Thông tin học tồn tại như một ngành khoa học quan trọng

theo Giáo trình thông tin học15/07/2024 11:00
Thông tin học tồn tại như một ngành khoa học quan trọng

Một trong những nét đặc trưng của công nghệ thế kỷ 20 là sự phát triển và bùng nổ các phương tiện truyền thông mới.

Cùng với sự phát triển của các phương tiện truyền và xử lý thông tin, một ngành khoa học lý thuyết hình thành, phát triển và trở thành đối tượng của nhiều nghiên cứu sâu sắc, đó là Lý thuyết thông tin.

Lý thuyết thông tin

Đây là ví dụ điển hình về một lý thuyết được khởi xướng đầu tiên bởi một người, kỹ sư điện người Mỹ Claude E. Shannon, mà ý tưởng đầu tiên của ông được đề xuất trong bài báo “A mathematical theory of communication", dăng trên Bell System Technical Journal (1948).

shannon.jpg
Claude E. Shannon đặt nền móng cho ngành thông tin học

Nội dung bài báo của Shannon nhằm giải quyết nhu cầu về cơ sở lý thuyết của công nghệ truyền thông. Nhu cầu này nảy sinh do độ phức tạp của quá trình truyền tin trên các kênh truyền thông như các mạng lưới điện thoại, điện báo và truyền thanh. Thuật ngữ thông tin ở đây là để chỉ các thông báo được truyền đi như: tiếng nói và âm nhạc được truyền đi bằng điện thoại hoặc truyền thanh, hình ảnh được truyền đi bằng truyền hình, các dữ liệu số hoá trên các mạng máy tính.

Lý thuyết thông tin (Infomation theory) là lý thuyết liên quan đến các định luật toán học chi phối việc truyền, tiếp nhận và xử lý thông tin. Chính xác hơn, lý thuyết thông tin đề cập tới các vấn đề về đo số lượng thông tin, biểu diễn thông tin (như vấn đề mã hoá) và khả năng của các hệ thống truyền thông có nhiệm vụ truyền, nhận và xử lý thông tin. Việc mã hoá có thể dùng để chuyển các tín hiệu âm thanh và hình ảnh thành tín hiệu điện, điện từ hoặc dùng để bảo mật thông tin. Lý thuyết thông tin còn được ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau như điều khiển học, ngôn ngữ học, tâm lý học...

Đo thông tin

Ý tưởng cơ bản của lý thuyết thông tin là thông tin có thể xử lý như một đại lượng vật lý, cũng như khối lượng hay năng lượng, nó có thể xác định và đo được bằng đại lượng toán học.

Trước khi xem xét vấn đề thông tin được đo như thế nào, ta cần làm rõ ý nghĩa của "thông tin". Thông thường các thông báo được truyền đi thường mang một ý nghĩa: chúng mô tả hay liên quan tới hiện thực hay các sự kiện có thể nhận thức được. Tuy nhiên không phải bao giờ cũng như vậy. Như trong trường hợp truyền âm nhạc chẳng hạn, ý nghĩa, nếu có sẽ tinh tế hơn trong trường hợp truyền văn bản. Trong một số trường hợp người kỹ sư phải truyền đi một chuỗi các chữ và số hoàn toàn không có nghĩa. Cũng có trường hợp, ý nghĩa không liên quan gì đến vấn đề truyền thông tin.

Xuất phát từ quan điểm truyền tin, khía cạnh ý nghĩa của thông tin là ở chỗ nhận được một thông báo riêng biệt từ một tập hợp các thông báo có thể. Cái mà phải truyền đi là thông báo riêng biệt đã được chọn từ nguồn tin. Như vậy, trong lý thuyết thông tin, thông tin là ý định lựa chọn một thông báo từ một tập hợp các thông báo có thể. Hơn nữa sự lựa chọn này xảy ra với một xác suất nào đó, một vài thông báo có thể xảy ra thường xuyên hơn các thông báo khác.

Sự lựa chọn đơn giản nhất là lựa chọn giữa hai khả năng như nhau, tức là mỗi khả năng có xác suất bằng nhau, bằng 1/2. Đây là tình huống, ví dụ: khi gieo một đồng tiền, khả năng chọn mặt “sấp” hoặc “ngửa” là như nhau và có xác xuất là p = 1/2. Lượng thông tin được tạo ra từ cách lựa chọn như thế được coi là một đơn vị của thông tin và đơn vị này đượcgọi là bit. Trong ví dụ trên, nếu ký hiệu “sấp” là số 1, “ngửa” là số 0 thì chỉ có một cách chọn để biểu diễn thông báo là 1 hoặc 0. Số 0 và 1 là những chữ số của hệ đếm nhị phân và việc chọn giữa hai ký hiệu đỏ tương ứng với một đơn vị thông tin nhị phân, đó chính là bit.

Vậy theo quan điểm của lý thuyết thông tin, bit là đơn vị thông tin tương đương với kết quả của sự lựa chọn giữa hai khả năng như nhau, như giữa 1 và 0 trong hệ số nhị phân được sử dụng trong máy tính điện tử. Bit là từ viết tắt của từ "binary digit", nghĩa là số nhị phân. Nó cũng được sử dụng làm đơn vị của bộ nhớ máy tính, tương ứng với khả năng lưu trữ kết quả của sự lựa chọn giữa hai khả năng.

Entropy và thông tin

Entropy là thuật ngữ mượn của nhiệt động học. Đó là đại lượng đặc trưng cho độ bất định hay nhiễu loạn của một hệ kín. Trong lý thuyết thông tin, entropy của một tập hợp thông báo là lượng thông tin trung bình của nó. Nói cách khác lượng thông tin thu được về việc xảy ra một sự kiện nào đó được xác định là bằng độ bất định của sự kiện đó trước khi biết nó xảy ra. Điều đó cũng có nghĩa là lượng tin càng cao khi độ bất ngờ của sự kiện càng lớn.

Entropy nhận giá trị nhỏ nhất bằng 0 khi có một thông báo chắc chắn xảy ra (tức là có xác suất bằng 1) còn tất cả các thông báo khác không xảy ra (có xác suất bằng 0). Về mặttrực giác ta cũng thấy rằng sẽ không có thông tin trong một thông báo mà ta đã biết chắc nó xảy ra. Ví dụ khi gieo một đồng tiền mà thông báo "xuất hiện sấp hoặc ngửa" thì coi như chẳng có nội dung thông tin nào.

Như vậy với lý thuyết thông tin, Shannon đã chứng minh được rằng thông tin có thể đo được, tức là với bản tin bất kỳ ta có thể xác định được nó chứa bao nhiêu đơn vị tin tức.

Thông tin có thể đo được. Đó là phát minh cũng có ý nghĩa về sự hiểu biết của con người đối với thế giới khách quan như ý nghĩa về khả năng đo được của năng lượng. Người ta đã chế tạo ra các máy để sản sinh và chế biến được năng lượng và giờ đây người ta cũng chế tạo ra các máy để gia công tin tức, đó là máy tính điện tử.

Những phương pháp của lý thuyết thông tin được sử dụng để mã hoá các thông tin ngữ nghĩa, đưa thông tin vào máy tính để bảo quản và thực hiện các quá trình tìm tin, truyền tin.

Một trong những nhiệm vụ chính của lý thuyết thông tin là nghiên cứu và nâng cao hiệu quả các quá trình truyền tin theo các kênh. Các quá trình này cũng được thông tin học nghiên cứu.

 


Gửi bình luận
(0) Bình luận
1

Tại sao đồng hồ có 12 số giờ, mà không phải 6, hay đủ cả 24 tiếng?

Trên thực tế, loài người đã sử dụng các hệ đồng hồ có 6 số, 8 số, 10 số, 18 số và 24 số. Nhưng bằng cách nào đó, hệ thống 12 giờ vẫn trở nên phổ biến nhất.
3

Anh van em đấy, em đừng yêu AI

Con người đang đắm đuối với AI - những người tình hoàn hảo, luôn luôn lắng nghe, luôn luôn thấu hiểu, khả năng dỗ dành ngọt ngào thì miễn bàn.
4

Xếp hạng 8 đại cao thủ Kim Dung - Cổ Long: Vô Danh Thần Tăng suýt bị loại

Bài viết so sánh và xếp hạng 8 cao thủ võ lâm hàng đầu từ các tác phẩm của hai đại văn hào Kim Dung và Cổ Long. Liệu ai sẽ là người đứng đầu trong bảng xếp hạng này?
5

Bí mật mối tình sét đánh Mộng Cô và Hư Trúc

Hư Trúc và Mộng Cô, hai con người tưởng chừng như khác biệt, lại nên duyên chỉ sau ba lần gặp gỡ ngắn ngủi.

Võ hiệp Kim Dung - Hé lộ nguồn gốc bí ẩn trong tên của cao thủ Lâm Triều Anh

Lâm Triều Anh hóa ra có mối quan hệ đặc biệt với vị cao thủ này.

25 sự thật tâm lý thú vị sẽ làm bạn kinh ngạc

Mọi người đều tò mò khi nhắc đến chủ đề tâm lý học, đặc biệt là tâm lý con người. Tại sao chúng ta cư xử theo một cách nhất định và những lý do liên quan đến những sự thật tâm lý thú vị như vậy luôn là điều hấp dẫn. 

Phát hiện mới về truyền thông tin trong bộ não chúng ta

Các nhà khoa học đã xác định được một dạng truyền thông tin rất độc đáo trong tế bào não người.

Kim Dung: Cùng 1 công phu như Kiều Phong, Hồng Thất Công không thể đánh bại Vương Trùng Dương

Vì sao Kiều Phong có thể đẩy lùi Vô Danh thần tăng còn Hồng Thất Công thì không thể đánh bại Vương Trùng Dương?

Tiểu thuyết Kim Dung: Vì sao Tây Độc Âu Dương Phong cứ thấy Chu Bá Thông là e dè?

Phải chăng Chu Bá Thông có "vũ khí bí mật" nào khiến Âu Dương Phong sợ hãi?

Kiến có thể làm "phẫu thuật" để cứu đồng loại

Kiến là loài sinh vật thứ hai trên thế giới được biết đến có thể làm điều này, chỉ sau con người.

Công nghệ thông tin thời kỳ hiện đại đã bắt đầu như thế nào?

Những kết quả nghiên cứu của Rudolf Hertz về sóng điện từ (1887) và việc phát minh ra “diode” nổi tiếng của Ambrose Fleming (1904) cho phép con người sử dụng điện tử vào truyền thông mà không cần dây dẫn.

Con đường chính trực của Martha Beck mời gọi mỗi người sống thật với bản thân mình

Trong thế giới đầy rẫy áp lực, việc giữ được sự chính trực và toàn vẹn của chính mình không dễ dàng. Hiểu được điều đó, nhà xã hội học Martha Beck đã viết cuốn sách Con đường chính trực như một lời mời gọi mỗi người quay trở về với bản thân.

Nghệ sĩ Trần Mạnh Tuấn: Thổi hồn vào nhạc Trịnh bằng câu chuyện của đời mình

Giải trí - Tiểu Vũ - 02/04/2025 14:00
Nghệ sĩ Trần Mạnh Tuấn không chỉ thổi hồn vào những bản nhạc của Trịnh mà qua những giai điệu ấy anh đã kể câu chuyện của đời mình khi có một tình yêu thủy chung và một tình bạn rất đẹp.

Xem Địa đạo: 'Tôi phát khóc khi nghĩ đến những người du kích, tuổi trẻ thời ấy khủng khiếp'

Điện ảnh - Lê Giang - TT - 02/04/2025 13:04
Các bạn trẻ ơi, các bạn có thể nghĩ phim này khó coi. Không phải đâu. Phim này rất hấp dẫn vì chân thật chưa từng thấy! Nghệ sĩ Cao Minh nói trong buổi ra mắt phim Địa đạo.

Trịnh Công Sơn và Khánh Ly tình tri kỷ

Giải trí - Long Phạm - 02/04/2025 13:00
Dù không phải tình nhân nhưng giữa Trịnh Công Sơn và Khánh Ly lại tồn tại một tình tri kỷ mà không bóng hồng nào có được khi bước qua đời ông.

Nghe nhạc Trịnh: ‘Yêu em lòng chợt từ bi bất ngờ’

Giải trí - Tiểu Vũ - 02/04/2025 12:00
"Yêu em lòng chợt từ bi bất ngờ”, có lẽ là một trong những câu hát sâu sắc và đặc biệt nhất trong ca từ của Trịnh Công Sơn.

OpenAI, Google, Anthropic với các động thái AI mới gây bất ngờ

Kỹ năng - Sơn Vân - 02/04/2025 11:00
Tuần qua là một tuần sôi động trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI) khi các công ty hàng đầu giới thiệu hàng loạt công cụ, mô hình và nghiên cứu mới.

Từ quốc gia nghèo đến nền kinh tế phát triển nhanh nhất - Bài 2: Những thương hiệu đi cùng năm tháng

Văn hóa - ANH THƯ - 02/04/2025 09:55
Trong tác phẩm Cho tôi xin một vé đi tuổi thơ, nhà văn Nguyễn Nhật Ánh có viết: “Hồi đó, tôi chỉ thích có 3 món: mì gói, mì gói và dĩ nhiên mì gói”.

Từ quốc gia nghèo đến nền kinh tế phát triển nhanh nhất - Bài 1: Khó khăn, thách thức và đổi mới

Văn hóa - ANH THƯ - 02/04/2025 09:51
Sau năm 1975, nước ta đối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng: nền kinh tế bị tàn phá nặng nề sau nhiều năm chiến tranh, cơ sở hạ tầng lạc hậu, sản xuất đình trệ và đời sống người dân gặp nhiều khó khăn...

Đặc sắc tour du lịch lễ 30-4, 1-5

Giải trí - THI HỒNG - 02/04/2025 09:45
Trong kỳ nghỉ lễ 30-4 và 1-5 này, TPHCM sẽ có thêm nhiều tour tuyến hấp dẫn phục vụ du khách trong nước và quốc tế đến vui chơi, nghỉ dưỡng, bao gồm cả tour ngày và tour đêm.

Xem Khi cuộc đời cho bạn quả quýt, tôi thấm câu nói: "Con ơi, hãy ước mơ thay phần mẹ"

Điện ảnh - Đông - 02/04/2025 09:00
Ngày mẹ ra đi, câu nói này cứ ám ảnh lấy tôi.

Con đường chính trực của Martha Beck mời gọi mỗi người sống thật với bản thân mình

Từ sách - Phim - Hồ Lam - 02/04/2025 08:00
Trong thế giới đầy rẫy áp lực, việc giữ được sự chính trực và toàn vẹn của chính mình không dễ dàng. Hiểu được điều đó, nhà xã hội học Martha Beck đã viết cuốn sách Con đường chính trực như một lời mời gọi mỗi người quay trở về với bản thân.

Người trẻ hát nhạc Trịnh: Làm mới nhưng vẫn giữ hồn xưa

Giải trí - Tiểu Vũ - 01/04/2025 14:00
Nhạc Trịnh dù thể hiện dưới bất cứ hình thức nào thì vẫn giữ nguyên những giá trị cốt lõi của người nhạc sĩ tài hoa.

Thể Thiên: Hành trình cách tân nhạc Trịnh Công Sơn

Giải trí - Tiểu Vũ - 01/04/2025 13:00
Thể Thiên có một hành trình cách tân nhạc Trịnh vô cùng ấn tượng để khẳng định dấu ấn cá nhân, đã thu hút sự chú ý của công chúng lẫn báo chí quốc tế.

Chàng trai TP.HCM biến bánh kem thành tác phẩm nghệ thuật đẹp đến không nỡ ăn

Phong cách sống - Nhật Thùy - 01/04/2025 12:00
Nhiều chiếc bánh kem của Anh Triết trông như tác phẩm điêu khắc hoàn mỹ, hoặc mô phỏng túi hàng hiệu y như thật, khiến khách hàng luyến tiếc không nỡ ăn.

Gemini lại "vượt mặt" ChatGPT với tính năng mới

Kỹ năng - Tuấn Anh - 01/04/2025 11:00
Gemini AI vừa có một tính năng mới mà ChatGPT chưa thể sánh kịp.
HẠT GIỐNG TÂM HỒN
2019 Bản quyền thuộc về hatgiongtamhon.com.vn. Phát triển bởi ONECMS
Thứ 4, 02/04/2025