مقاربة ذات معنى و أبجدي لقياس المعلومات

ويثير تطوير تكنولوجيا الحاسوب في عصر المعلومات الجديد العديد من الأسئلة الإضافية، ويفتح فرصا جديدة ومعرفة جديدة. ولكن مع هذا، هناك العديد من المعضلات التي تحتاج إلى حل. لذلك، على سبيل المثال، عند دراسة أجهزة الكمبيوتر، من المهم أن نفهم كيف يعالج، يتذكر ويحول الملفات، ما هو ترميز البيانات وفي أي شكل تنسيق المعلومات. ولكن الموضوع الرئيسي للمناقشة هو مسألة ما هي النهج الرئيسية لقياس المعلومات. سيتم شرح الأمثلة والتفسيرات لكل جانب بالتفصيل في هذه المقالة.

المعلومات في علوم الحاسب الآلي

للبدء في فهم نهج المعلومات لتخزين البيانات، فمن الضروري أولا لمعرفة ما يمثل مجال المعلومات في مجال الكمبيوتر وما يظهر. بعد كل شيء، إذا أخذنا علوم الكمبيوتر كعلم، ثم الهدف الرئيسي للدراسة هو المعلومات. كلمة اللغة اللاتينية نفسها والترجمة إلى لغتنا تعني "التعارف"، "التفسير"، "الحد". ويستخدم كل علم تعريفات مختلفة لهذا المفهوم. في مجال الكمبيوتر، وهذه هي كل تلك المعلومات حول مختلف الظواهر والأشياء التي تحيط بنا، مما يقلل من درجة من عدم اليقين ودرجة جهلنا لهم. ولكن، من أجل تخزين جميع الملفات والبيانات والرموز في جهاز كمبيوتر إلكتروني، فمن الضروري معرفة خوارزمية لترجمتها إلى شكل ثنائي والوحدات الموجودة لقياس كمية البيانات. ويبين الأسلوب الأبجدي لقياس المعلومات كيف بالضبط جهاز الكمبيوتر يحول الرموز إلى رمز ثنائي من الأصفار والأخرى.

ترميز المعلومات بواسطة جهاز كمبيوتر إلكتروني

تكنولوجيا الكمبيوتر قادرة على التعرف، معالجة وتخزين ونقل البيانات المعلومات فقط في التعليمات البرمجية الثنائية. ولكن إذا كان تسجيل صوتي، نص، فيديو، صورة رسومية، كيف يمكن لآلة تحويل أنواع مختلفة من البيانات إلى نوع ثنائي؟ وكيف يتم تخزينها في هذا النموذج في الذاكرة؟ يمكن الإجابة على هذه الأسئلة إذا كنت تعرف النهج الأبجدي لتحديد كمية المعلومات، الجانب المحتوى والجوهر الفني للترميز.

ترميز المعلومات هو لتشفير الأحرف في رمز ثنائي يتكون من علامات "0" و "1". انها بسيطة من الناحية الفنية لتنظيم. والإشارة هي، إذا كان هناك واحد، يشير الصفر عكس ذلك. يتساءل البعض لماذا لا يمكن للكمبيوتر، مثل الدماغ البشري، والحفاظ على أرقام معقدة، لأنها أصغر في الحجم. ولكن الحوسبة الإلكترونية أسهل للعمل مع رمز ثنائي ضخم، بدلا من تخزين أرقام معقدة في الذاكرة الخاصة بك.

نظم حساب التفاضل والتكامل الكمبيوتر

كنا نعد من 1 إلى 10، إضافة وطرح والضرب والقيام بعمليات مختلفة على الأرقام. الكمبيوتر هو فقط قادرة على العمل مع اثنين من الأرقام. ولكن هل في كسور من ميلي ثانية. كيف ترميز آلة الكمبيوتر وتفرز الأحرف؟ هذه خوارزمية بسيطة إلى حد ما، والتي يمكن اعتبارها على سبيل المثال. نهج أبجدي لقياس المعلومات، وحدات قياس البيانات، وسوف ننظر في وقت لاحق قليلا، بعد جوهر الترميز وفك تشفير البيانات يصبح واضحا.

هناك العديد من برامج الكمبيوتر التي تترجم بصريا أنظمة حساب التفاضل والتكامل أو سلسلة نصية إلى رمز ثنائي والعكس بالعكس.

ونحن سوف تنفذ الحسابات يدويا. يتم ترميز المعلومات من قبل التقسيم المعتاد بنسبة 2. لذلك، لنفترض أن لدينا رقم عشري من 217. نحن بحاجة إلى تحويلها إلى رمز ثنائي. وللقيام بذلك، قسمها بالرقم 2 إلى أن يكون الباقي صفر أو واحد.

• 217/2 = 108 مع المتبقي 1. بشكل منفصل، ونحن نكتب من بقايا، وأنها سوف تخلق إجابتنا النهائية.
• 108/2 = 54. هنا الباقي هو رقم 0، منذ 108 مقسمة تماما. لا ننسى أن علامة نفسك مع بقايا الطعام. بعد كل شيء، إذا فقدت رقم واحد على الأقل، فإن العدد الأصلي يكون مختلفا.
• 54/2 = 27، والباقي هو 0.
• 27/2 = 13، اكتب 1 إلى الباقي. أرقامنا من الباقي إنشاء رمز ثنائي، والتي يجب أن تقرأ في ترتيب عكسي.
• 13/2 = 6. هنا وحدة في ما تبقى، ونحن نكتب بها.
• 6/2 = 3 مع باقي 0. في الإجابة النهائية، يجب أن تكون الأرقام أكثر من كل الإجراءات التي قمت بها.
• 3/2 = 1 مع الباقي 1. نكتب الباقي والرقم 1، وهو التقسيم النهائي.

إذا قمت بتنسيق الإجابة، بدءا من الرقم في الإجراء الأول، والنتيجة هي 10011011، ولكن هذا غير صحيح. يجب إعادة كتابة الرقم الثنائي بترتيب عكسي. وهنا هي النتيجة النهائية لترجمة الرقم: 11011001. وهناك مقاربة ذات معنى وقابلية أبجدية لقياس المعلومات تستخدم بيانات هذا الشكل بالضبط للتخزين والنقل. يتم كتابة التعليمات البرمجية الثنائية إلى جدول التعليمات البرمجية وتخزينها هناك حتى تحتاج إلى عرضها على شاشة العرض. ثم، يتم ترجمة المعلومات إلى شكل مألوف، ودعا فك التشفير.

وتظهر الصورة بوضوح خوارزمية للترجمة من ثنائي إلى عشري. ويتم ذلك من خلال صيغة بسيطة. يتم ضرب الرقم الأول من التعليمات البرمجية في 2 إلى قوة 0، نضيف إليها الرقم التالي مضروبا في 2 إلى حد أكبر، وهلم جرا. ونتيجة لذلك، كما يمكن أن يرى من الصورة، نحصل على نفس العدد الأصلي واحد عند ترميز.

نهج أبجدي لقياس المعلومات: جوهر، وحدات

لقياس كمية البيانات في تسلسل نصي من الأحرف، تحتاج إلى استخدام النهج القائم. محتوى النص ليست مهمة هنا، والشيء الرئيسي هو الارتباط الكمي للعلامات. بسبب هذا الجانب، يتم حساب قيمة الرسالة النصية المشفرة على الكمبيوتر. ووفقا لهذا النهج، تتناسب القيمة الكمية للنص مع عدد الحروف المدخلة من لوحة المفاتيح. ويرجع ذلك إلى هذه الطريقة لقياس حجم المعلومات وغالبا ما تسمى الحجمي. يمكن أن تكون الرموز مختلفة تماما من حيث الحجم. ومن الواضح أن الأرقام مثل 0 و 1 تحمل 1 بت من المعلومات، والحروف وعلامات الترقيم، والفضاء - وزن آخر. يمكنك إلقاء نظرة على جدول أسي لمعرفة التعليمات البرمجية الثنائية لحرف معين. لحساب حجم النص المطلوب، تحتاج إلى إضافة وزن جميع علامات - الأجزاء المكونة للنص بأكمله. هذا هو الأسلوب الأبجدي لتحديد كمية المعلومات.

في علوم الكمبيوتر، وهناك العديد من المصطلحات التي تستخدم على نحو متزايد في الحياة اليومية. لذا، فإن الأبجدية في علم الحاسوب تعني مجموعة من جميع الرموز، بما في ذلك الأقواس والمسافات وعلامات الترقيم والرموز السيريلية والأحرف اللاتينية، وهي ليست سوى عنصر نصي. هنا هناك نوعان من التعريفات، وفقا التي سيتم احتساب قيمة معينة.

1. بسبب التعريف الأول، من الممكن حساب حدوث الأحرف في رسالة نصية، عندما يكون احتمال حدوثها مختلفا تماما. لذلك، يمكننا أن نقول أن بعض الحروف في الكلمات الروسية نادرا جدا، على سبيل المثال، "ъ" أو "ё".

2. ولكن في بعض الحالات هو أكثر ملاءمة لحساب الكمية التي نحتاجها عن طريق إدخال مظهر إكيبروبابل من كل رمز. ثم سيتم استخدام صيغة حسابية أخرى.

هذا هو الأسلوب الأبجدي لقياس المعلومات.

احتمال الاحتمال المتساوي للشخصيات في ملف نصي

ولشرح هذا التعريف، من الضروري افتراض ظهور جميع الإشارات في النص أو الرسالة بنفس التردد. لحساب مقدار الذاكرة التي تشغلها في الكمبيوتر، فمن الضروري أن يغرق في نظرية الاحتمالات والاستنتاجات المنطقية البسيطة.

لنفترض أن النص يظهر على شاشة العرض. نحن نواجه مهمة حساب مقدار ذاكرة الكمبيوتر. اسمحوا النص يتكون من 100 حرفا. اتضح أن احتمال ظهور حرف واحد أو رمز أو علامة سيكون جزء مائة من الحجم الكلي. إذا قرأت كتابا عن نظرية الاحتمال، يمكنك أن تجد صيغة بسيطة من شأنها أن تحدد بدقة القيمة العددية لفرصة ظهور علامة في أي موقف من النص.

ربما، والدليل على الصيغ والنظريات لن تكون مثيرة للاهتمام للجميع، وبالتالي، مع الأخذ بعين الاعتبار الصيغ من العلماء المعروفين، ويستمد التعبير المحسوب:

I = لوغ ₂ (1 / p) = لوغ ₂ N (بيت)؛ 2 ⁱ = N،

حيث أنا هي القيمة التي نحتاج إلى معرفتها، p هو قيمة عددية لإمكانية وجود علامة في موضع النص، N في معظم الحالات يساوي 2، لأن آلة الكمبيوتر ترميز البيانات إلى رمز ثنائي يتكون من اثنين من الكميات.

ويفترض النهج الحجمي الأبجدي لقياس المعلومات أن وزن علامة حرف واحد يساوي 1 بت - الحد الأدنى من وحدة القياس. بواسطة الصيغة، يمكنك تحديد ما يعادل البايت، كيلو بايت، ميغابايت، الخ.

احتمال مختلف لحدوث الرموز في النص

إذا افترضنا أن العلامات تظهر بترددات مختلفة (على التوالي، وفي أي موضع من النص قد يكون احتمال حدوثها مختلفا)، يمكننا حينئذ أن نقول إن وزن المعلومات يختلف أيضا. ومن الضروري حساب قياس المعلومات وفقا لصيغة أخرى. النهج الأبجدي للمواضيع هو عالمي، مما يعني كلا من إمكانية متساوية ومختلفة لتكرار حدوث علامة في النص. ولن نتطرق إلى الصيغة المعقدة لحساب هذه الكمية، مع مراعاة الاحتمالات المختلفة لحدوث الرمز. من الضروري أن نفهم أن مثل هذه الرسائل "ъ"، "х"، "ф"، "ч"، في الكلمات الروسية واجهت أقل كثيرا في كثير من الأحيان. لذلك، يصبح من الضروري النظر في وتيرة ظهور وفقا لصيغة أخرى. بعد إجراء بعض الحسابات، جاء العلماء إلى استنتاج مفاده أن وزن المعلومات من الرموز التي نادرا ما تكون أكبر بكثير من وزن الحروف التي غالبا ما تصادف. لحساب كمية النص، تحتاج إلى أن تأخذ في الاعتبار كمية التكرار من كل حرف ووزنه المعلومات، فضلا عن حجم الأبجدية.

قياس المعلومات: جوانب فرعية من جانب المحتوى

يمكنك تجاهل النهج الأبجدي لقياس المعلومات. المعلوماتية تقدم جانبا واحدا أكثر من قياس البيانات - ذات مغزى. هنا، يتم حل مشكلة مختلفة قليلا. لنفترض أن الشخص الذي يجلس على جهاز كمبيوتر يتلقى معلومات عن ظاهرة أو شيء ما. ومن الواضح مسبقا أنه لا يعرف أي شيء، لذلك هناك عدد معين من الخيارات المحتملة أو المتوقعة. بعد قراءة الرسالة، يختفي عدم اليقين، وترك خيار واحد، يجب أن تحسب قيمة. ننتقل إلى صيغة مساعدة. وستحسب القيمة في الوحدة الدنيا - بتة. مثل النهج الأبجدي لقياس كمية المعلومات، سيتم اختيار الصيغة الصحيحة مع الأخذ بعين الاعتبار 2 الحالات المحتملة: احتمال مختلف ومتساوي وقوع الأحداث.

الأحداث التي واجهتها مع احتمال متساو

وكما هو الحال في حالة تطبيق نهج أبجدي موضوعي في قياس المعلومات، تحسب الصيغة المطلوبة في النهج المجدي مع مراعاة الانتظام المعروف بالفعل الذي استخلصه العالم هارتلي:

2 ⁱ = N،

حيث أنا هو حجم الحدث الذي نحن بحاجة إلى العثور عليها، و N هو عدد الأحداث التي واجهتها في تردد إكيبروبابل. وتعتبر قيمة i في الوحدة الدنيا للحساب - بتة. يمكن للمرء أن يعبر عن طريق اللوغاريتم.

مثال على حساب الحدث إكويبروبابيليتي

دعونا نقول أن لدينا 64 بلميس على طبق، في واحدة منها يتم إخفاء مفاجأة بدلا من اللحوم. فمن الضروري لحساب كم المعلومات التي يحتوي عليها الحدث عندما كان هذا بيلمن التي تم سحبها مع مفاجأة، وهذا هو، لقياس المعلومات. النهج الأبجدي هو بسيط مثل الهدف واحد. وفي حالتين، تستخدم نفس الصيغة لحساب كمية المواد الإعلامية. نحن بديلا عن الصيغة المعروفة لكمية: 2 ^ط = 64 = 2 ⁶ . النتيجة: i = 6 بتات.

قياس المعلومات مع مراعاة الاحتمالات المختلفة لحدوث حدث ما

لنفترض أن لدينا حدث مع احتمال حدوث p. وسوف نفترض أن القيمة i، المحسوبة في البتات، هي رقم يميز حقيقة وقوع الحدث. وبناء على ذلك، يمكن القول بأن القيم يمكن حسابها من الصيغة الحالية: 2 ⁱ = 1 / p.

الاختلافات بين النهج الأبجدية والمفيدة لبعد المعلومات

من نهج حجم يختلف عن جوهر؟ بعد كل شيء، الصيغ لحساب كميات من المعلومات هي نفسها تماما. والفرق هو أن الجانب الأبجدي يمكن استخدامها إذا كنت تعمل مع النصوص، في حين أن المحتوى واحد يسمح لك لحل أي مشاكل نظرية الاحتمالات، وحساب كمية المعلومات من بعض الأحداث مع الأخذ بعين الاعتبار مظهرها المحتمل.

النتائج

ومن شأن الأسلوب الأبجدي لقياس المعلومات بنفس الطريقة التي يتم بها قياس المعلومات ذات الصلة أن يعطي فرصة لمعرفة وحدات البيانات وما هو الحجم الذي ستشغله الإشارات النصية أو أي معلومات أخرى. يمكننا ترجمة أي نص وملفات رقمية، رسائل إلى رمز الكمبيوتر والعودة، في حين دائما معرفة مقدار الذاكرة التي سوف تشغل في جهاز كمبيوتر.