Язык естественный и формальный примеры

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

Формальные и естественные языки: примеры

Об истории языков и их изучении

К сожалению, в связи с тем, что с зарождения первых систем прошло много времени, теперь затруднительно сказать, как все произошло. Есть масса гипотез, говорящих как о развитии языка из более примитивных систем общения, так и о его почти случайном возникновении в качестве уникального явления. Разумеется, первый вариант имеет гораздо больше приверженцев и является практически общепринятым.

Примерно такие же споры идут о том, почему на сегодняшний день имеется так много языков. Кто-то считает, что они все произошли от одной системы, а кто-то настаивает на развитии из нескольких независимых очагов. Но речь в данном случае идет только про естественные языки, примеры которых знакомы каждому. Именно они используются для человеческого общения. Но есть и другие, непохожие на них. И тогда возникает вопрос «что считать языком».

Сущность

Общаясь друг с другом, не многие задумываются о том, что такое язык, что можно причислять к этой категории, а что нет. Дело в том, что еще существуют знаковые системы, частично выполняющие те же функции, и различия весьма условны. Поэтому и возникает вопрос о том, какова сущность языка.

Задачи и функции

Для чего же нужны языки? Лингвисты выделяют ряд базовых функций:

Классификация

Итак, нужно выяснить, чем отличаются языки естественные и формальные. Определение и примеры можно будет понять при их более подробном рассмотрении.

Естественные

Системы, которые позволяют людям понимать друг друга при общении, то есть выполняющие коммуникативную функцию, относятся именно к этой категории. Теперь уже сложно представить, как можно было бы без них обойтись.

Вся эта большая категория делится на три крупных части:

Все они имеют свои особенности и сферы применения. Но есть и другая крупная категория, для которой большинству людей сложно подобрать примеры.

Формальные

Языки, которые требуют четкости в записи и не могут быть восприняты субъективно, появились тоже очень давно. Они отличаются безупречной логичностью и однозначностью. И они тоже бывают разными. Но всем им присущи два основных принципа: абстрагирование и строгость суждений.

Какие же могут быть примеры? Формальные языки включают в себя «королеву наук» математику, а вслед за ней химию, физику и частично биологию. Какой бы национальности ни были ученые, но формулы и записи реакций они всегда поймут. И для математики абсолютно не важно, что обозначает то или иное число: количество яблок на дереве или молекул в грамме вещества. Так же как и при расчете силы трения физики не принимают во внимание цвет объекта или еще какие-то несущественные в данный момент свойства. Так и проявляется абстрагирование.

С появлением электроники крайне актуальным стал и вопрос общения между человеком и машиной, которая понимает лишь нули и единицы. Поскольку принятие этой системы человеком было бы слишком неудобным и сделало бы работу чересчур сложной, было решено создать промежуточные системы общения. Так и появились языки программирования. Разумеется, их тоже нужно учить, но они сильно облегчили понимание между людьми и электроникой. К сожалению, для осуществления этой функции совсем не годятся многозначные, хоть и более привычные естественные языки.

Примеры

Снова говорить о естественных языках просто нет смысла, лингвистика изучает их очень давно и продвинулась в этом достаточно. В то же время исследователи обходят стороной категорию формальных. Только недавно, когда они стали очень актуальными, начали появляться первые научные работы по ним, теории и понятные примеры. Формальные языки создаются искусственно и обычно носят международный характер. Они могут быть как узкоспециализированными, так и понятными всем или хотя бы большинству.

Разумеется, сюда же относится уже упомянутая математика, правила записи в которой крайне строги. Все точные науки тоже можно условно причислить к данной категории. Наконец, это языки программирования. И о них, вероятно, стоит поговорить подробнее.

Использование

Источник

Языки естественные и формальные

Рис. 1.1. Иероглифы

Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием «язык». Конечно, имеется в виду не орган речи, а способ общения между людьми. Разговорные языки имеют национальный характер. Есть русский, английский, китайский, французский и другие языки. Лингвисты их называют естественными языками. Естественные языки имеют устную и письменную формы.

Рис. 1.2. Пиктограммы

Формы представления информации. Итак, информацию человек представляет с помощью различных языков. Можно привести примеры разных способов знакового представления информации, заменяющих речь. Например, глухонемые люди речь заменяют жестикуляцией. Жесты дирижера передают информацию музыкантам. Судья на спортивной площадке пользуется определенным языком жестов, понятным игрокам.

Другой распространенной формой представления информации является графическая форма. Это рисунки, схемы, чертежи, карты, графики, диаграммы. При изучении многих школьных предметов вы активно пользуетесь такой графической информацией. Наглядность графической информации облегчает понимание заложенного в нее содержания.

Подведем итог разговору о формах представления информации.

Формы представления информации человеком:

o текст на естественном языке в устной или письменной форме;
o графическая форма: рисунки, схемы, чертежи, карты, графики, диаграммы;
o символы формального языка: числа, математические формулы, ноты, химические формулы, дорожные знаки и пр.

1. Какую роль в информационной деятельности человека выполняют органы чувств? Перечислите все органы чувств человека.
2. Почему восприятие вкусов и запахов можно назвать приемом информации?
3. Как читают незрячие люди? Какие органы чувств при этом задействованы?
4. Чем отличается чтение нот от прослушивания музыки с точки зрения формы принимаемой информации?
5. Грамотный музыкант способен услышанную музыку записать нотами. Какое преобразование формы музыкального произведения он при этом производит? Опишите ситуацию обратного преобразования.
6. Какую роль выполняют языки в информационной деятельности человека?
7. Что такое естественные языки, формальные языки?
8. Какие существуют формы письменности?
9. Попробуйте с информационной точки зрения объяснить такой феномен: ощущение человеком вкусов и запахов во сне.

Информационные процессы

Основные информационные процессы. А теперь зададимся вопросом: что делает человек с полученной информацией? Во-первых, он ее стремится сохранить: запомнить или записать. Во-вторых, он передает ее другим людям. В третьих, человек сам создает новые знания, новую информацию, выполняя обработку данной ему информации. Какой бы информационной деятельностью люди не занимались, вся она сводится к осуществлению трех процессов: хранению, передаче и обработке информации (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Основные виды информационных процессов

Те сведения, которые мы помним, всегда нам доступны. Например, если вы запомнили таблицу умножения, то вам никуда не нужно заглядывать для того, чтобы ответить на вопрос: сколько будет пятью пять? Каждый человек помнит свой домашний адрес, номер телефона, а также адреса и телефоны близких людей. Если же понадобился адрес или телефон, которого мы не помним, то обращаемся к записной книжке или к телефонному справочнику.

Память человека можно условно назвать оперативной. Здесь слово «оперативный» является синонимом слову «быстрый». Человек быстро воспроизводит сохраненные в памяти знания. Свою память мы еще можем назвать внутренней памятью. Тогда информацию, сохраненную на внешних носителях (в записных книжках, справочниках, энциклопедиях, магнитных записях), можно назвать нашей внешней памятью.

Человек нередко что-то забывает. Информация на внешних носителях хранится дольше, надежнее. Именно с помощью внешних носителей люди передают свои знания из поколения в поколение.

Передача информации. Распространение информации между людьми происходит в процессе ее передачи. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи: телефона, радио, телевидения, компьютерной сети.

Процесс обработки информации не всегда связан с получением каких-то новых сведений. Например, при переводе текста с одного языка на другой происходит обработка информации, изменяющая ее форму, но не содержание.

Особенно широко понятие кодирования стало употребляться с развитием технических средств хранения, передачи и обработки информации (телеграф, радио, компьютеры). Например, в начале XX века телеграфные сообщения кодировались и передавались с помощью азбуки Морзе. Иногда кодирование производится в целях засекречивания содержания текста. В таком случае его называют шифрованием.

Информационные процессы в живой природе.Можно ли утверждать, что с информацией и информационными процессами связана только жизнь человека? Конечно нет! Науке известно множество фактов, подтверждающих протекание информационных процессов в живой природе Животным свойственна память: они помнят дорогу к месту своего обитания, места добывания пищи; домашние животные отличают знакомых людей от незнакомых. Многие животные обладают обостренным обонянием, несущим им ценную информацию. Конечно, способности животных к обработке информации значительно ниже, чем у человека. Однако многие факты разумного поведения свидетельствуют Об их способности к определенным умозаключениям.

1. Приведите свои примеры профессий, в которых основным видом деятельности является работа с информацией.
2. Назовите три основных вида информационных процессов.
3. Почему информацию, которую мы «помним наизусть», можно назвать оперативной? Приведите примеры оперативной информации, которой вы владеете.
4. Приведите примеры ситуаций, в которых вы являетесь источником информации, приемником информации. Какую роль за сегодняшний день вам чаще приходилось выполнять?

Количество информации

Количество информации как мера уменьшения неопределенности знания.
(Содержательный подход к определению количества информации)

Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.). Получение новой информации приводит к расширению знаний или, как иногда говорят, к уменьшению неопределенности знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.

Например, после сдачи зачета или выполнения контрольной работы вы мучаетесь неопределенностью, вы не знаете, какую оценку получили. Наконец, учитель объявляет результаты, и вы получаете одно из двух информационных сообщений: «зачет» или «незачет», а после контрольной работы одно из четырех информационных сообщений: «2», «3», «4» или «5».

Информационное сообщение об оценке за зачет приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в два раза, так как получено одно из двух возможных информационных сообщений. Информационное сообщение об оценке за контрольную работу приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в четыре раза, так как получено одно из четырех возможных информационных сообщений.

Ясно, что чем более неопределенна первоначальная ситуация (чем большее количество информационных сообщений возможно), тем больше мы получим новой информации при получении информационного сообщения (тем в большее количество раз уменьшится неопределенность знания).

Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.

Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение:

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица названа битом.

Если вернуться к рассмотренному выше получению информационного сообщения о результатах зачета, то здесь неопределенность как раз уменьшается в два раза и, следовательно, количество информации, которое несет сообщение, равно 1 биту.

1 байт = 8 битов = 2 3 битов.

В компьютере информация кодируется с помощью двоичной знаковой системы, и поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2 n

Так, кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:

1 килобайт (Кбайт) = 2 10 байт = 1024 байт;

1 мегабайт (Мбайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт;

1 гигабайт (Гбайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт.

1. Приведите примеры информационных сообщений, которые приводят к уменьшению неопределенности знания.
2. Приведите примеры информационных сообщений, которые несут 1 бит информации.

Определение количества информации

Определение количества информационных сообщений.По формуле (1.1) можно легко определить количество возможных информационных сообщений, если известно количество информации. Например, на экзамене вы берете экзаменационный билет, и учитель сообщает, что зрительное информационное сообщение о его номере несет 5 битов информации. Если вы хотите определить количество экзаменационных билетов, то достаточно определить количество возможных информационных сообщений об их номерах по формуле (1.1):

Таким образом, количество экзаменационных билетов равно 32.

Определение количества информации. Наоборот, если известно возможное количество информационных сообщений N, то для определения количества информации, которое несет сообщение, необходимо решить уравнение относительно I.

Представьте себе, что вы управляете движением робота и можете задавать направление его движения с помощью информационных сообщений: «север», «северо-восток», «восток», «юго-восток», «юг», «юго-запад», «запад» и «северо-запад» (рис. 1.11). Какое количество информации будет получать робот после каждого сообщения?

Рис. 1.4. Управление роботом с использованием информационных сообщений

Всего возможных информационных сообщений 8, поэтому формула (1.1) принимает вид уравнения относительно I:

Разложим стоящее в левой части уравнения число 8 на сомножители и представим его в степенной форме:

Равенство левой и правой частей уравнения справедливо, если равны показатели степени числа 2. Таким образом, I = 3 бита, т. е. количество информации, которое несет роботу каждое информационное сообщение, равно 3 битам.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Как переводится?
Adblock
detector