Для чего необходимо измерение информации
Измерение информации
В нашей жизни каждый из нас что-то измеряет. Например, в детстве, наши родители измеряли нам высоту нашего тела. Это ведь так увлекательно, когда узнаешь, что всего за один год ты вырос на целых 5 сантиметров! Для этих целей мы использовали линейку и дверной косяк, помечая на нём ежегодно зарубками высоту.
Каждое измерение требует своего прибора и своей единицы измерения.
Так, масса какого-либо тела измеряется весами в килограммах, время при помощи часов в секундах и т.д.
У начинающих изучать информатику, сам собой, возникает вопрос о том, в каких единицах измерять информацию?
Наименьшая единица измерения информации
Для измерения информации в информатике используют свою, особенную единицу измерения. Она получила название — «бит» и образована от словосочетания двух английских слов — «binary digit».
Для того чтобы была возможность измерить информацию необходимо, как вы помните, закодировать информацию в цифровые двоичные данные. Только так, мы сможем узнать размер набора цифровых данных, хранящемся в каком-либо файле.
Это определение означает, что не существует никакой другой единицы измерения информации, которая была бы меньше, по своему значению, чем один бит.
Один бит содержит в себе очень малую часть информации. Ведь он способен принимать только одно из двух определенных значений (1 или 0).
Поэтому, измерять информацию, используя лишь одни биты, крайне неудобно — числа выходят очень большими. Это тоже самое, если бы мы измеряли высоту своего тела в миллиметрах.
Например, для кодирования 1 символа в текст достаточно 8 бит. 8 бит называют байтом.
Крупные единицы измерения информации
В связи с этим, в информатике были придуманы более крупные единицы измерения информации, связь между которыми отражена ниже:
Существуют и более крупные единицы информации:
Приведем примеры для сравнения разных объёмов оцифрованной текстовой информации.
Один байт занимает символ, введённый нами с клавиатуры.
100 Кбайт занимает снимок в телефоне с низким разрешением.
1 Мбайт — небольшая художественная книга.
Три гигабайт всего лишь 1 час видеозаписи в хорошем качестве.
Один гигабайт текста способен прочитать человек за всю свою жизнь.
Информационный объём текстового сообщения
Как найти, к примеру, информационный объём сообщения «Информатика – главная наука современности».
Для этого нужно сосчитать общее количество символов в сообщении (заключено в кавычках), учитывая пробелы между словами (пробел в компьютере тоже символ). Итого, получаем 41 символов или 41 байт.
Предлагаем узнать, сколько информации находится в книге из 100 страниц, если на каждой странице умещается 50 строк, а на каждой строке — 60 символов.
100⋅50⋅60=300 000 символов, что составляет 300 000 байт. Переведём всё в килобайты: 300 000 байт /1024=292,97 Кб. В мегабайтах это будет уже 292,97 Кб /1024=0,29 Мб.
Информационный объём мультимедийной информации
Гораздо больше информации включают в себя файлы графических изображений, а ещё больше — видеофайлы.
Мультимедийной информацией называют данные, которые содержат рисунки, фотографии, звук и видео.
К примеру, растровый рисунок, состоит из 1000 на 1000 пикселей.
Каждый пиксель может быть закодирован 24 битами или 3 байтами (так как 24/8=3) и занимает информационный объём равный 1000⋅1000⋅3=3 000 000 байт.
В связи с этим, промышленность выпускает большие по объему носители цифровых данных.
Объём современных цифровых носителей (жёстких или твердотельных дисков), уже достигает объёма нескольких терабайт.
Для чего необходимо измерение информации
Измерение информации: содержательный и алфавитный подходы. Единицы измерения информации.
Вопрос: «Как измерить информацию?» очень непростой. Ответ на него зависит от того, что понимать под информацией. Но поскольку определять информацию можно по-разному, то и способы измерения тоже могут быть разными.
Содержательный подход к измерению информации.
Для человека информация — это знания человека. Рассмотрим вопрос с этой точки зрения.
Получение новой информации приводит к расширению знаний. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.
Отсюда следует вывод, что сообщение информативно (т.е. содержит ненулевую информацию), если оно пополняет знания человека. Например, прогноз погоды на завтра — информативное сообщение, а сообщение о вчерашней погоде неинформативно, т.к. нам это уже известно.
Нетрудно понять, что информативность одного и того же сообщения может быть разной для разных людей. Например: «2×2=4» информативно для первоклассника, изучающего таблицу умножения, и неинформативно для старшеклассника.
Но для того чтобы сообщение было информативно оно должно еще быть понятно. Быть понятным, значит быть логически связанным с предыдущими знаниями человека. Определение «значение определенного интеграла равно разности значений первообразной подынтегральной функции на верхнем и на нижнем пределах», скорее всего, не пополнит знания и старшеклассника, т.к. оно ему не понятно. Для того, чтобы понять данное определение, нужно закончить изучение элементарной математики и знать начала высшей.
Получение всяких знаний должно идти от простого к сложному. И тогда каждое новое сообщение будет в то же время понятным, а значит, будет нести информацию для человека.
Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными.
Алфавитный подход к измерению информации.
Один символ алфавита «весит» 8 бит. Причем 8 бит информации — это настолько характерная величина, что ей даже присвоили свое название — байт.
Сегодня очень многие люди для подготовки писем, документов, статей, книг и пр. используют компьютерные текстовые редакторы. Компьютерные редакторы, в основном, работают с алфавитом размером 256 символов.
В любой системе единиц измерения существуют основные единицы и производные от них.
Для измерения больших объемов информации используются следующие производные от байта единицы:
Измерение информации
Всего получено оценок: 405.
Всего получено оценок: 405.
Как и любую другую физическую величину, информацию можно измерить. Существуют разные подходы к измерению информации. Один из таких подходов рассматривается в курсе информатики за 7 класс.
Что такое измерение информации
При измерении информации следует учитывать как объем передаваемого сообщения, так и его смысловую нагрузку. В связи с этим в информатике существуют разные подходы к измерению информации.
Алфавитный подход к измерению информации
Способы оценки величины информации могут учитывать или не учитывать смысла информационного сообщения.
Один из способов нахождения количества информации основан на определении веса каждого символа в тексте сообщения. При таком подходе объем сообщения зависит от количества знаков в тексте, чем больше тест, тем больше весит информационное сообщение. При этом абсолютно не важно, что написано, какой смысл несет сообщение. Так как определение объема информации привязано к текстовым единицам: буквам, цифрам, знакам препинания, то такой подход к измерению информации получил название алфавитного.
Вес отдельного знака зависит от их количества в алфавите. Число символов алфавита называют мощностью (N). Например, мощность алфавита английского языка по числу символов равно 26, русского языка 33. Но на самом деле, при написании текста используются и прописные и строчные буквы, а также знаки препинания, пробелы и специальные невидимые символы, обозначающие конец абзаца и перевод к новой строке. Поэтому имеют дело с мощностью 128 или в расширенной версии 256 символов.
Бит, байт и другие единицы измерения
Для двоичного алфавита, состоящего из двух символов – нуля и единицы, мощность алфавита будет составлять 2. Вес символа бинарного алфавита выбран в качестве минимальной единицы информации и называется «бит». Происхождение термина «бит» исходит от англоязычного слова «binary», что означает двоичный.
Восемь бит образуют байт.
Название «байт» было придумано в 1956 году В. Бухгольцем при проектировании первого суперкомпьютера. Слово «byte» было получено путем замены второй буквы в созвучном слове «bite», чтобы избежать путаницы с уже имеющимся термином «bit».
На практике величина объема информации выражает в более крупных единицах: килобайтах, терабайтах, мегабайтах.
Следует запомнить, что килобайт равен 1024 байта, а не 1000. Как, например, 1 километр равен 1000 метрам. Эта разница получается за счет того, 1 байт равен 8 битам, а не 10.
Для того, чтобы легче запомнить единицы измерения, следует воспользоваться таблицей степени двойки.
Таблица степеней двойки
Показатель степени
Значение
То есть, 2 3 = 8 – это 1 байт, состоящий из 8 бит, 2 10 = 1024 это 1 килобайт, 2 20 = 1048576 представляет собой 1 мегабайт, 2 30 = 1 гигабайт, 2 40 = 1 терабайт.
Определение количества информации
Вес символа (i) и мощность алфавита (N) связаны между собой соотношением: 2 i = N.
Так, алфавит мощностью в 256 символов имеет вес каждого символа в 8 бит, то есть один байт. Это означает, что на каждую букву приходится по байту. В таком случае, нетрудно определить, сколько весит весь кодируемый текст сообщения. Для этого достаточно вес символа алфавита умножить на количество символов в тексте. При подсчете количества символов в сообщении следует не забывать, что знаки препинания, а также пробелы – это тоже символы и они весят столько же, сколько и буквы.
Например, при условии, что каждая буква кодируется одним байтом, для текста, «Ура! Наступили каникулы.» информационный объем определяется умножением 8 битов на 24 символа (без учета кавычек). Произведение 8 * 24 = 192 бита – столько весит кодируемая фраза. В переводе на байты: 192 бита разделить на 8 получим 24 байта.
Эта схема работает и в обратной задаче. Пусть информационное сообщение составляет 2 килобайта и состоит из 512 символов. Необходимо определить мощность алфавита, используемого для кодирования сообщения.
Решение: Сначала целесообразно 2 килобайта перевести в биты: 2 * 1024 = 2048 (бит). Затем объем информационного сообщения делят на количество символов: 2048 / 512 = 4 (бит), получают вес одного символа. Для определения мощности алфавита 2 возводят в степень 4 и получают 16 – это мощность алфавита, то есть количество символов, используемых для кодирования текста.
Что мы узнали?
Одним из способов определения величины информационного сообщения является алфавитный подход, в котором любой знак в тексте имеет некоторый вес, обусловленный мощностью алфавита. Минимальной единицей измерения информации является бит. Информацию можно также измерять в байтах, килобайтах, мегабайтах.
Информатика. 7 класс
Конспект урока
Единицы измерения информации
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
Каждый символ информационного сообщения несёт фиксированное количество информации.
Единицей измерения количества информации является бит – это наименьшаяединица.
1 Кб (килобайт) = 1024 байта= 2 10 байтов
1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб = 2 10 Кб
1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб = 2 10 Мб
1 Тб (терабайт) =1024 Гб = 2 10 Гб
Формулы, которые используются при решении типовых задач:
Информационный объём сообщения определяется по формуле:
I – объём информации в сообщении;
К – количество символов в сообщении;
i – информационный вес одного символа.
Теоретический материал для самостоятельного изучения.
Любое сообщение несёт некоторое количество информации. Как же его измерить?
Одним из способов измерения информации является алфавитный подход, который говорит о том, что каждый символ любого сообщения имеет определённый информационный вес, то есть несёт фиксированное количество информации.
Сегодня на уроке мы узнаем, чему равен информационный вес одного символа и научимся определять информационный объём сообщения.
Что же такое символ в компьютере? Символом в компьютере является любая буква, цифра, знак препинания, специальный символ и прочее, что можно ввести с помощью клавиатуры. Но компьютер не понимает человеческий язык, он каждый символ кодирует. Вся информация в компьютере представляется в виде нулей и единичек. И вот эти нули и единички называются битом.
Информационный вес символа двоичного алфавита принят за минимальную единицу измерения информации и называется один бит.
Эту формулу можно применять для вычисления информационного веса одного символа любого произвольного алфавита.
Алфавит древнего племени содержит 16 символов. Определите информационный вес одного символа этого алфавита.
Составим краткую запись условия задачи и решим её:
Информационный вес одного символа этого алфавита составляет 4 бита.
Сообщение состоит из множества символов, каждый из которых имеет свой информационный вес. Поэтому, чтобы вычислить объём информации всего сообщения, нужно количество символов, имеющихся в сообщении, умножить на информационный вес одного символа.
Математически это произведение записывается так: I = К · i.
Например: сообщение, записанное буквами 32-символьного алфавита, содержит 180 символов. Какое количество информации оно несёт?
I = 180 · 5 = 900 бит.
Итак, информационный вес всего сообщения равен 900 бит.
В алфавитном подходе не учитывается содержание самого сообщения. Чтобы вычислить объём содержания в сообщении, нужно знать количество символов в сообщении, информационный вес одного символа и мощность алфавита. То есть, чтобы определить информационный вес сообщения: «сегодня хорошая погода», нужно сосчитать количество символов в этом сообщении и умножить это число на восемь.
I = 23 · 8 = 184 бита.
Значит, сообщение весит 184 бита.
Как и в математике, в информатике тоже есть кратные единицы измерения информации. Так, величина равная восьми битам, называется байтом.
Бит и байт – это мелкие единицы измерения. На практике для измерения информационных объёмов используют более крупные единицы: килобайт, мегабайт, гигабайт и другие.
1 Кб (килобайт) = 1024 байта= 2 10 байтов
1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб = 2 10 Кб
1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб = 2 10 Мб
1 Тб (терабайт) =1024 Гб = 2 10 Гб
Итак, сегодня мы узнали, что собой представляет алфавитный подход к измерению информации, выяснили, в каких единицах измеряется информация и научились определять информационный вес одного символа и информационный объём сообщения.
Материал для углубленного изучения темы.
Как текстовая информация выглядит в памяти компьютера.
Набирая текст на клавиатуре, мы видим привычные для нас знаки (цифры, буквы и т.д.). В оперативную память компьютера они попадают только в виде двоичного кода. Двоичный код каждого символа, выглядит восьмизначным числом, например 00111111. Теперь возникает вопрос, какой именно восьмизначный двоичный код поставить в соответствие каждому символу?
Все символы компьютерного алфавита пронумерованы от 0 до 255. Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код ‑ просто порядковый номер символа в двоичной системе счисления.
Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера, называется таблицей кодировки.Таблица для кодировки – это «шпаргалка», в которой указаны символы алфавита в соответствии порядковому номеру. Для разных типов компьютеров используются различные таблицы кодировки.
Таблица ASCII (или Аски), стала международным стандартом для персональных компьютеров. Она имеет две части.
В этой таблице латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений. Это правило соблюдается и в других таблицах кодировки и называется принципом последовательного кодирования алфавитов. Благодаря этому понятие «алфавитный порядок» сохраняется и в машинном представлении символьной информации. Для русского алфавита принцип последовательного кодирования соблюдается не всегда.
Запишем, например, внутреннее представление слова «file». В памяти компьютера оно займет 4 байта со следующим содержанием:
01100110 01101001 01101100 01100101.
А теперь попробуем решить обратную задачу. Какое слово записано следующим двоичным кодом:
01100100 01101001 01110011 01101011?
В таблице 2 приведен один из вариантов второй половины кодовой таблицы АSСII, который называется альтернативной кодировкой. Видно, что в ней для букв русского алфавита соблюдается принцип последовательного кодирования.
Вывод: все тексты вводятся в память компьютера с помощью клавиатуры. На клавишах написаны привычные для нас буквы, цифры, знаки препинания и другие символы. В оперативную память они попадают в форме двоичного кода.
Из памяти же компьютера текст может быть выведен на экран или на печать в символьной форме.
Сейчас используют целых пять систем кодировок русского алфавита (КОИ8-Р, Windows, MS-DOS, Macintosh и ISO). Из-за количества систем кодировок и отсутствия одного стандарта, очень часто возникают недоразумения с переносом русского текста в компьютерный его вид. Поэтому, всегда нужно уточнять, какая система кодирования установлена на компьютере.
Разбор решения заданий тренировочного модуля
№1. Определите информационный вес символа в сообщении, если мощность алфавита равна 32?
№2. Выразите в килобайтах 2 16 байтов.
2 6 = 64, а 2 10 байт – это 1 Кб. Значит, 64 · 1 = 64 Кб.
№3. Тип задания: выделение цветом
8 х = 32 Кб, найдите х.
Свойства информации
Плохое определение информации (на мой взгляд)
Зачем нужно измерять информацию
Вопрос о количестве и, следовательно, мере измерения информации возник тогда, когда:
· Когда информатика стала оформляться в науку, то есть в систему знаний, включающих в себя различные отношения между понятиями и величинами, как логическими, так и количественными;
· Когда инженерам понадобились точные количественные характеристики устройств, обеспечивающих переработку информации.
Но чтобы ввести меру информации надо ещё раз определить, а что, же это такое – информация, в чём её суть. Определение информации как следа от взаимодействия объектов на этих объектах не очень способствует введению меры для оценки её количества.
2. Рассуждения о сущности информации и её свойствах
Моё определение информации. Информация– сформированная (выработанная) человеческим обществом понятийная сущность, позволяющая описывать и оперировать другими понятийными сущностями, а также меру определённости знания об окружающих живой объект действительности, отображая её в количественной, логической или языковой формах.
Понятийная сущность – существующая в материальных структурах мозга связь между зафиксированными в словах (и других фигурах речи и логики) другими понятиями – то есть определяемая через них.
Вопрос – носит ли понятийная сущность материальный или нематериальный характер?
Мой ответ – любая высказанная мысль[1] (в устной или письменной форме) отрывается от субъекта её породившего. Далее она распространяется независимо от него. Но может воздействовать на другой субъекта только в том случае, если
· у последнего существуют созданные заранее структуры, обрабатывающие мысль или любой примитивный сигнал;
· между двумя объектами существует среда передачи.
Поэтому, на мой взгляд, любая понятийная сущность в своей основе носит материальный характер, хотя это не всегда осознаётся носителем структуры по обработке этих сущностей – человеческим мозгом.
Однако, в зависимости от области деятельности человека, возможны варианты различные типы информационных сущностей. Поэтому понятие «информация» имеет различные трактовки в разных предметных областях.
Например, информация может пониматься как:
· абстракция, абстрактная модель рассматриваемой системы (в математике);
· сигналы для управления, приспособления рассматриваемой системы (в кибернетике);
· мера хаоса в рассматриваемой системе (в термодинамике);
· вероятность выбора в рассматриваемой системе (в теории вероятностей);
· мера разнообразия в рассматриваемой системе (в биологии) и др.
Однако в человеческом обществе материальная сущность информации может быть очень сильно замаскирована. Пример: текст песни или рассказа, юридические законы, математические формулы и.т.д..
Эти примеры показывают, что взаимодействие в человеческом обществе может быть:
1. Опосредованным, то есть передача может происходить через искусственно созданные объекты;
2. Отложенным – то есть происходить через неопределённое время;
3. Носить социальный и нравственный характер – то есть быть обращённой к обществу, а не к конкретной личности, а также востребоваться самим преемником по мере необходимости ( по желанию приёмника)
Рассмотрим понятие информации на основе понятия «алфавит» («алфавитный», формальный подход). Дадим формальное определение алфавита.
Алфавит – конечное множество различных знаков, символов, для которых определена операция конкатенации (приписывания, присоединения символа к символу или цепочке символов); с ее помощью по определенным правилам соединения символов и слов можно получать слова (цепочки знаков) и словосочетания (цепочки слов) в этом алфавите (над этим алфавитом).
Буквой или знаком называется любой элемент x алфавита X, где 
. Понятие знака неразрывно связано с тем, что им обозначается («со смыслом»), они вместе могут рассматриваться как пара элементов (x, y), где x – сам знак, а y – обозначаемое этим знаком.
Примеры алфавитов: множество из десяти цифр, множество из знаков русского языка, точка и тире в азбуке Морзе и др. В алфавите цифр знак 5 связан с понятием «быть в количестве пяти элементов».
Конечная последовательность букв алфавита называется словом в алфавите (или над алфавитом).
Длиной p некоторого слова p над алфавитом Х называется число составляющих его букв.
Слово (обозначаемое символом Ø) имеющее нулевую длину, называется пустым словом: |Ø| = 0.
Множество различных слов над алфавитом X обозначим через S(X) и назовем словарным запасом (словарем) алфавита (над алфавитом) X.
В отличие от конечного алфавита, словарный запас может быть и бесконечным.
Слова над некоторым заданным алфавитом и определяют так называемые сообщения.
Таким образом, алфавит должен позволять решать задачу лексикографического (алфавитного) упорядочивания, или задачу расположения слов над этим алфавитом, в соответствии с порядком, определенным в алфавите (то есть по символам алфавита).
Информация содержится не в одном слове, а в предложении или совокупности предложений.
Информация – это некоторая упорядоченная последовательность сообщений, отражающих, передающих и увеличивающих наши знания
Информация актуализируется с помощью различной формы сообщений – определенного вида сигналов, символов.
Информация по отношению к источнику или приемнику бывает трех типов: входная, выходная и внутренняя.
Информация по отношению к конечному результату бывает исходная, промежуточная и результирующая.
Информация по ее изменчивости бывает постоянная, переменная и смешанная.
Информация по стадии ее использования бывает первичная и вторичная.
Информация по ее полноте бывает избыточная, достаточная и недостаточная.
Информация по доступу к ней бывает открытая и закрытая.
Есть и другие типы классификации информации.
В философском аспекте информация делится на мировоззренческую, эстетическую, религиозную, научную, бытовую, техническую, экономическую, технологическую.
Основные свойства информации (Шум, очевидно, не обладает этими свойствами):
Высшей формой информации являются знания.
Из вышеприведенного возникает сомнение, а возможна ли единая мера для оценки количества информации, или хотя бы понимания того, когда и о чём её больше, а когда меньше.
Действительно, существуют разные подходы к оценке количества информации, учитывающие её качественную сторону:
а. Аксиологический подход – учитывает ценность информации:
б.Семантический подход – учитывает форму, содержание в связи с необходимостью владения тезаурусом (словарём) источника и приёмника информации
С практической точки зрения нужно рассмотреть два подхода: вероятностный и полный.
Любые сообщения измеряются в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах, петабайтах и эксабайтах, а кодируются, например, в компьютере, с помощью алфавита из нулей и единиц, записываются и реализуются в ЭВМ в битах.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет