Główna zawartość
Kurs: Informatyka > Rozdział 3
Lekcja 2: Współczesna teoria informacji- Prędkość modulacji
- Wprowadzenie do zagadnienia "przepustowości"
- Badanie przestrzeni wiadomości
- Pomiar informacji
- Pochodzenie Łańcuchów Markowa
- Badanie łancuchów Markowa
- Matematyczna teoria komunikacji
- Badanie tekstu Markowa
- Entropia (teoria informacji)
- Kody kompresji
- Korekcja błędów
- Poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji
© 2024 Khan AcademyWarunki użytkowaniapolitykę prywatnościInformacja o plikach cookie
Wprowadzenie do zagadnienia "przepustowości"
Wprowadzenie do zagadnienia przepustowości & Rozmiar Wiadomości. Stworzone przez: Brit Cruise.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji
Transkrypcja filmu video
To jasne, że jest inny sposób, by zwiększyć przepustowość
systemu komunikacji: możemy zwiększyć liczbę
różnych zdarzeń sygnałowych. Alicja i Bob, którzy komunikują się
za pomocą sznurka, zorientowali się, że zmieniając
sposób jego trącania, mogą przesyłać wiadomości szybciej. Sznurek można trącać z dużą,
średnią lub małą siłą… Można też uzyskać
dużą i małą częstotliwość, zależnie od naprężenia sznurka. Ten sposób zastosował
Thomas Edison do kodu Morse’a. Wymyślił, żeby używać
słabych i mocnych ogniw do wytwarzania sygnałów
o różnej sile. Stosował też, jak Gauss i Weber,
dwa kierunki przepływu prądu oraz dwie wartości napięcia. Miał więc 3V, 1V, -1V i -3V. Czyli - cztery rodzaje
napięcia do wyboru. Dzięki temu firma
Western Union oszczędzała: mogła zwiększyć
liczbę wysyłanych wiadomości, nie kładąc nowych linii. To jest tzw. kwadrupleks,
używany jeszcze w XX w. Ale znów… Przy zwiększeniu liczby
różnych zdarzeń sygnałowych, pojawiło się pytanie: czy można by wysyłać tysiąc albo milion różnych poziomów
napięcia na impuls? Jak się domyślacie, nawet nieznaczne różnice
są powodem zakłóceń przy odbiorze. W systemach elektrycznych
czynnikiem ograniczającym zawsze jest szum elektryczny. Jeśli do dowolnego przewodu
przyłożymy miernik i ustawimy dostateczną czułość, zawsze wykryjemy jakiś
maleńki niepożądany prąd. To nieunikniony efekt
zjawisk naturalnych: przepływu ciepła, burzy magnetycznej,
czy pozostałości Wielkiego Wybuchu. Zatem różnice między zdarzeniami
sygnałowymi muszą być na tyle znaczne, by szum nie mógł przypadkowo
zmienić jednego zdarzenia w drugie. Wróćmy do początku i zdefiniujmy przepustowość kanału wykorzystując dwa proste parametry. Po pierwsze: liczbę symboli
przekazywanych w ciągu sekundy. Nazywamy to szybkością transmisji; jednostką jest bod,
od Emile’a Baudota. Tę szybkość oznaczamy jako „n”.
Transmisja n symboli na sekundę. Drugim parametrem jest ilość
symboli, z których możemy wybierać, wysyłając pojedynczą wiadomość. Możemy ją oznaczyć jako „s”. Jak już widzieliśmy, te parametry da się ująć
w formę drzewa decyzyjnego. Każdy symbol
można uznać za decyzję. Liczba gałęzi zależy
od ilości możliwych symboli. Po n symbolach mamy drzewo o liczbie liści równej s do potęgi n. A ponieważ każda ścieżka na drzewie
może stanowić wiadomość, liczba liści jest tym samym,
co wielkość przestrzeni wiadomości. Przestrzeń wiadomości
łatwo jest przedstawić graficznie. Ma ona tyle elementów, co podstawa. Przestrzeń wiadomości oznacza
liczbę wszystkich wiadomości, jakie można by wysłać, mając
ciąg n zdarzeń symbolowych. Np. Alicja wysyła Bobowi wiadomość
z dwóch potrąceń sznurka. Do komunikacji używają systemu
potrąceń silnych i słabych. Zatem Alicja może przesłać Bobowi
jedną z czterech możliwych wiadomości. Gdyby stosowali system potrąceń
mocnych, średnich i lekkich, to za pomocą dwóch potrąceń
mogłaby przesłać jedną z trzech do kwadratu,
czyli z dziewięciu wiadomości. Przy trzech potrąceniach liczba
możliwych wiadomości rośnie do 27. A gdyby Alicja i Bob
pisali do siebie w klasie liściki, z których każdy byłby złożony
z dwu liter, to jeden liścik zawierałby
jedną z 26 do kwadratu, czyli z 676 możliwych wiadomości. Koniecznie miejcie świadomość,
że nie zajmujemy się znaczeniem przypisanym
do tych łańcuchów różnic. Chodzi tylko o liczbę
możliwych różnych wiadomości. Powstające ciągi mogą reprezentować
liczby, nazwy, odczucia, muzykę, a może nawet jakiś obcy alfabet,
którego nigdy nie zrozumiemy. Rozpatrując system komunikacji,
myślmy o jego przepustowości, czyli o tym, ile różnych rzeczy
można powiedzieć. Z pomocą przestrzeni
wiadomości określimy, ile w danej sytuacji
jest możliwych wiadomości. Ta prosta, elegancka koncepcja
będzie punktem wyjścia do zdefiniowania informacji. A to z kolei doprowadzi nas do nowoczesnej teorii informacji, która pojawiła się
na początku XX wieku.