Определение количества информации, содержащегося в сообщении

Лабораторная работа № 4

«Определение количества информации, содержащегося в сообщении»

Цель работы: получение практических навыков численного определения количества информации, содержащегося в сообщении.

 

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Общие сведения об информации.

 

Понятие «информация» происходит от латинского слова informatio- разъяснение, осведомление, изложение и обозначает одно из основных свойств материи. В рамках науки - информация – первичное, неопределенное понятие. Оно предполагает наличие материального носителя информации, источника информации, передатчика и т.п. Конкретное толкование элементов, связанных с понятием информации, связано с методологией конкретной области науки.

Можно выделить некоторые свойства информации, определяющие смысл этого понятия:

q Информация переносит знания об окружающем мире, которых в рассматриваемой точке не было до получения информации;

q Информация не материальна – она проявляется в форме материальных носителей – дискретных знаков, сигналов или функций времени;

q Информация может быть заключена в знаках или в их взаимном расположении;

q Знаки и сигналы несут информацию только для получателя, который может их распознать.

Термин «информация» имеет много определений. В широком смысле -

Информация — отражение реального мира.

Существует определение термина в узком смысле, применимого к предметной области автоматизированной обработки информации.

Информация — любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

В процессе передачи информации важно определить следующие понятия:

Сообщение – информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи. Сообщение представляется последовательностью знаков и сигналов.

Сигнал – процесс, несущий информацию. Таким образом, сигнал служит для переноса информации.

Знак – реально различимые получателем материальные объекты: буквы, цифры, предметы. Знаки служат для хранения информации.

Данные – информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки техническими средствами.

Таким образом, любой информационный процесс, может быть представлен как процесс передачи информации от объекта, являющегося источником информации, к получателю. Для обеспечения передачи информации необходим канал связи, некоторая физическая среда, через которую информация, представленная в виде сигналов, передается получателю.

Множество всех знаков и сигналов, использующееся для формирования сообщения, называется алфавит.

Размер (глубина) алфавита A определяется количеством символов, составляющих алфавит. Знаками алфавитом размером Aможет быть переданоN сообщений.

Из знаков алфавита может быть составлено слово. Если размер слова фиксировано и составляет n знаков, то количество возможных слов N составленных символов из алфавита А, таким образом, что каждый символ алфавита может входить в слово 0,1,2,…,n , раз определяется

N = Аn.

(1.1)

 

Таким образом, с помощью слов можно представить информацию о любом из N событий.

Выражение (1.1) позволяет определить размер слова из алфавита А, с помощью которого можно представить N сообщений

n = élogA Nù .

(1.2)

Мы можем сопоставить тому или иному сообщению комбинацию знаков, тогда при приеме сообщения, зная правила сопоставления, можно распознать сообщение.

Информация всегда представляется в виде сообщения, которое передается некоторой физической средой. Носителем сообщения выступает сигнал, выражающийся в изменении энергии среды передачи информации – канала связи. Для того, чтобы передать информацию по каналу связи необходимо сопоставить исходному сообщению некоторое правило изменения сигнала. Такое правило сопоставления называют кодированием.

Кодирование –представление сообщений в форме, удобной для передачи информации по каналам связи.

Естественно, можно говорить о кодировании на различных этапах передачи информации. Так, например, можно говорить о кодере источника, кодере канала связи и т.д. Принятое сообщение подвергается декодированию.

Декодирование – операция восстановления принятого сообщения. В системе связи необходимо ввести устройства кодирования и декодирования. Очевидно, что правила кодирования и декодирования в системе должны быть согласованы.

Важный вопрос теории передачи и преобразования информации — установление меры, количества и качества информации.

Математические меры информации.

В синтаксическом аспекте сообщения рассматриваются как символы, абстрагированные от содержания и какой-либо ценности. Предметом анализа и оценивания… Структурные меры оценивают строение массивов информации и их измерение простым… При статистическом подходе используется понятие энтропии как ме­ры неопределенности, учитывающей вероятность появления…

Статистическая мера информации.

События можно рассматривать как возможные исходы некоторого опыта, причем все исходы этого опыта составляют ансамбль, или полную группу событий. К.… Пусть имеется N возможных исходов опыта, из них k разных типов, а i-й исход… Iср = (n1 *I1 + n2 *I2 + . . . + ni *Ii )/N . (1.9)