Системы искусственого интелекта

                                                        Содержание

 

Введение………………………………………………………………..………………………...3

1. Носители данных……………………………………………………………………….…...4

2. Операции с данными…………………………………………………………………….…6

3. Кодирование данных…………………………………………..………….……….………7

4. Основные структуры данных……………………………….….………………….……18

Заключение…………………………………………………………………………………..23

Список литературы…………………………………………………………………………24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 Введение 
 
         Информатика рассматривает информацию как концептуально связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающего мира. Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие данные.

Данные могут рассматриваться  как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в  информацию. Поэтому можно утверждать, что информацией являются используемые данные.

Информация - это отображение  реального мира с помощью сведений (сообщений). Наряду с термином "информация" в информатике используется понятие "данные". Это понятие уже, чем информация, т.к. представляет отрывочные, не связанные между собой сведения. Однако в работе с компьютерными программами чаще употребляется термин "данные".

В технологическом процессе обработки данных можно выделить 4 этапа:

1. Формирование первичных  данных - первичные сообщения о  хозяйственных операциях, документы,  содержащие нормативные и юридические  акты, результаты экспериментов,  например, параметры новой модели  самолета или автомобиля и  т.д.

2. Накопление и систематизация  данных, т.е. организация такого  размещения данных, которое обеспечило  бы быстрый поиск и отбор  нужных сведений, методическое обновление  данных, защиту от искажений и т.д.

3. Обработка данных - процессы, в результате которых на основе  ранее накопленных данных формируются  новые виды данных - обобщающие, аналитические,  рекомендательные, прогнозные и  т.д. Эти данные вторичной обработки  могут быть подвергнуты следующей  обработке и принести более  глубокие, точные обобщения.

4. Отображение данных - представление  данных в форме, удобной для  человека. Это вывод на печать, графические изображения (иллюстрации,  графики, диаграммы и т.д.), звук  и т.д.

Сообщения, формируемые на первом этапе, могут иметь разный вид: обычный бумажный документ, звук, видео, числовые данные на каком-то носителе. Как правило, носители первичной  информации (физические носители, полученные от аналоговых устройств) - бумага, пластинки, кассеты, видеокассеты очень недолговечны.

 Компьютерные технологии  предлагают принципиально новый  подход - цифровое (дискретное) представление  информации на магнитных и  лазерных носителях.

Посредством технических  и программных средств ЭВМ  первичные данные преобразуются  в машинный код.

Итак, подводя итог можно  сказать, что  же такое данные. Данные — диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.

 
1.  Носители данных

 
         Данные —  диалектическая составная часть  информации. Они представляют собой  зарегистрированные сигналы. При  этом физический метод регистрации  может быть любым: механическое  перемещение физических тел, изменение  их формы или параметров качества  поверхности, изменение электрических,  магнитных, оптических характеристик,  химического состава и (или)  характера химических связей, изменение  состояния электронной системы  и многое другое. В соответствии  с методом регистрации данные  могут храниться и транспортироваться  на носителях различных видов.  
Самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным, по-видимому, является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик ее поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CDROM). В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии. На биохимическом уровне происходит накопление и передача данных в живой природе.

Носители данных интересуют нас не сами по себе, а постольку, поскольку свойства информации весьма тесно связаны со свойствами ее носителей. Любой носитель можно характеризовать  параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в  принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим  отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого  сигналов). От этих свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность  и достоверность. Так, например, мы можем  рассчитывать на то, что в базе данных, размещаемой на компакт-диске, проще  обеспечить полноту информации, чем  в аналогичной по назначению базе данных, размещенной на гибком магнитном  диске, поскольку в первом случае плотность записи данных на единице  длины дорожки намного выше. Для  обычного потребителя доступность  информации в книге заметно выше, чем той же информации на компакт-диске, поскольку не все потребители  обладают необходимым оборудованием. И, наконец, известно, что визуальный эффект от просмотра слайдов проекторе намного больше, чем от просмотра аналогичной иллюстрации, напечатанной на бумаге, поскольку диапазон яркостных сигналов в проходящем свете на два три порядка больше, чем в отраженном.

Задача преобразования данных с целью смены носителя относится  к одной из важнейших задач  информатики. В структуре стоимости  вычислительных систем устройства для  ввода и вывода данных, работающие с носителями информации, составляют до половины стоимости аппаратных средств.

Замечательным запоминающим устройством и носителем данных является человеческий мозг, содержащий около (10—15)–109 нейронов — ячеек, совмещающих  функции памяти и логической обработки  информации.

Объём мозга в среднем 1,5 дм3, масса 1,2 кг, потребляемая мощность около 2,5 вт. Лучшие современные электронные  запоминающие устройства при такой  же ёмкости занимают объём в несколько  м3 при массе в десятки и  сотни кг, а потребляемая мощность достигает несколько квт.

Научно обоснованные прогнозы утверждают, что совершенствование электронной техники и применение новых высокоэффективных накопительных сред в сочетании с широким использованием методов бионики при решении проблем, связанных с синтезом запоминающих устройств, позволят создавать запоминающие устройства, близкие по параметрам памяти человека.

 
2. Операции с данными

 
          Данные характеризуются своим типом и множеством операций над ними. Данные в компьютере условно делятся на простые и сложные.

К сложным данным относятся: массивы и списки (однотипные), структуры, записи, таблицы (разнотипные). В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Вторвй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.

В структуре возможных  операций с данными можно выделить следующие основные: 
•     сбор данных—накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

•     формализация данных — приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

•     фильтрация данных — отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;

•     сортировка данных — упорядочение данных по заданному признаку с целью 
удобства использования; повышает доступность информации;

•     архивация данных — организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

•     защита данных—комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

•     транспортировка данных—прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя — клиентом;

•     преобразование данных — перевод данных из одной формы в другую или из 
одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением 
типа носителя, например книги можно хранить в обычной бумажной форме, 
но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку.

Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также  при 
их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не пред 
назначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера 
можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированы только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства — телефонные модемы.

 
3.  Кодирование данных

 
Кодирование данных двоичным кодом

 

         Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления — для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки — это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов). История знает интересные, хотя и безуспешные попытки создания «универсальных» языков и азбук. По-видимому, безуспешность попыток их внедрения связана с тем, что национальные и социальные образования естественным образом понимают, что изменение системы кодирования общественных данных непременно приводит к изменению общественных методов (то есть норм права и морали), а это может быть связано с социальными потрясениями.

Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно  реализуется в отдельных отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему  записи математических выражений, телеграфную  азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое. 
 

Рисунок  1.

 
 
         Своя система существует и в вычислительной технике — она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски — binary digit или сокращенно bit (бит).

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или  нет, черное или белое, истина или  ложь и т. п.). Если количество битов  увеличить до двух, то уже можно  выразить четыре различных понятия:

00     01       10       11        

Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:

000   001     010    011     100     101     ПО     111

Увеличивая на единицу  количество разрядов в системе двоичного  кодирования, мы увеличиваем в два  раза количество значений, которое  может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:

N=, где N— количество  независимых кодируемых значений; 
m — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе. 
Кодирование целых и действительных чисел