1.4.3. Естественные и формальные языки

Языки, используемые для общения людей, называются естественными языками. Их насчитывается несколько тысяч. Самым массовым естественным языком считается китайский язык, являющийся родным более чем для миллиарда человек. К числу наиболее распространённых в мире относится английский язык, используемый более чем в ста странах. Естественные языки характеризуются:

• широкой сферой применения — естественный язык известен всему национальному сообществу;

• наличием большого количества правил, одни из которых сформулированы явно (правила грамматики), другие неявно (правила смысла и употребления);

• гибкостью — естественный язык применим для описания любых, в том числе новых, ситуаций;

• открытостью — естественный язык позволяет говорящему порождать новые и при этом понятные для собеседника знаки (слова), а также использовать существующие знаки в новых значениях;

• динамичностью — естественный язык быстро приспосабливается к многообразным потребностям межличностного взаимодействия людей.

Развитие науки и техники повлекло создание формальных языков, применяемых специалистами в профессиональной деятельности. При этом многие формальные языки имеют международное употребление.

Формальный язык — это такой язык, в котором одинаковые сочетания знаков всегда имеют одинаковый смысл. К формальным языкам относятся системы математических, химических символов, нотная грамота, азбука Морзе и многие другие. Формальным языком является используемая повсеместно десятичная система счисления, позволяющая именовать и записывать числа, а также выполнять над ними арифметические операции. К формальным языкам относятся языки программирования, с которыми вы будете знакомиться на уроках информатики.

Особенностью формальных языков является то, что все правила в них задаются в явной форме; это обеспечивает однозначность записи и восприятия сообщений на этих языках.

Источник

Формальные и естественные языки

Естественные языки являются языками, на которых говорят люди, такие как английский, испанский, и французский языки. Они не были разработаны людьми (хотя люди пытаются навязать какие-то правила для них); они развивались естественным путем.

Формальные языки являются языками, которые разработаны людьми для конкретных применений. Например, нотация, которую математики используют как формальный язык, которая особенно хороша для обозначения отношений между числами и символами. Химики используют формальный язык для представления химической структуры молекул. И самое важное:

Языки программирования являются формальными языками, которые были разработаны для расчетных выражений.

Формальные языки, как правило, имеют строгие правила синтаксиса. Например, 3+3=6 является синтаксически правильным математическим утверждением, но 3=+$6 — нет. H2O является синтаксически правильным химическим названием, но 2ZZ — нет.

В качестве упражнения создайте то, что выглядит хорошо структурированным английским предложением с неузнаваемыми лексемами в нем. Затем напишите еще одно предложение со всеми действующими лексемами, но с недопустимой структурой.

Когда вы читаете предложение на английском языке или оператор на формальном языке, вы должны выяснить, какова структура предложения присутствует (хотя на естественном языке вы делаете это подсознательно). Этот процесс называется синтаксическим анализом.

Например, когда вы слышите фразу «Второй ботинок упал», вы понимаете, что «второй ботинок» является предметом, а «упал» — предикатом. После того как вы разобрали предложение, вы можете выяснить его значение либо его семантику. Предполагая, что вы знаете, что такое «ботинок» и что это значит падать, вы будете понимать общий подтекст этого предложения.

Хотя у формальных и естественных языков есть много особенностей в общих лексемах, структуре, синтаксисе и семантике, там много различий:

неоднозначность — естественные языки полны двусмысленности, когда люди общаются с помощью контекстных подсказок и другой информации. Формальные языки разработаны быть почти или полностью однозначными, что означает, что любое утверждение имеет ровно одно значение, вне зависимости от контекста.

избыточность — Для компенсации двусмысленности и уменьшения недопонимания естественные языки используют много избыточности. В результате они часто многословны. Формальные языки являются менее избыточными и более краткими.

буквальность — естественные языки полны идиом и метафор. Если я говорю: «Второй ботинок упал» там, вероятно, нет никакой обуви и нечему падать. Формальные языки означают именно то, что они говорят.

Людям, которые растут, разговаривая на естественном языке, часто приходится приспосабливаться к формальным языкам. В некотором смысле разница между формальным и естественным языками подобна разнице между поэзией и прозой, но в большей степени:

— слова используются для их впечатления, а также для их смысла, и все стихотворение вместе создает эффект или эмоциональный отклик. Неоднозначность не только общепринята, но часто является преднамеренной.

— буквальное значение слова является более важным, а структура способствует большему пониманию. Проза более поддается анализу, чем поэзия, но до сих пор часто неоднозначна.

— значение компьютерной программы однозначно и буквально, и может быть осознано полностью посредством анализа лексем и структуры.

Вот несколько советов для чтения программ (и других формальных языков). Во-первых, помните, что формальные языки являются гораздо более плотными, чем естественные языки, так что понадобится больше времени, чтобы прочитать их. Кроме того, структура очень важна, так что поэтому не очень хорошая идея читать сверху вниз, слева направо. Вместо этого, научитесь анализировать программу в вашей голове, идентифицируя лексемы и интерпретируя структуру. В довершение ко всему, детали имеют значение. Мелочи, такие как орфографические ошибки и плохая пунктуация, которые могут вам сойти с рук в естественных языках, могут иметь большое значение в формальном языке.

Традиционно первая программа, которую пишут на новом языке, называется «Hello, World!», потому что всё, что она делает — это отображает слова «Hello, World!». В Python, это выглядит следующим образом:

Это пример оператора печати, который на самом деле не печатает ничего на бумаге. Он отображает значение на экране. В этом случае результатом являются слова:

Кавычки в программе отмечают начало и конец значения; они не появляются в результате.

Некоторые люди судят о качестве языка программирования по простоте программы «Hello, World!». По этому образцу, Python делает это настолько, насколько это возможно.

Решение проблемы — процесс разработки проблемы, нахождение решения и отражение решения.

Язык программирования высокого уровня — язык программирования, подобный Python, который задуман быть легким для людей, чтобы читать и писать.

Низкоуровневый язык — язык программирования, который разработан, чтобы быть естественным для выполнения компьютером; также называемый «машинным языком» или «языком ассемблера».

Переносимость — свойство программы, которая может работать на более чем одном виде компьютеров. интерпретация — выполнение программы на языке высокого уровня с помощью перевода одной его строки за один раз.

Компиляция — одноразовый перевод программы, написанной на языке высокого уровня, на язык низкого уровня в рамках подготовки для последующего выполнения.

Исходный код — программа на языке высокого уровня перед ее компиляцией. объектный код — вывод компилятора после того, как он перевел программу. выполняемый код — другое имя для «объектного кода», который готов к выполнению. сценарий — программа, хранимая в файле (как правило та, которая будет интерпретироваться).

Программа — набор инструкций, который определяет вычисления. алгоритм — общий процесс решения класса проблем.

Баг — ошибка в программе. отладка — процесс поиска и удаления любой из трех типов ошибок программирования.

Синтаксис — структуры программы. синтаксическая ошибка — ошибка в программе, которая делает невозможным анализ (и, следовательно, невозможность интерпретации).

Ошибка выполнения — ошибка, которая не встречается, пока программа не начнет выполняться, но которая предотвращает продолжение программы.

Исключение — другое название ошибки выполнения. семантическая ошибка — ошибка в программе, которая заставляет ее делать что-то другое, чем то, что подразумевалось программистом.

Семантика — смысл программы. естественный язык — любой из языков, на котором говорят люди и которые развивались естественным образом.

Формальный язык — любой из языков, который люди разработали для определенных целей, таких как представление математических идей или компьютерных программ; все языки программирования являются формальными языками.

Лексема — один из основных элементов синтаксической структуры программы, аналогичный слову на естественном языке.

Синтаксический анализ — изучение программы и анализ синтаксической структуры.

Оператор печати — инструкция, которая вызывает интерпретатор Python для отображения значения на экране.

Статьи к прочтению:

Естественные и формальные язык. Формы представления информации | Информатика 7 класс #8 | Инфоурок

Похожие статьи:

Если речь идёт о составлении алгоритмов для процессора ЭВМ (электронно-вычислительной машины), исполнителем является процессор. Упрощённая модель…

Иску?сственные языки? — специальные языки, которые, в отличие от естественных, сконструированы целенаправленно. Таких языков существует уже более тысячи,…

Источник

Что такое естественный язык в информатике

Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.

Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт мо­жет воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.

Естественные и формальные языки.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена информация.

В процессе развития человеческого общества люди выработали большое число языков. Примеры языков:

Язык –– это знаковая система, используемая для целей коммуникации и познания. Основой большинства языков является алфавит – набор символов, из которых можно составлять слова и фразы данного языка.

Все языки можно разделить на естественные и искусственные.

Естественными называются “обычные”, “разговорные” языки, которые складываются стихийно и в течение долгого времени. История каждого такого языка неотделима от истории народа, владеющего им. Естественный язык, предназначенный, прежде всего, для повседневного общения, имеет целый ряд своеобразных черт:

Основными функциями естественного языка являются:

Искусственные языки создаются людьми для специальных целей либо для определенных групп людей: язык математики, морской семафор, язык программирования. Характерной особенностью искусственных языков является однозначная определенность их словаря, правил образования выражений и правил придания им значений.

Любой язык –– и естественный и искусственный –– обладает набором определенных правил. Они могут быть явно и строго сформулированными (формализованными), а могут допускать различные варианты их использования.

Формализованный (формальный) язык –– язык, характеризующийся точными правилами построения выражений и их понимания. Он строится в соответствии с четкими правилами, обеспечивая непротиворечивое, точное и компактное отображение свойств и отношений изучаемой предметной области (моделируемых объектов).

В отличие от естественных языков формальным языкам присущи четко сформулированные правила семантической интерпретации и синтаксического преобразования используемых знаков, а также то, что смысл и значение знаков не изменяется в зависимости от каких-либо прагматических обстоятельств (например, от контекста).

Большинство формальных языков (созданных конструкций) строится по следующей схеме. сначала выбираетсяалфавит, или совокупность исходных символов, из которых будут строиться все выражения языка; затем описываетсясинтаксис языка, то есть правила построения осмысленных выражений. Буквами в алфавите формального языка могут быть и буквы алфавитов естественных языков, и скобки, и специальные знаки и т.п. Из букв, по определенным правилам можно составлять слова и выражения. Осмысленные выражения получаются в формальном языке, только если соблюдены определенные в языке правила образования. Для каждого формального языка совокупность этих правил должна быть строго определена и модификация любого из них приводит чаще всего к появлению новой разновидности (диалекта) этого языка.

Формальные языки широко применяются в науке и технике. В процессе научного исследования и практической деятельности формальные языки обычно используются в тесной взаимосвязи с естественным языком, поскольку последний обладает гораздо большими выразительными возможностями. В то же время формальный язык является средством более точного представления знаний, чем естественный язык, а следовательно, средством более точного и объективного обмена информацией между людьми.

Формальные языки часто конструируются на базе языка математики. Веком бурного развития различных формальных языков можно считать XX век.

С точки зрения информатики, среди формальных языков наиболее значительную роль играют формальный язык логики(язык алгебры логики) и языки программирования.

Возникновение языков программирования приходится на начало 50-х годов XX века.

Языков программирования и их диалектов (разновидностей) насчитывается несколько тысяч. Классифицировать их можно по-разному. Некоторые авторы разбивают все многообразие языков программирования на процедурные и декларативные. В процедурных языках преобразование данных задается с помощью описания последовательности действий над ними. В декларативных языках преобразование данных задается посредством описания отношений между самими данными. Согласно другой классификации, языки программирования можно разделить на процедурные, функциональные, логические, объектно-ориентированные. Однако любая классификация несколько условна, поскольку, как правило, большинство языков программирования включает в себя возможности языков разных типов.Особое место среди языков программирования занимают языки, обеспечивающие работу систем управления базами данных (СУБД). Часто в них выделяют две подсистемы: язык описания данных и язык манипулирования

Источник

Учитель информатики

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

§ 1.4. Представление информации

Информатика. 7 класса. Босова Л.Л. Оглавление

1.4.1. Знаки и знаковые системы

Информация, полученная человеком из опыта, наблюдений или путём размышлений, должна быть некоторым образом зафиксирована в материальной форме для сохранения и сообщения (передачи) другому человеку.

Всю свою историю для сохранения и передачи информации человечество пользуется разнообразными знаками.

Знак представляет собой заменитель объекта — предмета, явления, действия, свойства или отношения. Знак (набор знаков) позволяет передающему информацию вызвать в сознании принимающего информацию образ объекта.

Знак — это явное или неявное соглашение о приписывании некоторому чувственно воспринимаемому объекту определённого смысла. Соглашение явное, если форма знака позволяет догадаться о его смысле; знаки в этом случае называют пиктограммами (рис. 1.6). Если связь между формой и значением знака устанавливается по договорённости (неявное соглашение), то такие знаки называют символами (рис. 1.7).

Если соглашения о связи формы и значения знаков неизвестны, то невозможно выяснить смысл сообщений, представленных такими знаками. До сих пор не разгаданы письмена острова Пасхи, надписи на Фестском диске и других археологических находках. Но некоторые древние письмена учёные всё же смогли расшифровать. О том, как им это удалось, можно узнать из электронного образовательного ресурса «Клинопись и иероглифы» (191729), размещённого на сайте http://sc.edu.ru/.

Люди используют отдельные знаки и знаковые системы.

Знаковая система определяется множеством всех входящих в неё знаков (алфавитом) и правилами оперирования этими знаками.

Примером знаковой системы является язык, которым человек пользуется для выражения своих мыслей, в общении с другими людьми.

1.4.2. Язык как знаковая система

Общение между людьми может проходить в устной или письменной форме с использованием соответствующих звуковых или зрительных знаков.

Из курса истории вы знаете, что сначала у человека появилась речь. Значительно позже появилась письменность — знаковая система фиксации мыслей и речи, позволяющая с помощью начертательных элементов закреплять информацию во времени и передавать на расстояние.

Звуковые знаки, из которых складывается наша устная речь, называются фонемами. Из фонем складываются слоги, из слогов — слова, из слов — фразы. На письме каждую фонему мы обозначаем отдельной буквой или сочетанием букв. Такая письменность называется буквенно-звуковой. Кроме неё существует слоговое и идеографическое письмо. Слоговое письмо принято в Японии, где отдельным значком обозначается каждый слог. В Китае отдельные значки (иероглифы) используются для обозначения слов; такой способ письма называется идеографическим.

На сайте http://sc.edu.ru/ размещён информационный источник «История письменности» (191647). Это полнотекстовая электронная версия брошюры В. А. Висковатова «Как люди научились писать», опубликованной в 1886 году. Её оригинал хранится в Государственной публичной исторической библиотеке России. Благодаря современным техническим возможностям, вы можете, сидя за своим компьютером, познакомиться с этой книгой и узнать из неё много интересного.

1.4.3. Естественные и формальные языки

Языки, используемые для общения людей, называются естественными языками. Их насчитывается несколько тысяч. Самым массовым естественным языком считается китайский язык, являющийся родным более чем для миллиарда человек. К числу наиболее распространённых в мире относится английский язык, используемый более чем в ста странах. Естественные языки характеризуются:

Развитие науки и техники повлекло создание формальных языков, применяемых специалистами в профессиональной деятельности. При этом многие формальные языки имеют международное употребление.

Формальный язык — это такой язык, в котором одинаковые сочетания знаков всегда имеют одинаковый смысл. К формальным языкам относятся системы математических, химических символов, нотная грамота, азбука Морзе и многие другие. Формальным языком является используемая повсеместно десятичная система счисления, позволяющая именовать и записывать числа, а также выполнять над ними арифметические операции. К формальным языкам относятся языки программирования, с которыми вы будете знакомиться на уроках информатики.

Особенностью формальных языков является то, что все правила в них задаются в явной форме; это обеспечивает однозначность записи и восприятия сообщений на этих языках.

1.4.4. Формы представления информации

Одна и та же информация может быть выражена разными способами. Человек может представить информацию в знаковой или образной форме (рис. 1.8).

Представление информации в той или иной форме иначе называют кодированием.

Представление информации с помощью некоторой знаковой системы дискретно (составлено из отдельных значений). Образное представление информации непрерывно.

Самое главное.

Человек для сохранения и передачи информации другому человеку фиксирует её с помощью знаков. Знак (набор знаков) — заменитель объекта, позволяющий передающему информацию вызвать в сознании принимающего информацию образ объекта.

Язык — знаковая система, используемая человеком для выражения своих мыслей, общения с другими людьми. Различают естественные и формальные языки.

Человек может представить информацию на естественных языках, на формальных языках, в различных образных формах.

Представление информации на каком-либо языке или в образной форме называют кодированием.

Вопросы и задания

1.Ознакомьтесь с материалом презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы можете сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?

Источник

Естественные и формальные языки. Формы представления информации.

Урок 7. Информатика 7 класс (ФГОС)

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 «Естественные и формальные языки. Формы представления информации.»

На прошлых уроках мы узнали:

· Информация для человека – это система некоторых посланий, информационных сигналов, которые человек получает из различных источников.

· Информационные сигналы представляют собой некоторые изменения физических величин. Человек получает информационные сигналы и каким-то образом интерпретирует.

· Чтобы сохранить или передать информацию, человек кодирует её с помощью знаков.

· Знак – это объект-заменитель, который может обозначать другой объект, явление или отношение. Большинство знаков являются частью знаковых систем.

· Знаковая система – это совокупность знаков, которые обладают набором правил образования, осмысления и употребления, а также служат для передачи некоторых сообщений.

· Язык – это знаковая система, которую человек использует чтобы выразить свои мысли или для общения с другими людьми.

· Формы представления информации.

И так из прошлого урока мы помним, что при помощи языка мы можем выразить всё, что угодно и передать сообщение любого содержания. Мы можем передавать эти сообщения устно и письменно. Для этого в русском языке есть два набора знаков, звуковые, которые называются фонемами и визуальные знаки, которые называются буквами. Для того, чтобы состоялась передача информации с помощью языка, им должны владеть и отправитель, и получатель.

Языки, которые люди используют для общения между собой называются естественными. К таким языкам относятся русский, английский, китайский и другие языки народов мира. Всего в мире их насчитывается больше двух тысяч. Такие языки складывались стихийно в течение очень долгого периода времени. Каждый естественный язык имеет свою историю возникновения и развития. Эта история неотделима от истории народа, который говорит на этом языке.

Черты естественных языков:

· Естественными языками пользуются большие группы людей. Их знают большинство членов национального сообщества, которому язык принадлежит.

· Естественные языки имеют очень широкую сферу применения. При помощи таких языков люди могут передавать любую информацию. От простого сообщения о погоде, до объяснения устройства какой-нибудь технической системы.

· В естественных языках есть большое количество правил. Некоторые из них имеют явный характер, например правила грамматики, а другие – неявные, например правила употребления слов и их осмысления.

· Такой язык обычно достаточно гибкий. То есть его можно применять для описания самых разных ситуаций, в том числе и новых, для которых до этого он не применялся. И при этом все участники разговора будут понимать, о чём идёт речь.

· Естественные языки обычно достаточно открыты. Носитель языка может образовывать новые слова, которые при этом будут понятны его собеседникам. То есть в таких языках развиты механизмы словообразования. Так человек, который услышал или увидел новое для себя слово может догадаться по составу о его происхождении и значении.

· Такие языки всегда динамично развиваются и подстраиваются под потребности взаимодействия людей, которые им владеют. Это хорошо видно на примере различных профессиональных диалектов. Люди различных профессий часто передают друг другу информацию разного рода. Для того, чтобы делать это оперативно и точно постоянно появляются все новые и новые слова самых разных значений.

Многие профессиональные отрасли распространяются далеко за границы государств. Поэтому с развитием науки и техники стали появляться формальные языки. Многие формальные языки конструировались на базе языка математики. Большое развитие некоторые из них получили в двадцатом веке. В таких языках одинаковые сочетания знаков всегда имеют одинаковый смысл. То есть каждое слово в таком языке можно интерпретировать только однозначно. Свои формальные языки применяются специалистами в конкретных профессиональных областях и часто они применяются на международном уровне. Например, химические формулы и нотная грамота.

К формальным языкам относится и десятичная система счисления. Она позволяет записывать числа, называть их и выполнять над ними ряд математических операций. Информатика тоже изучает некоторые формальные языки. Среди них есть языки программирования, язык формальной логики и языки запросов к базам данных. С некоторыми из них вы познакомитесь во время изучения информатики в школе.

Главная особенность всех формальных языков в том, что все их правила носят явный характер, то есть отправитель и получатель всегда воспринимают информацию однозначно.

Из предыдущих уроков мы помним, что одной из разновидностей обработки информации является её кодирование. Так называется изменение формы представления информации на более удобную для её хранения и передачи. Существует всего две формы представления информации: знаковая и образная. К знаковой форме представления относится информация на одном из естественных или формальных языков. Это может быть набор предложений на русском, английском или другом языке, понятном получателю. Это может быть набор математических или химических формул, или алгоритм, который записан на одном из языков программирования. Примеры представления информации в образной форме – это изображение или звук.

Формы представления информации

Как мы помним из прошлых уроков, информационные сигналы могут быть двух видов: непрерывные и дискретные. Непрерывные информационные сигналы могут принимать бесконечное множество значений на некотором непрерывном промежутке. А дискретные сигналы могут иметь лишь конечное число значений.

Главная разница между знаковой и образной формами представления информации в том, что знаковая информация всегда состоит из дискретных сигналов. Мы можем подсчитать количество буков в алфавите, цифр в десятичной системе счисления или фонем в русском языке. То есть на каждой знаковой позиции при такой форме представления может стоять символ из строго определённого конечного набора. Информация в образной форме всегда состоит из непрерывных сигналов. Можно бесконечно уточнять громкость каждого конкретного звука, или цвет каждой отдельной точки на рисунке. Большая часть информационных сигналов, которые получает человек, непрерывны. Однако компьютер работает лишь с дискретными величинами. Для того, чтобы информацию можно было точно сохранить или передать с помощью компьютера, нужно закодировать её в знаковой форме, то есть представить в виде дискретных сигналов, например в виде цифр.

· Все языки, используемые людьми, можно разделить на естественные и формальные.

· К естественным языкам относятся языки, на которых люди общаются между собой, это все языки народов мира. Они возникли естественным образом, длительно развивались и продолжают развиваться. Такие языки имеют достаточную гибкость, однако информация, которая на них записана, воспринимается субъективно.

· Большинство формальных языков были созданы искусственно. В них одни и те же сочетания знаков всегда имеют одинаковые значения, то есть информация, которая на них записана всегда объективна.

· Человек может представлять информацию в знаковой и образной форме.

· Информация в знаковой форме записана на каком-либо формальном или неформальном языке и имеет дискретную, то есть прерывную форму.

· В образной форме информация представляется звуком или изображением и имеет непрерывную форму.

Источник