Воспроизведение и обработка данных
Методы воспроизведения данных
Поскольку все сигналы имеют энергетическую, то есть материальную природу, то и данные — тоже объекты материальной природы. Данные всегда объективны. Их можно посмотреть, потрогать, услышать. Что именно можно сделать с конкретными данными, зависит от их физической природы, но в любом случае данные можно каким-то образом воспроизвести. Это вытекает из определения данных как зарегистрированных сигналов. Если у нас есть средства зафиксировать факт регистрации сигнала, значит, у нас непременно есть и средства для воспроизведения данных, образовавшихся в момент такой регистрации.
Следы, которые преступник оставляет на месте преступления, — это результат его взаимодействия с окружающими телами. Для криминалистов это данные, несущие информацию о произошедших событиях. Если эти данные нельзя увидеть невооруженным глазом, то их можно разглядеть в микроскоп или подвергнуть спектральному анализу. В данном случае микроскоп или спектрограф предоставляют метод доступа к данным.
Для обычного человека текст, который он видит в документе, — это данные. Но для эксперта-криминалиста данными может быть текст, которого в документе нет (удален в результате подчистки). Разумеется, обычный наблюдатель и эксперт-криминалист получат в этом случае разную информацию из одного и того же документа. Это различие связано с тем, что они пользуются разными методами доступа к данным.
Для того чтобы данные стали информацией, обычно требуется не один, а множество взаимосвязанных методов. Вот пример для обычного текста, напечатанного темными буквами на светлом фоне.
1.Чтобы рассмотреть текст, наблюдатель должен обладать методом зрения, а не все люди им обладают. Зрение — это естественный метод, присущий большинству людей.
2.Необходимо достаточное освещение, то есть, нужен метод для его обеспечения. Освещение — это физический метод, основанный на использовании естественного или искусственного света.
3.Необходимо знать азбуку (систему кодирования звуков) того языка, на котором написан текст.
4. Надо знать язык, на котором написан текст.
5.Надо понимать термины и понятия, использованные в сообщении.
Последние три метода — логические. Они связаны с мышлением человека и не доступны от рождения, а приобретаются в результате обучения. Кстати, обратим внимание на то, что если бы текст был напечатан черными буквами на черном фоне, то количество методов в цепочке стало бы больше. К естественным и логическим методам потребовалось бы добавить технические, например исследование текста в ультрафиолетовых лучах.
Мы постепенно приближаемся к определению информации, но оно не столь очевидно, как хотелось бы. Для определения информации нам очень важно понять, что информация образуется из данных, но ее содержательная часть зависит не только оттого, какие сигналы были зарегистрированы при образовании данных, но и оттого, каким методом данные воспроизводятся.
Естественные методы воспроизведения и обработки данных
Естественные методы воспроизведения данных присущи человеку и другим организмам живой природы. Если мы говорим о человеке, то прежде всего к естественным методам относим все методы, основанные на его органах чувств (зрение, осязание, обоняние, слух и вкус).
Благодаря зрению человек получает отпечаток окружающей среды на сетчатке глаза. Сигналы, свидетельствующие об интенсивности, а также о спектральном составе света, отраженного от наблюдаемого объекта, регистрируются нервными окончаниями сетчатки (палочками и колбочками), в результате чего образуются данные, которые впоследствии анализируются головным мозгом. Результатом этого анализа является наблюдаемый образ, то есть информация.
Вам, конечно, знакома разница между внимательным и невнимательным наблюдением. И в том и в другом случае на сетчатке глаза образуются совершенно одинаковые данные, но информацию мы получаем разную. Это связано с тем, что при внимательном наблюдении мозг применяет более сложные методы обработки данных.
Хороший пример того, как из одних и тех же данных образуется разная информация, представляют собой стереограммы (рис. 1.2).
Их следует рассматривать так, чтобы левый и правый глаз фокусировались в разных точках рисунка. В этом случае мозг обрабатывает данные иным методом, и вместо регулярного узора мы можем наблюдать скрытое объемное изображение.
Кроме методов, основанных на органах чувств, человек обладает и другими методами обработки данных. К ним относится, например, логическое мышление. Оно позволяет работать с данными, не имеющими объективных аналогов в материальном мире. В окружающей природе мы никогда не встретим идеально прямую линию бесконечной длины и нулевой толщины. Однако в геометрии это не мешает нам основывать свои логические умозаключения на свойствах идеальных объектов и постепенно, переходя от теоремы к теореме, делать выводы и получать информацию, имеющую непосредственное отношение к объектам материальной природы.
Рис. 1.2. Пример стереограммы. Рассматривая рисунок
«расфокусированным» зрением, можно увидеть
многоплановое стереоизображение
Например, результатом этих «идеальных» методов является способность определять размеры вполне материальных тел, рассчитывать их объемы и вычислять площади фигур.
К прочим естественным методам, присущим человеку и основанным на особенностях его мышления, можно отнести воображение, сравнение, сопоставление, анализ, прогнозирование и другие.
Многие естественные методы обработки данных присущи и другим живым организмам. Естественными методами воспроизведения данных обладают даже клетки организмов, у которых нет ни органов чувств, ни способности к мышлению. В качестве примера можно привести метод генетического наследования. Данные, сохраняющиеся в структуре ДНК в виде набора нуклеотидов, становятся генетической информацией нового организма в процессе деления клетки.
Аппаратные методы воспроизведения и обработки данных
До последнего времени методы обработки данных можно было разделить на естественные и технические. Однако в связи с бурным развитием вычислительной техники в последние годы в классе технических методов четко выделились два направления: аппаратные и программные методы, способные во многих случаях подменять или дополнять друг друга.
Аппаратные методы взаимодействия с данными используют в тех случаях, когда физическая природа данных не позволяет применять для их воспроизведения и обработки естественные методы, основанные на органах чувств. Простейший пример — радиосигналы и другие сигналы электромагнитной природы. Человек не имеет органов чувств для их регистрации и потому вынужден использовать аппаратные методы. С примерами таких методов вы знакомы — они представлены приборами, например телеприемниками и радиоприемниками.
Аппаратные методы — это всегда устройства (приборы). Широко известны такие устройства воспроизведения данных, как магнитофоны, видеомагнитофоны, телефоны, рентгеновские аппараты, телескопы, микроскопы и многие другие. С точки зрения физики все эти устройства обладают разными принципами действия и выполняют разные функции. С точки зрения информатики эти устройства выполняют общую функцию — преобразуют данные из формы, недоступной для естественных методов человека, в форму, доступную для них.
В отдельных случаях данные должны проходить через достаточно длинные цепочки преобразования аппаратными средствами, прежде чем станут доступны для восприятия человеком и из них образуется информация. Поскольку разные приборы выпускаются разными предприятиями, между различными устройствами возможны проблемы совместимости. Не всегда одни устройства могут обрабатывать данные, созданные другими приборами. В таких случаях применяют специальные устройства преобразования данных, но уже говорят не о преобразовании формы данных, а о преобразовании их формата. Например, видеозапись, выполненную с помощью любительской видеокамеры, нельзя передать по каналам телевизионного вещания без предварительного преобразования. В таких случаях данные из формата, в котором работают бытовые видеокамеры, преобразовывают в формат, с которым работают профессиональные средства телевещания и видеотехники.
Программные методы воспроизведения и обработки данных
Широкое внедрение средств вычислительной техники позволяет автоматизировать обработку самых разных видов данных с помощью компьютеров.
Компьютер — это прибор особого типа, в котором одновременно сочетаются аппаратные и программные методы обработки и представления информации. Эти методы составляют предметную область информатики, и мы познакомимся с ними более подробно в последующих главах, а сейчас приведем лишь несколько примеров того, как программные методы влияют на содержание информации, представленной в данных.
Ниже представлен противоположный пример, когда данные, совпадающие с точностью до символа, в результате применения программного метода форматирования представляют противоположную информацию.
">
">
Рис. 1.4. Одинаковые данные несут разную информацию
в результате применения разных методов форматирования
