами, а с информационными моделями реальных объектов. Физической реализацией информационной модели, предназначенной для зрительного восприятия, является информационное поле средств воспроизведения.
Информационное поле – это находящаяся в поле зрения оператора часть пространства, предназначенная для передачи информации, представленной совокупностью оптических образов.
Все сообщения, поступающие на средства воспроизведения информации, кодируются, т.е. всему сообщению или отдельным его частям присваивается определённый символ.
Различают три основные группы символов: геометрические, физические и цифровые.
Геометрические выражают значение какого–либо фактора длиной линии, расстоянием между двумя точками или углом. Они используются и для воспроизведения трёхмерной информации.
Физические отображают значения параметров физическим состоянием носителя информации. В качестве физической символики используются: интенсивность одноцветной окраски участков поверхности носителя – тонография; степень почернения светочувствительного материала – фотография; интенсивность свечения люминесцентного вещества – люминография; величина электрического потенциала в точках наэлектризованного диэлектрика – электроннография; цвет окраски участков поверхности носителя – колография; величина магнитной индукции в элементах намагниченного носителя – феррография.
Знаковые (цифровые) символы отображают цифры, буквы и условные знаки, их сочетания, соответствующие системам счисления.
Для кодирования информации применяется ряд способов: например, изменение формы, цвета и размера знаков; положения и ориентации знаков на информационном поле; яркости свечения.
Применяют три основных способа представления информации в более наглядном виде или для кодирования: 1) буквенно-цифровой; 2) в виде специальных условных знаков; 3) с помощью линий, площадей, геометрических фигур.
Буквенно-цифровой способ представления информации широко распространён, как наиболее привычный и удобный для восприятия. Символы кода (буквы, цифры) объединяются в более сложные кодовые группы (слова, числа, таблицы), которые отображают действительные предметы или отвлечённые понятия.
Способ представления информации в виде специальных условных знаков применяют для упрощения понимания и запоминания информации при визуальных способах. При этом часто используют специальные символы, особенно тогда, когда воспроизводимое понятие или объект имеют характерные изобразительные формы. Этот способ удобен для восприятия логических взаимосвязей отдельных элементов систем, для отображения решения, состояния управляемых объектов, типов объектов. Максимальное число различных символов ограничивается памятью оператора. Для облегчения восприятия информации в условиях кратковременного воспроизведения быстроменяющейся обстановки используются символы различных цветов, частот мерцаний и яркостей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
