Рассмотрим два подхода к измерению информации – алфавитный и
содержательный подходы.
В содержательном подходе возможна качественная оценка
информации: новая, срочная, важная и т.д. Информативность сообщения
характеризуется содержащейся в нем полезной информацией - той частью сообщения,
которая снимает полностью или уменьшает неопределенность какой-либо ситуации.
Неопределенность некоторого события - это количество возможных исходов данного
события. Так, например, неопределенность погоды на завтра обычно заключается в
диапазоне температуры воздуха и возможности выпадения осадков.
Содержательный подход часто называют субъективным, так как
разные люди (субъекты) информацию об одном и том же предмете оценивают
по-разному. Но если число исходов не зависит от суждений людей (случай бросания
кубика или монеты), то информация о наступлении одного из возможных исходов
является объективной.
Алфавитный подход основан на том, что всякое сообщение можно
закодировать с помощью конечной последовательности символов некоторого
алфавита. Носителями информации являются любые последовательности символов,
которые хранятся, передаются и обрабатываются с помощью компьютера. Информативность
последовательности символов не зависит от содержания сообщения, а определяется
минимально необходимым количеством символов для ее кодирования. Алфавитный
подход является объективным, т.е. он не зависит от субъекта, воспринимающего
сообщение. Смысл сообщения учитывается на этапе выбора алфавита кодирования
либо не учитывается вообще.
Единицы измерения информации
Часто приходится слышать, что сообщение или несет мало
информации или, наоборот, содержит исчерпывающую информацию. При этом разные
люди, получившие одно и то же сообщение (например, прочитав статью в газете),
по-разному оценивают количество информации, содержащейся в нем. Это происходит
оттого, что знания людей об этих событиях (явлениях) до получения сообщения
были различными. Поэтому те, кто знал об этом мало, сочтут, что получили много
информации, те же, кто знал больше, чем написано в статье, скажут, что
информации не получили вовсе. Количество информации в сообщении, таким образом,
зависит от того, насколько ново это сообщение для получателя.
Иногда возникает ситуация, когда людям сообщают много новых
для них сведений (например, на лекции), а информации при этом они практически
не получают (в этом нетрудно убедиться во время опроса или контрольной работы).
Происходит это оттого, что сама тема в данный момент слушателям не представляется
интересной.
Итак, количество информации зависит от новизны сведений об
интересном для получателя информации явлении. Иными словами, неопределенность
(т.е. неполнота знания) по интересующему нас вопросу с получением информации
уменьшается. Если в результате получения сообщения будет достигнута полная
ясность в данном вопросе (т.е. неопределенность исчезнет), говорят, что была
получена исчерпывающая информация. Это означает, что необходимости в получении
дополнительной информации на эту тему нет. Напротив, если после получения
сообщения неопределенность осталась прежней (сообщаемые сведения или уже были
известны, или не относятся к делу), значит, информации получено не было
(нулевая информация).
Если подбросить монету и проследить, какой стороной она
упадет, то мы получим определенную информацию. Обе стороны монеты
"равноправны", поэтому одинаково вероятно, что выпадет как одна, так
и другая сторона. В таких случаях говорят, что событие несет информацию в 1
бит. Если положить в мешок два шарика разного цвета, то, вытащив вслепую один
шар, мы также получим информацию о цвете шара в 1 бит. Единица измерения
информации называется бит (bit) - сокращение от английских слов binary digit,
что означает двоичная цифра.
В компьютерной технике бит соответствует физическому
состоянию носителя информации: намагничено - не намагничено, есть отверстие -
нет отверстия. При этом одно состояние принято обозначать цифрой 0, а другое -
цифрой 1. Выбор одного из двух возможных вариантов позволяет также различать
логические истину и ложь. Последовательностью битов можно закодировать текст,
изображение, звук или какую-либо другую информацию. Такой метод представления
информации называется двоичным кодированием.
В информатике часто используется величина, называемая байтом
(byte) и равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух
возможных, то байт, соответственно, 1 из 256.
В большинстве современных компьютеров
при кодировании каждому символу соответствует своя последовательность из восьми
нулей и единиц, т. е. байт. Соответствие байтов и символов задается с помощью
таблицы, в которой для каждого кода указывается свой символ. Так, например, в
широко распространенной кодировке Koi8-R буква "М" имеет код
11101101, буква "И" - код 11101001, а пробел - код 00100000.
Наряду с байтами для измерения количества информации
используются более крупные единицы:
1 Кбайт (один килобайт) = 210 байт = 1024 байта;
1 Мбайт (один мегабайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайта;
1 Гбайт (один гигабайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайта.
1 Терабайт (Тб) = 1024 Гбайта = 240 байта,
1 Петабайт (Пб) = 1024 Тбайта = 250 байта.
Рассмотрим, как можно подсчитать количество информации в
сообщении, используя содержательный подход.
Пусть в некотором сообщении содержатся сведения о том, что
произошло одно из N равновероятных событий. Тогда количество информации х,
заключенное в этом сообщении, и число событий N связаны формулой: 2i = N.
Решение такого уравнения с неизвестной i имеет вид: i=log2N. То есть именно
такое количество информации необходимо для устранения неопределенности из N
равнозначных вариантов. Эта формула носит название формулы Хартли. Получена она
в 1928 г. американским инженером Р. Хартли. Процесс получения информации он
формулировал примерно так: если в заданном множестве, содержащем N равнозначных
элементов, выделен некоторый элемент i, о котором известно лишь, что он
принадлежит этому множеству, то, чтобы найти i, необходимо получить количество
информации, равное log2N.
Если N равно целой степени двойки (2, 4, 8, 16 и т.д.), то
вычисления легко произвести "в уме". В противном случае количество
информации становится нецелой величиной, и для решения задачи придется
воспользоваться таблицей логарифмов либо определять значение логарифма
приблизительно (ближайшее целое число, большее ).
Ссылки на Интернет-ресурсы:
Ссылки на Интернет-ресурсы:
Комментарии
Отправить комментарий