Смекни!
smekni.com

Свойства информации. Единицы измерения количества информации (стр. 9 из 24)

Желательно изложить

Из курса физики известно, что звук есть колебания среды. Чаще всего средой является воздух, но это сов­сем не обязательно. Например, звук прекрасно рас­пространяется по поверхности земли: именно поэто­му в приключенческих фильмах герои, стараясь услы­шать шум погони, прикладывают ухо к земле. Напро­тив, существует весьма эффектный школьный физи­ческий опыт, который показывает, что при откачива­нии воздуха мы перестаем слышать звук находящего­ся под герметичным колпаком звонка. Важно также подчеркнуть, что существует определенный диапазон частот, к которому принадлежат звуковые волны: при­мерно от нескольких десятков герц до величины не­много более 20 кГц1. Значения этих границ определя­ются возможностями человеческого слуха.

1 Интересно сопоставить характерные звуковые частоты с так­товой частотой типового микропроцессора — различие составля­ет примерно 6 порядков, что говорит об огромных возможностях компьютера в обработке звуковой информации.

БИЛЕТ № 17

1. Технология решения задач с помощью компьютера! | (моделирование, формализация, алгоритмизация, програм-1 мирование). Показать на примере задачи (математиче­ской, физической, экономической, экологической). ' 2. Двоичное кодирование звуковой информации. I | Глубина кодирования и частота дискретизации.3. Задача. Составление таблицы истинности для ло-| I гической функции, содержащей операции отрицания, (инверсию), умножения (конъюнкцию), сложения

I (дизъюнкцию).

1. Технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование). Показать на примере задачи (математической, физической, экономической, экологической)

Базовые понятия

Модель, идеальная и материальная модель, моделиро­вание, компьютерное моделирование, математическое моделирование, этапы компьютерного моделирования, формализация, компьютерный эксперимент, алгоритм, программа, тестирование и отладка программы.

Обязательно изложить

В решении любой содержательной задачи с исполь­зованием компьютера можно выделить ряд этапов.

Первый этап — определение целей моделирования. Основные из них таковы:

• понять, как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром (согласно этой цели моделирования получают описательную, или дес­криптивную, модель);

• научиться управлять объектом (или процессом) и определить наилучшие способы управления при задан­ных целях и критериях (оптимизационные и много­критериальные модели);

• научиться прогнозировать прямые и косвенные последствия воздействия на объект (игровые и ими­тационные модели).

После этого переходят к формализации объекта (процесса), результатом которой и будет в нашем слу­чае модель (математическая или информационная).

Содержательное описание процесса обычно самостоя­тельного значения не имеет, а служит лишь основой для дальнейшей формализации этого процесса — по­строения формализованной схемы и модели процесса.

Формализованная схема является промежуточным звеном между содержательным описанием и моделью и разрабатывается в тех случаях, когда из-за сложнос­ти исследуемого процесса переход от содержательного описания к модели оказывается невозможным.

Моделирование — процесс построения формальной модели реального явления и ее использование в целях исследования моделируемого явления.

Когда модель сформулирована, выбирается метод и инструментальное средство ее исследования. В зависи­мости от формализованной постановки задачи в каче­стве такого средства может выступать либо пакет при­кладных программ, либо собственноручно составлен­ная программа.

Если в качестве средства решения задачи' выступает тот или иной язык программирования (впрочем, это актуаль­но и для математических пакетов), следующий этап — разработка алгоритма и составление программы для ЭВМ (понятия алгоритма и программы подробно рассматри­ваются в билете 13, вопрос 1; а основы алгоритмическо­го программирования — в билете 2, вопрос 2).

После составления программы решаем с ее помо­щью простейшую тестовую задачу с целью устранения грубых ошибок.

Если результаты соответствуют экспериментальным данным или нашим интуитивным представлениям, проводят расчеты по программе, данные накаплива­ются и соответствующим образом обрабатываются. Чаще удобной для восприятия формой представления результатов являются не таблицы значений, а графи­ки, диаграммы. Иногда численные значения пытают­ся заменить аналитически заданной функцией, вид которой определяет экспериментатор. Результаты ана­лиза и обработки полученных данных в конечном итоге попадают в отчет о проделанном эксперименте.

Примеры решения содержательных задач из раз­личных областей см.: Шестаков А.П. Профильное обу­чение информатике в старших классах средней школы (10—11-е классы) на основе курса "Компьютерное математическое моделирование" (КММ) // "Инфор­матика" № 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48/2002.

Желательно изложить

История развития технологии решения задач с ис­пользованием ЭВМ.

Примечание для учителей

Чаще всего задачи на программирование предлага­ются учащимся уже в формализованном виде. На при­мере ряда моделей из различных областей науки и

Для высококачественного воспроизведения звука верхнюю границу обычно с некоторым запасом при­нимают равной 22 кГц. Отсюда из теоремы Найквис-та следует, что частота звукозаписи в таких случаях (например, при записи музыкальных компакт-дисков) должна быть не ниже 44 кГц2. Часто такое высокое качество не требуется, и частоту дискретизации мож­но значительно снизить. Например, при записи речи вполне достаточно частоты дискретизации 8 кГц. За­метим, что результат при этом получается хотя и не блестящий, но легко разборчивый3 — вспомните, как вы слышите голоса своих друзей по телефону.

При оцифровке звука напрашивается линейная за­висимость между величиной входного сигнала и номе­ром уровня. Иными словами, если громкость возрас­тает в 2 раза, то интуитивно ожидается, что и соответ­ствующее ему число возрастет вдвое. В простейших случаях так и делается, но это не самое лучшее реше­ние. Причина в том, что в широком диапазоне гром­кости звука человеческое ухо не является линейным. Например, при очень громких звуках (когда "уши закладывает" ) увеличение или уменьшение интенсив­ности звука почти не дает эффекта, в то время как при восприятии шепота очень незначительное паде­ние уровня может приводить к полной потере разбор­чивости. Поэтому при записи цифрового звука, осо­бенно при 8-битном кодировании, часто используют различные неравномерные распределения уровней громкости, в основе которых лежит логарифми­ческий закон (ц-law, A-law и другие).

Примечание для учителей

Мы рассмотрели процессы преобразования ес­тественных звуков к виду, пригодному для хране­ния в компьютере, и последующего их восстанов­ления при воспроизведении. Разумеется, не следует требовать от учеников на экзамене большего. Тем не менее назовем некоторые интересные вопросы, связанные с компьютерной обработкой звуковой информации, которые полезно знать любому гра­мотному пользователю. Это прежде всего сжатие (кто ни разу не использовал файлы МРЗ?), MIDI-запись музыки в виде необычайно компактных "нотных" команд для инструментов, форматы звуковых файлов и их осо­бенности, возмолшости компьютеров в редактировании фонограмм (фильтрация, удаление помех и т.п.) и дру­гие не менее важные и интересные темы.

Примечание для учеников

Автор советует при подготовке к экзамену прочи­тать полный материал вопроса, снабженный интерес­ными примерами и иллюстрациями.

2 Обычно используется значение 44 032 Гц, которое делится нацело на 256.

3 Известно, что высокие частоты в основном влияют на "окрас­ку" (тембр) человеческого голоса.

Ссылка на материалы по вопросу

Подробные материалы опубликованы в "Информа­тике" № 14, 2003. Электронная версия имеется на сайте редакции по адресу http:/ /inf.lsepteniber.ru/ eremin/emc/theory/info/Ъ17__2.html.

По поводу непрерывной и дискретной информации можем порекомендовать почитать ответ на "старый вопрос 3 билета 10, опубликованный в "Информати­ке" № 14, 2003 (также доступно в Интернете по ссыл­ке из списка литературы предыдущего вопроса).

3. Задача. Составление таблицы истинности для логической функции, содержащей операции отрицания (инверсию), умножения (конъюнкцию), сложения (дизъюнкцию)

Теоретический материал к этому заданию содер­жится в билете № 23, вопрос 2. Тему предлагаемых практических заданий можно сформулировать так: до­казать ряд основных законов алгебры логики путем построения таблицы истинности для обеих частей ра­венств, которые эти законы выражают.

Вариант 1. Доказать распределительный закон:

~Х и Y • Z = (XuF) • (~Х uZ)

Решение. Построим таблицу истинности, придавая возможные значения логическим переменным (1 — ис­тина, 0 — ложь) и пользуясь соглашением о приоритете логических операций (НЕ, И, ИЛИ в порядке БИЛЕТ № 18 I

I 1. Программные средства и технологии обработ-| ки текстовой информации (текстовый редактор, | текстовый процессор, редакционно-издательские i системы).

2. Алгоритмическая структура

3. Задача. Перевод десятичных чисел в двоичную,' I восьмеричную, шестнадцатеричную системы счис-1 | ления

1. Программные средства и технологии обработки текстовой информации (текстовый редактор, текстовый процессор, редакционно-издательские системы)

Базовые понятия

Текстовый редактор, текстовый процессор, настоль­ная издательская система, документ, основные элементы текстового документа, форматы текстовых документов.