Подходы к измерению информации Рассмотрим понятия информации

Подходы к измерению информации

Рассмотрим понятия информации, наиболее часто используемые в различных отраслях человеческого знания. Общим философским определением понятия информации является следующее: информация - это отраженное многообразие. Это означает, что информация возникает, когда нарушается однообразие и это нарушение каким - то образом отражается, проявляет себя в сигналах. В быту под информацией понимают сведения, которые нас интересуют. Но заинтересовать нас могут только те сведения, которые мы восприняли и осознали. В журналистике под информацией понимают не любые сообщения или сведения, а только те из них, которые обладают новизной. В технике связи под информацией принято понимать любую последовательность сигналов, которая хранится, передается или обрабатывается с помощью технических средств, не учитывая смысл этих сигналов.

Под информацией в теории информации понимают не любые сведения, а лишь те из них, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность (неизвестность). Информация - это снятая неопределенность (определение информации по К. Шеннону). В кибернетике (теории управления) под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т. е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (определение информации по Н. Винеру). Под информацией в семантической теории (рассматривающей смысл сообщения) понимают сведения, обладающие новизной. Под информацией в документалистике понимают все то, что так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов. В вычислительной технике под информацией принято понимать значения, присваиваемые подлежащим вводу в компьютер переменным (данным), хранимые в памяти компьютера, обрабатываемые компьютером и выдаваемые пользователям.

Под информацией (применительно к информационным, компьютерным технологиям) понимают конечную совокупность знаков (символов) или сигналов, которые образуют бесконечное разнообразие информационных объектов (текстов, изображений и т. п. ). Понятия ИНФОРМАЦИИ в информатике. Информация - совокупность концептуально связанных между собой сведений об окружающем нас мире, которые повышают уровень осведомленности человека, то есть уменьшают меру неопределенности знаний. Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. В информатике информацию можно рассматривать как продукт взаимодействия данных и методов их обработки, адекватных решаемой задаче. Иными словами, сколько людей столько и мнений по поводу смысла понятия информация. Как же определиться, как найти ту отправную точку, которая поможет избежать неразберихи с этим понятием? Выход видимо один: необходимо рассмотреть подходы, применяемые для измерения информации, так как только численное определение какой - либо величины в науке (например, энергии, вре-мени, гравитационной постоянной в физике, 1 моля вещества в химии) позволяет найти правильный подход к ее определению, выяснению ее истинного смысла и значения в природе.

2. Подходы, применяемые к измерению ИНФОРМАЦИИ. Подход 1 - неизмеряемость информации в быту (информация как новизна) означает, что количество информации в сообщении зависит от того, насколько ново это сообщение для получателя. Подход 2 - технический, или объемный основан на подсчете числа символов в сообщении, т. е. учитывает только длину сообщения, но не его содержание. Подход 3 - вероятностный заключается в том, что получение информации (ее увеличение) одновременно означает увеличение знания, что, в свою очередь, означает уменьшение незнания или информационной неопределенности. Коли-чество информации зависит от вероятности ее получения того или иного сооб-щения. Причем, чем больше вероятность события, тем меньшее количество информации содержится в сообщении о таком событии. Иными словами, коли-чество информации в сообщении о каком-то событии зависит от вероятности свершения данного события.

Понятия "алфавита", "мощности алфавита", "информационного веса символа" и способа измерения информации. Определить количество информации в тексте: "Два щенка щека к щеке щиплют травку в уголке". С помощью какого алфавита написано это сообщение? ( Русского). Сколько букв в этом алфавите? (33). Алфавит - множество символов, используемых при записи текста. Мощность (размер) алфавита - полное количество символов в алфавите. Если учесть все знаки препинания, то в русском алфавите 54 символа. Мощность алфавита можно обозначить буквой N, так как это количество равновероятных исходов события: выпадение буквы (символа). N - мощность алфавита, i - информационный вес символа. N = 2 i Если обозначим количество символов в данном тексте буквой К, общее количество информации во всем тексте буквой I, то можно вывести формулу. I = K * i Учащиеся записывают: К - количество символов в тексте, I - количество информации во всем тексте. I=K*i

Пример 1. Алфавит племени Мульти состоит из 8 букв. Какое количество информации несет одна буква этого алфавита? Слово, состоящее из пяти букв? Ответ: 3 бита, 15 бит.

Пример 2. Сообщение, записанное буквами 64 -х символьного алфавита, содержит 20 символов. Какой объем информации оно содержит? Решение: 2 i = 64; i = 6 битов I = 20 * 6 = 120 битов Ответ: 120 битов

Пример 3. Для записи сообщения использовался 32 -х символьный алфавит. Все сообщение занимает 4 страницы, на каждой странице по 30 строк, в каждой строке по 50 символов. Какое количество информации в этом сообщении? Решение: 2 i = 32; i = 5 битов I = 4*30*50 * 5 = 30000 битов. Ответ: 30000 битов

Информационное сообщение объемом 1, 5 Кбайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого записано это сообщение? Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц, на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге? Сообщение занимает 2 страницы и содержит 1/16 Кбайта информации. На каждой странице записано 256 символов. Какова мощность использованного алфавита? Подсчитайте, используя алфавитный подход к измерению информации, сколько бит информации содержится в тексте, заключенном в кавычки: "Кодирование информации с помощью знаковых систем". Учесть, что между словами ставится только один пробел и для кодирования информации используется кодировка Windows CP 1251(таблица кодировки содержит 256 символов).

В велокроссе участвуют 119 спортсменов. Специальное устройство регистрирует прохождение каждым из участников промежуточного финиша, записывая его номер с использованием минимально возможного количества бит, одинакового для каждого спортсмена. Каков информационный объем сообщения, записанного устройством, после того как промежуточный финиш прошли 70 велосипедистов? 1) 70 бит 2) 70 байт 3) 490 бит 4) 119 байт Решение: велосипедистов было 119, у них 119 разных номеров, то есть, нам нужно закодировать 119 вариантов по таблице степеней двойки находим, что для этого нужно минимум 7 бит (при этом можно закодировать 128 вариантов, то есть, еще есть запас); итак, 7 бит на один отсчет когда 70 велосипедистов прошли промежуточный финиш, в память устройства записано 70 отсчетов поэтому в сообщении 70*7 = 490 бит информации (ответ 3).

Объем сообщения, содержащего 4096 символов, равен 1/512 части Мбайта. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано это сообщение? 1) 8 2) 16 3) 4096 4) 16384

Большие числа. Что делать? Обычно (хотя и не всегда) задачи, в условии которых даны большие числа, решаются достаточно просто, если выделить в этих числах степени двойки. На эту мысль должны сразу наталкивать такие числа как 128 = 27, 256 = 28, 512 = 29 , 1024 = 210, 2048 = 211, 4096 = 212 , 8192 = 213, 16384 = 214, 65536 = 216 и т. п. Нужно помнить, что соотношение между единицами измерения количества информации также представляют собой степени двойки: 1 байт = 8 бит = 23 бит, 1 Кбайт = 1024 байта = 210 · 23 бит = 213 бит, 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 210 · 210 байта = 220 · 23 бит = 223 бит. Правила выполнения операций со степенями: при умножении степени при одинаковых основаниях складываются … а при делении – вычитаются.

Объем сообщения, содержащего 4096 символов, равен 1/512 части Мбайта. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано это сообщение? 1) 8 2) 16 3) 4096 4) 16384 Решение (вариант 1): в сообщении было 4096 = 212 символов объем сообщения 1/512 Мбайта = 223 / 512 бита = 223 / 29 бита = 214 бита (= 16384 бита!) место, отведенное на 1 символ: 214 бита / 212 символов = 22 бита на символ = 4 бита на символ позволяют закодировать 24 = 16 разных символов поэтому мощность алфавита – 16 символов правильный ответ – 2. Решение (вариант 2, предложен В. Я. Лаздиным): объем сообщения 1/512 Мбайт = 1024/512 Кбайт = 2048 байт на 1 символ приходится 2048 байт / 4096 = 1/2 байта = 4 бита на символ позволяют закодировать 24 = 16 разных символов поэтому мощность алфавита – 16 символов правильный ответ – 2.

В некоторой стране автомобильный номер длиной 7 символов составляется из заглавных букв (всего используется 26 букв) и десятичных цифр в любом порядке. Каждый символ кодируется одинаковым и минимально возможным количеством бит, а каждый номер – одинаковым и минимально возможным количеством байт. Определите объем памяти, необходимый для хранения 20 автомобильных номеров. 1) 20 байт 2) 105 байт 3) 120 байт 4) 140 байт Какое наименьшее число символов должно быть в алфавите, чтобы при помощи всевозможных трехбуквенных слов, состоящих из символов данного алфавита, можно было передать не менее 9 различных сообщений? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

Световое табло состоит из лампочек. Каждая лампочка может находиться в одном из трех состояний ( «включено» , «выключено» или «мигает» ). Какое наименьшее количество лампочек должно находиться на табло, чтобы с его помощью можно было передать 18 различных сигналов? 1) 6 2) 5 3) 3 4) 4 Метеорологическая станция ведет наблюдение за влажностью воздуха. Результатом одного измерения является целое число от 0 до 100 процентов, которое записывается при помощи минимально возможного количества бит. Станция сделала 80 измерений. Определите информационный объем результатов наблюдений. 1) 80 бит 2) 70 байт 3) 80 байт 4) 560 байт Обычный дорожный светофор без дополнительных секций подает шесть видов сигналов (непрерывные красный, желтый и зеленый, мигающие желтый и зеленый, красный и желтый одновременно). Электронное устройство управления светофором последовательно воспроизводит записанные сигналы. Подряд записано 100 сигналов светофора. В байтах данный информационный объем составляет 1) 37 2) 38 3) 50 4) 100 (Условие некорректно, имеется в виду количество целых байтов. )