Конспект "Обработка информации. Разнообразие задач"

Обработка информации.

Разнообразие задач обработки информации.

Обработка информации — это решение некоторой информационной задачи.

Вы хорошо знакомы с задачами по математике.

Рассмотрим одну из них:

ученики 5А класса посадили 21 дерево, а ученики 5Б класса посадили на 5 деревьев меньше. Сколько деревьев посадили оба класса вместе?

В этой задаче имеется набор исходных данных. Требуется получить результат. Процесс перехода от исходных данных к результату и есть обработка информации. Решая задачу, вы обрабатываете информацию, другими словами, вы являетесь исполнителем, обрабатывающим информацию. Исполнителем может быть не только человек, но и специальное техническое устройство, например, компьютер.

В результате решения математических задач вы получаете новую информацию, ранее не существовавшую или не значившуюся в исходных данных. Это происходит за счёт их преобразования по некоторым правилам.

При переходе через дорогу мы получаем зрительную информацию о том, что на светофоре горит красный свет, мозг обрабатывает полученную информацию и выдаёт нам преобразованную: «Стоять!». Здесь входной информацией был красный свет светофора, выходной — решение человека стоять, не переходить дорогу. Аналогичное преобразование информации происходит при совершении покупок (информация о стоимости покупки и наличии денег в кармане преобразуется в решение покупать или не покупать), при планировании отдыха и во многих других случаях.

В рассмотренных выше случаях в результате обработки имеющейся, входной информации мы получаем новую, выходную информацию.

При решении некоторых информационных задач вы будете заниматься обработкой, направленной на изменение формы исходных данных. Это происходит, например, при систематизации исходной информации, поиске нужной информации в хранилище информации, кодировании информации. 

Систематизация информации.

Представьте себе большую кучу беспорядочно сложенных книг, журналов, фотографий, дисков. Ясно, что очень много самых разнообразных сведений. Но как в них разобраться?

В первую очередь все эти вещи могут быть разделены по определённым признакам на группы. 
Например, фотографии — отдельно, книги — отдельно, диски — тоже отдельно. 
Это деление по признаку «тип носителя информации».

В свою очередь, каждая группа может быть разбита на более мелкие части по какому-нибудь другому признаку. 
Например, по году издания: старые (изданные и созданные, например, до 2000 года) и новые (изданные в 2010 году и позднее).

Такое деление называют систематизацией (информации, данных, предметов и т. д.). Систематизированы по темам экспонаты в залах музея, книги по алфавиту в библиотеке, товары в магазине, поезда в расписании и т. д.

Пример. Окружающие нас объекты (предметы, явления, живые существа и пр.) можно систематизировать различными способами. Например, их можно разделить на техногенные (созданные человеком) объекты и природные объекты. Последние, в свою очередь, можно разделить на неживые и живые объекты и т. д.

Для облегчения поиска внутри каждого блока информация сортируется, т. е. размещается в определённом порядке (упорядочивается).

Чаще всего используются следующие виды сортировки:

• по алфавиту (в порядке следования букв в алфавите); 
• по номерам (в порядке возрастания или убывания чисел); 
• в хронологической последовательности (по дате и времени).

Например, в алфавитном порядке составляется список учащихся в классном журнале. В порядке убывания роста строятся школьники на уроке физкультуры. В хронологической последовательности изучаются события на уроках истории. 

Поиск информации.

Ещё один важный вид обработки информации — поиск.

Вы осуществляете поиск информации, когда ищете нужное слово в словаре или читаете книгу с целью что-то узнать. Поиск информации — это и обращение в справочную службу (09) для того, чтобы узнать номер нужного вам телефона. Если вы заглянули с той же целью в свою записную книжку — это тоже поиск информации.

Существуют целые организации и службы, созданные с целью поиска информации. Так, космические спутники постоянно снимают данные о различных явлениях, происходящих на поверхности Земли, и посылают их в специальные учреждения. Там данные обрабатывают и получают информацию о лесных пожарах, наводнениях и других стихийных бедствиях, чтобы вовремя оказать необходимую помощь пострадавшим.

Поиск информации обычно производится в некотором хранилище информации — телефонном справочнике, словаре, энциклопедии, сети Интернет. Из всего множества представленной там информации вам необходимо выбрать нужную, удовлетворяющую некоторым требованиям, — телефон одноклассника, перевод слова «открытие» на английский язык, годы жизни полководца Суворова, стоимость нужной вам модели роликовых коньков.

Если информация в хранилище систематизирована, то её поиск осуществляется достаточно быстро. 

Изменение формы представления информации.

Важным видом обработки информации является изменение формы её представления. Мы изменяли форму представления информации, когда занимались её кодированием. На уроках математики, отмечая на координатном луче точки, вы изменяете форму представления информации с числовой на графическую. Осуществляя на уроках иностранного языка перевод слов, предложений и текстов, вы также изменяете форму представления информации. С текстовой на графическую изменяется форма представления информации, когда вы рисуете иллюстрации к произведениям, изучаемым на уроках литературы.

Если идёт ремонт дороги, и проезд по ней временно закрыт, то сообщать об этом водителям можно словами «Проезд запрещён», а можно поставить дорожный знак, имеющий такой же смысл. В первом случае на месте ремонтных работ должны день и ночь дежурить люди, а во втором — просто стоит дорожный знак. Это гораздо удобнее.

Следует понимать, что выбор формы представления информации зависит от цели, ради которой это представление осуществляется.

Изменение формы представления информации переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для восприятия, обработки, хранения или передачи. 

Преобразование информации по заданным правилам.

Во многих задачах бывает заранее известно правило, по которому следует осуществлять преобразование входной информации в выходную. Это правило может быть представлено в виде формулы или подробного плана действий.

Рассмотрим математическую задачу.

Задача 1. В треугольнике ABC АВ = 18 см, ВС на 3 см меньше АВ, АС в 3 раза меньше АВ. Чему равен периметр треугольника ABC?

Решение

Периметр треугольника равен сумме длин всех образующих его отрезков: Р = АВ + ВС + АС. Найдём ВС = 18 - 3 = 15 (см), АС = 18 : 3 = 6 (см) и вычислим периметр: 18 + 15 + 6 = 39 (см).

Таким образом, в результате преобразования исходных данных по известным нам правилам (изученным ранее) мы получили новую информацию о том, чему равен периметр треугольника.

В следующем примере показано, как преобразование информации может осуществляться по подробному плану, заданному с помощью схемы.

Пример. Дана схема, задающая план выполнения действий (рис. 35, стр.88).  

Что получится в результате?

Решение

Представим этот же процесс преобразования информации по шагам:

1) Ввод числа 47; 
2) 47 + 17 = 64; 
3) 64 + 36 = 100; 
4) число 100 — трёхзначное? (да); 
5) 100 + 284 = 384; 
6) 384 + 166 = 550; 
7) число 550 — трёхзначное? (да); 
8) 550 + 284 = 834; 
9) 834 + 166 = 1000; 
10) число 1000 — трёхзначное? (нет); 
11) 1000 + 2587 = 3587; 
12) Ответ: 3587.

Преобразование информации путем рассуждений.

Решение задач, т. е. преобразование входной информации в выходную, может проходить путём логических рассуждений.

Вначале вы анализируете имеющуюся информацию — выделяете значимые объекты и устанавливаете между ними связи. Затем, рассуждая, вы взвешиваете различные варианты и делаете некоторый выбор. При этом вы задействуете не только знания, полученные в школе, но и свой жизненный опыт.

В качестве примера рассмотрим следующую задачу.

Задача 2. На столе поставлены в ряд бутылка минеральной воды, кружка, чашка, стакан и кувшин, причём точно в таком порядке, в каком они перечислены. В них находятся различные напитки: кофе, чай, молоко, квас и минеральная вода, но неизвестно, какой напиток в каком сосуде (кроме, разумеется, минеральной воды). Если стакан поставить между чаем и молоком (в данный момент он не стоит между ними), то по соседству с молоком будет квас, а кофе будет точно в середине. Определите, в какую посуду что налито.

Решение

Для удобства рассуждений пронумеруем места всех сосудов: (рисунок на стр.89)

Чтобы стакан мог оказаться между сосудами с чаем и молоком, он должен переместиться на место 3 (а чашка, соответственно, — на место 4), так как на месте 2 он будет между минеральной водой и ещё чем-нибудь.

Таким образом, он встанет точно в середине. Из этого можно сделать вывод, что в стакане находится кофе. Из условия задачи следует, что сосуд с молоком находится, во-первых, рядом со стаканом, во-вторых, рядом с сосудом с квасом. Значит, в кружке находится чай, в чашке — молоко, в кувшине — квас. Задача решена.

В некоторых информационных задачах требуется установить правило преобразования входных данных в выходные (входные и выходные данные известны).

Задача 3. Петя и Коля играют в следующую игру: Петя задумывает правило преобразования текстовой информации, Коля может сообщать Пете любые тексты и узнавать результаты преобразования. Вопросы Коли и ответы Пети в этой игре:

а  б; мама  нбнб; весна  гётоб.

Отгадайте, какое правило задумал Петя.

Решение

Анализ первой пары «а б» позволяет предположить, что Петя каждую букву в исходном тексте заменяет на следующую по алфавиту. Проверим наше предположение на второй и третьей парах. Теперь можно сформулировать правило преобразования информации: каждая буква в исходном тексте заменяется на следующую по алфавиту.

В результате решения этой задачи мы установили правило преобразования входной информации в выходную. 

Разработка плана действий и его запись.

Во многих информационных задачах требуется разработать план действий, обеспечивающих нужный результат. Рассмотрим пример.

Задача 1. Два солдата подошли к реке, по которой на лодке катаются двое мальчиков. Как солдатам переправиться на другой беpeг, если лодка вмещает только одного солдата либо двух мальчиков, а солдата и мальчика уже не вмещает?

Решение

Введём обозначения: пусть M1 и М2 — мальчики, а С1 и С2 — солдаты; стрелкой обозначим направление переправы. Запишем план переправы по шагам:

1) M1 и М2 ; 
2) M1 ; 
3) C1 ; 
4) М2 ; 
5) M1 и М2 ; 
6) M1 ; 
7) С2 ; 
8) М2 .

А теперь представим решение в более наглядной форме — в виде таблицы: 

Создание движущихся изображений.

И дети, и взрослые любят смотреть мультипликационные фильмы.

Для их создания авторы придумывают героев и сюжет, делают эскизы, разрабатывают сценарий, где детально отражают все события и выстраивают их в определённой последовательности.

Мало кто знает, что для того, чтобы его любимый мультипликационный герой «жил» на экране в течение одной минуты, требуется около 1500 рисунков. Раньше каждый из них приходилось рисовать вручную на листе прозрачной пленки, чтобы его можно было наложить на фон.

Нетрудно подсчитать, что 10-минутный мультфильм состоит из 15 000 рисунков. Если предположить, что художник сможет выполнять в день по 50 рисунков, то и тогда на производство всего мультфильма уйдёт около года.

Компьютер существенно облегчает труд художника.

Введённое в компьютер изображение можно увеличивать, уменьшать, размножать.

Существуют специальные программы раскадровки, которые по введённым в компьютер ключевым фазам движения дорисовывают все промежуточные кадры.

Для того чтобы раскрасить рисунок, художнику достаточно ввести в компьютер нужный цвет и указать раскрашиваемый участок. Если цвет не понравился, его можно тут же заменить.

Компьютер настолько облегчает работу мультипликаторов, что 10-минутный фильм они могут закончить за одну-две недели.

Мы с вами также попробуем себя в роли мультипликаторов. Самое главное — придумать для своего мультфильма героев, сюжет, а также хорошо продумать последовательность событий, которые будут происходить в мультфильме.