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

8 sự kiện trùng hợp đến rùng mình trong lịch sử dù giải thích cách nào cũng không được

Khoa học không thể giải nghĩa tất cả và dưới đây là các bằng chứng.
3

Bí ẩn về cuốn sách chỉ vỏn vẹn 10 trang mà không ai có thể đọc xong trong đời!

Trong tiếng Anh, tiêu đề Cent mille milliards de poèmes được dịch là One hundred thousand billion poems, hoặc One hundred million million poems, hoặc One hundred trillion poems.

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 dường chuyển hóa - Để không trở thành nạn nhân của vọng tưởng

Khi đối diện một vấn đề, ta thường hay tự mình suy diễn, tưởng tượng đủ thứ, để rồi phiền não, đau buồn vì cái tưởng của mình. Nhưng ít ai nhận ra rằng, cái mà ta thấy chỉ là ảo ảnh do tâm tạo nên chứ không phải cái biết chân thật của mình.

Con dường chuyển hóa - Để không trở thành nạn nhân của vọng tưởng

Từ sách - Phim - Quìn - 16/01/2025 08:00
Khi đối diện một vấn đề, ta thường hay tự mình suy diễn, tưởng tượng đủ thứ, để rồi phiền não, đau buồn vì cái tưởng của mình. Nhưng ít ai nhận ra rằng, cái mà ta thấy chỉ là ảo ảnh do tâm tạo nên chứ không phải cái biết chân thật của mình.

Vì sao Google Maps không chỉ đường ngắn nhất mà lại chỉ đường vòng, đây là lý do!

Kỹ năng - KV - 15/01/2025 12:00
Đôi khi nhập địa chỉ cần đến trên Google Maps, bạn sẽ nhận được kết quả là một tuyến đường xa hơn thay vì đường ngắn nhất. Đây là thắc mắc của rất nhiều người, nhưng hóa ra điều bất thường này có nguyên nhân cả đấy.

Câu hỏi Olympia test trí nhớ về câu chuyện tuổi thơ, tưởng không khó mà khó không tưởng khiến cả trường quay "đứng hình"

Thư giãn - Trang Vũ - 15/01/2025 11:00
Truyện thì có thể đã đọc qua nhưng chi tiết này không phải ai cũng nhớ.

TikToker kiếm triệu view nhờ tài nặn búp bê đất sét đẹp long lanh

Phong cách sống - Hoàng Hà - 15/01/2025 10:00
Nhiều người nước ngoài đặt mua những con búp bê đất sét xinh đẹp, sống động của Thanh Đạt, các clip của anh về nội dung này cũng thu hút cả triệu view trên TikTok.

Sách giả, sách lậu bán trên Shopee: Đâu chỉ mình First News điêu đứng

Giải trí - Theo Hồ Lam/TTO - 15/01/2025 09:00
Thông tin Công ty First News chuẩn bị kiện sàn thương mại điện tử Shopee Việt Nam vì bán sách giả, sách lậu đang nhận được sự chú ý của nhiều độc giả.

Biến tiềm năng thành tài năng -  Tìm kiếm sự công nhận là một cái hố không đáy

Từ sách - Phim - YÊN VŨ - 15/01/2025 08:00
Theo Giáo sư Adam Grant, tìm kiếm sự công nhận là một cái hố không đáy, bởi lẽ, sự khao khát địa vị sẽ không bao giờ được thỏa mãn.

Câu đố “Thành phố nào ở nước ta có tên gồm 4 từ?”: Ai trả lời Bà Rịa - Vũng Tàu là sai

Thư giãn - Kim Linh - 14/01/2025 12:00
Những câu hỏi về địa lý trong chương trình Đường lên đỉnh Olympia khiến khán giả thích thú vì được trau dồi kiến thức bổ ích.

Kế hoạch triển khai hàng trăm ngàn nhân vật AI trên Facebook khiến nhiều người bất bình

Kỹ năng - Sơn Vân - 14/01/2025 11:00
Dân mạng xôn xao khi Meta Platforms thông báo đang có kế hoạch đưa nhiều nhân vật AI (hay còn gọi là bot) lên Facebook.

Nếu dám "chia tay" với 3 kiểu người này, cuộc sống tuổi trung niên sẽ ngày càng tốt đẹp hơn

Suy ngẫm - Minh Châu - 14/01/2025 10:00
Trong cuộc sống, việc lựa chọn kết giao với những người phù hợp đóng vai trò vô cùng quan trọng. Bởi lẽ, việc tiếp xúc với những nguồn năng lượng tiêu cực có thể ảnh hưởng đến tâm trạng và cuộc sống của chính chúng ta.

Hạt giống tâm hồn – Bản giao hưởng cuộc sống

Tủ sách - FN - 14/01/2025 09:00
Nhân kỷ niệm 30 năm thành lập, First News - Trí Việt đã cho ra mắt phiên bản bìa cứng của “Hạt giống tâm hồn – Bản giao hưởng cuộc sống” với thiết kế hoàn toàn mới mẻ và hiện đại.

Quên hôm qua – Sống cho ngày mai: Để có những mối quan hệ tốt đẹp

Từ sách - Phim - Quìn - 14/01/2025 08:00
Đôi khi, cuộc đời buộc ta dừng lại để hỏi: 'Ta là ai?' và 'Ta muốn trở thành người như thế nào?'. Chính trong những khoảnh khắc đó, ta tìm thấy khao khát hồi sinh, mạnh mẽ đứng dậy và xây dựng một tương lai đáng sống hơn.

Câu đố một ngày kim giờ quay được mấy vòng? Đáp án 24 vòng là sai

Thư giãn - Lưu Ly - 13/01/2025 12:00
Câu hỏi tưởng đơn giản nhưng không phải ai cũng có câu trả lời chính xác. Đáp án của bạn là gì?

Cách theo dõi tình hình kẹt xe online, tìm đường đi GALA WeChoice Awards 2024 nhanh hết cỡ!

Kỹ năng - KV - 13/01/2025 11:00
Tình trạng kẹt xe, ùn tắc ở TP.HCM thường xuyên xảy ra, nhất là trong các dịp lễ lớn, giờ cao điểm. Ứng dụng này có thể giúp bạn biết được đâu là các cung đường đông phương tiện, tránh được tình trạng kẹt xe.

"Đổi mạng" lấy tiền: Cái giá quá đắt cho một cuộc đời

Suy ngẫm - Điệp Anh - 13/01/2025 10:00
Cuộc sống là hành trình không ngừng nỗ lực, nhưng đừng đánh đổi sức khỏe lấy tiền tài.

Chăm sóc bản thân thật sự - 3 điều cám dỗ khiến chúng ta chăm sóc bản thân giả tạo

Từ sách - Phim - 13/01/2025 09:00
​​​​​​​Có ba điểm bạn cần lưu ý về những điều có thể cám dỗ chúng ta, khiến chúng ta bị cuốn vào, lệch ra khỏi những gì thuộc về chăm sóc bản thân thực thụ và gần hơn với chăm sóc bản thân giả tạo.
HẠT GIỐNG TÂM HỒN
2019 Bản quyền thuộc về hatgiongtamhon.com.vn. Phát triển bởi ONECMS
Thứ 5, 16/01/2025