Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Теоретический материал к уроку 9 класс





Теоретический материал к уроку 9 класс

Мультимедийные технологии

Что такое мультимедиа
Аналоговый и цифровой звук
Технические средства мультимедиа
Компьютерные презентации

 

Представление информации
Кодирование информации с помощью знаковых систем
Кодирование и обработка текстовой информации
Кодирование и обработка числовой информации
Кодирование графической информации
Кодирование и обработка звуковой информации

 

Алгоритмы и исполнители

Управление и кибернетика
Алгоритм и его формальное исполнение
Что такое программирование
Алгоритмы работы с величинами
Линейные вычислительные алгоритмы
Знакомство с языком Паскаль
Алгоритмы с ветвящейся структурой
Программирование ветвлений на Паскале
Программирование диалога с компьютером
Программирование циклов
Алгоритм Евклида
Таблицы и массивы
Массивы в Паскале
Одна задача обработки массива

 

Формализация и моделирование

Моделирование как метод познания
Материальные и информационные модели
Информационное моделирование на компьютере
Формализация и визуализация моделей
Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

 

Хранение информации

Базы данных и системы управления базами данных
Сортировка в базах данных
Поиск в базах данных

 

Коммуникационные технологии

Передача информации
Локальные компьютерные сети
Глобальная компьютерная сеть Интернет
Информационные ресурсы Интернета
Поиск информации в Интернете
Электронная коммерция в Интернете
Разработка Web-сайтов с использованием языка разметки гипертекста HTML

 

Информационные технологии в обществе

Информационное общество
Информационная культура
Правовая охрана программ и данных. Защита информации.

Что такое мультимедиа

Что такое мультимедиа

Мультимедиа - сравнительно молодая отрасль новых информационных технологий. Дословный перевод слова "мультимедиа" означает "многие среды" ("multi" - "много", "media" - "среда"). Под этим термином понимается одновременное воздействие на пользователя по нескольким информационным каналам. При этом пользователю, как правило, отводится активная роль.

Большинство знакомых вам игровых программ относятся к мультимедиа-продуктам. В таких играх сочетаются разнообразные формы подачи информации с диалоговым управлением. Красочное оформление, стереофоническое звуковое сопровождение, движущиеся персонажи - все это создает иллюзию реальности происходящих на экране событий. Кроме того, с помощью мыши или джойстика играющий может перемещать на экране фигурки людей, запускать ракеты и многое другое.

Мультимедиа - это интерактивные (диалоговые) системы, обеспечивающие одновременную работу со звуком, анимированной компьютерной графикой, видеокадрами, статическими изображениями и текстами.

Области использования мультимедиа

Компьютерные системы мультимедиа находят широкое применение в образовании, искусстве, рекламе, науке, торговле и других областях человеческой деятельности. Причем в каждой из этих областей применение мультимедиа открывает новые возможности, которые были недоступны при использовании старых технологий.

Современные компьютерные обучающие программы, как правило, создаются в технологии мультимедиа. Используя одновременно зрительный и звуковой информационные каналы ученика, такие программы помогают ему лучше понять и запомнить учебный материал. Кроме того, интерактивный режим работы позволяет ученику самому влиять на темп обучения, проверять степень усвоения материала, возвращаться к повторению непонятых фрагментов урока.

Все большей популярностью пользуются электронные справочники, энциклопедии, художественные и музыкальные альбомы, созданные в технологии мультимедиа. Они содержат невиданные ранее объемы информации с цветными иллюстрациями, анимационными фильмами, видеороликами и музыкальным сопровождением. Например, мультимедийная музыкальная энциклопедия дает возможность послушать музыкальные произведения и одновременно увидеть выдающихся дирижеров и исполнителей.

Представление результатов компьютерного моделирования

Представление результатов компьютерного моделирования в мультимедийной форме дает очень сильный эффект. Создается иллюзия реальности по отношению к процессам, которые недоступны человеческому глазу. Например, осуществив на компьютере астрономические расчеты, получив траекторию движения небесного тела через 100 лет, можно воспроизвести на экране его перемещение в космосе в виде анимационного ролика, да еще со звуковыми эффектами.

Реклама

Активно используется мультимедиа в торговой рекламе, в сфере услуг. Все чаще можно увидеть в торговых залах и витринах магазинов компьютеры, на экранах которых демонстрируется реклама продаваемых товаров. Мультимедийную рекламу все мы также постоянно наблюдаем по телевидению.

Вопросы и задания

1. Что такое мультимедиа?

2. Чем отличается мультимедийная обучающая программа от учебного видеофильма?

3. Какие преимущества имеют мультимедиа приложения в образовании перед традиционной формой обучения?

Аналоговый и цифровой звук История звукозаписывающей техники Создание компьютерного звука - это современный этап истории развития звуковой техники. Кратко познакомимся с этой историей. С конца XIX века бурно развивались технические средства хранения и передачи информации. Так, в конце XIX века знаменитым американским изобретателем Томасом Эдисоном был изготовлен фонограф. Принцип работы фонографа состоит в следующем. Речь, музыка или пение создают звуковые колебания, которые передаются на записывающую иглу фонографа. Игла, воздействуя на поверхность вращающегося воскового валика, оставляет на ней бороздку с изменяющейся глубиной - звуковую дорожку. При воспроизведении звука происходит обратный процесс: движение считывающей иглы по звуковой дорожке сопровождается ее колебаниями с той же частотой. Эти колебания превращаются фонографом в слышимый звук (рис. 1.1). Фонограф Эдисона - первое в истории устройство для записи звука. На этой же идее было основано производство целлулоидных грампластинок и механизмов, воспроизводящих записанный на них звук: граммофона и патефона. В середине XX века появился электрофон - электрический аналог патефона. Аналоговое представление звука Звуковая дорожка грампластинки - это пример непрерывной формы записи звука.
Рис. 1.1. Профиль звуковой дорожки на фонографе при сильном увеличении

 

Такую форму называют аналоговой. В электрофоне колебания движущейся по звуковой дорожке иглы превращаются в непрерывный электрический сигнал, показанный на рис. 1.2. Такой график называется осциллограммой. Он может быть получен с помощью прибора, который называется осциллографом.

Рис. 1.2. Осциллограмма. Здесь t - время, I - сила тока

 

Электрический сигнал передается на динамик электрофона и превращается в звук.

В XX веке был изобретен магнитофон - устройство для записи звука на магнитную ленту. Здесь также используется аналоговая форма хранения звука. Только теперь звуковая дорожка - это не механическая "бороздка с ямками", как показано на рис. 1.1, а линия с непрерывно изменяющейся намагниченностью. С помощью считывающей магнитной головки создается переменный электрический сигнал, который озвучивается акустической системой.

До недавнего времени вся техника передачи звука была аналоговой. Это и телефонная связь, и радиосвязь. При телефонном разговоре звуковые колебания мембраны микрофона превращаются в переменный электрический сигнал, который передается по электрическим проводам. В принимающем телефоне они превращаются в звук.

Что такое АЦП и ЦАП

Запись звука происходит через микрофон, который создает непрерывный электрический сигнал, а воспроизведение - через динамики, которые звучат также под действием непрерывного электрического сигнала. Как же работа этих устройств совмещается с дискретными данными в памяти компьютера? Происходит преобразование аналоговой формы представления звука в дискретную и обратное преобразование. Первый процесс называется аналого-цифровым преобразованием (АЦП), второй - цифро-аналоговым преобразованием (ЦАП).

Вопросы и задания

1. Приведите примеры технических устройств, в которых звук хранится и воспроизводится в аналоговой форме.

2. В каких технических системах звук передается в аналоговой форме?

3. Почему форму представления звука в компьютере можно называть дискретной и цифровой?

4. Что такое ЦАП и АЦП?

Система ввода/вывода звука

Микрофон используется для ввода звука в компьютер. Непрерывные электрические колебания, идущие от микрофона, преобразуются в числовую последовательность. Эту работу выполняет устройство, подключаемое к компьютеру, которое называется аудиоадаптером, или звуковой картой. Воспроизведение звука, записанного в компьютерную память, также происходит с помощью аудиоадаптера, преобразующего оцифрованный звук в аналоговый электрический сигнал звуковой частоты, поступающий на акустические колонки или стереонаушники. Из сказанного следует, что звуковая карта совмещает в себе функции ЦАП и АЦП. Рис. 1.3 иллюстрирует описанный процесс.

Рис. 1.3. Преобразование звука при вводе и выводе

 

Компьютерные презентации

Что такое презентация

Разнообразные публичные выступления часто требуют использования демонстрационного материала. Такая потребность возникает при чтении доклада на научной конференции, представлении новой технической разработки или нового вида товара, отчета о разработанном проекте и во многих других случаях. В прежние времена для этих целей рисовались плакаты на листах ватмана; затем появилась проекционная техника: эпидиаскопы, слайд-проекторы, кодоскопы. В последнее время на смену этим способам демонстраций пришли компьютерные презентации.

Слово "презентация" обозначает представление, демонстрацию. Обычно для компьютерной презентации используется мультимедийный проектор, отражающий содержимое экрана компьютера на большом экране, вывешенном в аудитории. Презентация представляет собой совмещение видеоряда - последовательности кадров со звукорядом - последовательностью звукового сопровождения. Презентация тем эффективнее, чем в большей мере в ней используются возможности мультимедиа технологий.

Презентация представляет собой последовательность слайдов. Отдельный слайд может содержать текст, рисунки, фотографии, анимацию, видео и звук.

При создании презентаций, как правило, между слайдами организуются гиперсвязи. Благодаря этому становится возможной не только однозначная последовательность просмотра слайдов, но и произвольный просмотр по смысловым связям. Например, презентация может начинаться со слайда, содержащего общие сведения о представляемом материале и перечень его основных разделов (рис. 1.4). Каждый пункт перечня - это гиперссылка. Щелчком на гиперссылке докладчик может перейти к любому разделу презентации (рис. 1.5).

Если же технологию гипертекста применить к нетекстовым элементам презентации, то получим класс систем, которые называются гипермедиа. Презентация является системой гипермедиа, так как гиперсвязи могут быть наложены на графические и звуковые объекты. К примеру, после щелчка кнопкой мыши на изображении исторического памятника будет выполнен переход на слайд с подробной информацией о нем.

Рис. 1.4. Начальный слайд презентации программ компьютерной графики
Рис. 1.5. Слайд, на который был выполнен переход после щелчка мышью на гиперссылке графические редакторы для создания трехмерных изображений

 

Какие бывают презентации

С точки зрения организации презентации можно разделить на три класса:

интерактивные презентации;
презентации со сценарием;
непрерывно выполняющиеся презентации.

Интерактивная презентация - диалог между пользователем и компьютером. В этом случае презентацией управляет пользователь, т. е. он сам осуществляет поиск информации, определяет время ее восприятия, а также объем необходимого материала. В таком режиме работает ученик с обучающей программой, реализованной в форме мультимедийной презентации. При индивидуальной работе мультимедийный проектор не требуется.

Все интерактивные презентации имеют общее свойство: они управляются событиями. Это означает, что когда происходит некоторое событие (нажатие кнопки мыши или позиционирование указателя мыши на экранном объекте), в ответ выполняется соответствующее действие. Например, после щелчка мышью на фотографии картины начинается звуковой рассказ об истории ее создания.

Презентация со сценарием - показ слайдов под управлением ведущего (докладчика). Такие презентации могут содержать "плывущие" по экрану титры, анимированный текст, диаграммы, графики и другие иллюстрации. Порядок смены слайдов, а также время демонстрации каждого слайда определяет докладчик. Он же произносит текст, комментирующий видеоряд презентации.

В непрерывно выполняющихся презентациях не предусмотрен диалог с пользователем и нет ведущего. Такие самовыполняющиеся презентации обычно демонстрируют на различных выставках.

Этапы создания презентации

Создание презентации на заданную тему проходит через следующие этапы:

создание сценария;
разработка презентации с использованием программных средств.

Предварительно необходимо продумать содержание каждого слайда, а также связи между ними. Поэтому основу любой презентации составляет схема в виде системы взаимосвязанных слайдов (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Схема презентации - множество слайдов и связей между ними: а - простейшая структура, б - сложная структура (многовариантный сценарий)

 

Затем нужно выбрать программу разработки презентации. Каждая из существующих программ такого класса обладает своими собственными индивидуальными возможностями. Тем не менее между ними есть много общего. Каждая такая программа включает в себя встроенные средства создания анимации, добавления и редактирования звука, импортирования изображений, видео, а также создания рисунков.

Презентации со сценарием разрабатывает сам докладчик. Все шире эта форма презентации используется в учебной и внеучебной работе школьников. Завершив построение презентации и подготовив доклад, проведите репетицию, прежде чем выходить на публичное выступление. Важно выбрать правильный темп выступления и демонстрации. Он не должен быть слишком быстрым, поскольку слушатели должны не только услышать ваш текст, но и успеть рассмотреть слайды на экране. Однако всякое выступление бывает ограниченным по времени, поэтому надо позаботиться о том, чтобы вместиться в данный регламент. Очень полезно, если на вашем пробном выступлении с презентацией будет присутствовать "пробный" слушатель. Только он может объективно оценить качество вашего доклада и презентации.

Вопросы и задания

1. Какая информация может быть расположена на слайде презентации?

2. Какова особенность технологии гипертекста?

3. Как называется класс систем, в которых технология гипертекста применяется к нетекстовым видам информации?

4. Каковы основные этапы создания презентации?

5. Что такое сценарий презентации?

6. Как следует готовиться к проведению презентации?

7. В чем состоит отличие интерактивной презентации от презентации со сценарием?

 

Знаки: форма и значение

С древних времен знаки используются человеком для долговременного хранения информации и ее передачи на большие расстояния.

Форма знаков. В соответствии со способом восприятия знаки можно разделить на зрительные, слуховые, осязательные, обонятельные и вкусовые, причем в человеческом общении используются знаки первых трех типов.

К зрительным знакам, воспринимаемым с помощью зрения, относятся буквы и цифры, которые используются в письменной речи, знаки химических элементов, музыкальные ноты, дорожные знаки и т. д.

К слуховым знакам, воспринимаемым с помощью слуха, относятся звуки, которые используются в устной речи, а также звуковые сигналы, которые производятся с помощью звонка, колокола, свистка, гудка, сирены и т. д.

Для слепых разработана азбука Брайля, которая использует осязательный способ восприятия текстовой информации.

В коммуникации многих видов животных особую роль играют обонятельные знаки. Например, медведи и другие дикие животные помечают место обитания клочьями шерсти, сохраняющей запах, чтобы отпугнуть чужака и показать, что данная территория уже занята.

Для долговременного хранения знаки записываются на носители информации.

Для передачи информации на большие расстояния используются знаки в форме сигналов. Всем известны световые сигналы светофора, звуковые сигналы школьного звонка оповещают о начале или конце урока, электрические сигналы передают информацию по телефонным и компьютерным сетям, электромагнитные волны передают сигналы радио и телевидения.

Значение знаков. Знаки отображают объекты окружающего мира или понятия, т. е. имеют определенное значение (смысл).

Знаки различаются по способу связи между их формой и значением. Иконические знаки позволяют догадаться об их смысле, так как они имеют форму, похожую на отображаемый объект. Примером таких знаков являются значки на Рабочем столе операционной системы компьютера, например значок Мой компьютер.

Символами называются знаки, для которых связь между формой и значением устанавливается по общепринятому соглашению. Примером таких знаков являются символы химических элементов, отображающие атомы химических веществ (табл. 2.1).

Если неизвестно соглашение о связи формы и значения символов, то ничего нельзя сказать о смысле информации, записанной такими знаками. Существуют найденные археологами и до сих пор нерасшифрованные тексты на древних языках, так как неизвестно значение знаков, которыми они записаны.

Таблица 2.1. Иконические знаки и символы

 

В современном мире широко применяется шифрование, которое использует секретный ключ в качестве соглашения о связи формы символов с их значениями. Если секретный ключ неизвестен, то содержание передаваемого текста понять невозможно.

Один и тот же символ может иметь различное значение в разных знаковых системах. Например, знак "О" используется в качестве:

- буквы "О" в русском алфавите;
- буквы "О" [ou] в английском алфавите;
- цифры 0 в системах счисления;
- символа химического элемента "О" (кислорода) в таблице Д. И. Менделеева.

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры зрительных, слуховых, осязательных, обонятельных и вкусовых знаков. Какие типы знаков применяются в человеческом общении?

2. Приведите примеры знаков в форме сигналов.

3. В чем состоит различие между иконическими знаками и символами?

4. Приведите примеры символов, которые имеют различное значение в нескольких знаковых системах.

Знаковые системы

Знаковые системы являются наборами знаков определенного типа. С некоторыми знаковыми системами вы хорошо знакомы и постоянно ими пользуетесь (языки и системы счисления), с другими познакомитесь в этом пункте.

Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита (набора знаков) и правил выполнения операций над знаками.

Естественные языки. Человек широко использует для представления информации знаковые системы, которые называются языками. Естественные языки начали формироваться еще в древнейшие времена в целях обеспечения обмена информацией между людьми. В настоящее время существуют сотни естественных языков (русский, английский, китайский и др.).

В устной речи, которая используется как средство коммуникации при непосредственном общении людей, в качестве знаков языка используются различные звуки (фонемы).

В основе письменной речи лежит алфавит, т. е. набор знаков (букв), которые человек различает по их начертанию. В большинстве современных языков буквы соответствуют определенным звукам устной речи. Алфавит русского языка называется кириллицей и содержит 33 знака, английский язык использует латиницу и содержит 26 знаков.

На основе алфавита по правилам грамматики образуются основные объекты языка - слова. Правила, согласно которым из слов данного языка строятся предложения, называются синтаксисом. Необходимо отметить, что в естественных языках грамматика и синтаксис языка формулируются с помощью большого количества правил, из которых существуют исключения, так как такие правила складывались исторически.

Формальные языки. В процессе развития науки были разработаны формальные языки (системы счисления, алгебра, языки программирования и др.), основное отличие которых от естественных языков состоит в существовании строгих правил грамматики и синтаксиса.

Например, десятичную систему счисления можно рассматривать как формальный язык, имеющий алфавит (цифры) и позволяющий не только именовать и записывать объекты (числа), но и выполнять над ними арифметические операции по строго определенным правилам.

Существуют формальные языки, в которых в качестве знаков используют не буквы и цифры, а другие символы, например музыкальные ноты, изображения элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире (код азбуки Морзе).

Физическая реализация знаков в естественных и формальных языках может быть различной. Например, текст и числа могут быть напечатаны на бумаге, высвечены на экране монитора компьютера, записаны на магнитном или оптическом диске.

Генетический алфавит. Генетический алфавит является "азбукой", на которой строится единая система хранения и передачи наследственной информации живыми организмами.

Как слова в языках образуются из букв, так и гены состоят из знаков генетического алфавита. В процессе эволюции от простейших организмов до человека количество генов постоянно возрастало, так как было необходимо закодировать все более сложное строение и функциональные возможности живых организмов.

Генетическая информация хранится в клетках живых организмов в специальных молекулах. Эти молекулы состоят из двух длинных скрученных друг с другом в спираль цепей, построенных из четырех различных молекулярных фрагментов (рис. 1.6). Фрагменты образуют генетический алфавит и обычно обозначаются латинскими прописными буквами {A, G, С, Т}.

Рис 1.6 Модель молекулы генетического кода

 

Двоичная знаковая система. В процессах хранения, обработки и передачи информации в компьютере используется двоичная знаковая система, алфавит которой состоит всего из двух знаков {0, 1}. Физически знаки реализуются в форме электрических импульсов (нет импульса - 0, есть импульс - 1), а также состояний ячеек оперативной памяти и участков поверхностей носителей информации (одно состояние - 0, другое состояние - 1).

Именно двоичная знаковая система используется в компьютере, так как существующие технические устройства могут надежно сохранять и распознавать только два различных состояния (знака).

В 60-е годы XX века в СССР учеными Московского государственного университета была разработана и запущена в производство ЭВМ "Сетунь" (всего было произведено 50 экземпляров) (рис. 1.7). "Сетунь" использовала троичное кодирование информации и, соответственно, состояла из устройств, способных находиться в одном из трех возможных состояний.

Рис. 1.7. ЭВМ "Сетунь"

 

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры знаковых систем. Какова может быть физическая природа знаков?

2. В чем состоит различие между естественными и формальными языками?

3. Обладают ли генетическим кодом растения? Животные? Человек?

4. Почему в компьютерах используется двоичная знаковая система для кодирования информации?

Задания для самостоятельного выполнения

1.1. Задание с развернутым ответом. Заполните нижеприведенную таблицу: введите алфавит и перечислите возможную физическую природу знаков для различных знаковых систем.

Знаковая система Алфавит Физическая природа знаков
Русский язык (письменный)    
Русский язык (устный)    
Английский язык (письменный)    
Десятичная система счисления    
Генетический алфавит    
Двоичный компьютерный код    

Кодирование информации

В процессах восприятия, передачи и хранения информации живыми организмами, человеком и техническими устройствами происходит ее кодирование.

Код. Длина кода. В процессе представления информации с помощью знаковой системы производится ее кодирование. Результатом кодирования является последовательность символов данной знаковой системы, то есть информационный код. Примерами кодов являются последовательности букв в тексте, цифр в числе, генетический код, двоичный компьютерный код и т. д.

Код состоит из определенного количества знаков (например, текстовое сообщение состоит из определенного количества букв, число - из определенного количества цифр и т. д.), т. е. имеет определенную длину.

Количество знаков в коде называется длиной кода.

Так, длина кода текста данного учебника составляет около 300 тысяч знаков, а генетический код человека в 10 тысяч раз длиннее, так как состоит из 3 миллиардов знаков генетического алфавита.

Перекодирование информации из одной знаковой системы в другую. Информация, представленная с помощью естественных и формальных языков, может быть выражена в форме устной речи или в письменном виде. Каждая форма представления использует особую знаковую систему, ориентированную на способ ее восприятия. Устная речь использует в качестве знаков набор звуков (фонем) и рассчитана на слуховое восприятие. В основе письменной речи лежит алфавит, т. е. набор знаков (букв), которые человек воспринимает с помощью зрения.

В процессе обмена информацией между людьми часто приходится переходить от одной формы представления информации к другой. Так, в процессе чтения вслух производится переход от письменной формы представления информации к устной и, наоборот, в процессе диктанта или записи объяснения учителя происходит переход от устной формы к письменной. В процессе преобразования информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую происходит перекодирование информации.

Перекодирование - это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.

Средством перекодирования служит таблица соответствия знаковых систем (таблица перекодировки), которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков двух различных знаковых систем. Ниже приведена табл. 2.2, которая устанавливает соответствие между гласными буквами русского алфавита и фонемами.

Таблица 2.2 Соответствие букв и звуков
Буквы Звуки (фонемы)
а [а]
о [о]
у [у]
и [и]
ы [ы]
э [э]
е [i]+[э]
ё [i]+[о]
ю [i]+[у]
я [i]+[а]

В русской письменной речи только шесть гласных букв могут быть озвучены в устной речи соответствующими звуками. Для озвучивания остальных четырех гласных букв используются составные звуки, которые начинаются со звука [j].

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры кодов и определите их длины.

2. Приведите примеры перекодирования информации из одной знаковой системы в другую. Какие в этих случаях используются таблицы перекодировки?

Задания для самостоятельного выполнения

1.2. Задание с кратким ответом. Перекодируйте с русского письменного языка на русский устный имя Юля.

 

Алгоритмы и исполнители

Управление и кибернетика

Вы уже знакомы с некоторыми областями использования компьютеров. Знаете, что с помощью компьютера можно печатать книги, выполнять чертежи и рисунки; быстро передавать информацию на большие расстояния, создавать компьютерные справочники на любую тему; производить расчеты. Существует еще одно важное приложение компьютерной техники - использование компьютеров для управления.

Возникновение кибернетики

В 1948 году в США и Европе вышла книга американского математика Норберта Винера "Кибернетика, или управление и связь в животном и машине". Эта книга провозгласила рождение новой науки - кибернетики.

Не случайно время появления этого научного направления совпало с созданием первых ЭВМ. Н. Винер (рис. 3.1) предвидел, что использование ЭВМ для управления станет одним из важнейших их приложений, а для этого потребуется глубокий теоретический анализ самого процесса управления. Этому и посвящена наука кибернетика.

Рис. 3.1 Норберт Винер

 

Что такое управление

Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты - управляемые.

Простейшая ситуация - два объекта: один - управляющий, второй - управляемый. Например: человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль. В первом приближении взаимодействие между такими объектами можно описать схемой, изображенной на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема системы управления без обратной связи

 

В приведенных примерах управляющее воздействие производится в разных формах: человек нажимает клавишу или поворачивает ручку управления телевизором; хозяин голосом подает команду собаке; светофор разными цветами управляет движением автомобилей и пешеходов на перекрестке.

С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд.

В примере с телевизором через пульт управления передаются команды следующего типа: "включить/выключить", "переключить канал", "увеличить/уменьшить громкость". Хозяин передает собаке команды голосом: "Сидеть!", "Лежать!", "Взять!". Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды: красный - "стоять", зеленый - "ехать", желтый - "приготовиться".

Алгоритм управления

В данном выше определении сказано, что управление есть целенаправленный процесс, т. е. команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. В простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения одной команды. Для достижения более сложной цели бывает необходимо выполнить последовательность (серию) команд.

Последовательность команд по управлению объектом, выполнение которой приводит к достижению заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.

В таком случае объект управления можно назвать исполнителем управляющего алгоритма. Значит, в приведенных выше примерах телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями управляющих алгоритмов, направленных на вполне конкретные цели (найти интересующую передачу, выполнить определенное задание хозяина, благополучно проехать перекресток).

С точки зрения кибернетики взаимодействие между управляющим и управляемым объектами рассматривается как информационный процесс. С этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления в природе, технике, обществе происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципам.

Вопросы и задания

1. Кто был основателем кибернетики? В каком году вышла первая книга по кибернетике?

2. Что такое управление?

3. Что представляет собой управляющее воздействие с точки зрения кибернетики?

4. Что такое алгоритм управления?

5. Определите, кто играет роль управляющего и кто (или что) играет роль объекта управления в следующих системах: школа, класс, самолет, стая волков, стадо коров.

6. Для систем управления, выявленных в предыдущей задаче, назовите некоторые команды управления и скажите, в какой форме они отдаются.

Линейный алгоритм

Если внимательно обдумать рассмотренные в предыдущем параграфе примеры, то можно прийти к выводу, что строго в соответствии со схемой на рис. 5.2 работает только система "светофор - автомобили". Светофор "не глядя" управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке. Вот алгоритм работы светофора:

КРАСНЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ-КРАСНЫЙ-ЗЕЛЕНЫЙ-ЖЕЛТЫЙ-КРАСНЫЙ и т. д.

Такой алгоритм называется линейным или последовательным.

Обратная связь

Совсем иначе протекает процесс управления телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то он переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду "лежать!", хозяин повторит эту команду.

Из этих примеров можно сделать вывод, что управление происходит эффективнее, если управляющий не только отдает команды, т.е. работает прямая связь, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.

Обратная связь - это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.

Что такое программирование

Кто такие программисты

Теперь вам предстоит ближе познакомиться еще с одним разделом информатики, который называется "Программирование".

Назначение программирования - разработка программ управления компьютером с целью решения различных информационных задач.

Специалисты, профессионально занимающиеся программированием, называются программистами. В первые годы существования ЭВМ для использования компьютера в любой области нужно было уметь программировать. В 1970-х - 80-х годах XX века начинает развиваться прикладное программное обеспечение. Бурное р<







Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.