Решение задач по измерению информации реферат
Обновлено: 30.06.2024
Формулы, необходимые для определения количества информации в алфавитном подходе.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| Измерение информации | 16.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Для решения задач нам понадобятся формулы:
i – информационный вес одного символа,
N – мощность алфавита
I – информационный объем
К – количество символов
- Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, определите, чему равен информационный объем следующего высказывания:
Чтение – вот лучшее учение!
Решение : т.к. в тексте содержится 27 символов (с учетом знаков препинания и пробелов), а каждый символ кодируется одним байтом, то информационный объем высказывания равен 27 байтам.
Ответ : 27 байтов.
- Алфавит содержит 32 буквы. Какое количество информации несет одна буква?
- В кодировке Unicode на каждый символ отводится 2 байта. Определите информационный объем текста, состоящего из 60 символов.
Так как на каждый символ отводится 2 байта, то на текст, состоящий из 60 символов, 2*60=120 байт.
I = 130*4= 520 бит = 65 байт
N = 16, 16=2 4 = > i= 4 бит
I = 26 байт= 208 бит
К= 208/4=52 символа
Ответ: 52 символа
- В книге 145 страниц. На каждой странице 50 строк по 90 символов в строке. Вычислить информационный объем книги (в килобайтах).
Решение : I= 145*50*90= 652500 бит = 79,65 Кб
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Презентация. Решение задач по теме "Единицы измерения информации"
В презентации предлагаются задачи на определение соотношения между единицами информации, нахождение информационного объёма текствого документа, графического изображения, аудифайла.
План-конспект урока. Решение задач по теме "Измерение информации"
План-конспект урока"Решение задач по теме \'Измерение информации\' ". На данном уроке используются цифровые и электронные образовательные ресурсы. Достоинство: учителю не нужно искать ЭОРы, конспект уро.
План-конспект урока по теме "Решение задач по измерению информации
Конспект урока "Решение задач по измернию информации". Предмет "Основы теории информации" для студентов обучающихся по специальности СПО "Компьютерные сети".
Решение задач на кодирование текстовой информации
файл содержит 5 задач на кодирование текстовой информации и их решения.
Статья "Использование средств массовой информации для успешного решения задач современного урока"
Средства массовой информвции, их роль в жизни общества, как эффективнее использовать средства массовой информации для решения задач современного урока.
Методическая разработка: Кодирование графической информации. Решение задач.
При хранении и передаче информации с помощью технических устройств информацию следует рассматривать как последовательность символов - знаков (букв, цифр, кодов цветов точек изображения и т.д.).
| N=2 i | i | Информационный вес символа, бит |
| N | Мощность алфавита | |
| I=K*i | K | Количество символов в тексте |
| I | Информационный объем текста |
Возможны следующие сочетания известных (Дано) и искомых (Найти) величин:
| Тип | Дано | Найти | Формула |
|---|---|---|---|
| 1 | i | N | N=2 i |
| 2 | N | i | |
| 3 | i,K | I | I=K*i |
| 4 | i,I | K | |
| 5 | I, K | i | |
| 6 | N, K | I | Обе формулы |
| 7 | N, I | K | |
| 8 | I, K | N |
Если к этим задачам добавить задачи на соотношение величин, записанных в разных единицах измерения, с использованием представления величин в виде степеней двойки мы получим 9 типов задач.
Рассмотрим задачи на все типы. Договоримся, что при переходе от одних единиц измерения информации к другим будем строить цепочку значений. Тогда уменьшается вероятность вычислительной ошибки.
Решение: В одном байте 8 бит. 32:8=4
Ответ: 4 байта.
Решение: Поскольку 1Кбайт=1024 байт=1024*8 бит, то 12582912:(1024*8)=1536 Кбайт и
поскольку 1Мбайт=1024 Кбайт, то 1536:1024=1,5 Мбайт
Ответ:1536Кбайт и 1,5Мбайт.
Задача 3. Компьютер имеет оперативную память 512 Мб. Количество соответствующих этой величине бит больше:
1) 10 000 000 000бит 2) 8 000 000 000бит 3) 6 000 000 000бит 4) 4 000 000 000бит Решение: 512*1024*1024*8 бит=4294967296 бит.
Ответ: 4.
Задача 4. Определить количество битов в двух мегабайтах, используя для чисел только степени 2.
Решение: Поскольку 1байт=8битам=2 3 битам, а 1Мбайт=2 10 Кбайт=2 20 байт=2 23 бит. Отсюда, 2Мбайт=2 24 бит.
Ответ: 2 24 бит.
Задача 6. Один символ алфавита "весит" 4 бита. Сколько символов в этом алфавите?
Решение:
Дано:
| i=4 | По формуле N=2 i находим N=2 4 , N=16 |
| Найти: N - ? |
Ответ: 16
Задача 7. Каждый символ алфавита записан с помощью 8 цифр двоичного кода. Сколько символов в этом алфавите?
Решение:
Дано:
| i=8 | По формуле N=2 i находим N=2 8 , N=256 |
| Найти:N - ? |
Ответ: 256
Задача 8. Алфавит русского языка иногда оценивают в 32 буквы. Каков информационный вес одной буквы такого сокращенного русского алфавита?
Решение:
Дано:
| N=32 | По формуле N=2 i находим 32=2 i , 2 5 =2 i ,i=5 |
| Найти: i- ? |
Ответ: 5
Задача 9. Алфавит состоит из 100 символов. Какое количество информации несет один символ этого алфавита?
Решение:
Дано:
| N=100 | По формуле N=2 i находим 32=2 i , 2 5 =2 i ,i=5 |
| Найти: i- ? |
Ответ: 5
Задача 10. У племени "чичевоков" в алфавите 24 буквы и 8 цифр. Знаков препинания и арифметических знаков нет. Какое минимальное количество двоичных разрядов им необходимо для кодирования всех символов? Учтите, что слова надо отделять друг от друга!
Решение:
Дано:
| N=24+8=32 | По формуле N=2 i находим 32=2 i , 2 5 =2 i ,i=5 |
| Найти: i- ? |
Ответ: 5
Задача 11. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице — 40 строк, в каждой строке — 60 символов. Каков объем информации в книге? Ответ дайте в килобайтах и мегабайтах
Решение:
Дано:
| K=360000 | Определим количество символов в книге 150*40*60=360000. Один символ занимает один байт. По формуле I=K*iнаходим I=360000байт 360000:1024=351Кбайт=0,4Мбайт |
| Найти: I- ? |
Ответ: 351Кбайт или 0,4Мбайт
Задача 12. Информационный объем текста книги, набранной на компьютере с использованием кодировки Unicode, — 128 килобайт. Определить количество символов в тексте книги.
Решение:
Дано:
| I=128Кбайт,i=2байт | В кодировке Unicode один символ занимает 2 байта. Из формулыI=K*i выразимK=I/i,K=128*1024:2=65536 |
| Найти: K- ? |
Ответ: 65536
| I=1,5Кбайт,K=3072 | Из формулы I=K*i выразимi=I/K,i=1,5*1024*8:3072=4 |
| Найти: i- ? |
Ответ: 4
| N=64, K=20 | По формуле N=2 i находим 64=2 i , 2 6 =2 i ,i=6. По формуле I=K*i I=20*6=120 |
| Найти: I- ? |
Ответ: 120бит
| N=16, I=1/16 Мбайт | По формуле N=2 i находим 16=2 i , 2 4 =2 i ,i=4. Из формулы I=K*i выразим K=I/i, K=(1/16)*1024*1024*8/4=131072 |
| Найти: K- ? |
Ответ: 131072
Понимая информацию как один из основных стратегических ресурсов, без которого невозможна деловая, управленческая, вообще любая социально значимая деятельность, необходимо уметь оценивать ее как с качественной, так и с количественной стороны. На этом пути существуют большие проблемы из-за нематериальной природы этого ресурса и субъективности восприятия конкретной информации различными индивидуумами человеческого общества. С этой точки зрения классификация информации является важнейшим средством создания систем хранения и поиска информации, без которых сегодня невозможно эффективное функционирование информационного обеспечения управления.
Целью работы является рассмотрение видов информации, областей применения и подходов к ее количественной оценке. Для этого нужно рассмотреть следующие задачи и вопросы. Первой задачей является изучение общих понятий по данной теме. Рассмотрение конкретных способов оценки количества информации – вторая задача.
Что такое информация и ее классификация
Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
· в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.
Применительно к информации как к объекту классификации выделенные классы называют информационными объектами. С этой точки зрения классификация информации является важнейшим средством создания систем хранения и поиска информации, без которых сегодня невозможно эффективное функционирование информационного обеспечения управления. Классификация носит всеобщий характер вследствие той роли, которую она играет как инструмент научного познания, прогнозирования и управления. Одновременно классификация выполняет функцию объективного отражения и фиксации результатов этого познания. при этом характер классификационной схемы, состав признаков классификации и глубина классификации определяется теми практическими целями, для реализации которых используется классификация, типом объектов классификации, а также условиями, в которых классификация будет использоваться.
1.2 Виды информации
Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:
1. Графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;
2. Звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877 г. ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;
3. Текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;
4. Числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;
1.3 Виды подходов к оценке количества информации
(РИСУНОК 1)
При всем многообразии подходов к определению понятия информации, с позиции измерения информации нас будут интересовать два из них: определение К. Шеннона, применяемое в математической теории информации (содержательный подход), и определение А. Н. Колмогорова, применяемое в отраслях информатики, связанных с использованием компьютеров (алфавитный подход). (рисунок 1)
1.4 Содержательный подход
Содержательный подход к измерению информации.
Для человека информация — это знания человека. Рассмотрим вопрос с этой точки зрения.
Проще всего определить объем информации в том случае, когда все результаты события могут быть реализованы с равной вероятностью. В этом случае формула Хартли используется для расчета информации.
Причем обычно значение N известно, а I приходится подбирать, что не совсем удобно. Поэтому те, кто знает математику получше, предпочитают преобразовать данную формулу так, чтобы сразу выразить искомую величину I в явном виде: I = log2 N
В более сложной ситуации, когда исход события ожидается с различной степенью достоверности, требуются более сложные вычисления с использованием формулы Шеннона.
Формула Шеннона: I = - ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN),
Легко заметить, что если вероятности p1, . pN равны, то каждая из них равна 1 / N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.
1.5 Алфавитный подход
Алфавитный подход используется для измерения количества информации в тексте, представленном в виде последовательности символов некоторого алфавита. Такой подход не связан с содержанием текста. Количество информации в этом случае называется информационным объемом текста, который пропорционален размеру текста — количеству символов, составляющих текст. Иногда данный подход к измерению информации называют объемным подходом.
Каждый символ текста несет определенное количество информации. Его называют информационным весом символа. Поэтому информационный объем текста равен сумме информационных весов всех символов, составляющих текст.
Если допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с одинаковой частотой (равновероятно), то количество информации, которое несет каждый символ, вычисляется по формуле Хартли:
Алфавит - множество используемых символов в языке.
Мощность алфавита (N) - количество символов, используемых в алфавите.
i=log2N , где N - мощность алфавита.
Формула Хартли задает связь между количеством возможных событий N и количеством информации i :
Заключение
Файлы: 1 файл
реферат по информатике.docx
Измерение информации
1.1 Измерение информации в технике
В технике информацией считается любая хранящаяся, обрабатываемая или передаваемая последовательность знаков, символов. В технике под количеством информации понимают количество кодируемых, передаваемых или хранимых символов.
Пример: собака – 6 символов, dog – 3 символа.
Человеку привычно работать с символами, а компьютеру - с кодами. Каждый символ кодируется двоичным кодом, длиной в 8 знаков (восьмибитный код).
В вычислительной технике: бит (binary digit) - двоичный знак двоичного алфавита , минимальная единица измерения информации.
Байт (byte) - единица количества информации в системе СИ. Байт - восьмиразрядный двоичный код, с помощью которого можно представить один символ.
Единицы измерения информации в вычислительной технике:
| Бит | Элементарная единица информации |
| Байт (б) | 8 бит |
| Килобайт (Кбайт) | 210 байт = 1024 байт |
| Мегабайт (Мбайт) | 210 Кбайт = 220 байт |
| Гигабайт (Гбайт) | 210 Мбайт = 230 байт |
| Терабайт (Тбайт) | 1024 Гбайт = 240 байт |
| Петабайт (Пбайт) | 1024 Тбайт = 250 байт |
| Эксабайт (Эбайт) | 1024 Пбайт = 260 байт |
1.2 Измерение информации в быту
1.3 Измерение информации в теории
Теория информации как самостоятельная научная дисциплина была основана Клодом Шенноном в конце 40-х годов 20 века. Предложенная им теория основывалась на фундаментальном понятии количественной меры неопределенности – энтропии и связанного с нею понятия количества информации. При энтропийном подходе под информацией понимается количественная величина исчезнувшей в ходе какого-либо процесса (испытания, измерения и т.д.) неопределенности. При этом в качестве меры неопределенности вводится энтропия. Энтропия – мера внутренней неупорядоченности информационной системы.
Энтропия увеличивается при хаотическом распределении информационных ресурсов и уменьшается при их упорядочении. Одним из самых замечательных результатов теории информации является доказательство, что при любых помехах и шумах можно обеспечить передачу информации без потерь. Первая теорема Шеннона гласит, что при скорости создания информации меньшей пропускной способности канала можно передавать информацию со сколь угодно малой вероятностью ошибок, несмотря на шумы. Шеннон сформулировал энтропию как меру хаоса в противовес количеству информации как меры упорядоченности структур.
Если в системе, состоящей из одного атома, произошло его энергетическое возбуждение, нам это может стать известно по значению температуры. При этом возможно только одно распределение возбуждения в системе равному единице. Энтропия связана с распределением следующим образом: . В нашем случае , а значит, система обладает нулевой энтропией.
В системе из ста атомов, распределение возбуждения может быть осуществлено ста способами, т.е. , . Энтропия системы выросла и стала хаотичной, поскольку мы не знаем, где находится в каждый момент возбужденный атом. Принято считать, что любая система стремится к состоянию равновесия, т.е. растет энтропия системы. Однако второе начало термодинамики (закон сохранения энтропии и информации) требует компенсировать рост энтропии. Информация и является средством компенсации.
В некоторых случаях, когда однозначно нельзя ответить на вопросы распределения вероятности, для определения количества информации уже нельзя использовать формулу Хартли.
Если вероятности равны, то каждая из них равна 1/N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.
2. Подходы измерения
В информатике, как правило, измерению подвергается информация, представленная дискретным сигналом. При этом различают следующие подходы:
Семантический. Учитывает целесообразность и полезность информации. Применяется при оценке эффективности получаемой информации и ее соответствия реальности.
2.1Структурный подход к измерению информации
В рамках структурного подхода выделяют три меры информации:
геометрическая. Определяет максимально возможное количество информации в заданных объемах. Мера может быть использована для определения информационной емкости памяти компьютера;
комбинаторная. Оценивает возможность представления информации при помощи различных комбинаций информационных элементов в заданном объеме. Комбинаторная мера может использоваться для оценки информационных возможностей некоторого системы кодирования;
аддитивная, или мера Хартли.
Геометрическая мера
Определяет максимально возможное количество информации в заданных объемах. Единица измерения – информационный элемент. Мера может быть использована для определения информационной емкости памяти компьютера. В этом случае в качестве информационного элемента выступает минимальная единица хранения – бит. Список самых распространенных более крупных единиц и соотношение между ними приведено ниже:
Читайте также: