Тема 1.1.3 Информация в материальном мире, в живой природе, в человеческом обществе, информация в науке, классификация информации. Базовые понятия теории информации.

Изучать любую теорию невозможно без неких базовых принципов, на которых строятся дальнейшие исследования. Для теории информации такими понятиями являются: информация, канал связи, шум, кодирование. Способы измерения информации и ее количество являются важными составляющими дальнейшего обучения. Клод Шеннон предложил вероятностный подход к измерению дискретной и непрерывной информации. Предлагаются различные математические выкладки, примеры задач. Много задач для самостоятельной проверки знаний

Информация - нематериальная сущность, при помощи которой с любой точностью можно описывать реальные (материальные), виртуальные (возможные) и понятийные сущности. Информация - противоположность неопределенности.

Канал связи - это среда передачи информации, которая характеризуется в первую очередь максимально возможной для нее скоростью передачи данных (емкостью канала связи).

Шум - это помехи в канале связи при передаче информации.

Кодирование - преобразование дискретной информации одним из следующих способов: шифрование, сжатие, защита от шума.

Общая схема передачи информации изображена на рис.2.1.

Емкость канала связи без шума можно приблизительно вычислить, зная максимальную частоту волновых процессов, допустимую в этом канале. Можно считать, что скорость передачи данных может быть не меньше, чем эта частота. Например, при предельной частоте, равной 1000Гц, можно обеспечить скорость передачи данных не меньше 1Кбод.

Примеры каналов связи и связанных с ними предельных частот: телеграф - 140Гц, телефон - до 3.1КГц, короткие волны (10-100м) - 3-30МГц, УКВ (1-10м) - 30-300МГц, спутник (сантиметровые волны) - до 30ГГц, оптический (инфракрасный диапазон) - 0.15-400ТГц, оптический (видимый свет) - 400-700ТГц, оптический (ультрафиолетовый диапазон) - 0.7-1.75ПГц.

Рис. 2.1.

Типичные современные каналы: телеграфный и телефонный. Перспективные, внедряемые ныне: оптоволоконный (терабоды) и цифровой телефонный (ISDN, Integrated Services Digital Networks) - 57-128 Кбод. В реальных оптоволоконных системах скорость гораздо ниже теоретических пределов (редко превосходит 1-10Гбод). Наиболее широко пока используются телефонные линии связи. Здесь достигнута скорость более 50 Кбод!