код это система условных знаков для представления информации
Кодирование информации. Коды. Системы кодирования
Урок 4. Информатика 8 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Кодирование информации. Коды. Системы кодирования»
Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные и формальные языки. Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.
Все множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования. Например, в памяти компьютера любая информация кодируется с помощью двоичного алфавита, содержащего всего два символа: 0 и 1.
Код состоит из определенного количества знаков, т. е. имеет определенную длину.
Количество знаков в коде называется длиной кода.
В процессе обмена информацией между людьми часто приходится переходить от одной формы представления информации к другой. Так, в процессе чтения вслух производится переход от письменной формы представления информации к устной и, наоборот, в процессе диктанта или записи объяснения учителя происходит переход от устной формы к письменной. В процессе преобразования информации из одной формы представления в другую происходит перекодирование информации.
Информация может быть представлена в форме числа, текста, графики или звука.
Средством перекодирования служит таблица соответствия знаковых систем (таблица перекодировки), которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков двух различных знаковых систем.
Чаще всего кодированию подвергаются тексты на естественных языках. Существуют 3 основных способа кодирования текста:
Полный набор символов, используемый для кодирования текста, называется алфавитом или азбукой.
Рассмотрим некоторые способы кодирования.
1. Кодированием информации с помощью букв русского алфавита. Суть этого способа заключается в том, чтобы каждую букву сообщения заменить ее номером в алфавите.
2. Флажковая азбука. При помощи этой азбуки осуществляется передача и прием сообщений между судами и кораблями в пределах прямой видимости. Здесь, каждой букве соответствует определенный флаг.
Информация кодируется тремя «буквами»:
· длинный сигнал (тире),
· короткий сигнал (точка),
· отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв.
Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.
4. Шифр Цезаря. Этот шифр реализует следующее преобразование текста: каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите, которая считается написанным по кругу.
5. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
Пусть требуется перевести двоичное число в десятичную систему счисления.
Чтобы осуществлять перевод из двоичной системы счисления в десятичную, следует для начала пронумеровать разряды исходного числа справа налево, начиная с нуля.
Запишем число в виде многочлена, состоящего из произведений цифр числа и соответствующей степени числа 2:
И вычислив по правилам десятичной арифметики, получили число 232.
Пусть теперь требуется перевести двоичное число в восьмеричную систему счисления. Для этого следует разбить это двоичное число на триады, начиная с младшего бита.
Если старшая триада не заполнена до конца, как в нашем случае, следует дописать в ее старшие разряды нули. После этого необходимо заменить двоичные триады, начиная с младшей, на числа, равные им в восьмеричной системе. Это числа: 4, 7, 6, 6, 4, 5, 5, 2.
Таким образом, наше двоичное число запишется в виде:
Аналогично поступаем при переводе чисел из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную, но разбиение двоичного числа производим на тетрады. Для примера будем использовать то же двоичное число, что и при переводе в восьмеричную систему счисления.
Заменяя двоичные тетрады на их шестнадцатеричные значения, то есть на C, B, D, C, 6, 5, получим искомое шестнадцатеричное число:
А теперь давайте мы попробуем перевести число 158 из десятичной в двоичную систему счисления. Для этого нужно выполнить последовательное деление нацело числа 158 на основании новой системы счисления, то есть на 2. Получим:
Далее число 79 делим на 2. Аналогичные действия выполняем до тех пор, пока частное не станет равным единице.
Затем запишем остатки от деления в обратном порядке, заменив их цифрами новой системы счисления, т.е. получили число 11101000.
При переводе числа из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную, необходимо только заменить каждую цифру шестнадцатеричного числа ее эквивалентом в двоичной системе счисления (используя таблицу соответствия). И не забываем, что каждое шестнадцатеричное число следует заменять двоичным, дополняя его до 4 разрядов (в сторону старших разрядов).
Пусть требуется перевести шестнадцатеричное число F1 в двоичное число. Воспользовавшись таблицей соответствия, получим:
F соответствуют четыре единицы в двоичной системе счисления, а 1 соответствует такая запись 0, 0, 0, 1 в двоичной системе счисления.
Итак, число F1 в двоичной системе счисления запишется так 11110001.
Пусть теперь нам нужно перевести число F1 из шестнадцатеричной системы счисления в восьмеричную. Обычно при таком переводе чисел вначале шестнадцатеричное число переводят в двоичное, затем разбивают его на триады, начиная с младшего бита, а потом заменяют триады соответствующими им эквивалентами в восьмеричной системе. В итоге у на получится, что исходному числу в восьмеричной системе счисления соответствует число 361.
Учитель информатики
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
§ 7. Кодирование информации
Информатика. 5 класса. Босова Л.Л. Оглавление
Ключевые слова:
В мире кодов
Информация может поступать от источника к приёмнику с помощью сигналов самой разной физической природы. Например, сигнал может быть световым, звуковым, тепловым, электрическим или в виде жеста, движения, слова, сломанной веточки на дереве, другого условного знака.
Для того чтобы произошла передача информации, приёмник информации должен не только получить сигнал, но и расшифровать его. Так, услышав звонок будильника, ученик понимает, что пришло время просыпаться и собираться в школу. Телефонный звонок означает, что кому-то нужно с вами поговорить.
Звонок в дверь сообщает, что кто-то пришёл, а школьный звонок собирает ребят на урок или оповещает их о долгожданной перемене.
Необходимо заранее договариваться, как понимать те или иные сигналы, другими словами, требуется разработка кода.
Код — это система условных знаков для представления информации. Кодирование — это представление информации с помощью некоторого кода.
Множество кодов очень прочно вошло в нашу жизнь. Так, для общения в нашей стране используется код — русский язык. Код используется для оценки знаний в школе (число 5 — код отличных знаний, 4 — код хороших знаний, 3 — удовлетворительных, 2 — плохих).
С помощью нотных знаков записывается (кодируется) любое музыкальное произведение. По номерному знаку можно узнать сведения об автомобиле и его владельце.
В современных супермаркетах каждый товар имеет на упаковке штрих-код — метку, состоящую из чёрных линий. Для чтения штрих-кодов применяют специальные сканеры. С их помощью в компьютер вводят информацию о стоимости покупки.
Правила дорожного движения кодируются с помощью наглядных символических рисунков. Всем хорошо известны следующие дорожные знаки, изображённые на рис. 15.
Рис. 15
Свой код из шести цифр (почтовый индекс) имеет каждый населённый пункт Российской Федерации. Его следует писать на конверте в специально отведённом для этого месте (рис. 16). По коду можно узнать, куда отправлять письмо. Например, код города Москвы и коды всех населённых пунктов Московской области начинаются с цифры 1.
Рис. 16
В середине XIX века французский педагог Луи Брайль придумал специальный способ представления информации для слепых. «Буквы» этого кода выдавливаются на листе плотной бумаги. Одна буква занимает два столбика, в каждом из которых может быть выдавлено от одной до трёх точек (рис. 17). Проводя пальцами по выступам, незрячие люди различают буквы и могут читать.
Рис. 17
В памяти компьютера информация представлена в двоичном коде в виде цепочек нулей и единиц. Каждому символу, вводимому с клавиатуры, соответствует уникальная цепочка из восьми 0 и 1. Например, буква «Q» имеет двоичный код 01010001, а цифра «7» — 00110111.
Пример 1. Составим простейшую кодовую таблицу, поставив в соответствие каждой букве её порядковый номер в алфавите. Тогда скороговорка
ОТ ТОПОТА КОПЫТ
ПЫЛЬ ПО ПОЛЮ ЛЕТИТ
в закодированном виде будет выглядеть так:
16 20 20 16 17 16 20 1 12 16 17 29 20
17 29 13 30 17 16 17 16 13 32 13 6 20 10 20
Пример 2. Можно закодировать информацию, заменяя каждую букву исходного текста, например, следующей после неё буквой в алфавите. Такой код называют шифром замены. В этом случае исходное сообщение
АЛ ЦВЕТ МИЛ НА ВЕСЬ СВЕТ
БМ ЧГЁУ НКМ ОБ ГЁТЭ ТГЁУ
О кодировании информации с помощью языка жестов можно прочитать в электронном приложении к учебнику.
Способы кодирования информации
Одна и та же информация может быть представлена разными кодами, иначе говоря, в разных формах.
Люди выработали множество форм представления информации. К ним относятся: разговорные языки (русский, английский, немецкий — всего более 2000 языков), язык мимики и жестов, язык рисунков и чертежей, научные языки (например, язык математики), языки искусства (музыка, живопись, скульптура), специальные языки (азбука Брайля, азбука Морзе, флажковая азбука).
Способ кодирования (форма представления) информации зависит от цели, ради которой осуществляется кодирование. Такими целями могут быть сокращение записи, засекречивание (шифровка) информации, удобство обработки и т. п.
Чаще всего применяют следующие способы кодирования информации:
Переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки, также называют кодированием.
Действия по восстановлению первоначальной формы представления информации принято называть декодированием. Для декодирования надо знать код.
Метод координат
Любая, в том числе и графическая, информация может быть представлена с помощью чисел. Чтобы «связать» числа и точки, используют системы координат. Простейшую из них — числовую ось — вы уже рассматривали на уроках математики.
Мы с вами рассмотрим прямоугольную систему координат. Её также называют прямоугольной декартовой системой координат — в честь французского математика Рене Декарта.
Нарисуем на листе в клетку две перпендикулярные числовые оси, точку их пересечения обозначим через О (рис. 18).
Рис. 18
Горизонтальная ось называется осью ОХ, вертикальная — осью ОУ. Место пересечения осей ОХ и OY называется началом координат, которое также обозначают цифрой 0 («ноль»). Каждая точка на координатной плоскости имеет свой точный адрес. Это пара чисел: первое число по оси ОХ, второе — по оси ОУ. Эти числа называются координатами точки. А чтобы не путать порядок следования координат, вспомните, как устроены наши дома: сначала мы заходим в нужный подъезд (по оси ОХ), а затем поднимаемся на нужный этаж (по оси ОУ) (рис. 19).
Рис. 19
Посмотрите на шахматную доску (рис. 20). Вдоль её нижнего края идёт ряд букв, а вдоль левого — ряд цифр. С их помощью можно однозначно определять положение любой фигуры на шахматной доске.
Рис. 20
Оси координат разбивают плоскость на четыре части, которые называются координатными четвертями (рис. 21).
Рис. 21
Далее мы будем работать только в первой координатной четверти (рис. 22).
Рис. 22
Пример. Известны координаты 15 точек: А(4, 1), В(4, 2), С(1, 2), D(4, 5), Е(2, 5), F(4, 7), G(3, 7), Н(5, 9), 1(7, 7), J(6, 7), К(8, 5), L(6, 5), М(9, 2), N(6, 2), 0(6, 1). Если отметить эти точки на координатной плоскости, а затем соединить их отрезками в последовательности А — В — С — D — Е — F — G — Н — I — J — К — L — М — N — О — А, то получим рисунок 23.
Рис. 23
Мы провели работу по декодированию графического изображения, состоящего из 15 соединённых отрезками точек, заданных с помощью декартовых прямоугольных координат. Другими словами, мы изменили форму представления информации с числовой на графическую.
Об использовании метода координат в игре «Морской бой» можно прочитать в электронном приложении к учебнику. Там же размещена интерактивная игра «Морской бой», в которую вы можете сыграть с компьютером.
Самое главное
Передаваемая информация может поступать от источника к приёмнику с помощью условных знаков или сигналов, то есть в закодированном виде.
Код — это система условных знаков для представления информации.
Кодирование — это представление информации с помощью некоторого кода.
Выбор способа кодирования зависит от цели, ради которой оно осуществляется.
Чтобы декодировать закодированное сообщение, необходимо знать код.
Вопросы и задания
Составьте ребус для одного из следующих слов: информация, кодирование, хранение, передача, обработка.
а) записи арифметических выражений;
б) записи мелодий;
в) записи звуков речи;
г) оформлении календаря погоды;
д) управлении движением транспорта?
а) жуцёг льл, г ргмжиыя — дзузёл;
б) фхгуюм жуцё оцъыз рсеюш жецш.
Пользуясь данной таблицей, расшифруйте головоломку: (1,1), (2,2), (1,3), (3,2), (10,3), (3,3), (12,1), (4,2), (5,1), (4,2), (12,2), (12,1), (1,1), (4,2), (5,1), (12,1), (1,1), (2,2), (1,3), (3,2), (10,3), (3,3), (5,1), (12,1), (1,2), (5,1), (3,2), (4,2), (5,2), (1,2), (1,3), (6,3), ( 4,2), (12,3).
Соедините точки: А — В — С — D — Е — F — А — G — Н — С. G — В — Е. I — J — К — L.
12. Игра «Шифровальщик». Выполните действия по следующему плану:
1) на листочке в клетку постройте оси координат и нарисуйте произвольный многоугольник;
2) пронумеруйте его вершины и закодируйте их с помощью координат;
3) задайте порядок соединения вершин;
4) проверьте, не допущена ли вами ошибка при кодировании рисунка;
5) координаты точек и то, в каком порядке их следует соединить, выпишите на отдельный листок;
6) предложите кому-нибудь восстановить ваш рисунок по этому коду;
7) сравните результаты — объясните возможное искажение информации при декодировании.
Инструменты пользователя
Инструменты сайта
Боковая панель
Навигация
Загрузки всякие
Связь
Содержание
Кодирование информации
Информация может поступать от передатчика к приёмнику с помощью условных знаков или сигналов самой разной физической природы. Сигнал может быть световым, звуковым, тепловым, электрическим, в виде жеста, слова, движения, другого условного знака.
Кодировать и декодировать информацию человек учится с самого раннего детства.
Письмо Льюиса Кэррола
Льюис Кэррол был невероятный человек, о чем можно судить по одному его письму, которое он послал своей знакомой, совсем маленькой девочке. Вот оно, это письмо: 
Кодирование положения в пространстве
Кодирование положения шахматной фигуры на доске
Кодирование звука
Нотная грамота
Музыкальные звуки характеризуются следующими свойствами: высота, тембр и громкость. В музыке также используется такое понятие, как длительность звука.
Строгое определение гласит следующее: «высота звука зависит от частоты колебания вибрирующего тела (струна, голосовые связки и т.д.). Чем чаще колебания, тем выше звук». Представьте рычащего медведя. Рык его грубый, страшный, низкий. А теперь представьте поющую птичку. Песня её будет на более «высоких нотах», нежели низкий рык медведя. На нотном стане более высокие ноты находятся выше, а более низкие ноты расположены ниже.
Звукоряд. В основу музыкальной системы положен ряд звуков. Этих звуков ровно 88, расположены они в порядке возрастания высоты звука.
Давайте посмотрим на фрагмент клавиатуры пианино: всего клавиш, включая и белые, и чёрные, ровно 12. Таким образом, октава состоит из 12-ти звуков. Расстояние между двумя соседними звуками получило название полутона. Такой музыкальный строй называется темперированным. В отличие от натурального строя, в нём все полутоны равны.
Для обозначения длительности ноты (сколько по времени должна звучать нота) используют штили (вертикальная палочка), флажки и рёбра. Флажки и рёбра «крепятся» к штилю.
Нота со штилём: ♩. Нота с одним флажком: ♪. Если у нот, расположенных одна за одной, есть флажки (особенно, если количество флажков одинаково), то их можно сгруппировать. Тогда флажки называются рёбрами: ♫ ♬. То есть такая запись: ♫ и вот такая: ♪♪ равносильны.
Нотный стан состоит из 5 горизонтальных линеек, на которых располагаются ноты и другие знаки нотного письма. Линии нотного стана нумеруются снизу вверх. 5 нотных линий разбиваются на такты с помощью вертикальных палочек. Между двумя вертикальными линиями располагается один такт.
Скрипичный Ключ. Этот ключ указывает положение ноты Соль первой октавы: 
Басовый Ключ. Указывает расположение ноты Фа малой октавы. Его начертание напоминает запятую, кружок которой указывает линию ноты фа.
Альтовый ключ. Этот ключ указывает расположение ноты До первой октавы: она находится на средней линии нотного стана:
Может возникнуть вопрос: «Почему нельзя обойтись одним ключом»? Читать ноты удобно, когда основная часть нот располагается на нотном стане без дополнительных линий сверху и снизу. Да и сама мелодия таким образом записывается компактней.
Бекар ♮ отменяет действие диеза или бемоля.
Паузы. Длительность пауз определяется абсолютно также, как и у звуков (нот): она может быть равна целой ноте, половинной, четвертной и т.д.
Штрихкод
QR-код
QR-код (англ. quick response — быстрый отклик) — матричный код (двумерный штрихкод), разработанный в 1994 году.
Огромная популярность штрихкодов в Японии привела к тому, что объём информации, зашифрованной в нём, вскоре перестал устраивать индустрию. Японцы начали экспериментировать с новыми способами кодирования небольших объёмов информации в графической картинке.
В отличие от старого штрихкода, который сканируют тонким лучом, QR-код определяется сенсором как двумерное изображение. Три квадрата в углах изображения и меньшие синхронизирующие квадратики по всему коду позволяют нормализовать размер изображения и его ориентацию, а также угол, под которым сенсор расположен к поверхности изображения. Точки переводятся в двоичные числа с проверкой по контрольной сумме.
Основное достоинство QR-кода — это лёгкое распознавание сканирующим оборудованием (в том числе и фотокамерой мобильного телефона).
Максимальное количество символов, которые помещаются в один QR-код:
Миниатюрное издание А. С. Пушкина «Евгений Онегин» в QR-коде
Наибольшее признание он получил среди пользователей мобильной связи — установив программу-распознаватель, абонент может моментально заносить в свой телефон текстовую информацию, добавлять контакты в адресную книгу, переходить по web-ссылкам, отправлять SMS-сообщения и т. д.
QR-коды активно используются в туризме. Например, во Львове разместили QR-коды более чем на 80 туристических объектах. Это позволяет индивидуальному туристу легко ориентироваться в городе, даже не зная украинского языка, так как QR-коды установлены на нескольких языках.
Самый маленький QR-код (версия 1) имеет размер 21×21 пиксель, самый большой (версия 40) — 177×177 пикселей.
Существует четыре основных кодировки QR-кодов: цифровая, алфавитно-цифровая, байтовая и кандзи.
Для исправления ошибок применяется код Рида-Соломона. Благодаря исправлению ошибок, удаётся нанести на QR-код рисунок и всё равно оставить его читаемым.
Компьютерные системы кодирования
В первых компьютерах использовали перфоленты и перфокарты – бумага или картон с дырочками. Есть дырочка(1) и нет дырочки(0). 
На смену перфокартам пришли магнитные диски – намагничено(1), ненамагничено(0), потом лазерные диски – есть луч(1), нет луча(0). Таким образом, любое техническое устройство в котором могут быть два состояния, можно использовать для хранения информации в двоичной системе.
Представление целых чисел. Прямой и дополнительный код
Прямой код
Прямой код – это представление числа в двоичной системе счисления, при котором старший (первый слева) разряд отводится под знак числа. Если число положительное, то в левый разряд записывается 0; если число отрицательное, то в левый разряд записывается 1.
В остальных разрядах записывается двоичное представление модуля числа. Например, число −5 в восьмибитном типе данных, использующем прямой код, будет выглядеть так: 10000101.
Таким образом, в двоичной системе счисления, используя прямой код, в восьмиразрядной ячейке (байте) можно записать семиразрядное число. Например:
При этом в вычислительной технике прямой код используется почти исключительно для представления положительных чисел.
Для отрицательных чисел используется так называемый дополнительный код. Он позволяет заменить операцию вычитания на операцию сложения и сделать операции сложения и вычитания одинаковыми для знаковых и беззнаковых чисел, чем упрощает архитектуру ЭВМ.
Например, у нас два числа, представленных в прямом коде. Одно число положительное, другое – отрицательное и эти числа нужно сложить. Однако просто сложить их нельзя. Сначала компьютер должен определить, что это за числа. Выяснив, что одно число отрицательное, ему следует заменить операцию сложения операцией вычитания. Потом, машина должна определить, какое число больше по модулю, чтобы выяснить знак результата и определиться с тем, что из чего вычитать. В итоге, получается сложный алгоритм. Куда проще складывать числа, если отрицательные преобразованы в дополнительный код.
Обратный код
Прямой код, в котором все биты, кроме знакового, инвертированы
Дополнительный код
Обратный код числа + 1
основывается на ограниченности разрядной сетки. Отрицательное число, равное по модулю заданному положительному, образуется путём его вычитания из минимального выходящего за данную разрядную сетку положительного числа (например, для 8-битного числа это 1 0000 0000)
В дополнительном коде, также как и прямом, старший разряд отводится для представления знака числа. Прямой код используется для представления положительных чисел, а дополнительный – для представления отрицательных.
Далее следует прибавить единицу к получившемуся инверсией числу:
1 1110011 + 1 = 1 1110100
В итоге и получается число, которое принято называть дополнительным кодом числа.
Алгоритм для отрицательных чисел:
Примеры для однобайтого знакового числа:
Дополнение до 1 и дополнение до 2 (англ. Two’s complement):
Дополнительный код для десятичных чисел
Тот же принцип можно использовать и в компьютерном представлении десятичных чисел: для каждого разряда цифра X заменяется на 9−X, и к получившемуся числу добавляется 1. Например, при использовании четырёхзначных чисел −0081 заменяется на 9919 (9919+0081=0000, пятый разряд выбрасывается).
Пример для гипотетического процессора, использующего 10-ичную систему счисления:
Декодирование
Если значение старшего разряда равно 0, то в остальных разрядах записано положительное двоичное число, совпадающее с прямым кодом.
Если в старшем разряде находится 1, то мы имеем дело с дополнительным кодом и с отрицательным числом.
Для декодирования целого положительного числа со знаком нужно просто перевести его в десятичную систему счисления.
Для декодирования целого отрицательного числа со знаком нужно:
Почему дополнительный код
Двоичное вычитание заменяют сложением с отрицательным числом. А в сумме два числа с разными знаками, но с одинаковой абсолютной величиной должны давать 0.
Проверим это для двоичного компьютерного представления этих чисел.
0100 0001+1011 1111 = 1 0000 0000
Перенос единицы в старший разряд выходит за границы байта и теряется. Все 8 бит байта равны 0.
Величину положительного числа определяют биты-единички.
Величину отрицательного числа фактически определяют биты-нолики. Если рассмотреть весовые значения битов-нулей (два в степени номер цифры), как если бы они были 1, сложить и к полученному числу прибавить 1, то получим абсолютное значение отрицательного числа.
Реализация
Недостатки
Умножение и деление
Вычитание выполняется просто: инвертируем число, прибавляем один и получаем это число с минусом, затем просто делаем сложение. Однако умножение с числами, представленными дополнительным кодом, выполнять не всегда оптимально: алгоритм либо слишком медленный (наивный алгоритм работает за O(n^2)), либо слишком сложный. Лучше для умножение использовать прямой код (бит под знак). Тогда можно числа перевести в десятичную систему счисления, выполнить быстрое преобразование Фурье за O(nlogn), затем перевести их обратно в двоичную. Обычно такой алгоритм работает быстрее, чем выполнение операции напрямую с двоичными числами. Для деления обычно тоже лучше использовать прямой код.
Код со сдвигом
По сути, при таком кодировании:
Достоинства представления чисел с помощью кода со сдвигом
Недостатки представления чисел с помощью кода со сдвигом
Из-за необходимости усложнять арифметические операции код со сдвигом для представления целых чисел используется не часто, но зато применяется для хранения порядка вещественного числа.
Представление вещественных чисел
Любое десятичное вещественное число Х может быть представлено в виде: Х = M × 10^p
Мантисса в нормализованном представлении должна удовлетворять условию: 0,1 буква алфавита → точки и тире азбуки Морзе
но нет таблицы, позволяющей выполнить обратное преобразование:
точки и тире азбуки Морзе → буква алфавита.
А ведь при первом знакомстве с азбукой Морзе такая таблица была бы очень кстати. Увы, принципы ее построения уловить ой как непросто. В наборах точек и тире нет ничего такого, что можно было расставить в алфавитном порядке.
Попробуем сгруппировать коды в зависимости от количества точек и тире. Сначала поставим коды, состоящие из единственного значка, — это буквы Е (точка) и Т (тире)
Сочетания двух точек и (или) тире дают четыре буквы — И, А, Н и М.
Из сочетаний трех точек и тире получается уже 8 букв
Используя эти четыре таблицы, расшифровать сообщение, написанное «морзянкой», гораздо легче. Подсчитав число точек и тире в коде буквы, вы сразу возьмете нужную таблицу.
Нетрудно заметить закономерность и в размерах таблиц — каждая следующая таблица вдвое больше предыдущей. Это и понятно: в каждую таблицу включены все коды из предыдущей таблицы с дополнительной точкой и те же коды с дополнительным тире.
От таблицы к таблице число кодов удваивается: в первой 2 кода, во второй 2 · 2, в третьей — 2 · 2 · 2…
Раз уж мы начали умножать числа сами на себя, можно записать эти примеры в виде возведения в степень. Например, 2 · 2 · 2 · 2 есть просто 2 в четвертой степени. Числа 2, 4, 8 и 16 — это степени числа 2. Число доступных кодов есть 2 в степени, равной числу точек и тире.
Для облегчения расшифровки азбуки Морзе нарисуем древовидную диаграмму. На ней показано, как найти букву, соответствующую заданной последовательности точек и тире. Для расшифровки кода нужно идти по направлению, указанному стрелками. Пусть нужно определить, какая буква соответствует коду «точка-тире-точка». Начнем с крайней левой точки: перемещаясь по стрелке вправо, переходим к тире, а затем — к точке. Итак, это буква Р, показанная справа от последней точки.
Схема наглядно показывает, все ли возможные комбинации точек и тире уже использованы, что позволяет избежать введения излишне длинных последовательностей.
Мы можем дополнить схему кодами, состоящими из большего числа точек и тире. Последовательность из пяти точек и тире дает 32 дополнительных кода (2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 2^5). Этого вполне хватит для 10 цифр и 16 основных знаков препинания, и цифры в азбуке Морзе действительно кодируются пятью точками и тире.
Чтобы включить все знаки препинания, схему нужно расширить до шести точек и тире, добавив в общий набор символов еще 64 (2 · 2 · 2 · 2 · 2 · 2 = 2 6 ) дополнительных кода, увеличив общее число кодов до 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 = 126. Для азбуки Морзе это уже явный перебор, и действительно, многие из длинных последовательностей остались в ней «неопределенными». В данном контексте выражение «неопределенный код» означает, что коду не соответствует никакой символ.
Характерной особенностью азбуки Морзе является переменная длина кода разных букв.
Тактильные коды
Шрифт Брайля
Сначала для записи букв, которые можно читать тактильно, использовали систему рельефных букв. Однако на практике с этой системой было очень трудно работать. Автор системы считал, что буква А — это А и ничто другое и потому должна походить на А даже на ощупь.
Капитан французской армии Шарль Барбье (Charles Barbier) разработал в 1819 г систему кодирования, которую назвал «ночное письмо». В этой системе применялись выпуклые точки и тире на плотной бумаге, и предлагалась она солдатам как средство беззвучной ночной связи в полевых условиях. Солдаты должны были продавливать точки и тире с обратной стороны бумаги пером, похожим на шило. Получатель письма читал эти выпуклости, водя по ним кончиками пальцев. Система оправдывала себя при передаче коротких сообщений, но была совершенно непригодна для длинных текстов, не говоря уже о книгах.
Луи Брайль познакомился с системой Барбье в возрасте 12 лет. Система рельефных точек пришлась ему по душе, так как позволяла не только легко читать с помощью пальцев, но и писать. Ученик, вооружившись картоном и специальным пером, делал в классе заметки, которые мог затем прочитать дома. Совершенствуя в течение трех лет эту систему, Луи Брайль разработал собственный шрифт (ему тогда было 15 лет), основы которого используются и поныне.
В шрифте Брайля символы письменного языка — кодируются комбинациями от одной до шести выпуклых точек, расположенных в ячейке размерами 2 х 3. Точки в ячейке нумеруются с 1 по 6.
Пишется текст справа налево, затем страница переворачивается, и текст читается слева направо. Высоты точки в 0,5 мм достаточно для её распознавания на ощупь. Расстояние между точками занимает около 2,5 мм.
Для нас самое интересное в шрифте Брайля то, что он является двоичным. Любая точка может пребывать в одном из двух состояний: плоская или выпуклая. Это значит, что к шрифту Брайля применимы наши познания об азбуке Морзе. Общее число комбинаций шести точек, каждая из которых может быть плоской или выпуклой, равно 64. Следовательно, система Брайля содержит 64 различных кода.
Вследствие такой ограниченности общего числа различных комбинаций точек, часто используются многоклеточные знаки (состоящие из двух и более знаков, по отдельности имеющих свои функции).
Существуют много версий шрифта Брайля для разных языков. 
Код с выпуклой точкой 6 есть признак прописной буквы, указывающий, что следующая за ним буква является прописной.
Многие из кодов несут двойную нагрузку. Особо отметим код-признак числа и отменяющий его код-признак буквы. Эти коды изменяют смысл последующих символов: буквы становятся цифрами и наоборот. Такие коды иногда называют кодами переключения (shift). Код переключения меняет смысл всех следующих кодов, пока его действие не будет отменено.
Признак прописной буквы означает, что следующая за ним буква (и только она) должна интерпретироваться как прописная, а не строчная. Код такого типа называется escape-кодом. Это название происходит от английского слова «escape» (убегать, вырываться): escape-код как бы позволяет «избежать» обыденного восприятия кода и взглянуть на него по-новому.
Обонятельные коды
Обонятельные рецепторы прикреплены к мембране рецепторных клеток, которые выстилают поверхность небольшой области в верхней части носовой полости, образуя обонятельный эпителий. Каждая клетка содержит рецепторы только одного определенного вида. Белок-рецептор образует «карман» для связывания молекулы одоранта (химического вещества, обладающего запахом). Рецепторы разных видов отличаются деталями своей структуры, поэтому «карманы»-ловушки имеют разную форму. Когда молекула попадает в «карман», форма белка-рецептора изменяется, и запускается процесс передачи нервного сигнала. Каждый рецептор может регистрировать молекулы нескольких различных одорантов, трехмерная структура которых в той или иной степени соответствует форме «кармана», но сигналы от разных веществ отличаются по интенсивности. При этом молекулы одного и того же одоранта могут активировать несколько разных рецепторов одновременно.
Такое сочетание разнообразия рецепторов и химических свойств молекул, с которыми они взаимодействуют, генерирует широкую полосу сигналов, создающих уникальный «отпечаток» запаха. Каждый запах как бы получает код (подобно штрих-коду на товарах в супермаркете), по которому его можно безошибочно узнать в следующий раз. Именно благодаря этому коду мы способны распознавать и запоминать около 10 тысяч запахов.
КАК ВОСПРИНИМАЕТСЯ ЗАПАХ
При вдохе через нос воздух вместе с молекулами пахучего вещества (называемого обонятельным стимулом или одорантом) проходит в каждой из двух носовых полостей по щелевидному каналу сложной конфигурации. Здесь воздух очищается от пыли, увлажняется и нагревается. Затем часть воздуха поступает в расположенную в верхней задней зоне канала обонятельную область, имеющую вид щели, покрытой обонятельным эпителием.
Основная функция обонятельного рецептора состоит в выделении, кодировании и передаче информации об интенсивности, качестве и продолжительности запаха в обонятельную луковицу и специальным центрам в головном мозге.
Обонятельная система использует комбинаторную схему для идентификации одорантов и кодирования сигнала. Согласно ей один тип обонятельных рецепторов активируется множеством одорантов и один одорант активирует множество типов рецепторов. Различные одоранты кодируются различными комбинациями обонятельных рецепторов, причем увеличение концентрации стимула приводит к возрастанию числа активируемых рецепторов и к усложнению его рецепторного кода. В этой схеме каждый рецептор выступает в качестве одного из компонентов комбинаторного рецепторного кода для многих одорантов и как бы выполняет роль буквы своеобразного алфавита, из совокупности которых составляются соответствующие слова-запахи.
Остается еще множество вопросов, касающихся механизмов и видов воздействия запахов на эмоциональное, психическое и физическое состояния человека. В последнее время на эту тему появилось немало спекуляций, чему поспособствовал вышедший в 1985 году роман П. Зюскинда «Парфюмер», более восьми лет прочно занимавший место в первой десятке бестселлеров на западном книжном рынке. Фантазии на тему чрезвычайной силы подсознательного воздействия ароматов на эмоциональное состояние человека обеспечили этому произведению огромный успех.
Классификация запахов
Хеннинг различает такие виды запахов: 1. фруктовый; 2.пряный; 3. цветочный; 4. смолистый; 5. горелый; 6. гнилостный.
Вкусовые коды
Сколько вкусов чувствует наш язык? Все знают сладкий вкус, кислый, соленый, горький. Сейчас к этим четырем основным официально добавили еще и пятый — вкус умами (от японского слова «умаи» — вкусный, приятный). Этот вкус характерен для белковых продуктов: мяса, рыбы и бульонов на их основе. Обсуждаются сегодня и новые вкусы, пока не входящие в классификацию: например, металлический вкус (цинк, железо), вкус кальция, лакричный, вкус жира, вкус чистой воды.
Язык человека покрыт более 5000 сосочков разной формы. Грибовидные занимают в основном две передние трети языка и рассеяны по всей поверхности, желобовидные (чашевидные) расположены сзади, у корня языка, — они большие, их легко увидеть, листовидные — это тесно расположенные складки в боковой части языка.
Каждый из сосочков содержит вкусовые почки. Немного вкусовых почек есть также в надгортаннике, задней стенке глотки и на мягком нёбе, но в основном они, конечно, сосредоточены на сосочках языка. Почки имеют свой специфический набор вкусовых рецепторов. Так, на кончике языка больше рецепторов к сладкому — он чувствует его гораздо лучше, края языка лучше ощущают кислое и соленое, а его основание — горькое. Некоторые рецепторы расположены в желудке и отвечают за чувство удовольствия от пищи.
Рецепторные клетки обновляются примерно каждые десять дней, поэтому если обжечь язык, то вкус теряется только на время.
Молекула вещества, вызывающего определенное вкусовое ощущение, может связаться только со своим рецептором. Если такого рецептора нет или он или сопряженные с ним биохимические каскады реакций не работают, то вещество и не вызовет вкусового ощущения.
Вкус и запах, температура, текстура пищи
Почему при насморке теряется вкус? Воздух с трудом проходит в верхнюю часть носовых ходов, где расположены обонятельные клетки. Временно пропадает обоняние, поэтому мы плохо чувствуем и вкус тоже, поскольку эти два ощущения теснейшим образом связаны (причем обоняние тем важнее, чем богаче пища ароматами). Пахучие молекулы высвобождаются во рту, когда мы пережевываем пищу, поднимаются вверх по носовым ходам и там распознаются обонятельными клетками. Насколько важно обоняние в восприятии вкуса, можно понять, зажав себе нос. Кофе, например, станет просто горьким. Кстати, люди, которые жалуются на потерю вкуса, на самом деле в основном имеют проблемы с обонянием.
Теперь о температурных рецепторах, которые также очень важны. Почему мята дает ощущение свежести, а перец жжет язык? Ментол, входящий в мяту, активирует рецептор TRPM8, который начинает работать при падении температуры ниже 37С — то есть он отвечает за формирование ощущение холода. Капсаицин, один из компонентов жгучего перца, наоборот активирует рецепторы тепла TRPV1, которые активируются при повышении температуры выше 37С. Именно поэтому капсаицин вызывает ощущение жгучести. Кстати, температура пищи имеет огромное значение — вкус выражен максимально, когда она равна или чуть выше температуры полости рта.
Как ни странно, зубы тоже участвуют в восприятии вкуса. О текстуре пищи нам сообщают датчики давления, расположенные вокруг корней зубов. В этом принимают участие и жевательные мускулы, которые «оценивают» твердость пищи. Доказано, что, когда во рту много зубов с удаленными нервами, ощущение вкуса меняется.
Сладкое
Члены семейства кошачьих проявляют равнодушие к сладкому. Это связано с тем, что у них неактивен рецептор к сладким веществам — в гене, кодирующем этот рецептор, найдена специфическая для кошек мутация. Возможно, у этих хищников в процессе эволюции отпала необходимость в поиске высокоэнергетичных углеводов, что и привело к изменению вкусовой системы. Ведь она должна соответствовать диете.
Горькое
Горький вкус — это сигнал опасности, поскольку такой вкус имеют большинство ядовитых веществ. Видимо, по этой причине «горьких» рецепторов больше: умение вовремя различить опасность может быть вопросом жизни и смерти.
Соленое
У человека ощущение соленого вызывают несколько солей, но, пожалуй, хлорид натрия действует сильнее других. Ионы натрия принципиально важны для жизнедеятельности клеток и не могут быть заменены никакими другими, а при этом теряются они постоянно.
Кислое
Вкус кислого не связан со специфической группой питательных веществ и ассоциируется лишь с содержанием протонов. Вероятно, этот вкус эволюционировал как индикатор спелости — чтобы сразу понять, созрел ли фрукт и можно ли его есть. Многим нравится кисловатый вкус, но мы избегаем сильной кислоты, поскольку она может повредить зубы и пищеварительную систему.
Умами
Вкус умами вызывают аминокислоты и некоторые пептиды, он может служить интегральным показателем содержания белков в пище. Специфическое свойство вкуса умами — синергизм, то есть существенное усиление вкуса в присутствии некоторых других веществ.
Задача вкусовых клеток — не только распознавать и усиливать вкусовые сигналы, но и кодировать их, преобразуя в тот вид, который удобен для дальнейшего анализа в мозгу. Хотя принципы кодирования вкусовой информации не вполне ясны, но по совокупности данных практически нет сомнений в том, что все пять вкусов индивидуально представлены в мозгу и информация о них передается от специализированных вкусовых клеток по нервным волокнам вкусового нерва.