Управление образования администрации Старооскольского городского округа Белгородской области Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Средняя Политехническая школа №33"

Проектная работа

«Кодирование текстовой информации: От древности до наших времён»

Секция: информатика

Выполнил: Сорокин Михаил,

ученик 9 «Г» класса

Руководитель: Ирина Александровна Косенко,

учитель информатики

Старый Оскол

         2020

Содержание

Введение… … … … … … … … … ………………………….………….3

Глава 1. Основная часть…………………………………………………..4

1.     Кодирование информации … … … … … … … … … … … … …5
2. Кодирование и история, первые шаги … … … … … … … .… …6
3. Кодирование текстовой информации сегодня … … … … .…. … 8

Глава 2. Использование некоторых способов кодирования… … … …11

2.1     Распознания информации компьютером на сегодняшний день ..11

2.2  Примеры кодирования информации с помощью различных шифров………………………………………………………...…………..11

Заключение … … … … … ………….…………………….… … … … ..12

Информационные источники… … … ….…………… … … … … … 13

Приложения… … … … … … … ……….……………………… … …14

Введение

Человек живет в мире информации и воспринимает окружающий мир с помощью органов чувств. Чтобы правильно воспринимать все происходящее в мире, он запоминает полученные сведения, т.е. хранит информацию, человек принимает решения, т.е. обрабатывает информацию, а при общении с другими людьми – передает и принимает информацию.

Кодирование информации необычайно разнообразно. Дорожные знаки, ноты, кодирующие музыку на бумаге, обозначения на географических картах, химические формулы – это маленькая часть кодирования различной информации, которую мы получаем почти каждый день.

Мы с моей сестрой Алиной иногда пишем друг другу сообщения и оставляем в различных местах. И чтоб было интереснее, решили придумать свой алфавит (прилагается). Уже потом, я узнал, что с помощью придуманных нами картинок мы кодировали наши письма. Мне стало интересно, а кто придумал кодирование, где использовали кодирование, где применяют сейчас.

Предмет исследования:

Объект исследования:

Цель: Изучить историю кодировки информации и изучить кодировку на сегодняшний день, также рассмотреть разные методы кодировки

Задачи:

• Изучить что такое кодирование информации;
• Рассмотреть историю, первые шаги в кодировании;
• Изучить, как происходит кодирование текстовой информации сегодня;
• Изучить, как происходит распознание информации компьютером;
• Привести примеры кодирования информации с помощью различных шифров; 

Методы исследования: изучение материалов по теме проекта, работа с книгами, опрос учителей.

Глава 1. История кодирования информации

Человек воспринимает окружающий мир, своего рода, получает информацию с помощью органов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание, вкус. Для того чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения, то есть 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 запомнить или сохранить. На помощь приходит персональный компьютер. Никто не задумывается о том, как информация помещается на маленьких и удобных флэш-картах, и, конечно же, на жестком диске компьютера. Поэтому я считаю данную тему, для нашего современного мира – мира информационных технологий, актуальной.

В данном проекте представляются различные способы кодирования информации. При этом слово «кодирование» понимается не в узком смысле – кодирование как способ сделать сообщение непонятным для всех, кто не владеет ключом кода, а в широком – как представление информации в виде сообщения на каком-либо языке.

1. Кодирование информации

Код – это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.

Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят – шифровке) представлении отдельным знаком.

Существуют три основных способа кодирования текста:

графический – с помощью специальных рисунков или значков;

числовой – с помощью чисел;

символьный – с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.

Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.

В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

На компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной для нас десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Цели кодирования информации:

1) повышение эффективности передачи данных, за счет достижения максимальной скорости передачи данных.

2) представление информации и данных в наиболее удобном для ЭВМ виде

3) снижение требований к скорости передачи за счёт сокращения избыточности информации

4) сокращение объёма памяти, занимаемой файлами

5) Повышение помехоустойчивости при передаче данных.

2. Кодирование и история, первые шаги

Коды появились в глубокой древности в видео криптограмм (по-гречески — тайнописи), когда ими пользовались для засекречивания важного сообщения от тех, кому оно не было предназначено. Уже знаменитый греческий историк Геродот (V век до н. э.) приводил примеры писем, понятных лишь для одного адресата. Спартанцы имели специальный механический прибор, при помощи которого важные сообщения можно было писать особым способом, обеспечивающим сохранение тайны.Собственная секретная азбука была у Юлия Цезаря. В средние века и эпоху Возрождения над изобретением тайных шифров трудились многие выдающиеся люди, в их числе философ Фрэнсис Бэкон, крупные математики Франсуа Виет, ДжероламоКардано, Джон Валлис.

С течением времени начали появляться по-настоящему сложные шифры. Один из них, употребляемый и поныне, связан с именем ученого аббата из Вюрцбурга Тритемиуса,которого к занятиям криптографией побуждало, быть может, не только монастырское уединение, но и потребность сохранять от огласки некоторые духовные тайны. Различные хитроумные приемы кодирования применяли шифровальщики при папском дворе и дворах европейских королей. Вместе с искусством шифрования развивалось и искусство дешифровки, или, как говорят, криптоанализа.

Секретные шифры являются неотъемлемой принадлежностью многих детективных романов, в которых действуют изощренные в хитрости шпионы. Писатель-романтик Эдгар По, которого иногда причисляют к создателям детективного жанра, в своем рассказе «Золотой жук» в художественной форме изложил простейшие приемы шифрования и расшифровки сообщений. Эдгар По относился к проблеме расшифровки оптимистически, вложив в уста своего героя следующую фразу: «...едва ли разумучеловека дано загадать такую загадку, которую разум другого его собрата, направленный должным образом, не смог бы раскрыть. Прямо скажу, если текст зашифрован без грубых ошибок и документ в приличной сохранности, я больше ни в чем не нуждаюсь; последующие трудности для меня просто не существуют». Столетие спустя это высказывание было опровергнуто ученым, заложившим основы теории информации, КлодомШенноном. Шеннон показал, как можно построить криптограмму, которая не поддается никакой расшифровке, если конечно, не известен способ её составления.
Человечество использует шифрование (кодировку) текста с того самого момента, когда появилась первая секретная информация. Перед вами несколько приёмов кодирования текста, которые были изобретены на различных этапах развития человеческой мысли:

- криптография – это тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных лиц (См. Приложение 1);

- азбука Морзе или неравномерный телеграфный код, в котором каждая буква или знак представлены своей комбинацией коротких элементарных посылок электрического тока (точек) и элементарных посылок утроенной продолжительности (тире) (См. Приложение 2);

-сурдожесты – язык жестов, используемый людьми с нарушениями слуха.

Код Цезаря - один из самых первых известных методов шифрования носит имя римского императора Юлия Цезаря (I век до н.э.). Этот метод основан на замене каждой буквы шифруемого текста, на другую, путем смещения в алфавите от исходной буквы на фиксированное количество символов, причем алфавит читается по кругу, то есть после буквы я рассматривается. Так слово «байт» при смещении на два символа вправо кодируется словом «гвлф». Обратный процесс расшифровки данного слова – необходимо заменять каждую зашифрованную букву, на вторую слева от неё.

3. Кодирование текстовой информации сегодня  

Одна и та же информация может быть представлена (закодирована) в нескольких формах. C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Но решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и арифметика - есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.

Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

Начиная с конца 60-х годов, компьютеры все больше стали использоваться для обработки текстовой информации, и в настоящее время основная доля персональных компьютеров в мире (и большая часть времени) занята обработкой именно текстовой информации. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде, т. е. используется алфавит мощностью два (всего два символа 0 и 1). Связано это с тем, что удобно представлять информацию в виде последовательности электрических импульсов: импульс отсутствует (0), импульс есть (1).

Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц - машинным языком.

С точки зрения ЭВМ текст состоит из отдельных символов. К числу символов принадлежат не только буквы (заглавные или строчные, латинские или русские), но и цифры, знаки препинания, спецсимволы типа "=", "(", "&" и т.п. и даже (обратите особое внимание!) пробелы между словами.

Тексты вводятся в память компьютера с помощью клавиатуры. На клавишах написаны привычные нам буквы, цифры, знаки препинания и другие символы. В оперативную память они попадают в двоичном коде. Это значит, что каждый символ представляется 8-разрядным двоичным кодом.

Традиционно для кодирования одного символа используется количество информации, равное 1 байту, т. е. I = 1 байт = 8 бит. При помощи формулы, которая связывает между собой количество возможных событий К и количество информации I, можно вычислить сколько различных символов можно закодировать (считая, что символы - это возможные события): К = 2I = 28 = 256, т. е. для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов.

Такое количество символов вполне достаточно для пред­ставления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и пр.

Удобство побайтового кодирования символов очевидно, поскольку байт - наименьшая адресуемая часть памяти и, следовательно, процессор может обратиться к каждому символу отдельно, выполняя обработку текста. С другой стороны, 256 символов – это вполне достаточное количество для представления самой разнообразной символьной информации.

В процессе вывода символа на экран компьютера произ­водится обратный процесс — декодирование, то есть преоб­разование кода символа в его изображение. Важно, что присвоение символу конкретного кода — это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой табли­це.

Теперь возникает вопрос, какой именно восьмиразрядный двоичный код поставить в соответствие каждому символу. Понятно, что это дело условное, можно придумать множество способов кодировки.

Все символы компьютерного алфавита пронумерованы от 0 до 255. Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код просто порядковый номер символа в двоичной системе счисления.

Примеры способ кодирование информации представлены в приложении 4.

Глава2: Использование некоторых способов кодирования 

2.1 Распознание информации компьютером сегодня

Компьютер - это электрическая машина, работающая на электронных схемах. Чтобы компьютер распознал и понял вводимую информацию, ее надо перевести на компьютерный (машинный) язык.

Алгоритм, предназначенный для исполнителя, должен быть записан, то есть закодирован, на языке, понятном компьютеру.

Это электрические сигналы: проходит ток или не проходит ток.

Машинный двоичный язык - последовательность "0" и "1". Каждое двоичное число может принимать значение 0 или 1.

Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации, равное 1 бит.

(см. приложение 4)   прописывать в приложении 4

Двоичное число, которое представляет наименьшую единицу информации, называется бит. Бит может принимать значение либо 0, либо 1. Наличие магнитного или электронного сигнала в компьютере означает 1, отсутствие 0.

Строка из 8 битов называется байт. Эту строку компьютер обрабатывает как отдельный символ (число, букву).

Рассмотрим пример. Слово ALICE состоит из 5 букв, каждая из которых на языке компьютера представлена одним байтом (см. Рис. 10). Стало быть, Alice можно измерить как 5 байт.

2.2 Примеры кодирования информации с помощью различных шифров

Код цезаря.  Для того чтобы зашифровать текст не нужно много усилий. Можно взять  слово: перпендикуляр. Для шифрования этого слова нужно всего лишь поменять буквы местами: реппеиндукярл.

Азбука Морзе. Для шифрования слова или предложения есть специальная таблица на которой всё изображено.Используя её,  вы смотрите на буквы а на против вы смотрите на знаки Морзе. Тем образом если вы хотите зашифровать слово или предложения для начала рекомендуется смотреть на таблицу. Пример: слово Мама - шифруем: -- *- -- *- 

Сурдо жесты. В этом случае  данное  шифрования для изучение сложно, потому что процесс изучения долгий. Для каждого слова  есть свой жест который нужно изучить и научиться правильно его сделать. Если вы желаете показать целое предложение с помощью Сурдо жестов то для этого конечно же нужно изучить несколько знаков которые предоставлены в интернете в различных видах.

Графический. Данный способ шифрования очень разнообразный. Можно шифровать слова с помощью рисунков с таблиц так и с тех которые придумаете вы сами. Если вы захотите придумать рисунки сами то вы должны положить на фантазию. Если вы хотите использовать таблицы то есть много таблиц которые вы можете использовать. Всё просто: смотрите на букву  или слово а на против графический рисунок.

Флажковая. Данный способ часто используется на взлётной посадочной полосе, авианосцах или в аэропорту для самолётов. Для изучения этого шифра рекомендуется взять флажки т.к на таблицах показано что их используют с флажками. Всё просто: встаём прямо,  смотрим на букву и напротив буквы показа поза, которую необходимо показать. Тем самым, немного практиковавшиеся вы сможете сделать это быстрее.

Примеры кодирования также можно посмотреть в приложениях 3,4,5

Всю полученную информацию, используя программу Microsoft Word, представил в виде буклета.(См.приложение 9)

Заключение

Таким образом, можно сделать вывод, что кодирование информации в компьютере - это очень важный процесс.В сегодняшнем XXI веке немыслимо представить человека, который бы не пользовался компьютером и другими современными технологиями.Но не каждый человек, который, допустим, печатает, задумывается о том - а как же на самом деле все эти «буквы» представлены в компьютере? Как происходит весь этот процесс «там», в самой машине - «внутри»? Ведь мы пальчиком нажимаем на нужную нам буковку (клавишу) - она высвечивается на мониторе - на этом все, мышление заканчивается!!! Это неправильно! Я считаю, что каждый современный человек должен хотя бы задумываться о том, как на самом деле происходит кодирование любой информации в компьютере! Тем более этот процесс кроме того, что является достаточно сложным и, безусловно, важным, он также является очень интересным!

В ходе выполнения работы я пришла к следующим выводам:

1. Узнал историю кодирования информации
2. Изучил кодирование информации на сегодняшний день

В дальнейшем планирую более детально изучить историю кодирование информации и лучше изучить кодировку информации на сегодняшний день.

Презентация «Кодирование текстовой информации: От древности до наших времён» может быть использована при проведении внеклассных занятий.

Список используемой литературы

1. Учебник по информатике 9 класс, Л.Л. Босова, А.Ю. Босова

2. Школьная библиотека, школа №33 второй корпус

3. Центральная – Библиотека Пушкина Ул. Жукова микрорайон, 30б, Старый Оскол, Белгородская область

Указывают конкретные учебник

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9