Наука информатика. Информация. Свойства информации

Носители  информации

 

Носитель информации (информационный носитель) - любой материальный объект или среда, содержащий (несущий) информацию, способный достаточно длительное время сохранять в своей структуре занесённую в/на него информацию - камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и др. виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), пластик со специальными свойствами (для оптической записи информации - CD, DVD и т. д.), ЭМИ (электромагнитное излучение), и т. п. 

Зачастую  сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его  сохранность и, соответственно, надежность сохранения информации (к примеру: бумажные листы - в обложку, микросхему памяти - в пластик (смарт-карта), магнитную ленту - в корпус, и др.).

Носители информации в быту, науке, технике, общественной жизни применяются для:

записи  информации

хранения  информации

чтения  информации

передачи (распространения) информации 

Классификация носителей 

1. По основному назначению:  

-общего (широкого) назначения (скажем, бумага);

-специализированные (например - только для цифровой записи). 

2. По количеству циклов записи:

-для однократной записи;

-для многократной записи. 

3. По долговечности:

-для кратковременного хранения (накопления);

-для долговременного хранения. 

Электронные носители 

С появлением компьютеров (или, как их вначале называли в нашей стране, ЭВМ - электронные вычислительные машины) вначале появилось средство для обработки числовой информации. Однако в дальнейшем, особенно после широкого распространения персональных компьютеров (ПК), компьютеры стали использоваться для хранения, обработки, передачи и поиска текстовой, числовой, изобразительной, звуковой и видеоинформации. С момента появления первых персональных компьютеров - ПК (80-е годы 20 века) - до 80 % их рабочего времени посвящено работе с текстовой информацией. 

К электронным  носителям относят носители для  однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом: CD-ROM, DVD-ROM, полупроводниковые (флеш-память и т.п.), дискеты. 

Имеют значительное преимущество перед бумажными (листы, газеты, журналы) по объёму и  удельной стоимости. Для хранения и  предоставления оперативной (не долговременного хранения) информации - имеют подавляющее преимущество, также имеются значительные возможности по предоставлению информации в удобном потребителю виде (форматирование, сортировка). Недостаток - малый размер экрана (или значительный вес) и хрупкость устройств считывания, зависимость от источников электропитания. 

В настоящее  время электронные носители активно  вытесняют бумажные, во всех отраслях жизни, что приводит к значительному  сбережению древесины. Минусом их является то, что для считывания и для каждого типа и формата носителя необходимо соответствующее ему устройство считывания.

 

Основные  материалы 

бумага (перфолента, перфокарта, листы);

пластик (штрих-код, оптические диски);

магнитные материалы (магнитные ленты и  диски);

полупроводники (различные типы ПП-памяти); 

Также ранее имели распространение: обожженная глина, камень, кость, древесина, пергамент, береста, папирус, воск, ткань и др. 

Для внесения изменений в структуру материала  носителя используются различные виды воздействия:

-механическое (резьба, сверление, шитьё);

-термическое (выжигание);

-электрическое (электрические сигналы);

-химическое (краска) и др. 

Устройства  хранения 

Носитель, в совокупности с механизмом для  записи/считывания на/с него информации (устройством считывания, считывающим устройством), называется устройством хранения информации (также - накопитель информации, если оно предусматривает дозапись поступающей к уже имеющейся). Эти устройства могут быть основаны на самых разных физических принципах записи.

В некоторых  случаях (для гарантии считывания, при редкости носителя и тп.) носитель информации доставляется потребителю вместе с запоминающим устройством для его считывания. 

История 

Необходимость обмена информацией, сохранение письменных свидетельств о своей жизни существовала и т.п. существовали человека всегда. За всю историю человечества было перепробовано множество носителей информации. Т. к. носитель обладает рядом параметров, то эволюция носителя информации определялась тем, какие требования к нему предъявлялись.

 

Древние времена 

Древние люди на скалах изображали зверей, на которых  они охотились. Однако угольные, глиняные, меловые рисунки смывало дождём, и для увеличения надёжности хранения информации первобытные художники  стали выбивать силуэты животных на скалах острым камнем. Хотя камень повысил сохранность информации, её скорость записи и передача оставляли желать лучшего. Человек начал использовать для записи глину, которая имела свойства камня (сохранность информации), а её пластичность, удобство записи позволяла повысить эффективность записи.

Возможность эффективной записи способствует появлению  письменности. Более пяти тысяч лет  назад появляется (достижение шумерской  цивилизации, территория современного Ирака) письменность на глине (уже не рисунки, а похожие на буквы значки и пиктограммы). Шумеры выдавливали знаки на табличках из сырой глины заострённой «клином» тростниковой палочкой (отсюда и название - клинопись). В ящиках ("папках") хранились большие документы из десятков глиняных «страниц».

Глина была тяжела для больших текстов, потребность в которых возрастала. Поэтому на смену ей должен был появиться другой носитель

 

Египет: папирус

В начале третьего тысячелетия до н. э. в Египте появляется новый носитель, обладающий улучшенными некоторыми параметрами  по сравнению с глиняными табличками. Там научились делать почти настоящую бумагу из папируса (высокого травянистого растения). От слова «папирус» произошло название бумаги в некоторых языках: фр. papier - во французском и немецком, англ. paper - в английском, исп. papel - в испанском, белор. папера - в белорусском. Пучок листьев папируса похож на лучи солнца (бог Ра), срез трёхгранного стебля имеет форму пирамиды, поэтому растение считалось царским.

Недостатком данного носителя являлось то, что  со временем он темнел и ломался. Дополнительным недостатком стало то, что египтяне ввели запрет на вывоз папируса за границу.

 

Азия

Недостатки  носителей информации (глина, папирус, воск), стимулировали поиск новых  носителей. На этот раз сработал принцип  «всё новое - хорошо забытое старое»: в Персии для письма издревле использовался дефтер — высушенные шкуры животных (в турецком и родственных ему языках слово «дефтер» и сейчас означает тетрадь), о чём вспомнили греки.

Жители  греческого города Пергам (первыми  переняли древнюю технологию) усовершенствовали процесс выделки шкур и во II веке до н. э. начали производство пергамента. Достоинства нового носителя - высокая надёжность хранения информации (прочность, долговечность, не темнел, не пересыхал, не трескался, не ломался), многоразовость (например, в сохранившемся молитвеннике Х века учёные обнаружили несколько слоёв записей, сделанных вдоль и поперёк, стёртых и зачищенных, а с помощью рентгена там обнаружился древнейший трактат Архимеда). Книги пергаменте - палимпсесты (от греч. παλίμψηστον — рукопись, писанная на пергаменте по смытому или соскобленному тексту).

Как и  в других странах, в Юго-Восточной  Азии испробовали множество разных способов записи и сохранения информации:

выжигание на узких бамбуковых пластинах со скреплением шнурами в «бамбуковые книги» (недостаток - занимают много места, низкая износостойкость шнуров)

Письмо  на:

шёлке (недостаток - дороговизна шёлка)

сшиваемые в «книгу» листья пальм (бумажный лист современной книги называется так в память о своём пальмовом прототипе).

Из-за недостатков  предыдущих носителей китайский  император Лю Чжао приказал найти  им достойную замену, и один из чиновников (Цай Лунь) в 105 году н.э. разработал способ производства бумаги (который не сильно не изменился и по сию пору) из древесных волокон, соломы, травы, моха, тряпья, пакли, растительных отходов и т. п. Некоторые историки утверждают, что Цай Лунь подсмотрел процесс изготовления бумаги у бумажной осы (строит гнёздо из ею пережёванных и смаченных клейкой слюной волокон древесин). Однако сейчас найдены свидетельства в пользу того, что бумагу начали делать ещё раньше.

 

Европа

На территории Европы высокоразвитые народы (греки  и римляне) нащупывали свои способы  записи. Сменяются множество различных  носителей: свинцовые листы, костяные пластинки и т. д.

Начиная с VII века до н. э. запись производится острой палочкой - стилусом (как и на глине) на деревянных дощечках, покрытых слоем  податливого воска (т.н. восковые таблички). Стирание информации (ещё одно преимущество данного носителя) производилось обратным тупым концом стилуса. Скреплённых по четыре штуки таких дощечек (отсюда и слово - тетрадь, т.к. др.-греч. τετράς в переводе с греческого - четыре).

Однако  на воске надписи недолговечны, и  проблема сохранения записей была весьма актуальной.

 

Америка

В XI-XVI веках коренные народы Южной Америки придумали узелковое письмо «кипу» (quipu в переводе с языка индейцев кечуа - узел). Из верёвок (к ним привязывали ряды шнурков) составлялись "сообщения". Тип, число узелков, цвета и количества нитей, их расположения и переплетения представлял собой «кодировку» ("алфавит") кипу.

Нанизанными на шнуры небольшими раковинами кодировали свои сообщения индейские племена  Северной Америки. Этот вид письменности назывался «вампум» - от индейского слова wampam (сокращённое от wampumpeag) - белые бусы. Переплетения шнуров образовывали полоску, которую обычно носили как пояс. Комбинацией цветных ракушек и рисунков на них могли составляться целые послания.

 

Древняя Русь

Как носитель использовалась береста (верхний слой берёзовой коры). Буквы прорезывали писалом (костяная или металлическая палочка).

К концу XVI века на Руси появляется своя бумага (в русский язык слово «бумага» пришло скорее всего из итальянского, bambagia - хлопок).

Передача  информации

 

Передача  информации - физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве.  

Скорость  передачи информации 

Скорость  передачи информации - скорость передачи данных, выраженная в количестве бит, символов или блоков, передаваемых за единицу времени. Теоретическая верхняя граница скорости передачи информации определяется теоремой Шеннона-Хартли. 

Теорема Шеннона-Хартли утверждает, что ёмкость канала C, означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи информации, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала S через один аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности N равна: