Виды информации. Количественные характеристики информации

Вся деятельность человека по преобразованию природы и общества сопровождается получением новой информации.

Научная информация – логическая информация, адекватно отображающая объективные закономерности природы, общества и мышления. Ее делят по областям применения на следующие виды: политическая, техническая, биологическая, химическая, физическая и т. д.; по назначению – на массовую и специальную.

Документальная информация – часть информации, которая занесена на бумажный носитель. Любое производство при функционировании требует перемещения документов, т. е. возникает документооборот.

Техническая – информация, которая используется в сфере техники при решении производственных задач. Она сопровождает разработку новых изделий, материалов, конструкций, агрегатов, технологических процессов. Научно-техническая информация – объединение научной и технической видов информации.

С точки зрения теории информации различают два вида информации:

дискретная (цифровая) и непрерывная (аналоговая).

Дискретная информация характеризуется последовательными точными значениями некоторой величины, а непрерывная – непрерывным процессом изменения некоторой величины. Непрерывную информацию может выдавать, например, столбик термометра, а дискретную – любой цифровой индикатор, например, электронные часы. Непрерывная информация наиболее часто встречается в практической деятельности, но для обработки человеком и техническими устройствами более удобна дискретная форма представления данных. Таким образом, возникает задача преобразования информации из дискретной в непрерывную и наоборот. Технически данная задача решается с помощью специальных приборов, примером которых выступает модем (это слово происходит от слов модуляция и демодуляция), переводящий цифровую информацию от компьютера в звук или электромагнитные колебания копии звука и наоборот.

При переводе непрерывной информации в дискретную важна так называемая частота дискретизации ν, определяющая период между измерениями T =1/ ν значений непрерывной величины. Чем выше частота дискретизации, тем точнее происходит перевод непрерывной информации в дискретную, но с ростом частоты увеличивается объем дискретных данных и, как следствие, повышается сложность обработки, хранения и передачи дискретной информации. Таким образом, возникает проблема определения оптимальной частоты дискретизации, при которой присутствовали бы минимальные потери информации и сохранялось бы удобство дальнейшей работы с ней. Теорема о выборках, называемая также теоремой Котельникова, говорит о том, что частоту дискретизации разумно увеличивать только до определенного предела. Любая непрерывная величина описывается множеством наложенных друг на друга волновых процессов, называемых гармониками, определяемых функциями вида Asin (ω t +φ), где A – амплитуда, ω – частота, t – время, φ – фаза.

Теорема о выборках утверждает, что для точной дискретизации ее частота должна быть не менее чем в два раза выше наибольшей частоты гармоники, входящей в дискретизируемую величину. Примером использования этой теоремы являются лазерные компакт-диски, на которых звуковая информация хранится в цифровой форме. Чем выше частота дискретизации, тем точнее будет записана, а затем и воспроизведена звуковая информация, однако максимальная частота звука, который способно воспринять человеческое ухо, не превышает 20КГц. Таким образом, частота дискретизации для цифровой звукозаписи без потери качества воспроизведения должна быть не ниже 40 КГц, с другой стороны частота дискретизации, превышающая данную величину, не даст повышения качества записи.

Для хранения информации используются специальные устройства памяти. Запоминающее устройство (память) – устройство, способное принимать данные и сохранять их последующего считывания. Наиболее удобной для хранения является дискретная информация, так она может быть представлена последовательностью знаков, которые в свою очередь могут быть закодированы с помощью унифицированной знаковой системы. Информация передается, и храниться в виде сообщений. Сообщение – это информация, представленная в какой-либо форме. Пример сообщений: текст телеграммы, данные на выходе ЭВМ, речь, музыка и т.д. Для того чтобы сообщение можно было передать получателю, необходимо воспользоваться некоторым физическим процессом, способным с той или иной скоростью распространяться от источника к получателю сообщения. Изменяющийся во времени физический процесс, отражающий передаваемое сообщение называется сигналом. Сообщения могут быть функциями времени (когда информация представлена в виде первичных сигналов: речь, музыка) и не является ими (когда информация представлена в виде совокупности знаков).

Сигнал всегда является функцией времени. В зависимости от того, какие значения могут принимать аргумент (время t) и уровни сигналов их делят на 4 типа.

Совокупность технических средств используемых для передачи сообщений от источника к потребителю информации называется системой связи.

Она состоит из 5 частей:

1) Источник сообщений создающий сообщения или последовательность сообщений, которые должны быть переданы. Сообщения могут быть разных типов, например, последовательность букв или цифр как в системах телеграфа и передачи данных.

2) Передатчик, который перерабатывает некоторым образом сообщения в сигналы соответственного типа определенного характеристиками используемого канала.

3) Канал – это комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов от передатчика к приемнику. В состав канала входит каналообразующая аппаратура, осуществляющая сопряжение выходного и входного сигналов соответственно передатчика и приемника с линией связи, и самой линии связи. Линией связи называется среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приемнику. Это может быть, например: пара поводов, коаксиальный кабель, область распространения радиоволн, световод и т.д. Обычно входными и выходными сигналами линии связи является сигналы типа один, т.е. непрерывный. Вместе с тем на входе и выходе канала могут присутствовать сигналы и других типов. Канал называется дискретным, если на его входе и выходе присутствуют сигналы дискретные по уровню (сигналы типа 3,4). Если сигналы на входе и выходе канала непрерывны по времени (типа 1 или 2) то он называется непрерывным. В общем случае в процессе передачи в канале сигнал искажается шумом, что соответствует наличию источника шума.

4) Приемник обычно выполняет операцию обратную по отношению к операции, производимой передатчиком, т.е. восстанавливается сообщение по сигналам. Сложность построения приемника обусловлена изменением формы принимаемых сигналов, что связано с наличием шума.

5) Получатель это лицо или аппарат, для которого предназначено сообщение. Процесс преобразования сообщения в сигнал, осуществляющийся в передатчике и обратный ему процесс, реализующийся в приемнике, называют соответственно кодированием и декодированием.

Измерение информации. В процессе обработки, передачи и хранения информации возникает необходимость ее измерения. При этом мера информации должна быть объективной и не зависеть от значимости информации для того или иного субъекта. В теории информации информация понимается как величина, обратная неопределенности, поэтому, получив методику измерения неопределенности можно автоматически получить и способ измерения количества информации.

Неопределенность - это степень нашего незнания о реализации тех или иных исходов событий. То, что событие случайно, означает отсутствие полной уверенности в его наступлении, что, в свою очередь, создает неопределенность в исходах опытов, связанных с данным событием.

Например, если вы держите камень над пропастью, а потом отпускаете его, то неопределенность исхода вашего невысока. Вы можете утверждать, что камень с большой степенью вероятности упадет в пропасть. Если же вы пытаетесь забросить камень в корзину, находящуюся на некотором расстоянии от вас, то в данном случае неопределенность исхода опыта оказывается выше, чем в первом случае, особенно если вы не часто практикуетесь в метании камней в корзину и не знаете точно, на что способны в этой области деятельности.

Информация и алфавит. Как показывает практика, наиболее удобной формой представления информации является дискретная. В такой форме, в частности, представлены сообщения как последовательности знаков алфавита. Найти информацию, которая в среднем приходится на один знак алфавита можно представив алфавит как событие, вероятности исходов которого (вероятности появления той или иной буквы в тексте) одинаковы.