O abordare semnificativă și alfabetică a măsurării informațiilor

Dezvoltarea tehnologiei informatice în noua perioadă de informare ridică multe întrebări suplimentare, deschizând noi oportunități și cunoștințe. Dar, împreună cu aceasta, există multe dileme care trebuie rezolvate. De exemplu, atunci când studiați tehnologia computerelor, este important să înțelegem cum procesează, memorează și transferă fișierele, ce codificare a datelor și în ce fel este măsurată informația. Dar subiectul principal al discuției este întrebarea care sunt principalele abordări ale măsurării informațiilor. Exemple și explicații ale fiecărui aspect vor fi descrise în detaliu în acest articol.

Informație în informatică

Pentru a începe să înțelegeți abordările informatice ale stocării datelor, este mai întâi necesar să aflați ce informații reprezintă în sfera calculatorului și ce arată. La urma urmei, dacă luăm știința informatică ca știință, atunci obiectul său principal de studiu este informația. Chiar cuvântul de origine latină și în traducerea în limba noastră înseamnă "cunoștință", "explicație", "amestecare". Fiecare știință utilizează definiții diferite ale acestui concept. În domeniul de calculator este toate informațiile despre diferitele obiecte și fenomene care ne înconjoară, o măsură care reduce gradul de incertitudine și ignoranța noastră despre ele. Dar, în scopul de a stoca toate fișierele, datele, caracterele de simboluri într-un calculator electronic, trebuie să știți algoritmul pentru a le traduce în cod binar și unitățile existente de măsurare a cantității de date. Abordarea alfabetică a măsurării informațiilor arată cum exact o mașină de calculator convertește simbolurile în cod binar de zero și unul.

Codificarea informațiilor de către un computer electronic

Tehnologia informatică este capabilă să recunoască, să proceseze, să stocheze și să transmită numai date de informații în cod binar. Dar dacă este vorba de o înregistrare audio, de text, de video, de imagine grafică, de modul în care mașina este capabilă să difere tipuri de date convertiți la tipul binar? Și cum sunt acestea stocate în memorie? La aceste întrebări se poate răspunde dacă cunoașteți abordarea alfabetică pentru a determina cantitatea de informații, aspectul conținutului și esența tehnică a codificării.

Codificarea informațiilor este de a cripta caracterele într-un cod binar format din semnele "0" și "1". Este ușor de organizat din punct de vedere tehnic. Semnalul este, dacă există unul, zero indică opusul. Unii se întreabă de ce computerul nu poate, asemenea creierului uman, să păstreze numere complexe, deoarece acestea sunt mai mici. Dar computerele electronice sunt mai ușor de operat cu un cod binar imens, decât să stocheze numere complexe în memoria ta.

Sisteme de calcul în câmpul computerului

Am folosit pentru a număra de la 1 la 10, să adauge, să scadă, să înmulțească și să facă diverse operațiuni pe numere. Calculatorul este capabil să funcționeze numai cu două numere. Dar o face în fracțiuni de milisecunde. Cum codifică și decodează mașinile computerului simbolurile? Acesta este un algoritm destul de simplu, care poate fi considerat un exemplu. O abordare alfabetică pentru măsurarea informațiilor, unități de măsură a datelor, vom lua în considerare puțin mai târziu, după ce esența codării și decodificării datelor devine clară.

Există multe programe de calculator care traduc vizual sistemele de calcul sau șir de text în cod binar și înapoi.

Vom efectua calculele manual. Codarea informațiilor se face prin împărțirea obișnuită cu 2. Deci, să presupunem că avem un număr zecimal de 217. Trebuie să îl convertim în cod binar. Pentru a face acest lucru, împărțiți-l cu numărul 2 până când restul este zero sau unul.

• 217/2 = 108, cu un rest de 1. În mod separat, vom scrie rămășițele și ei vor crea răspunsul nostru final.
• 108/2 = 54. Aici restul este numărul 0, deoarece 108 este complet divizat. Nu uitați să vă etichetați cu resturile. La urma urmei, dacă pierzi cel puțin un număr, numărul inițial va fi diferit.
• 54/2 = 27, restul este 0.
• 27/2 = 13, scrieți 1 la restul. Numerele noastre din restul crează un cod binar, care trebuie citit în ordine inversă.
• 13/2 = 6. Aici, unitatea este în rest, o scriem.
• 6/2 = 3 cu un rest de 0. În răspunsul final, numerele ar trebui să fie mai mult decât toate acțiunile pe care le-ați efectuat.
• 3/2 = 1 cu restul 1. Se notează restul și numărul 1, care este diviziunea finală.

Dacă formatați răspunsul, începând cu numărul din prima acțiune, rezultatul este 10011011, dar acest lucru este incorect. Numărul binar trebuie să fie rescris în ordine inversă. Iată rezultatul final al traducerii numărului: 11011001. O abordare semnificativă și alfabetică a măsurătorilor de informații folosește date de exact acest format pentru stocare și transmitere. Codul binar este scris în tabelul de cod și stocat acolo până când este necesar să îl afișați pe ecranul monitorului. Apoi, informația este tradusă în forma cunoscută, numită decodificare.

Imaginea arată în mod clar algoritmul pentru traducerea de la binar la zecimal. Ea se realizează printr-o formulă simplă. Prima cifră a codului este înmulțită cu 2 până la puterea de 0, adăugăm la ea următoarea cifră înmulțită cu 2 într-o măsură mai mare și așa mai departe. Ca rezultat, după cum puteți vedea din imagine, obținem același număr ca cel original când codificăm.

Metoda alfabetică pentru măsurarea informațiilor: esență, unități

Pentru a măsura cantitatea de date într-o secvență de caractere de caractere, trebuie să utilizați abordarea existentă. Conținutul textului nu este important aici, principalul lucru fiind corelația cantitativă a semnelor. Din acest motiv, se calculează valoarea mesajului text codificat pe computer. În conformitate cu această abordare, valoarea cantitativă a textului este proporțională cu numărul de caractere introduse de la tastatură. Mulțumesc metoda de măsurare Volumul de informații este numit adesea volumetric. Simbolurile pot fi destul de diferite în magnitudine. Este clar că astfel de cifre ca 0 și 1 poartă un bit de informație și litere, semne de punctuație, spațiu - o altă greutate. Puteți să consultați tabelul ASCII pentru a afla codul binar al unui anumit personaj. Pentru a calcula volumul textului necesar, trebuie să adăugați greutatea tuturor semnelor - părțile componente ale întregului text. Aceasta este abordarea alfabetică pentru determinarea cantității de informații.

În domeniul informaticii, există mulți termeni care sunt din ce în ce mai folosiți în viața de zi cu zi. Astfel, alfabetul în informatică este un set de caractere, inclusiv paranteze, spațiu, semne de punctuație, simboluri, chirilic, latin, care nu sunt altceva decât o parte a textului. Aici există două definiții, prin care se calculează această cantitate.

1. Datorită primei definiții, este posibil să se calculeze apariția caracterelor într-un mesaj text, atunci când probabilitatea lor de apariție este complet diferită. Deci, putem spune că unele scrisori în cuvintele rusești apar foarte rar, de exemplu, "ъ" sau "ё".

2. În unele cazuri, este mai bine să calculați cantitatea de care avem nevoie prin introducerea aspectului echilibrat al fiecărui simbol. Apoi se va folosi o altă formulă de calcul.

Aceasta este abordarea alfabetică a măsurării informațiilor.

Egalitatea de probabilitate a caracterelor într-un fișier text

Pentru a explica această definiție, este necesar să se presupună că toate semnele din text sau mesaj apar cu aceeași frecvență. Pentru a calcula cât de multă memorie ocupă într-un calculator, trebuie să vă plimbați în teoria probabilității și concluzii logice simple.

Să presupunem că textul este afișat pe ecranul monitorului. Înainte de noi este sarcina de a calcula cât de multă memorie de calculator este nevoie. Textul să fie format din 100 de caractere. Se pare că probabilitatea apariției unei litere, simboluri sau semne va fi o sută din volumul total. Dacă citiți o carte despre teoria probabilității, puteți găsi o formulă simplă care va determina cu precizie valoarea numerică a șanselor de apariție a unui anumit semn în orice poziție a textului.

Probabil, dovada formulelor și a teoramelor nu va fi interesantă pentru toată lumea, prin urmare, luând în considerare formulele unor oameni de știință renumiți, se deduce o expresie calculată:

i = log₂(1 / p) = log₂N (bit) - 2^eu= N,

unde i - aceasta este valoarea pe care trebuie să învețe, p - valoarea numerică a posibilității unui semn în pozițiile de text, N, în cele mai multe cazuri, egal cu 2, deoarece aparatul de calculator codifică datele în cod binar format din cele două variabile.

abordare de măsurare a informațiilor alfabetice volumetrice sugerează că greutatea biți semn un simbol egal cu 1 - unitatea de măsură minimă. Prin formula, puteți determina ce este egal cu octeți, kilobyte, megabyte etc.

Diferită probabilitate de apariție a simbolurilor în text

Dacă presupunem că semnele apar cu frecvențe diferite (respectiv, în orice poziție a textului, probabilitatea lor de apariție este diferită), atunci putem spune că greutatea informațiilor lor este de asemenea diferită. Este necesar să se calculeze măsurarea informațiilor printr-o altă formulă. Abordarea alfabetică a subiectelor este universală, ceea ce implică atât posibilitatea egală și diferită a frecvenței apariției semnului în text. Nu vom atinge formula complexă pentru calcularea acestei cantități, luând în considerare diferitele probabilități de apariție a simbolului. Este necesar să se înțeleagă că astfel de litere precum "ъ", "х", "ф", "ч", în cuvintele rusești sunt mult mai puțin frecvente. Prin urmare, devine necesar să se ia în considerare frecvența apariției conform unei alte formule. După efectuarea unor calcule, oamenii de știință au ajuns la concluzia că greutatea informațiilor a simbolurilor rare întâlnite este mult mai mare decât greutatea literelor întâlnite adesea. Pentru a calcula cantitatea de text, trebuie să luați în considerare cantitatea de repetare a fiecărui caracter și greutatea sa de informații, precum și mărimea alfabetului.

Măsurarea informațiilor: subtilitățile aspectului conținutului

Puteți ignora abordarea alfabetică pentru măsurarea informațiilor. Informatica oferă încă un aspect al măsurării datelor - semnificativ. Aici este rezolvată o problemă ușor diferită. Să presupunem că o persoană care stă la un computer primește informații despre un fenomen sau un obiect. Este clar în prealabil că nu știe nimic, deci există un anumit număr de opțiuni posibile sau așteptate. După citirea mesajului, incertitudinea dispare, lăsând o opțiune, valoarea căreia trebuie calculată. Ne întoarcem la formula auxiliară. Valoarea va fi calculată în unitatea minimă - biți. Ca și abordarea alfabetică pentru măsurarea cantității de informații, formula corectă va fi aleasă luând în considerare 2 situații posibile: probabilitatea diferită și egală de apariție a evenimentelor.

Evenimente întâlnite cu probabilitate egală

Ca și în cazul când este aplicat abordarea obiectivă alfabetică a informațiilor de măsurare, atunci când abordarea semnificativă formula dorită calculată din modelul deja cunoscut, care a dat savant Hartley:

2^eu= N,

unde i este magnitudinea evenimentului pe care trebuie să-l găsim și N este numărul de evenimente întâlnite cu frecvența echiprobabilității. Valoarea i este considerată în unitatea minimă de calcul - biți. Se poate exprima i în termeni de logaritm.

Exemplu de calcul al evenimentului de echilibrare

Să spunem că avem 64 de pește pe o farfurie, într-una dintre care o surpriză este ascunsă în loc de carne. Este necesar să se calculeze cât de multă informație conține evenimentul atunci când acesta a fost extras cu o surpriză, adică pentru măsurarea informațiilor. Abordarea alfabetică este la fel de simplă ca cea obiectivă. În două cazuri, aceeași formulă ar fi utilizată pentru a calcula cantitatea de materiale informative. Înlocuim formula de cantitate binecunoscută: 2^eu= 64 = 2⁶. Rezultat: i = 6 biți.

Măsurarea informațiilor luând în considerare diferitele probabilități de apariție a unui eveniment

Să presupunem că avem un eveniment cu probabilitatea de apariție a p. Vom presupune că valoarea i, calculată în biți, este un număr care caracterizează faptul că evenimentul a avut loc. Pe baza acestui fapt, se poate argumenta că valorile pot fi calculate conform formulei existente: 2^eu= 1 / p.

Diferențele dintre abordările alfabetice și cele informative la dimensiunea informațională

Apoi abordarea volumului diferă de cea substanțială? La urma urmelor, formulele pentru calcularea cantităților de informații sunt complet identice. Diferența este că un aspect alfabetic poate fi utilizat în cazul în care lucrați cu texte și informative permite să rezolve orice probleme în teoria probabilității, se calculează cantitatea de informație dintr-un anumit eveniment, având în vedere probabil sa să apară.

constatări

O abordare alfabetică pentru măsurarea informațiilor în același mod ca și cea semnificativă oferă o oportunitate de a afla ce unități de date sunt măsurate și cât de mult vor fi ocupate de semnele de text sau de orice alte informații. Putem traduce orice fișiere text și numerice, mesaje în codul computerului și înapoi, în timp ce știm întotdeauna cât de multă memorie vor ocupa într-un computer.