Информатика и ИТ. Нейросети.

Информатика и ИТ. Нейросети.
Николай Петрович Морозов

Эта книга во многом опирается на материал, изложенный в моих книгах «Виды информации и ИТ ее обработки», «Информатика и ИТ». В ней изложены теоретические основы информатики, рассмотрены основные виды информационных технологий, представлены приемы работы с программными продуктами.Электронный формат книги позволяет повысить качество и эффективность самостоятельной работы студентов. Учебник может быть также использован в системах открытого и дополнительного образования.

Информатика и ИТ. Нейросети.

Николай Петрович Морозов

© Николай Петрович Морозов, 2024

ISBN 978-5-0062-7407-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

АННОТАЦИЯ

Электронная книга «Информатика и информационные технологии» предназначена для подготовки бакалавров гуманитарных направлений. и во многом опирается на материал, изложенный в моих книгах «Виды информации и ИТ ее обработки», «Информатика и ИТ». В учебнике изложены теоретические основы информатики, рассмотрены базовые виды информационных технологий для обеспечения основных видов информационных процессов (технологии создания текстовых документов, технологии обработки данных в электронных таблицах, технологии разработки баз данных, технологии алгоритмизации, программирования, компьютерного моделирования), представлены эффективные приемы работы с распространенными программными продуктами. Содержание учебника соответствует требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования к уровню подготовки бакалавров по направлениям, реализуемым в Санкт-Петербургском государственном институте культуры.

Учебник позволяет унифицировать содержание читаемых студентам информационных дисциплин, не исключая возможности для преподавателей варьировать содержание курса с учетом специфики дисциплины, специализации, уровня подготовки студентов.

Учебник ориентирован на формирование и развитие у студентов соответствующих компетенций в области информатики и информационных технологий. Электронный формат учебника позволяет повысить качество и эффективность самостоятельной работы студентов. Учебник может быть также использован в системах и учреждениях открытого и дополнительного образования.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Формирование информационного общества связано с развитием и широким использованием информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности. В настоящее время информационные технологии стали привычным инструментарием как в учебной, научной, так и практической деятельности. Эффективная деятельность специалиста любого профиля сегодня не мыслится без применения современных информационных технологий.

Многообразные информационные технологии, функционирующие в образовании, финансовых операциях, проектировании и т.п., имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой. Объединить их в одном подходе призвана информатика.

Сегодня информатика занимает достойное место среди базовых дисциплин и является неотъемлемой компонентой учебных планов всех без исключения направлений и специальностей высших учебных заведений, в том числе гуманитарных. Информатика – одна из немногих дисциплин, развивающих такие практические навыки, которые востребуются напрямую и немедленно, сразу после включения молодого специалиста в профессиональную деятельность.

Процесс изучения информатики и информационных технологий направлен на формирование общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций. В частности, студент должен быть способным самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, стремиться к саморазвитию (ОК); быть способным использовать современное электронное оборудование и информационно-коммуникационные технологии в соответствии с целями образовательной программы бакалавра (ПК).

У выпускника должно быть сформировано на достаточном уровне умение самостоятельно расширять и применять полученные знания в профессиональной сфере, осваивать новые программные продукты.

Для плодотворного применения персонального компьютера в профессиональных областях деятельности пользователю следует знать, что означают такие информационные термины, как «бит», «байт», «файл», «информационная система» и др., уметь работать с системным и прикладным программным обеспечением, владеть технологиями подготовки документов, обработки и анализа данных, разработки баз данных, основами алгоритмизации, программирования, моделирования, что позволит автоматизировать расчеты и облегчить работу с массивами информации.

Коренное отличие информатики от других дисциплин, изучаемых в высшей школе, состоит в том, что предметная область информатики изменяется чрезвычайно динамично. Сегодня в среднем один раз в полтора года удваиваются основные технические параметры аппаратных средств, один раз в два-три года меняются поколения программного обеспечения, и один раз в пять-семь лет меняется база стандартов, интерфейсов и протоколов.

Формат электронного учебника, в отличие от традиционных учебников, представляет собой динамичную структуру, что позволяет своевременно вносить изменения и дополнения, соответствующие современному развитию живой науки – информатики, ее аппаратных и программных средств. На современном этапе такая возможность является одной из ключевых для организации учебного процесса в высшем учебном заведении.

Современные образовательные технологии (дистанционное образование) также требуют современного методического обеспечения учебного процесса, и в первую очередь, электронных учебников с удобной навигацией, развитым поисковым механизмом, встроенным автоматизированным контролем уровня знаний студента.

Ныне информатика сталкивается с парадоксальным фактом. Ее основная задача состоит в преодолении общечеловеческого кризисного явления, называемого «информационным бумом», путем внедрения средств и методов, автоматизирующих операции с данными. Однако в собственной предметной области информатика испытывает такой информационный бум, какого не знает ни одна область человеческой деятельности. Например, мировой ассортимент изданий, имеющих прямое отношение к информатике (не считая периодических и электронных), составляет порядка десяти тысяч томов в год и полностью обновляется не реже, чем раз в два года.

Таким образом, для преподавания информатики в современных условиях необходимо расширенное взаимодействие между учебными программами общих и специальных дисциплин и учебной программой курса информатики. Формат электронного учебника позволит решать эту задачу наиболее эффективно.

Не только по форме, но и по содержанию учебник является актуальным. Необходимость разработки данного электронного учебника вызвана отсутствием подобного издания для подготовки бакалавров в вузах министерства культуры. Данное электронное издание учитывает специфику гуманитарного вуза и ориентировано на студентов гуманитарных специальностей и направлений. В книге отражены основные принципы и положения информатики как науки, современные аспекты и тенденции развития информационных технологий.

Электронный учебник содержит теоретические основы информатики, рассмотрены базовые виды информационных технологий для обеспечения основных видов информационных процессов (технологии создания текстовых документов, технологии обработки данных в электронных таблицах, технологии разработки баз данных, технологии алгоритмизации, программирования, компьютерного моделирования). В учебнике представлены эффективные приемы работы с распространенными программными продуктами.

Учебник обобщает многолетний опыт работы профессорско-преподавательского состава кафедры информатики и математики Санкт-Петербургского государственного института культуры (СПбГИК), прошел успешную экспериментальную проверку при обучении студентов информационным дисциплинам. Содержание учебника соответствует требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования к уровню подготовки бакалавров по направлениям, реализуемым в СПбГИК.

Электронный формат учебника позволяет повысить качество и эффективность самостоятельной работы студентов. Учебник может быть также использован в системах и учреждениях открытого и дополнительного образования.

Глава 1.
Информация и информатика

Информация, данные, свойства информации

Информация (от лат. informatio – разъяснение, изложение, осведомленность) – одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т. п. В связи с широким распространением этого понятия трудно дать его однозначное определение. Существует много определений информации, отображающих разные точки зрения на нее.

Отметим, что понятие информации рассматривается всегда не само по себе, а в связи с представлением о так называемой коммуникации, когда нечто передается от источника к получателю.

Самое лаконичное определение выглядит так: «Информация – сведения, передаваемые источником получателю».

Это определение легко запомнить, но на самом деле необходимо разобраться в значении всех терминов этого определения: что такое «сведения», «передача сведений», «источник», «получатель».

Прежде всего, укажем на двойственный характер понятия «информация».

Широко известно определение, данное в Большой Советской Энциклопедии (БСЭ):

«Информация, первоначально – сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т.д.); с середины 20 века – общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире, передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму».

В приведенном определении информация – это то, что источникпередает получателю.

Не менее известным является определение, данное в ГОСТ 7.0—99 «Информационно-библиотечная деятельность. Термины и определения»:

«Информация – сведения, воспринимаемые человеком и (или) специальными устройствами как отражение фактов материального или духовного мира в процессе коммуникации».

В этом определении информация – это то, что воспринимаетполучатель.

Указанные различия в определениях, двойственность подхода к понятию информации не случайны. Дело в том, что процесс информационной коммуникации содержит, как минимум, два этапа, два взаимодействия:

Этап 1 – сведения от источника информации доходят до некоего материального объекта (носителя данных), преобразуются и фиксируются на нем в виде данных.

Этап 2 – данные передаются получателю, который воспринимает содержащуюся в данных информацию.

Источник информации. В вышеприведенном определении из БСЭ в качестве источника информации упоминаются достаточно сложные системы: человек, животное, организм, автомат. Однако следует отметить, что роль источника могут играть любые объекты реального мира: камень, следы пожара, пейзаж за окном, пейзаж на картине художника, сам художник и т. п.

Сведения. По определению В. М. Глушкова «информация в самом общем ее понимании представляет собой меру неопределенности распределения материи и энергии в пространстве и во времени, меру изменений, которыми сопровождаются все протекающие в мире процессы». Эти процессы протекают как в материальном мире, так и в духовном мире, в мышлении людей.

А. Д. Урсул называет неоднородность распределения материи в пространстве и времени, неравномерность протекания процессов на всех уровнях движения и эволюции в мироздании разнообразием. С каждым объектом реального мира связано свое разнообразие, т.е. своя совокупность характеристик неоднородности распределения материи и неравномерности протекания процессов.

Например, камень может характеризоваться массой, Луна – особенностями рельефа поверхности, результаты мыслительной деятельности человека – неким «текстом» в мозгу.

Между объектами реального мира постоянно осуществляются различные взаимодействия. В ходе взаимодействия объектов А и В в зависимости от значений характеристик объекта А происходит изменение некоторых вещественно-энергетических характеристик объекта В. Эти изменения реализуются либо в виде изменения параметров динамических процессов, либо в виде изменения свойств физических объектов (характеристик их внутренней структуры).