Информационные процессы: хранение, передача, обработка

Что происходит с информацией: как её хранят, передают по каналам и обрабатывают — и какие тут участники.

Информационный процесс — это действие или цепочка действий с информацией: её хранение, передача или обработка.

Жизнь информации

Информация не лежит без дела — с ней постоянно что-то происходит. Ты записал домашнее задание в дневник (сохранил), отправил его фото другу (передал), решил задачи и получил ответы (обработал). Всё это — информационные процессы. Их три основных вида, и в этом уроке мы разберём каждый.

Хранение информации

Хранение — это запись информации на носитель, чтобы воспользоваться ею потом. Носитель — это любой материальный объект, который удерживает информацию.

За историю человечества носители сменялись много раз:

Важно: память человека — это тоже хранилище информации, только ненадёжное (мы забываем). Поэтому люди и придумали записывать важное. Память компьютера бывает внутренняя (быстрая, но при выключении очищается — про неё в разделе о компьютере) и внешняя (диски и флешки, хранят данные долго).

Передача информации

Передача — это перемещение информации от одного участника к другому. У любой передачи есть схема, которую полезно запомнить:

Источник → канал связи → приёмник

Разберём на примере телефонного звонка бабушке:

• Источник — ты, ты говоришь в трубку.
• Канал связи — телефонная сеть, по которой бежит сигнал.
• Приёмник — бабушка, она слушает.

В разговоре роли постоянно меняются: когда отвечает бабушка, источником становится она. А ещё в любом канале бывают помехи — то, что мешает и искажает сигнал. Шум на улице, треск в трубке, плохой почерк в записке — всё это помехи. Из-за них приёмник может получить информацию с ошибками. Чтобы бороться с помехами, придумывают защиту от ошибок (об этом ты ещё услышишь в старших классах).

Обработка информации

Обработка — это получение новой информации из уже имеющейся по определённым правилам. Когда ты решаешь пример 5 + 3 и получаешь 8, ты обрабатываешь информацию. Когда сортируешь книги по алфавиту, переводишь текст на другой язык, ищешь слово в словаре — это тоже обработка.

Обработку делят на два типа:

• Получение новой информации. Из условия задачи — её решение. Из набора чисел — их сумма.
• Изменение формы. Информация та же, но представлена иначе: перевод текста на другой язык, перевод числа в другую систему счисления, шифрование.

Главный «обработчик» информации в наше время — компьютер. Его процессор только и делает, что обрабатывает данные миллиарды раз в секунду.

Поиск, кодирование, защита — тоже обработка

Под обработку попадает гораздо больше действий, чем кажется на первый взгляд. Когда ты ищешь нужную страницу в учебнике по оглавлению — это поиск, разновидность обработки. Когда библиотекарь расставляет книги по алфавиту — это сортировка. Когда ты придумываешь с другом секретный шифр, чтобы переписываться, — это кодирование и защита информации. Все эти операции объединяет одно: на входе одни данные, на выходе — другие, полученные по чётким правилам. Запомни эту мысль: почти всё, что делает компьютер, сводится к обработке информации по правилам, которые задаёт программа. Когда в следующих разделах мы начнём писать программы на Python, мы, по сути, будем описывать компьютеру правила обработки данных.

Почему процессы редко идут поодиночке

В жизни хранение, передача и обработка обычно сплетаются в одну цепочку. Разберём, что происходит, когда ты отправляешь голосовое сообщение. Сначала микрофон превращает твой голос в данные и сохраняет их (хранение). Затем телефон обрабатывает запись — сжимает, чтобы она занимала меньше места. Потом сообщение по интернету передаётся на сервер и дальше к другу (передача). У друга телефон снова обрабатывает данные — разжимает их обратно в звук, — и сохраняет на устройстве. Один взмах пальца запускает все три процесса по нескольку раз! Поэтому, разбирая любую задачу из жизни, полезно спрашивать себя: где здесь хранение, где передача, а где обработка? Это помогает понять, что вообще происходит «под капотом».

Попробуй сам

Смоделируем все три процесса сразу. Источник «передаёт» сообщение, мы его «храним» в переменной и «обрабатываем» — считаем, сколько в нём слов и переворачиваем его.

# Передача: источник отправил сообщение
soobshchenie = "информатика это интересно"

# Хранение: сохранили в переменной (носитель — память)
print("Сохранили:", soobshchenie)

# Обработка 1: получаем новую информацию — число слов
slova = soobshchenie.split()
print("Слов в сообщении:", len(slova))

# Обработка 2: меняем форму — переворачиваем текст
print("Перевёрнуто:", soobshchenie[::-1])

Вывод:

Сохранили: информатика это интересно
Слов в сообщении: 3
Перевёрнуто: онсеретни отэ акитамрофни

Добавь свои слова в soobshchenie и запусти снова — число слов пересчитается само. Это и есть обработка: правила те же, а результат зависит от данных.

Сжатие: как хранить меньше, а потерять немного

С хранением и передачей связана важная идея — сжатие информации. Чем меньше данные занимают места, тем дешевле их хранить и быстрее передавать. Поэтому придумали способы «упаковывать» информацию компактнее. Простейшая мысль: если что-то повторяется, не надо записывать это много раз. Вместо «АААААА» можно записать «6 раз А» — и места уйдёт меньше. Примерно так (только хитрее) работают архиваторы, которые ужимают файлы в ZIP, и форматы вроде JPG для фото или MP3 для музыки.

Сжатие бывает двух видов. Без потерь — данные потом восстанавливаются точь-в-точь, как было (так сжимают тексты и программы, где важен каждый символ). С потерями — часть незаметных деталей отбрасывают навсегда ради сильного уменьшения размера (так сжимают фото и музыку: глаз и ухо всё равно не заметят разницы). Поэтому фотография в JPG занимает в разы меньше, чем несжатая, но при многократном пересохранении потихоньку «портится». Запомни: сжатие — это всегда компромисс между размером и качеством, и выбирать его вид нужно с умом.

Частые ошибки

• Путать источник и приёмник. Источник отправляет, приёмник получает. В диалоге роли меняются.
• Считать, что обработка — это только вычисления. Сортировка, перевод, поиск, шифрование — тоже обработка.
• Забывать про помехи. Любой реальный канал связи может исказить информацию.

Запомни

• Три основных информационных процесса: хранение, передача, обработка.
• Хранение — это запись на носитель; носители менялись от глиняных табличек до облака.
• Схема передачи: источник → канал связи → приёмник; в канале бывают помехи.
• Обработка — получение новой информации или изменение её формы по правилам.