Дәріс 3. Ақпараттар теориясы туралы негізгі түсінік.Ақпаратты өлшеу тәсілдері.Ақпарат теориясының базалық түсінігі

Ақпарат – материалды емес болмыс, оның көмегімен нақты (материалды), виртуальды (мүмкін) және түсінікті болмысты кез келген дәлділікпен сипаттауға болады. Ақпарат- анықталмағандыққы қарама-карсы.

Байланыс каналы – ең алдымен деректерді тасымалдау жылдамдығының максималдылығын сипаттайтын, ақпарат тасымалдау ортасы(байланыс каналы мөлшері).

Кедергі- ақпаратты тасымалдау кезіндегі байланыс каналындағы ақау.

Кодтау- дискретті ақпаратты келесі тәсілдермен өңдеу, яғни шифрлау, сығу, артық дыбыстан қорғау.

3 - суретте ақпаратты тасымалдаудың ортақ схемасы берілген.

Артық дыбыссыз байланыс каналының мөлшерін, толқындық процесстің максималды жиілігін біле отырып, шамамен есептеуге болады. Деректерді тасымалдаудың жылдамдығы бұл жиіліктен аз болмауы керек деп есептеуге болады. Мысалы, шекті жиілікте 1000Гц-ке тең деректер тасымалдау жылдамдығын 1 кбодтан аз емес қамтамасыз етуге болады.

Байланыс каналдары және олармен байланысты шекті жиілікке арналған мысалдар: телеграф -140Гц, телефон – 3,1 КГц-ке дейін, қысқа толқындар(10-100 м)- 30МГц, УКВ(1-10 м) -30-300МГц, спутник(сантиметрлік толқындар)- 30 ГГц-ке дейін, оптикалық(инфрақызыл диапазон)- 0,15-400 ТГц, оптикалық(көрінетін жарық)- 400-700 ТГц, оптикалық(ультракүлгін диапазон) – 0,7-1,75 ПГц.

Қазіргі заманғы каналдар: телеграфтық және телефондық. Енді енгізілетін және көп үміт күттіретін: оптикалық талшықты (терабоды) және цифрлы телефонды() – 57-128 Кбод.

Нақты оптикалық талшықты жүйедегі жылдамдық теориялық шектен өте төмен (1-10 Гбод сирек асады).

Қазіргіде телефонның байланыс линиялары кең қолданылады. Бұл жерде жылдамдық 50 Кбодтан асады.

Ақпаратты өлшеу тәсілдері

Ақпарат мөлшері түсінігі әдетте, келесі жағдайларда туындайды.

1. Өзгермелі а=в теңдеуі, а тең в- ға деген ақпарат бар екенін білдіреді. а2 = в2 деген теңдеуі туралы мынаны айтуға болады: онда біріншіге қарағанда аз ақпарат бар, өйткені біріншіден екіншісі туындайды, керісінше емес. а3 = в3 теңдеуінде біріншегідей ақпарат болады.

2. Кейбір қателіктерде әртүрлі өзгерістер болсын. Онда оны өлшеу көп болған сайын, өлшенетін болмыс туралы ақпарат та көп болады.

3. Кейбір кездейсоқ шаманың математикалық күтімінде сол кездейсоқ шама туралы ақпарат болады. Бір қалыпты үлестірілген, дисперциясы белгілі кездейсоқ шама үшін математикалық күтімді білу, кездейсоқ шама туралы ақпарат береді.

4. Ақпаратты тасымалдау схемасын қарастырайық. Жіберуші Х кездейсоқ шамасымен өрнектелсін, онда байланыс каналындағы кедергілерге байланысты жіберушіге Y = Х+Z (мұнда Z кедергіні сипаттайтын кездейсоқ шама), түріндегі кездейсоқ шама келіп түседі. Бұл схемада X-ке қатысты Y кездейсоқ шамасында жататын ақпараттың көлемі туралы айтуға болады. Кедерінің көлемі төмен болған сайын (Z дисперсиясы аз), Y –тен ақпаратты көп алуға болады. Кедергі болмаған жағдайда Y-те Х туралы барлық ақпарат сақталынады.

1865 жылы неміс физигі Рудольф Клаузиус статистикалық физикаға энторпия түсінігін енгізді.

1921 жылы математикалық статистиканың көп бөлігінің негізін салушы ағылшын Рональд Фишер математикаға алғаш рет “ақпарат” терминін енгізді, бірақ оның алған формулалары өте арнайы сипаттамаға ие.

1948 жылы Клод Шеннон байланыс теориясы туралы енбегіне ақпарат көлемін және энтропияны анықтайтын формула енгізді. ”Энтропия” терминін Шеннон компьютерлік заманның патриархы Фон Нейманның кеңесімен қолданды., өйткені байланыс теориясын есептеу үшін алғаш Шеннонның формуласы, статистикалық физиканың формулаларымен сәйкес келеді, сонымен бірге энтропияның не екенін ешкім нақты білмейді.

Қолданылған әдебиеттердің тізімі: 1-5

1. Чисар И., Кернер Я. Теория информации— М.: Мир, 1985.

2. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетики — М., Издательство иностранной литературы, 1963.

3. Яглом А., Яглом И. Вероятность и информация — М.; Наука, 1973.

4. Введение в криптографию /Под общей редакцией В. В. Ященко. — М.: МЦНМО: "ЧеРо", 2000.

5. Джордж Ф. Основы кибернетики — М.: Радио и Связь, 1984.