Компьютер внутри нас: информационные процессы, которые происходят в мозге

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Чернова Е.М. 1

---

1МБОУ Школа №16

Галкина И.В. 1

---

1МБОУ Школа №16

Работа в формате PDF

128.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В современном мире мы зачастую используем компьютеры в разных целях, но не каждый задумывается на сколько человеческий мозг схож с его работой. В этом учебном году я столкнулась с таким вопросом и решила выявить сходства в работе этих двух вещах и применить приобретённые знания для улучшения работоспособности мозга.

Проблема: Есть ли взаимосвязь между информационными процессами, происходящими в мозге человека и работой компьютера.

Актуальность: Актуальность данной темы в том, что при наличии даже малейшей взаимосвязи между человеческим мозгом и работой компьютера даёт нам почти безграничную возможность в усовершенствовании деятельности нашего организма в процессе жизнедеятельности.

Цель проекта: Выявить схожесть между информационными процессами, происходящими в мозге человека и работой компьютера.

Задачи проекта:

1. Узнать, что такое информационные процессы;

2. Выявить какие информационные процессы бывают;

3. Познакомиться с информационными процессами в мозге;

4. Провести опрос среди одноклассников на тему «Компьютер и мозг. Одна система»;

5. Выяснить, как информационные процессы в мозге связаны с компьютером.

Объект исследования: Информационные процессы.

Предмет исследования: Информационные процессы в мозге человека и работе компьютера.

Методы исследования: поисковый, анализ, эксперимент.

Глава 1. Информационные процессы

1.1. Понятие “Информационные процессы”

В современном мире информационные процессы, как правило, ассоциируются с развитием технологий и интернета. Однако значение этого понятия намного многогранней. Информационные процессы участвуют в жизни всех биологических организмов на планете и проявляются в работе всех технических открытий. Так что же это такое?

Информационные процессы – это процессы получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации.

В результате исполнения информационных процессов осуществляются информационные права и свободы, выполняющиеся обязанностями соответствующих структур, например производить и вводить в обращение информацию, затрагивающую права и интересы граждан, а также решение вопросов о защите личности, общества, государства от ложной информации и дезинформации, защите информации и информационных ресурсов ограниченного доступа от несанкционированного доступа.

Выделяют следующие информационные процессы:

• Процесс передачи информации: ввод (сбор, получение) информации; вывод информации; передачу информации.

• Процесс обработки (преобразования) информации;

• Процесс хранения информации (в собственной памяти, или на внешних носителях).

1.2. Виды информационных процессов

Рассмотрим основные информационные процессы:

1. Поиск, восприятие информации;

Информационный поиск – последовательность операций, направленных на получение информации заинтересованным лицам. Данный поиск состоит из следующих этапов: уточнение формулировок запроса, извлечение информации из информационных источников, ознакомление с полученной информацией, оценка результатов поиска.

Методы поиска информации: наблюдение; общение по интересующему вопросу; чтение литературы; просмотр видео, телепрограмм; прослушивание аудионосителей; запрос в информационные системы компьютерных данных.

Восприятие информации – процесс преобразования сведений, поступающих в социальную, техническую систему или живой организм из внешнего мира, в форму, пригодную для дальнейшего использования. На процессы восприятия информации влияют такие факторы как:

• Потребность в информации;

• Интерес к информации;

• Социально-культурный уровень личности.

Понять, что искать и осуществить процесс поиска – основные важные умения, которые становятся решающими при необходимости получения информации.

2. Сбор, хранение и систематизация информации;

Сбор информации – это процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к стандартному виду для данной информационной системы. Необходимым этапом в системе сбора информации является ее восприятие, но для того, чтобы полученная информация могла использоваться необходимо ее хранить.

Хранение информации – это процесс поддержания информации в виде, обеспечивающем возможности поиска, обработки информации и выдачи ее по запросам. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга – библиотека, картина – музей, фотография – альбом, компьютер – диск). В современном мире вся информация чаще всего представлена в информационных системах.

Информационная система — это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

Информационные материалы бывают: «Личные», «Общественные публичные», «Общественные ограниченные», «Секретные».

В информационных системах происходит такой процесс как систематизирование информации.

Систематизация информации – это деятельность, направленная на выявление в объектах предметной области существенных элементов, облегчающая их изучение для решения поставленных задач.

3. Передача информации – это процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель принимает. В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приёмник информации. Для осуществления процесса передачи происходят данные операции:

• Кодирование источником информации передающихся данных с помощью специального устройства (кодирующее устройство – устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи);

• Возникновение канала связи между источником и приёмником (канал связи – совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю);

• Декодирование приёмником информации полученных данных с помощью специального устройства (декодирующее устройство – устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное).

В процессе передачи информация может теряться и искажаться, например искажение звука в телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в телевидении. Такие помехи называют шумы, и они искажают информацию. Но существует наука, разрабатывающая способы защиты информации - криптология. Они разрабатывают каналы передачи сообщений, характеризующиеся пропускной способностью и помехозащищенностью.

Каналы передачи данных делятся на:

• Симплексные - с передачей информации только в одну сторону (телевидение);

• Дуплексные - по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон).

Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала. Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов.

4. Обработка информации – преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам, связанным с алгоритмом решения поставленных задач. Выделяется такой тип обработки информации как принцип "черного ящика".

"Черный ящик" — это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.

5. Использование информации.

Информация может использоваться при:

• Принятии правильного решения при достоверности, полноте, объективности полученной информации;

• Общении с окружающими для доступного разглашения информации;

• В умение обмениваться информацией.

Так же использование информации включает в себя компьютерную грамотность.

Компьютерная грамотность – это знания, умения и навыки в области информатики, необходимые для эффективного использования в своей деятельности компьютерных технологий. Она предполагает:

• Знание назначения и пользовательских характеристик основных устройств компьютера;

• Знание основных видов программного обеспечения и типов пользовательских интерфейсов;

• Умение производить поиск, хранение, обработку текстовой, графической, числовой информации с помощью соответствующего программного обеспечения.

Выделяют два вида компьютерной грамотности:

• Бытовая компьютерная грамотность (приобретение практических навыков обращения с бытовыми устройствами);

• Профессиональная компьютерная грамотность (умение программировать в различных программах, связанных с выбранной профессией).

1.3. Информационные процессы в компьютере

С начала давайте вспомни, что же такое компьютер.

К омпьютер или ЭВМ (электронная вычислительная машина) — автоматическое, программно-управляемое устройство для работы с информацией. В состав каждого компьютера входят процессор, устройство памяти (внешняя и внутренняя), устройство ввода, устройство вывода.

Если представить информационные процессы, происходящие в компьютере в виде схемы, мы получим такое изображение (изображение №1), где сплошные стрелки - передача данных, пунктирные стрелки - управляющие воздействие.

В компьютере совершают различные операции. Они представляют собой одно или несколько действий, которые обрабатываются и выполняются компьютерными устройствами, в том числе и процессором. Сами операции делятся на несколько классов:

1. Ввод и вывод. К компьютеру обязательно подключено несколько внешних устройств, например, клавиатура и мышь. Они напрямую связаны с процессором и для них выделена отдельная операция. Она выполняет передачу данных между CPU и периферийными девайсами, а также вызывает определенные действия с целью записи информации в память или ее вывода на внешнюю аппаратуру;

2. Системные операции. Они отвечают за остановку работы софта, организовывают обработку данных и отвечают за стабильную работу системы ПК;

3. Операции записи и загрузки. Передача данных между процессором и памятью осуществляется с помощью посылочных операций. Быстродействие обеспечивается одновременной запись или загрузкой групп команд или данных;

4. Арифметически-логические. Они вычисляют значения функций, отвечают за обработку чисел, преобразование их в различные системы исчисления;

5. Переходы. Благодаря переходам скорость работы системы значительно увеличивается, ведь они позволяют передать управление любой команде программы, самостоятельно определяя наиболее подходящие условия перехода.

Все операции должны работать одновременно, поскольку во время активности системы за раз запущено несколько программ. Это выполняется благодаря чередованию обработки данных процессором, что позволяет ставить приоритет операциям и выполнять их параллельно.

Сама же обработка команды делится на две составные части – операционную и операндную. Операционная составляющая определяет для системы то, над чем она должна работать в данный момент, а операндная делает то же самое, только отдельно с процессором. Выполнением команд занимаются ядра, а действия осуществляются последовательно. Сначала происходит выработка, потом дешифрование, само выполнение команды, запрос памяти и сохранение готового результата. Таким образом можно понять, что процессор отвечает за обработку, восприятие, систематизирование и сбор данных, происходящих в компьютере.

Рассмотрим память компьютера. Она делится на внешнюю и внутреннюю.

Внутренняя память — это память, к которой процессор может обратиться непосредственно в процессе работы и немедленно использовать ее. К внутренней памяти относятся:

1. Оперативная память (ОЗУ) — это быстрое запоминающее устройство не большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда компьютер выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает;

2. Кэш или сверхоперативная память — быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для. Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и скачивает их в кэш-память;

3. Постоянная память (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом зашивается в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. Этот вид памяти обладает большим объемом и маленьким быстродействием. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. В состав внешней памяти компьютера входят:

1. Жесткий диск — тип постоянной памяти. В отличие от оперативной памяти, данные, хранящиеся на жестком диске, не теряются при выключении компьютера. Эта способность (сохранение информации в целостности и сохранности после выключения) позволяет доставать жесткий диск из одного компьютера и вставлять в другой. На нем хранится операционная система, программы и данные;

2. Дисководы;

3. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках. Стример — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой. Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации. Недостатком является их низкая скорость записи, поиска и считывания информации;

С постоянной и оперативной памятью взаимодействует процессор, запрашивая и передавая информацию. Благодаря этому мы можем понять, что память осуществляет хранение и передачу информации.

Рассмотрим оставшиеся устройства компьютера - устройства вводи и вывода.

Устройства ввода — это в основном датчики преобразования не электрических величин и электрических величин в электрические сигналы, воспринимаемые процессором для дальнейшей их обработки в основном в цифровом виде. Например:

1. Клавиатура;

2. Мышь;

3. Планшет;

4. Джойстик;

5. Сканер;

6. Микрофон.

Устройства вывода — это преобразователи электрической цифровой информации в вид необходимый для получения требуемого результата. Например:

1. Монитор;

2. Принтер;

3. Акустическая система.

Данные два устройства отвечают за использование, передачу, восприятие и обработку информации.

Рассмотрев все устройства, находящиеся в компьютере, мы понимаем, что все виды информационных процессов происходят в компьютере.

1.4. Информационные процессы в мозге человека

Для того чтобы определить, какие информационные процессы проходят в мозге человека надо узнать из чего он состоит. Деление структур мозга производится на 5 отделов:

1. Конечный, в который входит оба полушария;

2. Задний, к которому относится мозжечок;

3. Средний, расположенный между мостом и мозжечком;

4. Промежуточный, находящийся выше среднего;

5. Продолговатый, который является непосредственно продолжением спинного.

Слаженная работа всех отделов направлена на работу высших психических функций — восприятия, внимания, памяти, мышления. Наша нервная система получает сигналы от органов чувств, а мозг обрабатывает их — слух, зрение, вкус, запах, чувство равновесия. Также он контролирует все жизненно важные процессы — дыхание, сердцебиение, метаболизм. Рассмотрим подробнее, где же происходят эти процессы.

Конечный мозг.

Рассмотрим за что отвечают доли конечного мозга:

1. Лобная отвечает за речь и координацию движений. В ее функцию входит непосредственно мышление и логика как процесс, контроль поведения. Здесь же расположены центры Брока и Вернике: первый отвечает за речь, второй — за понимание речи, письменной или устной;

2. Теменная обрабатывает информацию от органов чувств при помощи сенсорного центра, а затем формируют нашу ответную реакцию. Именно там возникают наши ощущения, особенно — ощущение собственного тела, а также терморегуляция. Кроме того, она ответственна за овладение навыками, регулирует способность выполнять сложные движения. Эту долю можно назвать вычислительным центром;

3. Затылочная формирует зрительные образы;

4. Височная позволяет нам слышать и видеть. Там обрабатывается аудиальная и зрительная информация, а еще хранится вся поступающая информация — это центр долговременной памяти. Эта же височная доля отвечает за наши эмоции, а если быть точнее — то за их мимическое выражение;

5. Есть еще островковая — она находится между лобной, теменной и височной. В его функции входит симпатическая и парасимпатическая регуляция. Это регуляция жизненно важных процессов: дыхания, сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата. Кроме того, в этой небольшой доле формируются наши ответные реакции — поведенческие и эмоциональные.

Рассмотрев все доли конечного раздела мозга, можно понять, что в нём проходят такие информационные процессы, как сбор, восприятие, обработка, хранение и передача информации.

Задний мозг: мозжечок, мост.

Этот отдел образуют мозжечок и варолиев мост, который находится над мозжечком и соединяет его со спинным мозгом. Здесь происходит регуляция нашего вестибулярного аппарата — это ощущение равновесия, а также координация движений. Описание данной работы раздела мозга схожа со систематизацией и обработкой информации.

Средний мозг.

Этот отдел является частью двигательной системы и выполняет большое количество функций. Средний мозг контролирует наши движения и защитные реакции, например, в ответ на страх. Он отвечает за зрение, слух, поддерживает терморегуляцию, болевые ощущения, контролирует концентрацию внимания. Теперь можно сказать, что в среднем разделе человеческого мозга происходит сбор, хранение, обработка, восприятие и передача информации.

Промежуточный отдел.

Этот отдел перерабатывает всю входящую информацию. Его основная функция — наша способность адаптироваться, приспосабливаться. Промежуточный мозг состоит из трех частей:

1. Таламус принимает сигналы нервной системы и отправляет их к соответствующим органам;

2. Гипоталамус отвечает за удовольствие и работу всех внутренних органов. является центром удовольствия, а также регулирует работу внутренних органов;

3. Эпиталамус вырабатывает мелатонин — гормон, который регулирует наш сон и бодрствование.

Как сказано выше промежуточный раздел мозга отвечает за обработку и передачу информации.

Продолговатый.

Выполняет регуляцию систем: дыхательной, кровообращения, пищеварения. Благодаря ему у нас есть безусловные рефлексы, например, чихание, а также тонус мышц. Кроме того, там стимулируется выработка различных секретов — слюны, слез, ферментов ЖКТ.

Таким образом можно сделать вывод о том, что в продолговатом разделе мозга происходит обработка, систематизация и восприятие информации.

Глава 2. Связь компьютера и мозговых процессов

2.1. Опрос на тему «Компьютер и мозг. Одна система»

Для того чтобы узнать, считают ли мои одноклассники, что информационные процессы, происходящие в компьютере и мозге человека связаны, я решила провести опрос на тему «Компьютер и мозг. Одна система». При составлении вопросов, я обобщила понятие «информационные процессы» до понятия работы мозга человека и компьютера. В опросе присутствуют вопросы, представленные ниже.