Informácie okolo nás Nezačaté

0. Kľúčové fakty

1. Informácia — Informácia je údaj alebo správa, ktorá nám prináša nové poznanie a znižuje našu neistotu o okolitom svete. Stretávame sa s ňou neustále — keď čítame knihu, pozeráme dopravnú značku alebo počúvame hudbu. V informatike skúmame, ako informácie spracúvať, ukladať a prenášať pomocou počítača.

2. Druhy informácií podľa zmyslov — Informácie prijímame rôznymi zmyslami, preto ich delíme na textové (písmená, slová), číselné (čísla, množstvá), obrazové (obrázky, fotografie, grafy), zvukové (hudba, reč) a videoinformácie (pohyblivý obraz). Každý druh sa v počítači spracúva a ukladá iným spôsobom. Človek vníma najviac informácií zrakom, preto sú obraz a text také dôležité.

3. Spracovanie informácií — S informáciou robíme niekoľko základných činností: získavame ju, ukladáme (pamätáme si ju), spracúvame (upravujeme, počítame) a prenášame ju ďalej. Počítač robí presne tieto kroky — preto sa nazýva aj zariadenie na spracovanie informácií. Tento cyklus vstup → spracovanie → výstup je základom práce každého počítača.

4. Kódovanie — Kódovanie je prevod informácie z jednej podoby do druhej podľa dohodnutých pravidiel. Príkladom je Morseova abeceda, Braillovo písmo pre nevidiacich alebo dopravné značky. Počítač kóduje všetky informácie do podoby čísel, aby s nimi vedel pracovať. Bez spoločnej dohody (kódu) by sme zakódovanej správe nerozumeli.

5. Bit — Bit (skratka z anglického binary digit) je najmenšia jednotka informácie, ktorá môže mať len dve hodnoty: 0 alebo 1. Práve preto počítač funguje na dvojkovej (binárnej) sústave — vnútri obvodov je buď prúd (1), alebo nie je prúd (0). Z bitov sa skladajú všetky informácie, ktoré počítač spracúva.

6. Bajt (byte) — Bajt je skupina 8 bitov a je to základná jednotka na ukladanie dát. Pomocou jedného bajtu vieme zapísať 2⁸ = 256 rôznych hodnôt, čo stačí napríklad na zakódovanie jedného písmena. Väčšie jednotky sú kilobajt (kB), megabajt (MB), gigabajt (GB) a terabajt (TB), pričom každá je približne 1000-krát väčšia ako predchádzajúca.

7. Reprezentácia textu — Text sa v počítači ukladá tak, že každému znaku (písmenu, číslici, medzere) je priradené číslo. Najznámejším kódovaním je ASCII, kde má napríklad veľké písmeno „A" priradené číslo 65. Dnes sa pre všetky jazyky sveta vrátane diakritiky používa rozšírené kódovanie Unicode (UTF-8).

8. Reprezentácia čísel — Čísla počítač ukladá v dvojkovej (binárnej) sústave, ktorá používa len číslice 0 a 1. Človek bežne používa desiatkovú sústavu (0–9), ale počítač pracuje s dvojkovou, lebo zodpovedá stavom „prúd / nie je prúd". Napríklad desiatkové číslo 5 sa v dvojkovej sústave zapíše ako 101.

9. Reprezentácia obrazu — Obraz na obrazovke je zložený z množstva malých bodov nazývaných pixely (obrazové body). Každý pixel má uloženú svoju farbu pomocou čísel — najčastejšie ako kombináciu troch základných farieb červenej, zelenej a modrej (model RGB). Čím viac pixelov obrázok má, tým je ostrejší, ale zaberá aj viac pamäte.

10. Reprezentácia zvuku — Zvuk je v skutočnosti vlnenie vzduchu, ktoré počítač musí premeniť na čísla, aby ho mohol uložiť. Robí to tak, že veľmi často (mnohotisíckrát za sekundu) odmeria hlasitosť zvuku a zapíše ju ako číslo — tomuto procesu sa hovorí vzorkovanie. Čím častejšie vzorkuje, tým vernejší a kvalitnejší je nahraný zvuk.

11. Analógové a digitálne informácie — Analógová informácia sa mení plynulo (napríklad ručičky hodín alebo hlasitosť reči), kým digitálna informácia je vyjadrená číslami a má presné, oddelené hodnoty (napríklad displej digitálnych hodín). Počítač pracuje výhradne digitálne, preto musí analógové signály z okolia (zvuk, obraz) najprv previesť na čísla. Tento prevod sa nazýva digitalizácia.

12. Prenos informácií a šum — Informácie sa prenášajú od zdroja k príjemcovi cez nejaký prenosový kanál (kábel, vzduch, internet). Pri prenose môže vzniknúť šum — rušenie, ktoré informáciu poškodí alebo skreslí. Preto sa dôležité dáta zabezpečujú kontrolnými mechanizmami, ktoré dokážu chybu odhaliť alebo opraviť.

1. Poučka

Informácia je správa alebo údaj, ktorý nám niečo oznamuje a zmenšuje našu neistotu o okolitom svete. Človek prijíma informácie zmyslami (zrak, sluch, hmat, čuch, chuť). Aby počítač mohol s informáciou pracovať, musí ju zakódovať do čísel — do dvojkovej sústavy, teda do bitov (0 a 1). Najmenšia jednotka informácie je bit, osem bitov tvorí bajt (byte).

2. Vysvetlenie

Informácie okolo nás majú rôznu podobu — text, číslo, obraz, zvuk, video. Počítač však „nevidí" ani „nepočuje" tak ako my. Vie pracovať iba s číslami 0 a 1.

Postup, ako sa informácia dostane do počítača, má tri kroky: 1. Snímanie — informáciu zachytíme (klávesnica, mikrofón, skener, fotoaparát). 2. Kódovanie — premeníme ju na čísla (0 a 1) podľa dohodnutých pravidiel (kód). 3. Reprezentácia a uloženie — čísla sa uložia v pamäti a počítač ich vie spracovať, poslať alebo zobraziť.

Príklady kódovania: - Text — každému znaku patrí číslo podľa tabuľky (napr. ASCII, dnes Unicode). Písmeno „A" má kód 65. - Číslo — uloží sa priamo v dvojkovej sústave (napr. 5 = 101). - Obraz — rozdelí sa na malé body — pixely; každý pixel má číslo svojej farby. - Zvuk — plynulá vlna sa v krátkych okamihoch zmeria a uloží ako rad čísel (vzorkovanie).

Pri zobrazení prebehne opačný proces — dekódovanie — a my opäť vidíme text či obrázok.

3. Príklady a prečo je to dôležité

Príklad 1 — prevod z desiatkovej do dvojkovej sústavy: Zapíš číslo 13 v dvojkovej sústave.
Pozície v dvojkovej sústave majú hodnoty 8, 4, 2, 1.
Rozložíme 13 na súčet týchto hodnôt: 13 = 8 + 4 + 1.
Kde hodnotu použijeme, píšeme 1, inak 0: 8 áno, 4 áno, 2 nie, 1 áno.
Zápis → 1101

Príklad 2 — prevod z dvojkovej do desiatkovej sústavy: Aké číslo je v dvojkovej sústave 110?
Pozície sprava majú hodnoty 1, 2, 4.
Jednotky sú na pozíciách 4 a 2, na pozícii 1 je nula.
4 + 2 + 0 = 6
Číslo → 6

Príklad 3 — bity a bajty: Správa „AHOJ!“ má 5 znakov a každý znak sa uloží do 1 bajtu. Koľko bitov zaberie?
5 znakov = 5 bajtov.
1 bajt = 8 bitov, teda 5 · 8 = 40.
Veľkosť správy → 40 bitov

Príklad 4 — kódovanie textu: V kódovaní ASCII má písmeno A kód 65 a ďalšie písmená abecedy majú kódy o 1 väčšie (B = 66, C = 67…). Aké kódy majú písmená slova BAD?
B je druhé písmeno: 65 + 1 = 66.
A má kód 65.
D je štvrté písmeno: 65 + 3 = 68.
Kódy → 66, 65, 68

Príklad 5 — druhy informácií a zariadenia: Počas videohovoru s babkou posiela počítač iné druhy informácií. Ktoré a akým zariadením sa snímajú?
Babka ťa vidí: pohyblivý obraz sníma webkamera.
Babka ťa počuje: zvuk sníma mikrofón.
Obe informácie sa zakódujú do čísel a pošlú cez internet.
Druhy a zariadenia → video (obraz) kamerou a zvuk mikrofónom

Príklad 6 — z praxe, zmestí sa to? Na USB kľúči je voľných 4 GB. Chceš naň nahrať film s veľkosťou 3 GB a fotky spolu 500 MB. Zmestí sa to?
Každá vyššia jednotka je približne 1000-krát väčšia, teda 500 MB je asi 0,5 GB.
Spolu: 3 GB + 0,5 GB = 3,5 GB.
3,5 GB je menej ako 4 GB → áno, zmestí sa

Prečo je to dôležité: všetko, čo robíme s počítačom a telefónom — písanie, fotenie, hudba, internet — funguje len preto, že informácie vieme premeniť na čísla. Keď chápeš kódovanie, rozumieš, prečo majú súbory rôznu veľkosť, prečo kvalitnejší obraz zaberá viac miesta a ako si chrániť a posielať údaje.

Precvič si

1. Koľko rôznych hodnôt môže mať jeden bit?
2. Koľko bitov majú 3 bajty?
3. Zapíš číslo 7 v dvojkovej sústave.
4. Aké číslo je v dvojkovej sústave 1010?
5. Sú ručičkové hodiny analógové, alebo digitálne?
6. Jedna fotka má 3 MB. Približne koľko takých fotiek sa zmestí na kartu s veľkosťou 3 GB?