Подходы к оценке количества информации

Содержание:

Введение

Информация в современном мире является главным ресурсом общества. Это отражение внешнего мира с помощью сигналов и знаков, включающее в  себя обмен сведениями между людьми, обмен между людьми и  устройствами, а также между живой и неживой природой. В наше время информация стала стратегическим ценным приобретением человечества, тот кто владеет информацией владеет миром. Без обладания информацией невозможна деловая, коммерческая и любая социально значимая деятельность. Необходимо уметь использовать информацию оценивая ее качественную и количественную стороны. Этому препятствуют некоторые проблемы из-за нематериальной природы данного ресурса и субъективности восприятия информации различными индивидуумами общества. Поэтому классификация подходов к оценке количества информации является важным средством создания систем поиска и хранения информации, без который невозможно эффективное функционирование информационного обеспечения управления. Соответственно первой задачей становится изучение понятия информации и способов оценки её количества.

Виды информации.

Слово информация латинского происхождения, означающее «сведения, изложение, разъяснение». В это слово вкладывается различный смысл в науке, технике и в быту. Информацией называют различные сведения, события и  данные, которые кого-то интересуют. Это могут быть сведения о  параметрах, свойствах и состоянии каких-либо объектов или явлениях окружающей среды, которые пользуются информационной системой в  процессе работы и жизнедеятельности (машины, живые организмы и др.). Одно сообщение в разной интерпретации (письмо, телеграмма, рассказ, статья в газете и т.п.) может содержать разное количество информации для людей в  зависимости от их знаний, уровня понимания данного сообщения и интереса к нему. Например, сообщение на иностранном языке человеку, не владеющему знаниями языков, не несет новой информации и напротив обладателю таких знаний сообщит важную информацию.

Информация может существовать в различных видах:

рисунках, фотографиях, чертежах, текстах; звуковых и световых сигналах; радиоволнах, электрических импульсов; жестах и мимике; запаха и вкусовых ощущений; хромосомы, которые передают по наследству свойства организма.

А также иметь различный характер:

первичный, производный (промежуточный), выходной; управляющий или осведомляющий; субъективный или объективный; динамический (переменный) или статический (постоянный).

По своему назначению информация делится на массовую и специальную. Существует научная информация, адекватно отображающая объективные закономерности природы, общества, мышления. Ее делят по областям использования и получения на виды:

• общественно-политическую;
• научно-техническую;
• физиологическую;
• химико-биологическую и др.

Информация обладает следующими свойствами:

• полнота, точность, своевременность;
• достоверность, ценность;
• понятность, доступность, краткость;

Информация будет полной, точной и своевременной если ее достаточно для понимания и принятия решений, близка к реальному состоянию и  своевременно получена. Достоверная информация отражает истинное положение дел в определенный период времени и является ценной для решения стоящих задач. Ценная и своевременная информация должна быть изложена понятно, в доступной форме и кратко.

Информация достаточно емкое понятие, в которое вмещается разнообразие явлений и вещей, творения поэтов, научные исследования. Это отражается в  двух формах непрерывной и дискретной. Объекты и явления имеют физические величины в виде массы, температуры, расстояний и т.д. Природа некоторых величин может принимать разные значения в отдельные периоды. Эти значения могут быть близки друг к другу, но все-таки различаются, а  количество значений, которое может принимать такая величина бесконечно. Такие величины называют непрерывными величинами, а содержащаяся информация непрерывной. Для непрерывных величин свойственно отсутствие разрывов промежутков между значениями, которые принимает величина. Масса тела также непрерывная величина, принимающая любое значение от  нуля до бесконечности. Это же характеризует многие другие физические величины такие как расстояние между точками, напряжение электрического тока, площади фигур. Кроме непрерывных существуют количественные величины, это количество электронов в атоме или человек в помещении. Такие величины имеют целые значения и не могут быть дробными. Величины, которые принимают определенные значения называют дискретными, их  значения можно пронумеровать целыми числами. К примеру, это геометрические фигуры, буквы алфавита или цвета радуги.

Рис.1 Геометрические фигуры

Рис.2 Алфавит русский.

Рис.3 Радуга.

Основным элементом информации об объектах и явлениях окружающего мира является слово, это название объекта, свойства, действия с помощью которого названное понятие излагается в письменной форме или в устной речи. Слова строятся из букв алфавита, кроме них используются различные символы, математические знаки суммы, интеграла, сложения, вычитания, знаки препинания и т.п. Все используемые символы помогают образовать различные объекты:

• из цифр – числа;
• из букв – слова;
• из цифр, букв и математических символов – формулы;

Все эти объекты несут о себе информацию:

• числа – информацию о значениях;
• слова – информацию о свойствах объекта и его названии;
• формулы – информацию о зависимости между величинами.

Эта информация имеет дискретную природу и представляется в виде последовательности символов, и её называют символьной информацией.

На основе символов и правил их использования при построении фраз и текстов можно представить по-разному одну и ту же информацию, примером является разница систем письменности в мире. Следовательно разные алфавиты обладают одинаковой возможностью, то есть с помощью алфавита из десяти цифр от 0 до 10 можно записать текст книги или музыкальное произведение. При этом не будет потери информации даже при применении двух символов.

Форма информации отличающаяся от общепринятой называется кодом. Коды широко применяются в нашей жизни это телеграфный код Морзе, почтовые индексы, штрихкоды, программирование в кодах и др. Другие формы дискретной информации представлены в чертежах, схемах и содержат в себе графическую информацию.

Рис.4 Оцифровка звука (y- интенсивность звукового сигнала, t-время)

Способы оценки количества информации.

Существуют разные подходы определения количества информации, для случая определения количества информации i в одном символе алфавита мощности N, формула Хартли принимает вид: i=log2N, где N-количество символов используемого алфавита (мощность алфавита), i-количество информации в сообщении в битах. Чаще всего используется объемный и  вероятностный способ измерения. В  объемном подходе используют двоичную систему счисления, поскольку два противоположных физических состояний можно представить как включено/выключено, заряжено/разряжено и т.п. Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе, подсчитывается по количеству необходимых для записи двоичных символов в целых числах битов. Например, величину b в компьютерной графике называют битовой глубиной цвета. И если размер кода цвета равен b битов, то количество цветов (размер палитры) вычисляют по формуле K = 2b. Вероятностный подход применяется в теории информации и кодирования, в  виде сообщений имеющих представление о наступлении возможных событий. Эти представления возможно недостоверны и выражаются вероятностью, с которой ожидается какое-либо событие. Мера неопределенностей называется энтропией, которая характеризуется некоторой математической зависимостью от совокупности вероятности наступления этих событий. Другими способами измерения информации являются алгоритмический, семантический, смысловой, прагматический. Способ создания алгоритмов необходим для вычислительных машин, в этом случае на примере конкретной машины в  качестве количественной оценки берется минимальное число внутреннего состояния машины, требующееся для воспроизведения данного сообщения. Семантический способ определяет ценность, полезность и содержание информации для оценки эффективности логического опыта, то есть наиболее ценной считается информация, которая содержится в более короткой программе. При этом подходе так же измеряют смысловое содержание сообщений. Прагматический способ определяет полезность информации для достижения пользователем поставленной цели.

Заключение

Особый интерес на практике представляют смысловой, семантический и  прагматический аспекты информации, но в настоящее время не определены объективные количественные критерии меры ценности и полезности информации. Ценность сематической информации заключается в заданной последовательности знаков или первичных сигналов, чем больше знаков передается в отдельный отрезок времени, тем больше передается смысловой информации. Алгоритмический подход к измерению количества информации не нашел широкого практического применения, так как всегда имеет субъективный характер оценки. Информация передается и хранится в виде сообщений, в форме совокупности знаков и сигналов, содержащих информацию.

Литература

1. Образовательная социальная сеть «Подходы к измерению информации» (электронный ресурс)
2. Материал из Википедии-свободная энциклопедия «Формула Хартли» (электронный ресурс)