Информационная коммуникация
Информационная коммуникация — это обмен сообщениями между источником и получателем с помощью сигналов, кодов и канала связи. Такая схема действует и при разговоре людей, и при передаче данных между компьютерами.
Схема информационного обмена
Любой обмен информацией начинается с источника. Источник формирует сообщение: человек произносит фразу, датчик измеряет температуру, компьютер отправляет файл. Получатель принимает сообщение и использует его для понимания ситуации или выполнения действия. Подробно понятие сообщения разобрано на странице «Сообщение», которую следует прочитать раньше.
- Дереккөз информации создаёт или выбирает сообщение.
- Кодирующее устройство или правило переводит сообщение в форму, удобную для передачи.
- Канал связи переносит сигнал от источника к получателю.
- Декодирующее устройство или правило восстанавливает исходное сообщение.
- Получатель информации принимает сообщение и интерпретирует его.
Информационная коммуникация — это процесс передачи сообщения от источника к получателю по каналу связи с использованием определённого кода.
Например, при отправке сообщения в мессенджере человек является источником, текст — сообщением, двоичный код — способом представления, сеть — каналом, а смартфон адресата — устройством получения и декодирования. Если получатель не знает используемый код или сообщение повреждено, обмен может оказаться неуспешным.
Код, кодирование и декодирование
Код — это система знаков и правил, с помощью которой представляют и передают сообщения. Русский алфавит, азбука Морзе, дорожные знаки и двоичная запись чисел — примеры кодов. Одно и то же содержание можно записать разными кодами: слово можно произнести, напечатать буквами или представить последовательностью нулей и единиц.
Кодирование — преобразование сообщения из исходной формы в форму, принятую для передачи, хранения или обработки.
Декодирование — обратное преобразование закодированного сообщения в понятную получателю форму.
Кодирование не всегда означает шифрование. При обычном кодировании получатель, знающий правило, может восстановить исходное сообщение. При шифровании дополнительно стремятся скрыть содержание от посторонних. Например, перевод текста в двоичный код — кодирование, а запись с секретным ключом — шифрование.
Чтобы сообщение можно было надёжно восстановить, код и правила его чтения должны быть известны получателю, а каждому допустимому закодированному сообщению должно соответствовать однозначное исходное сообщение.
В школьном звонке на урок что является каналом связи?
Сигнал и канал связи
Сигнал и сообщение связаны, но не совпадают. Сообщение — это содержание, которое нужно передать, а сигнал — физический процесс или изменение, используемое для передачи этого содержания. Звуковая волна, электрический импульс, радиоволна и изменение яркости — примеры сигналов.
Канал связи — путь, по которому сигнал движется от источника к получателю. Каналом может быть воздух, провод, оптоволокно, радиоканал или компьютерная сеть. Каналы различаются средой передачи, скоростью, дальностью, надёжностью и способом соединения. Их классификация приведена на странице «Виды каналов связи».
Помеха — постороннее воздействие, изменяющее сигнал и способное исказить передаваемое сообщение. Примеры: шум в телефонном разговоре, повреждение кабеля, радиопомехи или ошибка при передаче бита.
Для защиты от ошибок применяют повторную передачу, контрольные суммы, дополнительные проверочные биты и специальные помехоустойчивые коды. Иногда сообщение передают с избыточностью: часть данных добавляют не для нового содержания, а для обнаружения или исправления ошибок.
Пропускная способность показывает, сколько информации канал способен передать за единицу времени. Если передано \(I\) бит за время \(t\), то скорость передачи равна \(v=\frac{I}{t}\) бит/с. Подробнее величина рассматривается на странице «Пропускная способность канала».
Количество информации в сообщении
В информатике сообщения часто оценивают не длиной текста, а количеством информации. Если алфавит содержит \(N\) равновероятных символов, один символ несёт \(i=\log_2N\) бит информации. Для сообщения из \(K\) символов объём равен \(I=K\log_2N\) бит. При неравновероятных событиях расчёт может выполняться иначе; важна также тема «Количество информации при равновероятных событиях».
Например, двоичный алфавит содержит два символа, поэтому один символ даёт \(\log_2 2=1\) бит. Для шестнадцатеричного алфавита \(N=16\), значит, один символ содержит \(\log_2 16=4\) бита.
Разобранный пример: передача сообщения
Сообщение содержит 120 символов и записано с помощью алфавита из 16 символов. Оно передаётся по каналу со скоростью 240 бит/с. Сколько секунд занимает передача?
Жауабы: сообщение будет передаваться 2 секунды. Если в условии указана скорость в байтах в секунду, объём нужно сначала перевести: \(1\) байт \(=8\) бит.
Не путайте сообщение и сигнал: текст является содержанием, а электрический импульс — способом передачи. Не считайте количество символов количеством бит без учёта алфавита. Следите за единицами: биты и байты отличаются в 8 раз. При вычислении времени используйте \(t=I/v\), а не \(t=Iv\).
Сначала выпишите, что дано: \(K\), \(N\), \(v\). Затем найдите информацию одного символа, общий объём и только после этого время или скорость. Такой порядок помогает не перепутать величины.
Надёжность и понятность обмена
Успешная коммуникация зависит не только от наличия канала. Получатель должен понимать код, сообщение должно быть актуальным и полезным, а канал — достаточно надёжным и быстрым. Поэтому при анализе информационной системы оценивают понятность информации, актуальность информации и полезность информации. Совокупность свойств сообщения рассматривается также в теме «Качество информации».
- Если код неизвестен, сообщение может быть физически принято, но не понято.
- Если сигнал искажён, получатель может получить другое сообщение.
- Если канал медленный, увеличивается время передачи.
- Если сообщение содержит лишние данные, растёт объём передачи.
Проверь себя
Главное
- Информационная коммуникация включает источник, сообщение, кодирование, канал, декодирование и получателя.
- Кодирование переводит сообщение в форму передачи, а декодирование восстанавливает исходное содержание.
- Сигнал — физический носитель сообщения; канал — среда или путь его передачи.
- Для равновероятного алфавита из \(N\) символов один символ содержит \(\log_2N\) бит.
- Общий объём сообщения: \(I=K\log_2N\), скорость передачи: \(v=I/t\).