Кодирование информации в медицине


КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ — Большая Медицинская Энциклопедия

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ — процесс преобразования каких-либо сообщений (информации) в кодовые комбинации, каждая из которых представляет собой совокупность (обычно последовательность) элементарных символов в виде букв, цифр, импульсов и т. д. К. и. обеспечивает взаимно-однозначное соответствие между сообщениями и их кодовыми обозначениями. К. и. лежит в основе реализации генетической программы, передачи нервных импульсов и является одним из обязательных элементов нормальной жизнедеятельности организмов (см. Генетический код, Нервный импульс). К. и. широко используется в технике связи, вычислительной технике и т. д.

Код может быть задан в виде таблицы или же аналитически в виде формулы, отображающей правило образования используемых (разрешенных) комбинаций, а если необходимо, то и правило соответствия между сообщениями и их кодовыми обозначениями. Набор различных букв или физ. образований, напр. нуклеотидов, используемых в качестве символов кода, называется алфавитом кода. Код называется двоичным (бинарным), если для образования комбинаций используется всегда два символа, условно обозначаемых О и 1. Если символов больше двух, каждый из них обозначают буквами, а сам код называется много-буквенным.

Количество букв в одной кодовой комбинации называется длиной или разрядностью кода (напр., комбинация 110001 относится к двоичному коду длины шесть). Чаще всего используются равномерные коды, в которых все комбинации имеют одинаковую длину. Код может быть и неравномерным.

Символом в сложном коде можно считать кодовую комбинацию нек-рого более простого кода; напр., нуклеотид можно рассматривать в качестве символа кода гена, хотя сам нуклеотид представляет собой кодовую комбинацию, в к-рой символами служат более простые образования (символические обозначения хим. элементов, в совокупности составляющие данное хим. соединение).

Коды различаются не только алфавитом и длиной, но и правилом формирования используемых кодовых комбинаций. Частичное использование комбинаций повышает помехозащищенность кода. В технике передачи данных разработаны коды, позволяющие не только обнаружить, но и исправить ошибку, что достигается путем увеличения длины кода (напр., введением специальных корректирующих символов). Чем выше требования к помехозащищенности, тем больше требуется дополнительных символов в коде.

При передаче десятичных чисел, отражающих, напр., результаты измерения, часто используют двоичные коды.

К. и. в живых организмах осуществляется на основе недвоичных кодов, что позволяет при той же длине кода получить большее число комбинаций. В частности, в генетическом аппарате материнской клетки закодирована информация о всей биохим, и морфол, организации организма. Первая часть кода реализована в виде последовательности азотистых оснований молекул ДНК и обеспечивает возможность синтеза всех необходимых для жизнедеятельности организма соединений. В морфол, структурах каждого сочетания поколений клеток заключена вторая часть кода — правило взаимодействия между клетками, обеспечивающее дальнейшее развитие (рост, дифференцировка), к-рое представляет собой своеобразный ключ для «прочтения» первой части кода и служит детерминированной программой взаимодействия, выработанной в процессе эволюции.


Библиография: Крик Ф. Генетический код, в кн.: Структура и функции клетки, пер. с англ., под ред. Г. М. Франка, с. 9, М., 1964; КузьминИ. В. и Кед-р у с В. А. Основы теории информации и кодирования, Киев, 1977, библиогр.

xn--90aw5c.xn--c1avg

Интернет-издание о высоких технологиях

Переход к единой системе классификации и кодирования информации

Эффективная реализация реформы российского здравоохранения невозможна без создания единого информационного пространства, которое позволило бы наладить интерактивный обмен данными между всеми участниками системы. В числе основных препятствий для интеграции локальных систем в единую систему помимо проблем технического и программного уровня, следует назвать отсутствие единой классификации данных, неразбериху  в вопросах кодирования информации.

Создание единого информационного пространства

Создание единого информационного пространства подразумевает интеграцию разрозненных информационных систем медицинских учреждений, фондов ОМС, органов управления здравоохранением в системы, организованные по отраслевому или территориальному принципу, и дальнейшую интеграцию региональных систем в единую систему федерального уровня. Особенностью единой информационной системы должен стать свободный обмен данными медицинской тематики, статистических и экономических показателей, данных отчетности субъектов системы, при этом система должна предусматривать защиту личной информации пациентов и соблюдение юридических норм информационного обмена участников системы.

«Речь должна идти, прежде всего, о единых классификаторах, единых справочниках, — считает Евгений Никонов, доктор медицинских наук, секретарь рабочей группы Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития (Росздравнадзор) по координации приоритетного национального проекта «Здоровье». — Могут быть разные стандарты, но единые классификаторы и справочники должны быть. Для чего? Для того чтобы можно было обмениваться информацией, и эта информация была своевременной и достоверной».

Обеспечение организационно-экономического механизма управления

Источник: конференция «Государство в 21 веке»1

Создание единого информационного пространства — это длительный комплексный процесс, который условно можно разделить на несколько стадий 1:

  • Стандартизация. Данная стадия подразумевает создание базиса для единой информационной системы, что включает такие действия, как стандартизация основных принципов функционирования информационных систем (платформ, баз данных, протоколов передачи данных и т.д.), формулирование перечня обязательных требований к информационным системам. Важным элементом системы является стандартизация процессов информационного обмена между участниками системы.
  • Формализация.  На данной стадии ключевым является создание единого принципа кодирования информации в системе, разработка классификаций данных системы, протоколирование основных действий.
  • Разработка нормативной базы. Ключевым здесь является создание первичных элементов правового поля системы, а также разработка общих нормативно-регламентирующих документов функционирования системы с учетом появления возможных альтернатив развития ситуации. На данной стадии необходимым является разработка и нормативная фиксация принципов взаимодействия субъектов в системе, определение полномочий и ответственности каждого участника.
  • Методическое обеспечение. Методическое обеспечение информационной системы включает создание и дальнейшее развитие инфраструктуры системы, создание материалов относительно принципов функционирования системы, разработку моделей взаимодействия субъектов, методик расчета стоимости медицинских услуг, менеджмента качества медицинской помощи.    
  • Информационное обеспечение. На данной стадии предполагается расширить информационное поле за счет создания специализированных открытых ресурсов в системе с размещенными на них данными, освещающими отдельные моменты функционирования системы, создание специализированных серверов данных медицинской, экономической, статистической информации с возможностью предоставления выделенного доступа различным субъектам системы.       
  • Интеграция информационных систем. Данная стадия предполагает наличие функционирующих региональных информационных систем, со сложившимися взаимосвязями субъектов и установленными «правилами игры» — которые прошли стадии развития 1–5. Процесс интеграции локальных информационных систем в одну предполагает прохождение тех же стадий развития единой интегрированной системы, с учетом увеличения субъектов системы и рост числа уровней взаимодействия в единой системе.      

Интегрированная система «Управление здравоохранением»

Источник: конференция «Государство в 21 веке»1

Текущая ситуация, проблемы и перспективы

Сегодня в российском здравоохранении существует порядка 300 информационных систем: в ЛПУ, аптечных учреждениях, страховых фондах, органах управления. Большинство таких систем функционирует автономно — лишь в рамках отдельно взятых учреждений. «Каждое лечебное учреждение само покупает программы, которые ему понравились, благодаря чему все программные продукты никоим образом не связаны между собой, — сказал Георгий Лебедев, заместитель директора по информационным технологиям (ИТ) ФГУ «Центрального НИИ организации и информатизации здравоохранения Росздрава». — Оценить какой-либо программный продукт очень сложно, потому что отсутствуют критерии оценки».

Во многих регионах ведутся работы по созданию общих территориальных и отраслевых информационных систем, например, созданы системы ОМС или медицинские системы определенной тематики. Необходимость интеграции имеющихся систем в региональные или отраслевые системы существует уже сейчас, легко вообразить, что в ближайшие 2-3 года эта потребность будет нарастать по экспоненте.

В числе основных препятствий для интеграции локальных систем в единую систему помимо проблем технического и программного уровня, следует назвать нехватку, в некоторых областях — отсутствие стандартов информационного взаимодействия, недостаточная проработка или отсутствие обязательных требований к характеристикам и элементам систем, а также проблемы семантической совместимости систем.  Серьезной проблемой является и отсутствие единой классификации данных, неразбериха в вопросах кодирования информации.

Для создания территориальных или специализированных медицинских систем чаще всего  разрабатываются принципиально новые классификаторы информации, реже проводится доводка западных систем под потребности российских организаций сферы здравоохранения. Такой путь решения проблем, несмотря на кажущуюся простоту  и легкость осуществления, связан с несколькими негативными аспектами. Во-первых, систему с таким «уникальным» классификатором информации и основанным на его базе кодированием практически невозможно интегрировать в информационное поле. Во-вторых, масштабировать такую систему на большее число субъектов в большинстве случаев не представляется возможным.

Важным фактором против создания таких локальных систем являются и неоправданно высокие издержки на разработку, внедрение, программирование оборудования и поддержку системы. С экономической точки зрения, гораздо более целесообразна покупка масштабируемых, легко тиражируемых и совместимых информационных решений и их внедрение в учреждениях первичного звена медицинской сферы. Если вопрос государственного финансирования создания таких систем будет рассматриваться в рамках реализации национальных проектов, то на федеральном уровне возникает возможность экономии от масштабов — как при покупке, так и при внедрении и поддержке систем. Облегчается возможность управления лицензиями, а также качеством управления информации и качеством информационного обмена в системе.            

Важную роль в вопросах совместимости различных систем играет специфика информации. К примеру, если экономические или статистические данные сравнительно легко поддаются  классификации и кодированию, то медицинская информация, в силу таких специфических характеристик, как  слабая структурированность, различия в содержании и представлении медицинской информации, неоднозначность интерпретации медицинских терминов существенно затрудняет использование классификаторов, и, соответственно, кодирование данных в системе.  

Международные классификаторы медицинской информации

В то же время, на текущий момент существует масса международных систем, позволяющих  эффективно классифицировать медицинские данные. Требование эффективности классификации в данном контексте определяется как  минимизация потерь или искажений значимой информации при передаче данных от одного участника системы к другому, инвариантность трактовки медицинских терминов, сокращение числа врачебных ошибок, использование единых форм (стандартов) представления медицинских данных.

К числу наиболее эффективных относятся такие системы классификации и кодирования, как SNOMED International (разработанный College of American Pathologists, США), Unified medical language system — UMLS (National Medical Library, США), Read clinical codes — RCC (Центр по кодированию и классификации Национальной системы здравоохранения, Великобритания)2. Данные системы используются более чем в 30 странах и зарекомендовали себя, прежде всего, в международных мультиязычных проектах. Все перечисленные системы классификации и кодирования используют в качестве основы английский язык, что на текущий момент ограничивает их широкое применение в российской медицинской практике и определяет повышение квалификационных требований  к обсуживающему персоналу и специалистам, работающим с системой.

Основа функционирования данных стандартов кодирования заключается в присвоении медицинскому термину буквенно-цифрового кода, однозначно идентифицирующего описываемый термин3. Применение стандартов, формализующих медицинскую терминологию, обеспечивают следующие преимущества. Кодированные данные пригодны для интерпретации и анализа средствами вычислительной техники. Это предоставляет широкие возможности для использования систем поддержки принятия решений, статистической и другой обработки данных. Кодированные данные позволяют накапливать формализованную информацию в территориальных и глобальных базах данных. Использование терминологических стандартов обусловливает исключение свободного, не формализуемого текста из медицинской информации и обеспечивает сохранение врачебной тайны при организации публичных баз данных4.

Наиболее популярным в семействе терминологических стандартов является  стандарт SNOMEDInternational. В статье О.Ю.Ребровой приводятся данные исследований, которые регулярно проводятся рабочими группами разработчиков и врачей-пользователей медицинских информационных систем (МИС). В ходе исследований сопоставляются записи историй болезни, закодированные на основе систем SNOMED, RCC и UMLS, с исходными данными. Анализ более 2900 медицинских записей наглядно продемонстрировал, что коды SNOMEDописывают наибольшее число терминов, а закодированные этим стандартом записи имеют наибольшее сходство с исходными. В аналогичном исследовании более 3000 записей из историй болезни были разделены на группы (Диагнозы, Лечебные процедуры и др.) и закодированы с использованием уже описанных трех стандартов. Получившиеся записи были проанализированы на предмет соответствия исходным. При оценке использовался метод присвоения баллов в зависимости от качества соответствия: 0 — не соответствует исходным данным, 1 — неполное соответствие, 2 — полное. SNOMED Internationalпродемонстрировал вновь наибольшее соответствие: средний балл — 1.74

Система клинических кодов Рида RCC (Read Clinical Codes) появилась позже номенклатуры SNOMED. Ее первая версия была разработана в начале 80-х годов и предназначалась для более точной и унифицированной регистрации в компьютере сведений о состоянии здоровья пациентов, обращавшихся за первичной медицинской помощью5. Система RCC 3 охватывает около 60-70 тысяч концепций и понятий и по своему построению представляет собой значительный шаг вперед как по сравнению с предыдущими версиями RCC, так и с номенклатурой SNOMED International.

Одной из ведущих систем классификаций медицинских данных, используемых в международной медицинской практике, является Международная статистическая классификация болезней, травм и причин смерти (МКБ), созданная Всемирной Организацией Здравоохранения. МКБ пересматривается и дополняется  специализированной комиссией под руководством ВОЗ с участием специалистов крупнейших медицинских центров. МКБ является нормативным документом, обеспечивающим единство методических подходов и международную сопоставимость материалов. В десятой редакции (десятом пересмотре) вместо традиционной десятизначной была введена алфавитно-цифровая кодовая система, что обеспечивает значительное расширение возможностей классификации и создает условия для проведения будущего пересмотра без значимых изменений в структуре системы.

Весьма распространенным в мировой практике являются и стандарты семейства DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) — индустриальный стандарт для передачи радиологических изображений и другой медицинской информации, который позволяет организовать цифровую связь между различным диагностическим и терапевтическим медицинским оборудованием. В числе основных преимуществ DICOM следует назвать возможность создания единого гомогенного информационного поля.   

Следует отметить, что попытки создания классификаторов медицинской информации, емких и пригодных для использования в масштабных проектах, ведутся довольно давно. К примеру, в научном центре «Курчатовский институт» разработана и внедрена автоматизированная информационная система (АИС), которая основана на использовании унифицированной автоматизированной подсистемы классификации и кодирования информации.

Ясность в вопросы классификации и кодирования информации должны внести и  стандарты СТО МОСЗ 91500.16.0002-2004 «Информационные системы в здравоохранении. Общие требования» и СТО МОСЗ 91500.16.0003-2004 «Информационные системы в здравоохранении. Общие требования к форматам обмена информацией», утвержденных в 2004 году.

Выбор классификаторов и кодификаторов в качестве основы для создания единого экономического пространства — задача непростая, которая усугубляется постоянным развитием существующих стандартов, появлением новых приложений, расширением номенклатуры медицинских терминов. Но даже если выбор в пользу определенного стандарта классификации будет сделан, требуется разработка программы поддержки перевода региональных и отраслевых информационных систем на выбранный стандарт, а также создание на его основе новых информационных систем. Только наличие такой программы, разработанной на федеральном уровне, разработка стратегий развития стандартов классификации, планирование, учет и контроль внедрений стандарта позволит создать прочный фундамент для дальнейшей информатизации сферы здравоохранения. 

Юлия Граванова / CNews


1 В.И.Калиниченко «Интегрированные системы в управлении здравоохранением на основе продуктов Microsoft», доклад на конференции «Государство в 21 веке»

2,3,4 О.Ю. Реброва «Опыт применения терминологического стандарта SNOMED INTERNATIONAL при разработке информационной системы в области неврологии»

5 Компьютерные технологии в медицине, №2, 1997.

cnews.ru

5. Кодирование информации | Кинезиолог

Кодирование информации в нервной системе

Кодирование информации — это одна из важнейших теоретических тем в физиологии, которую необходимо знать для понимания реальной работы нервной системы.

Определение

Кодирование — это перевод характеристик внешнего раздражения во внутренние нервные коды, доступные для обработки и анализа нервной системой, т.е. в нервные импульсы и другиме .

Кодирование - необходимый этап Восприятия.

 

Цель кодирования:

Перевести внешние характеристики раздражения во внутренние коды нервной системы, с которыми она может работать.

Для этого надо отразить в характеристиках потока возбуждения важные для организма характеристики раздражения.

Проблема кодирования:

Нервный импульс имеет стандартную, всегда одинаковую, амплитуду потенциала действия: он не может быть ни больше, ни меньше по силе. Невозможно передать по нервному волокну, например, половинку импульса или четверть импульса. Как же он тогда передаст информацию о разной силе раздражителя? Проблема решается с помощью частотного или пространственного кода.

 

Виды кодирования

Основных видов кодирования два: частотное и пространственное. Иногда их объединяют и получается частотно-пространственное кодирование.

Частотное кодирование информации

Частотное кодирование: чем сильнее раздражитель, тем чаще будут идти порождаемые им импульсы.

Пример потоков нервных импульсов:

Слабый раздражитель: | _ | |_ | _ | _ |

Сильный раздражитель: | | | | || | ||| | |

Заметили разницу? Сильный раздражитель можно отличить от слабого по тому, что импульсы от рецептора при сильном раздражении идут чаще, чем при слабом раздражении. Это и называется частотным кодированием информации в нервной системе.

Рецептор преобразует силу раздражителя в потоки импульсов, отличающиеся по частоте в зависимости от силы раздражения – это и называется частотный код.

 

Пространственное кодирование информации

Пространственное кодирование заключается в том, что на определенные характеристики раздражения реагирую не все, а только определенные рецепторы. Возбуждение доставляется адресно в строго определенную нервную структуру для анализа.

 

Процесс кодирования

Определенные параметры раздражителя, которые умеет снимать рецептор, он превращает в пропорциональное локальное электрохимическое возбуждение (рецепторный потенциал), а затем - в поток нервных импульсов определенной частоты и пространственной организации.

Таким образом, параметры раздражителя должны передаваться параметрами электрохимической импульсации, идущей от рецепторов.

 

Закономерности кодирования (виды кодов)

  • Соответствие по частоте: частота импульсов, порождаемых рецепторами, пропорциональна силе раздражителя. Чем больше сила раздражителя, тем больше частота импульсов, идущих от рецепторов. Образно можно сказать так: "Сила - в частоте!" По крайней мере, именно так считает наша нервная система.

  • Соответствие номеру канала: определенному рецептору соответствует определенный адрес в сенсорной проекционной зоне коры больших полушарий головного мозга.

  • Топическое соответствие: взаиморасположение частей раздражителя соответствует взаиморасположению нейронов, из которых строится его нервная модель. Например, соответствуют друг другу: участок поля зрения – участок сетчатки с рецепторами – участок в релейной структуре (низшем нервном центре) – участок в зрительной проекционной зоне коры. Таким образом, каждый участок проекционной зоны имеет свое рецептивное поле, отличающееся от других участков.

  • Соответствие по количеству: чем сильнее раздражитель, тем больше число возбуждающихся рецепторов.

  • Соответствие по длительности: чем сильнее раздражитель, тем дольше продолжается импульсация рецептора.

  • Соответствие по латентному периоду импульсации: сильный раздражитель уменьшает латентный период.

  • Детекция: нейрон-детектор возбуждается при раздражении своего рецептивного поля определенной конфигурации и не реагирует на отличающиеся рецептивного поля, т.е. на поля другой конфигурации.

  • Соответствие по паттерну (узору импульсов): характеристики раздражителя отражаются в узоре импульсации.

 

kineziolog.su

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.

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.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.

Аналогичным образом 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 десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Способы кодирования информации.

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.

Кодирование символьной (текстовой) информации.

Основная операция, производимая над отдельными символами текста - сравнение символов.

При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.

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: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

Кодирование числовой информации.

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, вычисление логарифма 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.

Кодирование текстовой информации

В настоящее время, большая часть пользователей, при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем, сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.

10 цифр, 12 знаков препинания, 15 знаков арифметических действий, буквы русского и латинского алфавита, ВСЕГО: 155 символов, что соответствует 8 бит информации.

Единицы измерения информации.

1 байт = 8 бит

1 Кбайт = 1024 байтам

1 Мбайт = 1024 Кбайтам

1 Гбайт = 1024 Мбайтам

1 Тбайт = 1024 Гбайтам

Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой

Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.

Кодирование графической информации.

Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).

Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

Pixel (picture element - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

Качество изображения будет тем выше, чем "плотнее" расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.

Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.

Поскольку и цвета кодируются в двоичном коде, то если, например, вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=24), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать тогда 216 = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (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.

Кодирование звуковой информации.

Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. По своей природе звук является непрерывным сигналом. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение.

Для компьютерной обработки аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел, а для этого его необходимо дискретизировать и оцифровать.

Можно поступить следующим образом: измерять амплитуду сигнала через равные промежутки времени и записывать полученные числовые значения в память компьютера.

mirznanii.com

Кодирование информации в нервной системе

Кодирование информации в нервной системе

Информация, передаваемая по аксону , тем или иным способом кодируется. Совокупность нейронов , обеспечивающих определенную функцию (допустим, конкретную сенсорную модальность), представляет собой "меченную линию" (проекционный путь) - первый способ кодирования. Так, зрительный путь включает в себя нейроны сетчатки , латеральное коленчатое тело таламуса и зрительные области коры больших полушарий . Аксоны, проводящие зрительные сигналы, входят в состав зрительного нерва , зрительного тракта , зрительной лучистости (radiatio optica) . Физиологическим стимулом для активации зрительной системы служит свет, попадающий на сетчатку . Нейроны сетчатки преобразуют эту информацию и передают сигнал далее по зрительному пути. Однако при механическом или электрическом раздражении нейронов зрительного пути тоже возникает зрительное ощущение, хотя, как правило, искаженное.

Итак, нейроны зрительной системы составляют "меченную линию", при активации которой возникает зрительное ощущение.

Двигательные пути - это тоже "меченные линии" (проекционные пути). Например, при активации определенных нейронов коры больших полушарий генерируются разряды в мотонейронах мышц кисти, так что эти мышцы сокращаются. Активация нейронов других областей коры мозга вызывает движения стопы.

Второй способ кодирования обусловлен принципом упорядоченной пространственной (топологической) организации ЦНС. Соматотопические карты составлены определенными группами нейронов сенсорной и двигательной систем . Эти группы, во-первых, получают информацию от соответствующим образом локализованных областей поверхности тела и, во-вторых, посылают двигательные команды к определенным частям тела. В зрительной системе участки сетчатки представлены в коре мозга группами нейронов, образующими ретинотопические карты . В слуховой системе частотные характеристики звуков отражены в тонотопических картах.

Третий способ кодирования информации основан на варьировании характеристик последовательностей (серий) нервных импульсов, направляемых в результате синаптической передачи к следующей группе нейронов. При этом кодирующий механизм - временная организация разряда нервных импульсов. Возможны разные виды такого кодирования. Часто кодом служит средняя частота разряда: во многих сенсорных системах увеличение интенсивности стимула сопровождается повышением частоты разряда сенсорных нейронов. Кроме того, кодом могут служить длительность разряда, разнообразное группирование импульсов в нем, продолжительность разряда залпов импульсов и т.д.

Ссылки:

medbiol.ru

Кодирование информации

Общие понятия

Определение 1

Кодирование — это преобразование информации из одной ее формы представления в другую, наиболее удобную для её хранения, передачи или обработки.

Определение 2

Кодом называют правило отображения одного набора знаков в другом.

Определение 3

Двоичный код – это способ представления информации с помощью двух символов - $0$ и $1$.

Определение 4

Длина кода – количество знаков, используемых для представления кодируемой информации.

Определение 5

Бит - это одна двоичная цифра $0$ или $1$. Одним битом можно закодировать два значения: $1$ или $0$. Двумя битами можно закодировать уже четыре значения: $00$, $01$, $10$, $11$. Тремя битами кодируются $8$ разных значений. Добавление одного бита удваивает количество значений, которое можно закодировать.

Рисунок 1.

Виды кодирования информации

Различают кодирование информации следующих видов:

Кодирование текстовой информации

Любой текст состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, знаки математических действий, круглые и квадратные скобки и т.д.

Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому ставится в соответствии некоторое неотрицательное число, называемое кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Конкретное соотношение между символами и их кодами называется системой кодировки. В персональных компьютерах обычно используется система кодировки ASCII (American Standard Code for Informational Interchange – Американский стандартный код для информационного обмена).

Замечание 1

Разработчики программного обеспечения создали собственные $8$-битные стандарты кодировки текста. За счет дополнительного бита диапазон кодирования в них был расширен до $256$ символов. Чтобы не было путаницы, первые $128$ символов в таких кодировках, как правило, соответствуют стандарту ASCII. Оставшиеся $128$ - реализуют региональные языковые особенности.

Замечание 2

Восьмибитными кодировками, распространенными в нашей стране, являются KOI8, UTF8, Windows-1251 и некоторые другие.

Кодирование цвета

Чтобы сохранить в двоичном коде фотографию, ее сначала виртуально разделяют на множество мелких цветных точек, называемых пикселями (что-то на подобии мозаики). После разбивки на точки цвет каждого пикселя кодируется в бинарный код и записывается на запоминающем устройстве.

Пример 1

Если говорят, что размер изображения составляет, например, $512 х 512$ точек, это значит, что оно представляет собой матрицу, сформированную из $262144$ пикселей (количество пикселей по вертикали, умноженное на количество пикселей по горизонтали).

Пример 2

Прибором, "разбивающим" изображения на пиксели, является любая современная фотокамера (в том числе веб-камера, камера телефона) или сканер. И если в характеристиках камеры значится, например, "$10$ Mega Pixels", значит количество пикселей, на которые эта камера разбивает изображение для записи в двоичном коде, - 10 миллионов. Чем на большее количество пикселей разделено изображение, тем реалистичнее выглядит фотография в декодированном виде (на мониторе или после распечатывания).

Однако качество кодирования фотографий в бинарный код зависит не только от количества пикселей, но также и от их цветового разнообразия. Алгоритмов записи цвета в двоичном коде существует несколько. Самым распространенным из них является RGB. Эта аббревиатура – первые буквы названий трех основных цветов: красного – англ.Red, зеленого – англ. Green, синего – англ. Blue. Смешивая эти три цвета в разных пропорциях, можно получить любой другой цвет или оттенок.

На этом и построен алгоритм RGB. Каждый пиксель записывается в двоичном коде путем указания количества красного, зеленого и синего цвета, участвующего в его формировании.

Чем больше битов выделяется для кодирования пикселя, тем больше вариантов смешивания этих трех каналов можно использовать и тем значительнее будет цветовая насыщенность изображения.

Определение 6

Цветовое разнообразие пикселей, из которых состоит изображение, называется глубиной цвета.

Кодирование графической информации

Описанная выше техника формирования изображений из мелких точек является наиболее распространенной и называется растровой. Но кроме растровой графики, в компьютерах используется еще и так называемая векторная графика.

Векторные изображения создаются только при помощи компьютера и формируются не из пикселей, а из графических примитивов (линий, многоугольников, окружностей и др.).

Векторная графика - это чертежная графика. Она очень удобна для компьютерного «рисования» и широко используется дизайнерами при графическом оформлении печатной продукции, в том числе создании огромных рекламных плакатов, а также в других подобных ситуациях. Векторное изображение в двоичном коде записывается как совокупность примитивов с указанием их размеров, цвета заливки, места расположения на холсте и некоторых других свойств.

Пример 3

Чтобы записать на запоминающем устройстве векторное изображение круга, компьютеру достаточно в двоичный код закодировать тип объекта (окружность), координаты его центра на холсте, длину радиуса, толщину и цвет линии, цвет заливки.

В растровой системе пришлось бы кодировать цвет каждого пикселя. И если размер изображения большой, для его хранения понадобилось бы значительно больше места на запоминающем устройстве.

Тем не менее, векторный способ кодирования не позволяет записывать в двоичном коде реалистичные фото. Поэтому все фотокамеры работают только по принципу растровой графики. Рядовому пользователю иметь дело с векторной графикой в повседневной жизни приходится не часто.

Кодирование числовой информации

При кодировании чисел учитывается цель, с которой цифра была введена в систему: для арифметических вычислений или просто для вывода. Все данные, кодируемые в двоичной системе, шифруются с помощью единиц и нолей. Эти символы еще называют битами. Этот метод кодировки является наиболее популярным, ведь его легче всего организовать в технологическом плане: присутствие сигнала – $1$, отсутствие – $0$. У двоичного шифрования есть лишь один недостаток – это длина комбинаций из символов. Но с технической точки зрения легче орудовать кучей простых, однотипных компонентов, чем малым числом более сложных.

Замечание 3

Целые числа кодируются просто переводом чисел из одной системы счисления в другую. Для кодирования действительных чисел используют $80$-разрядное кодирование. При этом число преобразуют в стандартный вид.

Кодирование звуковой информации

Определение 7

Любой звук, слышимый человеком, является колебанием воздуха, которое характеризируется двумя основными показателями: частотой и амплитудой. Амплитуда колебаний - это степень отклонения состояния воздуха от начального при каждом колебании. Она воспринимается нами как громкость звука. Частота колебаний - это количество отклонений состояний воздуха от начального за единицу времени. Она воспринимается как высота звука.

Пример 4

Так, тихий комариный писк - это звук с высокой частотой, но с небольшой амплитудой. Звук грозы наоборот имеет большую амплитуду, но низкую частоту.

Схему работы компьютера со звуком в общих чертах можно описать так. Микрофон превращает колебания воздуха в аналогичные по характеристикам электрических колебаний. Звуковая карта компьютера преобразовывает электрические колебания в двоичный код, который записывается на запоминающем устройстве. При воспроизведении такой записи происходит обратный процесс (декодирование) - двоичный код преобразуется в электрические колебания, которые поступают в аудиосистему или наушники. Динамики акустической системы или наушников имеют противоположное микрофону действие. Они превращают электрические колебания в колебания воздуха.

Принцип разделения звуковой волны на мелкие участки лежит в основе двоичного кодирования звука. Аудиокарта компьютера разделяет звук на очень мелкие временные участки и кодирует степень интенсивности каждого из них в двоичный код. Такое дробление звука на части называется дискретизацией. Чем выше частота дискретизации, тем точнее фиксируется геометрия звуковой волны и тем качественней получается запись.

Определение 8

Качество записи сильно зависит также от количества битов, используемых компьютером для кодирования каждого участка звука, полученного в результате дискретизации. Количество битов, используемых для кодирования каждого участка звука, полученного при дискретизации, называется глубиной звука.

Кодирование видеозаписи

Видеозапись состоит из двух компонентов: звукового и графического.

Кодирование звуковой дорожки видеофайла в двоичный код осуществляется по тем же алгоритмам, что и кодирование обычных звуковых данных. Принципы кодирования видеоизображения схожи с кодированием растровой графики (рассмотрено выше), хотя и имеют некоторые особенности. Как известно, видеозапись - это последовательность быстро меняющихся статических изображений (кадров). Одна секунда видео может состоять из $25$ и больше картинок. При этом, каждый следующий кадр лишь незначительно отличается от предыдущего.

Учитывая эту особенность, алгоритмы кодирования видео, как правило, предусматривают запись лишь первого (базового) кадра. Каждый же последующий кадр формируются путем записи его отличий от предыдущего.

spravochnick.ru

Кодирование информации в рецепторах. Нормальная физиология

Кодирование информации в рецепторах

Этот процесс происходит по следующим показателям: качеству, амплитуде (силе), времени и в пространстве.

Кодирование качества осуществляется, во-первых, за счет избирательной чувствительности рецептора к адекватному с низким порогом возбуждения раздражителю, т. е. рецептор «узнает» свой стимул (глаз-свет, ухо-звук). Во-вторых, существует цепь модально-специфичных нейронов, соединенных синапсами в определенную жесткую цепь, передающую информацию только от своего рецептивного поля. Это принцип «меченой линии», или топической организации. Этому принципу противопоставляется теория «структуры ответа», согласно которой качество стимула и его кодирование осуществляются «паттернами», или пространственно-временным распределением импульсов, т. е. группой импульсов с определенной частотой и длительностью межимпульсных интервалов. Так, зрительные раздражители распознаются «мечеными линиями», а вкусовые – паттернами.

Интенсивность или сила стимула кодируется увеличением частоты ПД, которая, в свою очередь, зависит от величины рецепторного потенциала.

Пространственное кодирование осуществляется за счет того, что каждое рецептивное поле имеет свое представительство в определенных структурах центральной нервной системы. Кроме того, имеет место явление перекрытия рецептивных полей, что обеспечивает надежность в работе системы и позволяет слабым раздражителям вступать в контакт с наиболее чувствительными рецепторами и вовлекать в возбуждение менее чувствительные.

Кодирование во времени происходит за счет изменения частоты импульсов и продолжительности межимпульсных интервалов.

Процесс кодирования, т. е. преобразования соответствующих раздражителей в РП, а затем в нервный импульс или ПД, происходит уже на уровне рецепторов.

Перекодирование – переключение сигнала внутри системы осуществляется в следующем отделе анализатора – проводниковом, представленном афферентными и эфферентными путями и подкорковыми центрами. Основная функция этого отдела – анализ и передача информации, формирование рефлексов, а также межанализаторные взаимодействия. Передача информации в проводниковой части анализатора проходит или по строго специфическим проекционным путям с небольшим количеством переключений в спинном, продолговатом мозге, зрительных буграх и в соответствующей проекционной зоне коры больших полушарий, или по неспецифическим с большим количеством коллатералей, синапсов и с участием ретикулярной формации, гипоталамуса, лимбической системы, а также двигательных центров коры больших полушарий, Последние структуры обеспечивают вегетативный, эмоциональный и двигательный компоненты сенсорного ответа.

Центральный, корковый отдел анализатора находится на уровне коры больших полушарий. После перекодирования в проводящих путях и подкорковых центрах здесь происходит анализ поступившей сенсорной информации путем отбора и выделения биологически значимой для организма, а также взаимодействие различных анализаторов. В корковом отделе осуществляется декодирование сигнала или считывание сенсорного входа, в результате происходит формирование центробежных регулирующих влияний на эфферентные структуры, отвечающие за ответную реакцию.

Так, за счет существования связей сенсорных ядер с двигательными и ассоциативными отделами мозга нервные импульсы сенсорных нейронов вызывают в нейронах двигательной системы или процесс возбуждения, или торможения. В результате происходит или движение – действие, или прекращение движения – бездействие.

Взаимодействие анализаторов обеспечивается всеми уровнями центральной нервной системы, начиная со спинного мозга, ретикулярной формации и заканчиваясь таламокортикальными. На корковом уровне эта связь реализуется за счет ассоциативных и моторных зон коры больших полушарий. Пирамидные клетки последних собирают слуховую, зрительную и тактильную информацию. Это лежит, например, в основе обучения глухих или слепых чтению по зрительным, или тактильным, ощущениям.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

med.wikireading.ru

Кодирование информации в анализаторах — Мегаобучалка

А. Понятия.Кодирование - процесс преобразования информа­ции в условную форму (код), удобную для передачи по каналу свя­зи. Любое преобразование информации в отделах анализатора яв­ляется кодированием. Так, в слуховом анализаторе механическое колебание перепонки и других звукопроводящих элементов на пер­вом этапе преобразуется в рецепторный потенциал, последний обеспечивает выделение медиатора в синаптическую щель и воз­никновение генераторного потенциала, в результате действия ко­торого в афферентном волокне возникает нервный импульс. По­тенциал действия достигает следующего нейрона, в синапсе кото­рого электрический сигнал снова превращается в химический -многократно меняется код. Следует отметить, что на всех уровнях анализаторов не происходит восстановления стимула в его перво­начальной форме. Этим физиологическое кодирование отличается от большинства технических систем связи, где сообщение, как пра­вило, восстанавливается в первоначальном виде.

Коды нервной системы. Универсальным кодом является нерв­ный импульс,который распространяется по нервным волокнам. Передача сигнала от одной клетки к другой во всех отделах ана­лизатора осуществляется с помощью химического кода - медиато­ра.Для хранения информации в ЦНС кодирование осуществляет­ся с помощью структурных измененийв нейронах (механизмы па­мяти - см. раздел 6.6).

Кодируемые характеристики раздражителя. В анализаторах кодируется качественнаяхарактеристика раздражителя (его вид), силараздражителя, времяего действия, а также пространство,т.е. место действия раздражителя, и локализация его в окружающей среде. В кодировании характеристик раздражителя принимают участие все отделы анализатора.

Б. В периферическом отделе анализатора кодирование качества (вид) раздражителяосуществляется за счет специфичности рецеп­торов - способности воспринимать раздражитель определенного вида, который он приспособился воспринимать в процессе эво-

люции (адекватный раздражитель). Так, световой луч возбуждает только рецепторы сетчатки, другие рецепторы (обоняния, вкуса, тактильные и т.д.) на него не реагируют.



Сила раздражителяможет кодироваться изменением частоты импульсов в возбужденных рецепторах при изменении силы раз­дражителя, что определяется общим количеством импульсов в единицу времени. Это так называемое частотное кодирование. При этом с увеличением силы стимула обычно возрастает число импульсов, возникающих в рецепторах, и наоборот. При измене­нии силы раздражителя может изменяться и число возбужденных рецепторов, кроме того, кодирование силы раздражителя может осуществляться различной величиной латентного периода и вре­менем реакции. Обычно сильный раздражитель уменьшает ла­тентный период, увеличивает число импульсов и удлиняет время реакции. Пространствона теле организма кодируется величиной площади, на которой возбуждаются рецепторы, - пространствен­ное кодирование. Например, мы легко определяем, острым или тупым концом карандаш касается поверхности кожи. Некоторые рецепторы легче возбуждаются при действии на них раздражителя под определенным углом (тельца Пачини, рецепторы сетчатки), что является оценкой направления действия раздражителя на ре­цептор. Локализация действия раздражителя кодируется тем, что рецепторы различных участков тела посылают импульсы в опре­деленные зоны коры большого мозга.

Время действия раздражителяна рецептор кодируется тем, что он начинает возбуждаться с началом действия раздражителя и пре­кращает возбуждаться сразу после выключения раздражителя (временное кодирование). Следует, однако, заметить, что время действия раздражителя кодируется недостаточно точно во многих рецепторах вследствие быстрой их адаптации и прекращения воз­буждения при постоянно действующей силе раздражителя. Эта не­точность частично компенсируется за счет наличия оп-, ой"- и оп-огТ- рецепторов, возбуждающихся соответственно при включении, выключении, а также при включении и выключении раздражителя. При длительно действующем раздражителе, когда происходит адаптация рецепторов, теряется некоторое количество информации о стимуле - его силе и продолжительности, но при этом повышает­ся чувствительность - развивается сенситизация рецептора к изме­нению этого стимула. Усиление стимула действует на адаптирован­ный рецептор как новый раздражитель, что также отражается в изменении частоты импульсов, идущих от рецепторов.

В. В проводниковомотделе анализатора кодирование осуществля­ется только на «станциях переключения», т.е. при передаче сигнала от одного нейрона к другому, где происходит смена кода. В нерв-ных волокнах информация не кодируется, они исполняют роль проводов, по которым передается информация, закодированная в рецепторах и переработанная в центрах нервной системы.

Во всех отделах анализатора импульсное кодирование осуществ­ляется с помощью возникновения импульсов в рецепторах и измене­ния характера импульсации в других отделах анализатора. Импульсы в отдельном нервном волокне формируются в пачки, между которы­ми могут быть различные интервалы, в пачках - различное число им­пульсов, между отдельными пачками - различные интервалы. Все это отражает характер закодированной в рецепторах информации. В нервном стволе при этом может изменяться также число возбужден­ных нервных волокон, что определяется изменением числа возбужден­ных рецепторов или нейронов на предыдущем переходе сигнала с одного нейрона на другой. На станциях переключения, например в зрительном бугре, информация кодируется, во-первых, за счет изме­нения объема импулъсации на входе и выходе, а во-вторых, за счет про­странственного кодирования, т.е. связи определенных нейронов с оп­ределенными рецепторами. В обоих случаях чем сильнее раздражи­тель, тем большее число нейронов возбуждается.

По мере поступления импульсов к вышележащим отделам ЦНС уменьшается частота разрядов нейронов и длительная импульсация превращается в короткие пачки импульсов. Продолжительность разряда большинства нейронов уже не соответствует длительности стимула. Имеются нейроны, возбуждающиеся не только при появ­лении стимула, но и при его выключении, что, естественно, также связано с активностью рецепторов и результатом взаимодействия самих нейронов. Нейроны, получившие название «детекторы», из­бирательно реагируют на тот или иной параметр стимула, напри­мер на стимул, движущийся в пространстве, или на светлую либо темную полоску, расположенную в определенной части поля зре­ния. Количество таких нейронов, которые лишь частично отража­ют свойства стимула, возрастает на каждом последующем уровне анализатора. Но в то же время на каждом последующем уровне анализатора имеются нейроны, дублирующие свойства нейронов предыдущего отдела, что создает основу надежности функции ана­лизаторов. Наряду с возбуждением в сенсорных ядрах происходит и торможение. Тормозные процессы осуществляют фильтрацию и дифференциацию сенсорной информации. Эти процессы обеспечи­вают также контроль сенсорной информации, который позволяет устранять несущественные, неприятные, избыточные сигналы, т.е. снижает шум и изменяет соотношение спонтанной и вызванной активности нейронов. Такой механизм реализуется за счет разно­видностей торможения (латерального, возвратного) в процессе вос­ходящих и нисходящих влияний.

Г. В корковом конце анализатора происходит пространственное ко­дирование, нейрофизиологической основой которого является про­странственное распределение ансамблей специализированных ней­ронов и их связей с определенными видами рецепторов. Здесь осуще­ствляются высший анализ и синтез поступившей информации.

Анализ заключается в том, что с помощью возникающих ощу­щений мы различаем действующие раздражители (качественно -свет, звук и т.д.) и определяем силу, время и место, т.е. простран­ство, на которое действует раздражитель, а также его локализа­цию (источник звука, света, запаха) и место действия.

Синтез состоит в узнавании предмета, явления в целом по сово­купности отдельных характеристик раздражителя или формирова­нии образа. Узнавание достигается сличением поступающей в дан­ный момент информации со следами памяти. Без сличения ощуще­ний со следами памяти узнавание невозможно. Известны случаи, когда у слепых от рождения зрение появлялось в подростковом возрасте. Так, девушка, которая обрела зрение лишь в 16 лет, не могла с помощью зрения узнать предметы, которыми она много­кратно пользовалась ранее. Но стоило ей взять этот предмет в руки, как она с радостью называла его. Ей пришлось, таким образом, практически заново изучать окружающий мир с участием зритель­ного анализатора, что подкреплялось функцией других анализато­ров, в частности тактильного. При этом тактильные ощущения ока­зались решающими. Об этом свидетельствует, например, и давний опыт Стратона. Известно, что изображение на сетчатке глаза явля­ется уменьшенным и перевернутым. Новорожденный видит мир именно таким. Однако в раннем онтогенезе ребенок все трогает ру­ками, сопоставляет и сличает зрительные ощущения с тактильны­ми. Постепенно взаимодействие тактильных и зрительных ощуще­ний ведет к восприятию расположения предметов, каким оно явля­ется в реальной действительности, хотя на сетчатке изображение остается перевернутым. Стратон надел очки с линзами, которые перевернули изображение на сетчатке в положение, соответствую­щее реальной действительности. Наблюдаемый окружающий мир перевернулся «вверх ногами». Однако в течение 8 дней он с помощью сравнения тактильных и зрительных ощущений снова стал воспринимать все вещи и предметы как обычно. Когда экспе­риментатор снял очки-линзы, мир снова «перевернулся», нормаль­ное восприятие вернулось через 4 дня.

Если информация о предмете или явлении поступает в корко­вый отдел анализатора впервые, то формируется новый образ бла­годаря взаимодействию нескольких анализаторов. Но и при этом идет сличение поступающей информации со следами памяти о других подобных предметах или явлениях. Поступившая в виденервных импульсов информация кодируется с помощью механиз­мов долговременной памяти.

Итак, процесс передачи сенсорного сообщения сопровождает­ся многократным перекодированием и завершается высшим ана­лизом и синтезом, который происходит в корковом отделе анали­заторов. После этого уже происходит выбор или разработка про­граммы ответной реакции организма.

megaobuchalka.ru

Что такое «кодирование информации» в психологии

Определение 1

В психологии кодирование информации – это ее соотнесение с определенным набором условных знаков, то есть, с неким кодом.

Информация, которую необходимо передать оператору, представляется в качестве средств отображения в форме этого кода, который оператору нужно считать и затем декодировать. Именно из-за этого выбор оптимального кода – это главнейшая задача при проектировании информационной среды. Оптимальным считается тот код, который способен обеспечить максимальную скорость, а также надежность считывания и дальнейшей переработки информации. Для разных систем, разных задач и разной информации оптимальны свои коды.

Различение алфавитов по признакам

Кодирование основано на применении базового множества условных знаков – алфавита. Алфавиты можно различить по нескольким признакам, среди которых:

  • Модальность. Это отнесенность знаков к конкретному типу ощущений.
  • Категория. Это определенный аспект ощущения внутри модальности.
  • Длина. Это число градаций, то есть число знаков в алфавите.
  • Абстрактность. Знаки могут или иметь явный референт, или быть связанными с ним чисто условно.

Алфавиты характеризуются еще и мерностью (числом знаков), а также принципами компоновки составных знаков.

Выбор конкретной модальности

Выбор модальности обусловливается особенностями кодируемой информации, а также контекстом, в котором будет использоваться данная система. В большинстве случаев выбирается такой способ кодирования, как зрительное кодирование данных. Чтобы разгрузить зрительную систему оператора используют звуковые и/или вибротактильные сигналы. Не зрительные модальности применяют и в тех случаях, когда именно они являются наиболее естественными для отображения необходимой информации. Слуховая модальность, например, может применяться для передачи данных касательно временных трендов, так как именно слуховая система индивида обладает очень высоким временным разрешением. Слуховые и тактильные сигналы нередко используются для оповещения о нечастых, но важных событиях. В подобном случае применение зрительного представления было бы абсолютно не эффективным.

Внутри конкретной модальности есть различные способы кодирования разных признаков. К примеру, для зрительной модальности отображаемая величина способна кодироваться такими категориями, как цвет, форма, яркость, ориентация, размер. Кодирование формой и цветом зачастую предпочтительнее прочих типов кодировки. К примеру, данные виды кодирования делают возможной максимальную скорость визуального поиска и опознания каких-либо знаков. Отрицательным примером можно назвать кодирование яркостью – учитывая переменчивость условий восприятия, оператор может с достаточной надежностью различать только пару градаций данного признака (тусклый-яркий).

Замечание 1

zaochnik.com

Практическое применение кодирования информации

Практическое применение кодирования информации

Нинилина Ксения,

9 класс

МОУ «Средняя

общеобразовательная школа №18»

Учитель: Наумова Е.Ю.

содержание

Цель работы

Актуальность

Кодирование информации . Слайд 1

Кодирование информации . Слайд 2

Кодирование информации . Слайд 3

Кодирование информации . Слайд 4

Кодирование информации . Слайд 5

Основные атрибуты кодирования

Двоичное кодирование

Стенография

Телефонный план нумерации России

Штрих - код

Смайлики

Цель работы

ознакомление с многообразием окружающих человека кодов,

ролью и определением области практического применения кодирования информации

Актуальность

Актуальность данной темы определяется необходимостью рассматривать вопросы, связанные с кодированием информации, в виду их большой практической значимости.

Кодирование информации

Наскальные рисунки

Кодирование информации

Кодирование на дорогах

Кодирование музыки

Кодирование погоды

Кодирование местности

«Школьное» кодирование

Почтовые

индексы

(с указанием кода населённого пункта)

Кодирование информации

Азбука Брайля

Азбука Морзе

Флажковая азбука

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

– это процесс формирования определенного представления информации.

Основные атрибуты кодирования

Код - это набор знаков, упорядоченных в соответствии с определенными правилами того или иного языка, для передачи информации.

Знак - это метка, предмет, которым обозначается что-нибудь (буква, цифра, отверстие).

Язык - это сложная система символов, каждый из которых имеет определенное значение.

Двоичное кодирование

00001110

00010110

00100110

00100110

01000110

01111110

01000110

01000110

1100 0000

1100 0010

1101 0001

А

В

С

63

00111111

Практическое применение кодирования информации

Стенография

Практическое применение кодирования информации

Телефонный план нумерации России

Приказом № 142 от 17 ноября 2006 года Мининформсвязи РФ утвержден переход России на закрытый план телефонной нумерации

Начиная с 2009 года при любых местных звонках станет обязательным набирать десятизначный номер — код региона (ABC), внутрирегиональный (районный) код (ab) и местный номер.

Практическое применение кодирования информации

Персональные данные

Биометрический паспорт - паспорт нового поколения

Практическое применение кодирования информации

Штрих - код

Практическое применение кодирования информации

Использование штрих - кодов

Библиотека

Раньше работники библиотек заполняли формуляры книг вручную. Теперь информация считывается с электронного штрих-кода книги.

Медицина

Сканер штрих-кодов служит для определения необходимой дозы препарата. Медицинский работник считывает с ленты, находящейся на запястье пациента, штрих-код.

Аэропорт

Авиакомпания American Airlines предложила своим клиентам новую услугу: теперь они высылают авиабилеты в цифровом виде прямо на мобильный телефон. Причём штрих-код высылают большим графическим файлом, так что его можно сосканировать прямо с экрана. Получается, что для регистрации на рейс не нужно абсолютно никаких бумажек: проводите своим мобильным телефоном возле сканера — и заходите в самолёт.

Реклама

Реклама всегда старается привлечь внимание. Вывеска прошла путь от небольшой таблички над дверью до оригинальной конструкции здания.

Магазин " Штрих - код ", Санкт-Петербург.

Штрих-коды получили широкое практическое применение почти во всех сферах деятельности человека:

Штриховое кодирование помогает в приготовлении медицинских препаратов Превосходная сортировка Штрих-коды наводят порядок на складе Вы можете стать штрих-кодом! Штрих-коды охраняют детей Общее наблюдение за частной жизнью Штрих-коды контролируют гарантийное обслуживание Штрих-коды в аэропорту Штрих-коды помогают избежать путаницы Штрих-коды и скоропортящиеся продукты Карты безопасности Штрих-коды следят за заключенными Газеты в будущем Штрих-коды помогают найти выгодную цену Штрих-коды как искусство Штрих-коды не пропустят `зайцев` Штрих-коды отлавливают прогульщиков Процесс выписки рецептов Штриховое кодирование и медицина Штрих-коды и гонки Формулы 1 Мобильный телефон вместо билета на концерт Шифровка диагнозов заболеваний в листках нетрудоспособности

Практическое применение кодирования информации

Смайлики

Впервые жёлтую улыбающуюся рожицу нарисовал американский художник Харви Бэлл( Harvey Ball )

Смайлики в дизайне

Смайлики в рекламе

Смайлики в оформлении

Практическое применение кодирования информации

ФЛЕГМАТИК

САНГВИНИК

ХОЛЕРИК

МЕЛАНХОЛИК

Смайлики на службе у Психологии

Четыре темперамента в виде наглядных смайликов

Практическое применение кодирования информации

Валентин Каверин

«Исполнение желаний»

Дэн Браун

«Код да Винчи»

Дэвид Кан

«Взломщики кодов»

Кодирование в художественных произведениях

Артур Конан Дойль «Пляшущие человечки»

Эдгар По

«Золотой жук»

Жюль Верн

«Путешествие

к центру земли»

Спасибо за внимание

multiurok.ru

32. 3. Кодирование информации в анализаторах.

Кодированием называют совершаемое по определенным правилам преобразование информации в условную форму - код.  В сенсорной системе сигналы кодируются двоичным кодом, т.е. наличием или отсутствием электрического  импульса в тот или иной момент времени. Такой способ кодирования прост и устойчив к помехам. Информация о раздражении и его параметрах передается в виде отдельных импульсов, а также групп или пачек импульсов (залпов). Амплитуда, длительность и форма каждого импульса одинаковы, но число импульсов в пачке, частота их следования, длительность пачек и интервалов между ними, а также временной рисунок пачки различны и зависят от характеристик стимула. Сенсорная информация кодируется также числом одновременно возбужденных нейронов, а также местом возбуждения в нейронном слое.

Для периферических отделов сенсорной системы типично временное кодирование признаков раздражителя, а на высших уровнях происходит переход к преимущественно пространственному (в основном позиционному) коду.

Способы кодирования информации в нервной системе.  Кодирование информации в ЦНС может происходить несколькими способами.

1.      Кодирование на основе принципа специфичности рецепторов – заключается в том. что рецепторы настроены на прием определенного сигнала, например термо, баро, хеморецепторы и т.п.

2.      Кодирование с использованием. меченой линии, т.е. моносинаптическая передача сигналов от рецепторов к некоторому центральному нейрону, возбуждение которого соответствует выделению  определенного качества стимула.

3.      Кодирование с использованием частотного кода. Наиболее ясно он связан с кодированием интенсивности раздражения. При этом в разных нервах связь интенсивности стимула с частотой генерируемых ПД может быть различной.  Для многих периферических нервных волокон установлена логарифмическая зависимость между интенсивностью раздражителя и частотой вызываемых им ПД (закон Фехнера). Для более сложных нервных образований определяется степенная зависимость - ощущение пропорционально показателю степени стимула (закон Стивенса). Для слуховых и вкусовых сенсорных волокон зависимость частоты импульсов от интенсивности описывается   S- образной функцией.  Кроме того, в передаче информации достаточно велика роль числа одновременно возбуждаемых нервных волокон. Анализ передачи сигнала о вибрации от соматических рецепторов показал, что информация о частоте вибрации передается с помощью частоты ПД, а ее интенсивность кодируется числом одновременно возбуждаемых рецепторов. По мнению Гранита, число активированных волокон является важным фактором в механизме интерпретации частотного кода.

Амплитуда (интенсивность) стимула кодируется в виде частоты импульсов или потенциалов действия, направляющихся от рецептора в ЦНС. Информация передается в  виде  залпов  импульсов,  причем частота и  число их  может быть разным.  Считается,  что передача нервных импульсов по нервному  волокну осуществляется по двоичному коду (есть импульс- 1,нет импульса -0). "Для  того, чтобы из ничего сделать все, достаточно единицы!" (Н.Винер)

4.      Кодирование паттерном ответа нейрона, т.е. структурной организацией ПД во времени. Это система передачи информации о стимулах с помощью рисунка разрядов нейрона.

5.      Кодирование ансамблем нейронов - основной способ кодирования и передачи информации в мозге. Хебб показал, что различные наборы возбужденных нейронов одного и того же ансамбля соответствуют разным параметрам стимула, а если ансамбль находится на выходе системы, управляющей движением – то и разным реакциям. Этот способ кодирования более надежен, не требует ни операций, ни времени, однако для кодирования каждого типа стимулов необходим свой уникальный состав нейронов.

6.      Кодирование информации номером детектора (детекторного канала). Передача информации по номеру канала означает, что сигнал следует по цепочке нейронов, конечное звено которой представлено нейроном-детектором простых или сложных признаков, избирательно реагирующим на определенный физический признак или комплекс (например, горизонтальную или вертикальную линию).

7.      Векторное кодирование сигнала в нейронных сетях – способ кодирования информации, открытый в 50-х годах Йохансоном. Он показал, что если две точки на экране движутся навстречу друг другу одна по вертикали, другая по горизонтали, то человек видит движение одной точки по наклонной прямой. Для объяснения иллюзии движения Йохансон использовал векторное представление. Движение точки он рассматривал как результат формирования в нейронных ансамблях мозга  двухкомпонентного вектора, отражающего действие двух независимых факторов.

 Еще одна важная особенность  нервного кодирования - множественность и перекрытие кодов. Так, для одного и того же свойства сигнала (например, его интенсивности) сенсорная система использует несколько кодов: частотой и числом импульсов в пачке, числом возбужденных нейронов и их локализацией в слое. В коре большого мозга сигналы кодируются последовательностью включения параллельно работающих нейронных каналов, синхронностью ритмических импульсных разрядов, изменением их числа.

В коре используется также позиционное кодирование. Оно заключается в том, что какой-то признак раздражителя вызывает возбуждение определенного нейрона или небольшой группы нейронов, расположенных в определенном месте нейронного слоя. Например, возбуждение небольшой локальной группы нейронов зрительной области коры означает, что в определенной части поля зрения появилась световая полоска определенного размера и ориентации.

Передача и преобразование сигналов. Процессы преобразования и передачи сигналов в сенсорной системе доносят до высших центров мозга наиболее важную (существенную) информацию о раздражителе в форме, удобной для его надежного и быстрого анализа.

Преобразования сигналов могут быть условно разделены на пространственные и временные. Среди пространственных преобразований выделяют изменения соотношения разных частей сигнала. Так, в зрительной и соматосенсорной системах на корковом уровне значительно искажаются геометрические пропорции представительства отдельных частей тела или частей поля зрения. В зрительной области коры резко расширено представительство информационно наиболее важной центральной ямки сетчатки при относительном сжатии проекции периферии поля зрения («циклопический глаз»). В соматосенсорной области коры также преимущественно представлены наиболее важные для тонкого различения и организации поведения зоны — кожа пальцев рук и лица («сенсорный гомункулюс»).

Для временных преобразований информации во всех сенсорных системах типично сжатие, временная компрессия сигналов: переход от длительной (тонической) импульсации нейронов на нижних уровнях к коротким (фазическим) разрядам нейронов высоких уровней.

Ограничение избыточности информации и выделение существенных признаков сигналов. Зрительная информация, идущая от фоторецепторов, могла бы очень быстро насытить все информационные резервы мозга. Избыточность сенсорных сообщений ограничивается путем подавления информации о менее существенных сигналах. Менее важно во внешней среде то, что неизменно либо изменяется медленно во времени и в пространстве. Например, на сетчатку глаза длительно действует большое световое пятно. Чтобы не передавать все время в мозг информацию от всех возбужденных рецепторов, сенсорная система пропускает в мозг сигналы только о начале, а затем о конце раздражения, причем до коры доходят сообщения только от рецепторов, которые лежат по контуру возбужденной области.

Опознание образов. Это конечная и наиболее сложная операция сенсорной системы. Она заключается в отнесении образа к тому или иному классу объектов, с которыми ранее встречался организм, т. е. в классификации образов. Синтезируя сигналы от нейронов-детекторов, высший отдел сенсорной системы формирует «образ» раздражителя и сравнивает его с множеством образов, хранящихся в памяти. Опознание завершается принятием решения о том, с каким объектом или ситуацией встретился организм. В результате этого происходит восприятие, т. е. мы осознаем, чье лицо видим перед собой, кого слышим, какой запах чувствуем.  Опознание часто происходит независимо от изменчивости сигнала. Мы надежно опознаем, например, предметы при различной их освещенности, окраске, размере, ракурсе, ориентации и положении в поле зрения. Это означает, что сенсорная система формирует независимый от изменений ряда признаков сигнала (инвариантный) сенсорный образ.

Детектирование сигналов. Это избирательное выделение сенсорным нейроном того или иного признака раздражителя, имеющего поведенческое значение. Такой анализ осуществляютнейроны-детекторы, избирательно реагирующие лишь на определенные параметры стимула. Так, типичный нейрон зрительной области коры отвечает разрядом лишь на одну определенную ориентацию темной или светлой полоски, расположенной в определенной части поля зрения. При других наклонах той же полоски ответят другие нейроны. В высших отделах сенсорной системы сконцентрированы детекторы сложных признаков и целых образов. Примером могут служить детекторы лица, найденные недавно в нижневисочной области коры обезьян (предсказанные много лет назад, они были названы «детекторы моей бабушки»). Многие детекторы формируются в онтогенезе под влиянием окружающей среды, а у части из них детекторные свойства заданы генетически.

Для зрительной коры описаны нейроны-детекторы, избирательно отвечающие на элементы фигуры контура – линии, полосы, углы и т.п. Затем были открыты нейроны-детекторы высоты звука,  положения точки в пространстве, нейронов, кодирующих цвет и т.д. 

Многие детекторы формируются в онтогенезе под влиянием окружающей среды, а у части из них детекторные свойства заданы генетически (образ летящего ястреба у птенцов выводковых птиц).

Если у детеныша обезьяны зашить один глаз на какое-то время, то после того, как веки глаза вновь открываются, тестирование свойств нейронов показывает уменьшение числа клеток, отвечающих на возбуждение ранее депривированного глаза. По данным Хьюбела и Визеля, лишь 15% клеток зрительного анализатора предпочитают реагировать на сигналы от ранее зашитого глаза, в то время как у интактных животных их было 50%. Поведенчески животные были слепы на депривированный глаз. Если при этом закрыть глаз, который не подвергался депривации, животные падают  со стола, натыкаются на предметы и т.п.

Существует некий критический (сенситивный) период для такой реакции. У кошки период пластических перестроек нейронов, благодаря которым зрительная депривация приводит к корковому дефекту, длится от 4-й недели  до 4-го месяца после рождения. У обезьян – с момента рождения до года. Чувствительность к депривации особенно высока в начале сенситивного периода. Таким образом, отсутствие естественных изображений на сетчатке в раннем периоде жизни ведет к глубоким и стойким изменениям свойств нейронов-детекторов.   За открытие сенситивного (критического) периода, в течение которого под влиянием сенсорных воздействий происходит закрепление запрограммированных свойств нейронов-детекторов и их изменение за счет избирательной сенсорной депривации, в 1981 г американские ученые Хьюбел и Визель получили Нобелевскую премию.

studfile.net


Смотрите также