Проект "В мире кодов"

                              МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 3 им. В.Н. Щеголева

ГОРОДСКОГО ОКРУГА ЗАКРЬІТОГО АДМИНИСТРАТИВНО – ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  СВЕТЛЫЙ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ»

Муниципальный этап конкурса проектов «Первые шаги в науку»

Секция «Математика и информатика»

Тема: «В мире кодов»

Выполнил:

 ученик 6 «Б» класса Тришков Владимир

Руководители:

учитель информатики  Жесткова А.В.,

учитель математики Моисеева Т.А.

2013-2014 учебный год

Оглавление:

1. Введение………………………………………………………………………..….3
2. 1.Понятие кода…………………………………………………….…..…………..4
3. 2.Многообразие кодов:………………………………………….……..………….5

2.1 Коды в древности…………………………………………….….….…………5

2.2 Шифрование…………………………………………………..…………….....5

2.3 Коды – числа………………………………………………..………………….5

2.4 Метод координат……………………………………….…….…………….….6

2.5 Код Морзе……………………………………………….……………………..7

2.6 Двоичный способ кодирования……………………….………………………7

2.7 Штрих-код……………………………………………..………………………..9

2.8 Азбука Брайля……………………………………..……………………………9

2.9.Пальцевые алфавиты и жестовый язык……………………………………….9

2.10 Коды на дороге………………………………………………………………..10

2.11 Специальные коды…………………...……………………………………….10

4. 3.Способы кодирования информации…………………………………………….11
5. Вывод ………………………………………………………………………………12
6. Список использованных источников и литературы……………………………..13
7. Приложения……………………………………………………...…………………14

Введение

Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов  чувств (зрение, слух, обоняние, осязание, вкус). Для того чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения (хранит информацию). В процессе достижения каких-либо целей человек принимает решения (обрабатывает информацию). В процессе общения с другими людьми человек передает и принимает информацию. Человек живет в мире информации.

Море информации, которое получает человек, необходимо как-то сохранить, обработать или передать. Как же это сделать, ведь воспринимаемая нами информация так разнообразна. Для этого существуют различные способы кодирования информации. Коды окружаю нас повсюду, поэтому я считаю данную тему актуальной.

Цель:

• узнать, что такое код, для чего человеку нужны коды;
• выявить способы кодирования информации;
• выяснить, где и для чего в современной жизни применяются коды.

Задачи:

• изучить имеющуюся информацию по данному вопросу;
• выяснить, когда впервые человеком стали использоваться коды;
• узнать о различных способах кодирования;
• определить области использования кодов в современном мире.

Гипотеза:

без закодированной информации в современном мире обойтись нельзя.

1.Понятие кода

Информация может поступать от источника к приемнику с помощью условных знаков или сигналов самой разной физической природы. Например, сигнал может быть звуковым, световым, тепловым, электрическим и др. Необходимо заранее договориться, как понимать те или иные сигналы, другими словами, требуется разработка кода.

Код - набор условных обозначений для представления информации.

Кодирование - процесс представления информации в виде кода. Кодирование сводится к использованию совокупности символов по строго определенным правилам.

2.Многообразие кодов

2.1.Коды в древности

Множество кодов очень прочно вошли в нашу жизнь. Так, для общения в нашей стране используется код – русский язык. Запись текста можно рассматривать как способ кодирования речи с помощью графических элементов (букв, иероглифов). Записанный текст является кодом, заключающим в себе содержание речи.

Способ записи речи при помощи палочек, крючочков и их пересечений называется иероглифическим и относится к Древнему Египту V-IV тысячелетиями до нашей эры. Также давно появился и другой вид знакового письма – клинопись в Двуречье. Гораздо позже, через 2-3 тысячи лет, в Финикии появилось алфавитное письмо, похожее на то, которым пользуемся мы.

2.2.Шифрование

По мере того, как развивалась письменность, возникала необходимость засекречивания важного сообщения от тех, кому оно не было предназначено. Так появляется криптография (в переводе с греческого – тайнопись), самые ранние упоминания о ней относятся ко временам Древнего Египта.

Один из древних способов кодирования, это шифр Цезаря. Этот шифр реализует следующее преобразование текста:  каждая буква исходного текста заменяется следующей после неё   буквой в алфавите, который считается написанным по кругу.

Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом, известным только источнику и адресату.

2.3. Коды - числа

Понятие числа является основным, как для математики, так и для информатики. С древних времен, когда люди начали считать, появилась потребность в записи чисел. Возникли разные системы счисления (римская, арабская и другие). Мы пользуемся десятичной системой счисления (считаем десятками), она зародилась в Индии, в V веке.

Числовые коды в нашей жизни применяются часто. Например, числовой код используется для оценки знаний в школе (число «5» - код отличных знаний, «4» - код хороших знаний, «3» - удовлетворительных, «2» - плохих).

 Свой код из шести цифр (почтовый индекс) имеет каждый населенный пункт. Его следует писать на конверте или посылке в специально отведенном для этого месте. По коду можно узнать, куда отправлять письмо.

Регистрационные номерные знаки Российской Федерации — специальный символический знак, используемый для учёта автомобилей, мотоциклов, грузовой, специальной, строительной техники и прицепов.

2.4. Метод координат

Метод координат – это тоже способ кодирования информации. Его придумал Рене Декарт, французский учёный изучающий математику и физику. Методом координат можно закодировать графическую информацию. Так же этот метод используется в географии и играх.

Метод координат  — способ определять положение точки или тела с помощью чисел или других символов (например, положение шахматных фигур на доске определяется с помощью чисел и букв). Числа (символы), определяющие положение точки (тела) на прямой, плоскости, в пространстве, на поверхности и так далее, называются её координатами. В зависимости от целей и характера исследования выбирают различные системы координат. Система координат — комплекс определений, реализующий метод координат, то есть способ определять положение точки или тела с помощью чисел или других символов. Совокупность чисел, определяющих положение конкретной точки, называется координатами этой точки.

 Наиболее используемая система координат — прямоугольная система координат, также известная как декартова система координат — в честь французского математика Рене Декарта. Рене Декарт (1596 - 1650) - французский философ, математик, механик, физик и физиолог, создатель аналитической геометрии и современной алгебраической символики, автор метода радикального сомнения в философии, механицизма в физике.

Нарисуем на листе в клетку две перпендикулярные оси, точку их пересечения обозначим через О. Горизонтальная ось называется осью ОХ, вертикальная — осью OY. Место пересечения осей ОХ и OY называется началом координат, которое также обозначают цифрой 0 («ноль»). Каждая точка на координатной плоскости имеет свой точный адрес. Это пара чисел: первое число по оси ОХ, второе по оси ОУ. Эти числа называются координатами точки. А чтобы не путать порядок следования координат, вспомните, как устроены наши дома: сначала мы заходим в нужный подъезд (по оси ОХ), а затем поднимаемся на нужный этаж (по оси ОУ). 

В математике координаты  - совокупность  чисел, сопоставленных точкам многообразия в некоторой карте определённого атласа.

В геометрии координаты — величины, определяющие положение точки на плоскости и в пространстве. На плоскости положение точки чаще всего определяется расстояниями от двух прямых (координатных осей), пересекающихся в одной точке (начале координат) под прямым углом; одна из координат называется ординатой, а другая — абсциссой. В пространстве по системе Декарта положение точки определяется расстояниями от трёх плоскостей координат, пересекающихся в одной точке под прямыми углами друг к другу, или сферическими координатами, где начало координат находится в центре сферы.

В географии координаты выбираются как (приближённо) сферическая система координат — широта, долгота и высота над известным общим уровнем (например, океана). В географии координаты используются для удобного определения места объекта.

В астрономии небесные координаты — упорядоченная пара угловых величин (например, прямое восхождение и склонение), с помощью которых определяют положение светил и вспомогательных точек на небесной сфере. В астрономии употребляют различные системы небесных координат.

Метод координат – один из удобных способов представления графической информации с помощью чисел (рисунков, схем, чертежей, графиков). Метод координат используется в играх, таких как шахматы и морской бой. Посмотрите на шахматную доску. Вдоль её нижнего края идет ряд букв, а вдоль левого — ряд цифр. С их помощью можно однозначно определять положение любой фигуры на шахматной доске.

2.5.Код Морзе

По мере развития техники появились разные способы кодирования информации. Во второй половине XIX века американский изобретатель Сэмюэль Морзе (американский изобретатель и художник) изобрел удивительный код, который служит человечеству до сих пор. Код Морзе, (Азбукой Морзе код начал называться только с первой мировой войны) — способ знакового кодирования (представление букв алфавита, цифр, знаков препинания и других символов последовательностью сигналов, например, длинных и коротких: «тире» и «точек»). За единицу времени принимается длительность одной точки. Длительность тире равна трём точкам. Пауза между элементами одного знака — одна точка, между знаками в слове — 3 точки, между словами — 5 точек (приложение 1).

Всё множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования. Например, в памяти компьютера любая информация кодируется с помощью двоичного алфавита, содержащего всего два символа: 1 и 0.  Это ещё один способ кодирования: двоичный код.

2.6.Двоичный способ кодирования

С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие электрического сигнала;

1 – наличие электрического сигнала.

Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов, чем с небольшим числом сложных.

Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук. С помощью двоичных кодов информация вводится, выводится, обрабатывается и хранится в памяти компьютеры.

Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица. Таблица перекодировки – таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно. Наиболее популярные таблицы перекодировки: КОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Основным отображением кодирования символов является код ASCII – American Standard Code for Information Interchange (приложение 2) – американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в двоичной системе счисления, длина кода равна последовательности из 8 нулей и единиц и содержит 256 символов. Со временем возникла потребность в большем количестве символов при кодировании текстовой информации. Была введена универсальная система кодирования Юникод(Unicode).

Юникод включает практически все современные письменности, в ней представлен широкий набор математических и музыкальных символов, а также пиктограмм, таблица содержит 65536 символов и на кодирование одного символа отводится последовательность из 16 нулей и единиц. Таблица заполнена не полностью, в ней есть свободные места и по мере появления новых символов их можно туда добавить. Недавно в таблицу Юникод был добавлен новый символ (рубль). Символ (знак) российского рубля: специальный символ, официально утверждённый в декабре 2013 года, — буква «Р» с дополнительным элементом в виде горизонтальной черты. Скоро он появится во всех операционных системах, шрифтах и на клавиатурах.

Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами кроме операции сравнения производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня, и пр. Правила выполнения этих операций в математике подробно разработаны для чисел, представленных в позиционной системе счисления. Основной системой счисления для представления чисел в компьютере является двоичная позиционная система счисления. Числа в компьютере представлены также в виде двоичных кодов    последовательностей 0 и 1.

Чтобы в компьютере закодировать графическую информацию используются коды цветов, чем больше цветов, тем длиннее двоичный код. Для кодирования двух цветов, достаточно 0 или 1, 16-ти цветов, последовательности из 4-х нулей и единиц и т.д. , Использование 24 битов для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета – так называемый режим «истинного цвета» (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.

2.7.Штрих-код

Штрих-код -  графическая информация, наносимая на поверхность,  представляющая возможность считывания её техническими средствами — последовательность чёрных и белых полос либо других геометрических фигур:

•   1 вид штрих-кода – это линейчатый код;
•  2 вид штрих кода QR код.

2.8.Азбука Брайля

Вы задумывались, как читают слепые люди? Существует специальная азбука для слепых, азбука Брайля (приложение 3). Буквы кодируются неровностями на картоне. Проводя пальцами по образовавшимся от уколов выступам, незрячие люди различают буквы и могут читать. В этом году, впервые, можно сдавать ЕГЭ по специальным бланкам, созданным для незрячих людей.

Шрифт Брайля — рельефно-точечный тактильный шрифт, предназначенный для письма и чтения незрячими людьми. Разработан в 1824 году французом Луи Брайлем. Луи в возрасте трёх лет потерял зрение. В возрасте 15 лет он создал свой рельефно-точечный шрифт, вдохновившись простотой «ночного шрифта», который использовался военными того времени для чтения донесений в темноте.

2.9.Пальцевые алфавиты и жестовый язык

А как общаются глухонемые люди? У них свои коды: пальцевые алфавиты и жестовый язык глухонемых (приложение 4).  Жестовые знаки появились еще во времена античности. В IV веке до н. э. Платон писал о глухих, которые для общения использовали различные движения рук, головы и тела.

2.10.Коды на дороге

При переходе улицы мы встречаемся с кодированием информации в виде сигналов светофора. Водитель передает сигнал с помощью гудка или миганием фар. Кодировать информацию можно как угодно.

Дорожный знак — техническое средство безопасности дорожного движения, стандартизированный графический рисунок, устанавливаемый у дороги для сообщения определённой информации участникам дорожного движения. Это тоже очень важный и нужный код.

2.11.Специальные коды

Для того чтобы записать музыку, мы используем специальные коды – ноты. Нота — условный графический знак, находящийся на нотном стане и указывающий высоту и относительную длительность какого-либо звука.

Существует много научных языков: язык математики, физики, химии и другие. В них закодированная информация необходима и используется для удобства.

Ребус — загадка, в которой разгадываемые слова даны в виде рисунков в сочетании с буквами и другими знаками, тоже является закодированной информацией.

3.Способы кодирования информации

Обобщая все вышесказанное, видно, что одна и та же информация может быть представлена разными кодами, иначе говоря, в разных формах. Люди выработали множество форм представления информации. К ним относятся:

• разговорные языки (русский, английский,  немецкий – всего более 2000 языков),
• язык мимики и жестов, язык рисунков и чертежей;
• научные языки (например, язык математики, химии, физики);
• языки технических систем (двоичные коды, электрические коды);
• язык искусства (музыка, живопись, скульптура);
• специальные языки (азбука Брайля, азбука Морзе, азбука глухонемых).

Способы кодирования (форма представления) информации зависит от цели, ради которой осуществляется кодирование.

Чаще всего применяют следующие способы кодирования информации:

1. графический;
2. числовой;
3. символьный.

Человек часто использует коды. Чаще всего коды используются в электронике: компьютерах, телефонах даже в обычной электрической плите.

Для передачи информации на дальние расстояния.

Для засекречивания информации и возможности использования её конкретным адресатом.

В персональных ЭВМ, с помощью которых люди выходят в интернет, создают базы данных, пишут компьютерные программы многоцелевого значения и т.д. и т.п.

Вывод

В результате проделанной работы, я узнал, что такое код и выяснил несколько способов кодирования информации (числовой, символьный и графический). Разнообразие кодов активно применяются в повседневной жизни. При помощи кодов люди защищают информацию, передают на дальние расстояния, представляют в удобной для восприятия форме.

На основе закодированной информации работают различные технические устройства: компьютеры, телефоны и даже обычная электрическая плита. При помощи кодов мы пишем, выполняем арифметические действия, можем сыграть музыкальное произведение или пообщаться с людьми, которые нас не слышат. Гипотеза «Без закодированной информации в современном мире обойтись нельзя» верна, я в своей работе нашел этому много подтверждений.

Список использованных источников и литературы:

1.Босова Л.Л. Учебник информатики и ИКТ 5 класс – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012.

2.Семакин И.Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 классов/М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010.

3.Семакин И.Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: практикум для 10-11 классов/М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011.

4. Энциклопедия школьной информатики / под ред. И.Г. Семакина. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.

5. http://www.myshared.ru/slide/199420/

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D8%E8%F4%F0_%D6%E5%E7%E0%F0%FF

7. http://psychologiya.ucoz.ru/publ/12-1-0-50

8.http://informikablog.ru/kodirovanie-simvolov/kodirovanie-simvolov.html

9.http://www.mindmeister.com/ru/88675270/_

Приложения

Приложение 1

Азбука Морзе

Приложение 2

ASCII

Приложение 3

Азбука Брайля

Приложение 4

Пальцевые алфавиты и жестовый язык