Когнитивные технологии в информатике

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. 
умана
Серия методического обеспечения учебного процесса
студентов с ограниченными возможностями здоровья
Когнитивные технологии
в информатике
Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. 
умана
в качестве учебного пособия по дисциплине «Основы информатики»
Под редакцией А.Г. С таневского
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. 
умана
2014

УДК 681.3(075.8)
ББК 32.81
	
К57
Рецензенты: К. А. Милорадов, И. Л. Серебрякова
Когнитивные технологии в информатике : учеб. посоК57
бие / А. В. Силантьева, Н. Б. Толпинская, О. А. Орешкина, 
В. И. Неземский ; под ред. А. Г. Станевского. – М.: Изд-во 
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. – 72 с. : ил. – (Серия методического обеспечения учебного процесса студентов с ограниченными возможностями здоровья).
ISBN 978-5-7038-3759-7
Рассмотрены методики и технологии, основанные на использовании 
математических 
методов, 
информационных 
технологий и базовых знаний из предметной области информатики, объединенные понятием «когнитивные методики 
и технологии».
Для студентов младших курсов ГУИМЦ, изучающих информатику и математику, и преподавателей информатики 
и математики ГУИМЦ.
УДК 681.3(075.8)
ББК 32.81
ISBN 978-5-7038-3759-7
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014

Введение
Чтобы достичь желаемых результатов, любой специалист должен действовать в правильной последовательности. При этом он 
должен уметь находить и использовать нужную информацию и корректные исходные данные.
Умение выстраивать правильную последовательность своих действий (алгоритм), отделять важную информацию от второстепенной закладывает основу формирования инженерного мышления, 
инженерного подхода к выполнению любой поставленной задачи.
Обработка информации с использованием компьютера предполагает четкую последовательность выполнения действий, для которой требуется знать основы обработки информации компьютером, 
понимать принципы хранения и обработки компьютером данных, 
иметь представление о системах счисления.
Все команды, задаваемые компьютеру для выполнения действий 
по обработке входных данных, записываются на языке программирования в строгой последовательности, указанной в алгоритме. Разработка алгоритмов и проверка правильности их работы развивает 
у студентов навыки логического, алгоритмического и аналитического мышления.
В пособии рассмотрены основы языка программирования. Для 
выработки навыков программирования у студентов ГУИМЦ в пособии на одних и тех же примерах прорабатываются все этапы 
решения задачи: постановка задачи, выделение входных и выходных данных, создание алгоритма решения задачи, запись алгоритма на языке программирования, составление тестов для проверки 
правильности работы алгоритма, проверка правильности выполнения программы на подготовленных тестах. Все примеры программ 
снабжены комментариями для более легкого понимания текста.
Слова и выражения, которые следует знать:
алгоритм; арифметико-логическое устройство; блок-схема; вербальный алгоритм; данные; емкость памяти; байт; бит; выражение; зарезервированные слова; исходные данные; идентификатор; 
стандартные идентификаторы; информация; обработка информации; операция; операнд; устройство управления; оператор при3

сваивания; оператор выбора; переменная; простые (скалярные) 
типы данных; структурированные (составные) типы данных; программы линейной и разветвленной структуры; системы счисления; 
основание системы счисления; тестирование; центральный процессор; цикл.
1.  ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
1.1.	 Информация
Согласно «Новейшему философскому словарю», информация 
(от лат. informatio – разъяснение, изложение, осведомленность) – 
одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые 
сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т. п.
Информация не может передаваться, применяться или храниться 
в чистом виде. Носителем информации служит сообщение. Сообщение – это форма представления информации.
Информация существует не сама по себе, а только опосредованно, через использование какого-либо носителя (звуковые и электромагнитные волны, импульсы электрической энергии).
Наиболее часто применяемые формы представления информации – текстовая (книги, письма, документация и др.) и электронная 
(наборы электронных знаков, с помощью которых записана какая-либо информация – от текстов до фильмов).
Обработка (преобразование) информации – это процесс изменения 
формы представления информации или ее содержания. Как правило, 
обработка информации – это закономерный, целенаправленный, планомерный процесс. Всегда существует цель обработки информации.
Процессы изменения формы представления информации часто 
сводятся к процессам ее кодирования (перевода в электронную форму) и декодирования (перевода из электронной формы, например, 
в форму, понятную человеку). Кроме кодирования и декодирования, 
выполняются процессы сбора, обработки и передачи информации. 
Информацию, которую способен хранить и обрабатывать компьютер, называют данными. Таким образом, данные – это электронная 
форма представления информации.
4

Примером изменения формы информации в результате обработки может служить преобразование графической информации при 
сканировании в последовательность двоичных цифр (кодов), записанных на электронном носителе.
Процесс изменения содержания информации включает в себя 
получение новых данных в результате числовых расчетов, редактирование, анализ, обобщение, систематизацию и т. д.
Примерами изменения содержания информации в результате обработки являются:
y
y получение обобщенной психологической характеристики 
группы испытуемых и рекомендации по улучшению климата 
в этой группе на основе анализа результатов психологических 
исследований (получение новой информации);
y
y вычисление корней заданного уравнения (получение новой 
информации);
y
y расчет прогноза на следующий период по статистическим 
данным за предыдущий период (получение новой информации);
y
y редактирование текста (изменение содержания информации).
Обрабатывать можно информацию любого вида. Правила обработки могут быть самыми разнообразными (рис. 1).
Преобразователь
Выходная
Входная
информации
информация
информация
Рис. 1. Общая схема обработки информации
Однако не всегда известно, как, по каким правилам входная информация преобразуется в выходную. Cистему, в которой пользователю доступны лишь входные и выходные величины, а ее структура 
и внутренние процессы неизвестны, называют «черным ящиком».
Входные
Компьютер
Выходные
данные
(«черный ящик»)
данные
Доступны пользователю
Рис. 2. Структура «черного ящика»
5

Человека, использующего информацию, называют пользователем. Обработка информации по принципу «черного ящика» – процесс, в котором пользователю необходима лишь входная и выходная 
информация. Роль «черного ящика» выполняет компьютер.
1.2.	 Обработка данных компьютером
Человек ежедневно имеет дело с информацией. Читает газету, 
книгу, работает в Интернете, узнает что-то новое. Весь этот поток 
информации обрабатывается человеческим мозгом. Компьютер, подобно человеку, также обрабатывает информацию. И его внутреннюю работу можно представить в виде «черного ящика».
Порции любой информации, которые поступают, хранятся, обрабатываются и выдаются компьютером, называются данными. Данные – это общий термин, которым обозначают зарегистрированные 
сигналы. Компьютер может обрабатывать данные, которые представлены в двоичном коде, т. е. являются числами, записанными 
в двоичной системе счисления.
Информацию, поступающую на вход компьютера, принято называть входными данными, а информацию, которую компьютер выдает в результате своей работы, – выходными данными. Если компьютер выполняет вычисления, сортировку данных, поиск или другие 
операции, то принято говорить, что компьютер осуществляет обработку данных.
Данные, обрабатываемые компьютером, хранятся в его электронной памяти. С этими данными можно совершать определенные действия: просматривать (получать к ним доступ по имени), заменять, 
передавать на другое устройство, зашифровывать. Максимальный 
объем (количество) данных, которые можно хранить на некотором 
устройстве, характеризуется понятием емкости памяти.
Компьютер – это некоторое универсальное электронное устройство, с помощью которого можно обрабатывать данные (регистрировать данные, набирать тексты, строить чертежи, рисовать, 
обучать, управлять приборами и механизмами; развлекаться; пользоваться связью различного типа), а также выполнять массу других 
полезных дел.
Поскольку компьютер представляет собой универсальное электронное устройство, он должен получать определенные задания на обра6

ботку данных, т. е. четкие команды (инструкции), которые необходимо 
выполнить. Только при таком условии компьютер начинает работать: 
получив задание, он выполняет его и выдает результаты.
Задание состоит из совокупности команд, понятных компьютеру. Последовательность команд называется алгоритмом. Алгоритм, 
записанный на языке программирования, представляет собой программу. Обычно программа хранится на некотором носителе информации, например на магнитном диске. Набор (коллекция) программ, 
установленных на компьютере, называется программным обеспечением. Чем богаче программное обеспечение компьютера, тем более 
«интеллектуальными» возможностями обладает компьютер.
1.3.	 Этапы работы с данными
Работа компьютера с информацией включает три этапа.
Этап 1.	 Ввод данных. Вводимые (исходные) данные могут иметь форму, привычную для человека, например форму чисел, букв, 
слов, изображений. Данные можно вводить с устройств ввода: клавиатуры, различных электронных носителей, сканера. 
Как правило, наиболее распространенным устройством ввода является клавиатура.
Этап 2.	 Обработка данных. Данные обрабатываются компьютером 
согласно командам, записанным в программе. Обработка данных происходит в порядке, который специалисты должны разработать и записать в виде программы. В процессе обработки 
входных данных компьютер получает промежуточные данные 
и окончательный результат.
Этап 3.	 Вывод информации. Компьютер выдает окончательный результат (выходные данные) на устройства вывода: дисплей, 
принтер, графопостроитель и т. д.
1.4.	 Порядок обработки математических формул
Процесс работы компьютера зафиксирован в алгоритме. При разработке алгоритма необходимо выделить входные данные, которые 
требуется задать компьютеру, а затем определить порядок вычислений. 
При этом возможно получение промежуточных результатов, особенно 
если вычисления сложные. После получения результата его необходи7

мо вывести. Приведем примеры определения порядка (алгоритма) вычисления математических выражений.
Пример 1. Вычислить значение выражения
X
m
n
k
=
−
−
(
)
.
2
3
Выделим исходные данные, т. е. данные, значения которых надо 
знать заранее, чтобы вычислить значение Х. В этом примере исходными данными являются:
y
y величина m (пусть она, например, имеет значение 2);
y
y величина n (например, 1);
y
y величина k (например, 5).
Находим промежуточные результаты, которые вводим в процессе вычисления, и присвоим им имена, например:
y
y R
m m
1 =
*
;
y
y R
R
n
2
1
=
−;
y
y R
R
R
R
3
2
2
2
=
*
*
.
Вычислим окончательный результат (выходные данные):
y
y X
R
k
=
−
3
.
Алгоритм обработки математических выражений представлен 
в табл. 1.

Таблица 1
Алгоритм обработки математических выражений
Вид
данных
Имя
Выражение
для вычисления
Значение
m
–
2
n
–
1
Исходные
данные
k
–
5
R1
m m
*
4
R2
R
n
1 −
3
Промежуточные
результаты
R3
R
R
R
2
2
2
*
*
27
Окончательный 
результат
X
R
k
3 −
22
8