Форма представления информации
В настоящее время все средства массовой информации говорят об ускорении научно-технического процесса, который характеризуется постоянно растущим потоком информации. Для быстрого нахождения необходимой информации, экономии труда и времени человека создаются автоматизированные информационные системы (АИС) и банки информации на базе современных мощных ЭВМ. В промышленности получили широкое распространение автоматизированные системы управления производством (АСУП) и технологическими процессами (АСУ ТП). АИС, АСУП и АСУ ТП представляют собой человеко-машинные системы. В них за человеком оставлена высшая функция - принятия решения, а техника через средства отображения информации снабжает его необходимыми данными.
Перечисленные системы широко применяются в для управления крупными производствами, технологическими процессами, для информационного обеспечения различных директивных органов, ученых и специалистов.
Информация человеку-оператору в АСУ ТП представляется в основном символами и зрительными образами, сформированными на тех или иных устройствах отображения информации (УОИ). УОИ обеспечивают связь человека с техническими средствами и переводят машинные языки в языки знаков, известных человеку (дисплеи, принтеры, большие экраны, графопостроители, синтезаторы речи).
Можно на примере структурной схемы АСУ ТП (рис. 1.1.) раскрыть задачи, решаемые подсистемой сбора, обработки и отображения информации в автоматизированных системах.
Основу АСУ ТП составляют ЭВМ, способные решать математические и логические задачи с заданной точностью, принимать, обрабатывать, запоминать, хранить и выдавать различную информацию. В информационных процессах важную роль играют способы представления информации человеку-оператору. Это индикация, регистрация, воспроизведение, размножение, отображение информации [9].
Рис. 1.1 - Структура АСУ ТП:
ТП - технологический процесс; 
- датчики; К - коммутатор; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; ПУ - передающее устройство; ЛС - линия связи; ИП - источник помех; ПР - приемник; БЗУ - буферное запоминающее устройство; ЦАП - цифроаналоговый преобразователь; УОИ - устройство отображения информации; УУ - устройство управления техпроцессом
Процессы представления информации тесно связаны с вопросами психологии человека-оператора. Без их взаимодействия невозможно построить ни одной информационной системы, так как на человека возлагаются не только функции контроля за работой устройств, но и оценка обстановки о ходе процесса, принятие и корректировка решения.
Под информацией понимают любые сведения о каком-либо событии или объекте.
Понятие информации в технике родственно понятию отражения, рассматриваемому в философии. Свойство отражения присуще не только объектам, но и процессу и заключается в том, что между состояниями взаимодействующих объектов существует определенная связь. Но философию интересуют прежде всего качественные различия между типами отображения, а нас будут интересовать количественные описания. Например: соответствие между положением стрелки вольтметра и напряжением на его клеммах - стрелка отклоняется вправо, соответственно имеется рост напряжения на клеммах. То есть в этой ситуации один объект (стрелка) отражает другой (напряжение), или один объект содержит информацию о другом. На основании этого примера можно сказать, что информация есть отражение одного объекта другим. Один объект может быть отражен несколькими другими объектами (одними - лучше, другими - хуже) [7]. Подключив вместо вольтметра осциллограф, мы получим больше информации об интересующем нас процессе.
Получение информации связано с восприятием и оценкой объекта или процесса. При этом необходимо отделить информацию от шумов. Результатом восприятия информации датчиками является сигнал в форме, удобной для передачи или обработки.
Передача информации состоит в переносе ее на расстояние посредством сигналов различной физической природы по механическим, оптическим, акустическим, электромагнитным и другим каналам связи. Чаще всего используются электрические и электромагнитные каналы связи.
Обработка информации заключается в машинном решении задач, связанных с преобразованием информации. Обработка производится при помощи устройств, осуществляющих аналоговые или цифровые преобразования поступающих величин или функций. Промежуточным этапом обработки является хранение информации в запоминающих устройствах. (Пример преобразования - контроллер синтезатора речи.)
Представление (отображение) информации требуется в тех случаях, когда в процессе управления принимает участие человек. Отображение заключается в демонстрации изображений, содержащих качественные и количественные характеристики информации, циркулирующей в системе. Для этого используются различные устройства отображения информации и регистрирующие устройства. Например, цифробуквенные индикаторы, ЭЛТ, мнемосхемы, табло, графические регистрирующие приборы - графопостроители и т.д.
Управляющее воздействие состоит в том, что несущий информацию сигнал осуществляет регулирование или управление, вызывая изменения в объекте управления. Воздействие осуществляется с помощью исполнительных устройств, расположенных на объекте (реле, серводвигатели и т.п.).
Информацию, фиксированную в определенной форме, называют сообщением. Сообщение может иметь самое различное содержание, но независимо от этого всегда отображается в виде сигнала (электрического, звукового, светового и др.). Сообщение - это форма представления информации.
Формирование любого сигнала связано с передачей сообщения от отправителя (источника) к получателю (приемнику), которые разделены пространством и временем. Поэтому сигнал можно характеризовать как средство перенесения информации в пространстве и времени. Это определение, однако, не учитывает строение сигнала как объекта исследования. Хотя сигнал всегда связан с материальным объектом, большинство конкретных свойств этого объекта несущественно. Например: при ознакомлении с печатным текстом нам неважно, какого сорта бумага или какого цвета чернила. Различие текстов (в общем случае - сигналов) в первую очередь определяется по различию описаний, то есть по различию состояний объекта. Следовательно, можно сказать, что в качестве сигналов используются не сами сигналы, а их состояния. Образование сигнала происходит за счет изменения состояния объекта.
Чтобы было соответствие между сообщением и сигналом, т.е. была возможность получения сообщения из сигнала, сигнал должен формироваться по определенным правилам. Построение сигнала по определенным правилам называют кодированием.
Таким образом, в материально-энергетической форме информация всегда проявляется в виде сигналов.
Первичным и неделимым элементом информации следует считать двоичное событие, то есть утверждение или отрицание, наличие или отсутствие. Двоичное событие условно представляется единицей или нулем, импульсом или паузой. Событие не имеет геометрических измерений и представляется точкой (рис. 1.2).
Рис. 1.2 - Формы представления информации:
а - событие; б - величина; в - функция; г - комплекс
Множество событий, упорядоченное в одном измерении, называется величиной (рис. 1.2, б). Если величина принимает счетное множество значений, то она является дискретной. Если число принимаемых значений бесконечно, то величина является непрерывной. Геометрически величина представляется линией.
Если существует соответствие между величиной и другой величиной, или между величиной и пространством, или величиной и временем, то говорят о функции
, Х(N), X(T) (рис. 1.2, в). Геометрическая функция может быть представлена как поле событий. Различают функции с непрерывным и дискретным аргументом.
Комплекс информацииX(T,N)(рис. 1.2, г) представляет собой соответствие между величиной, с одной стороны, и временем и пространством - с другой. Геометрически комплекс информации представляется трехмерным полем событий.
Информация описывается моделями с различной мерностью: событие представляет собой нульмерную информацию; величина - одномерную; функция - двухмерную; комплекс - трехмерную.
Следуя таким путем далее, можно представить четырехмерную,..., n-мерную информацию. Многомерная информация моделируется многомерным пространством.
Источники и формы сообщений и соответствующие им сигналы бывают дискретные и непрерывные.
Дискретными называются сообщения, состоящие из отдельных элементов (символов, букв, импульсов), принимающих конечное число различных значений. Примерами дискретных сообщений являются команды в системах управления, выходная информация ЭВМ в виде кодовых групп или массивов чисел, телеграфные сообщения. Такие сообщения составляются из конечного числа элементов, следующих друг за другом в определенной последовательности. Набор элементов, из которых составляются сообщения, обычно называют алфавитом.
Непрерывными называются такие сообщения, которые могут принимать в некоторых пределах любые значения и являются непрерывными функциями времени. Примеры: телефонные сообщения, телеметрическая информация и т.д.
В реальных условиях указанные различия между непрерывными и дискретными сообщениями оказываются непринципиальными, и путем дискретизации (во времени) и квантования (по уровню) можно непрерывное сообщение заменить дискретным.
