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

Không phải Kiều Phong, chỉ 2 cao thủ sở hữu những tuyệt kỹ này có thể khiến Vô Danh Thần Tăng thua đau

Ai là người có tuyệt kỹ có thể phá vỡ "tường khí" hộ thể của Vô Danh Thần Tăng?
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

Vì sao Tiêu Phong truyền võ công cho kẻ thù là Hư Trúc mà bỏ qua Đoàn Dự?

Vì sao Tiêu Phong lại chọn Hư Trúc, người có ân oán với mình, thay vì Đoàn Dự, người anh em kết nghĩa, để kế thừa võ công Cái Bang?
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.

Chăm sóc bản thân thật sự: 3 điều bạn cần nhớ để không lạc lối

Ngày nay, đâu đâu cũng nhắc đến “chăm sóc bản thân” (Real self-care), nhưng bạn có bao giờ tự hỏi: Liệu chúng ta có đang thực sự chăm sóc bản thân đúng nghĩa, hay chỉ đang chạy theo những hình mẫu hoàn hảo mà ai đó dựng lên?

Chăm sóc bản thân thật sự: 3 điều bạn cần nhớ để không lạc lối

Từ sách - Phim - Quìn - 17/04/2025 08:00
Ngày nay, đâu đâu cũng nhắc đến “chăm sóc bản thân” (Real self-care), nhưng bạn có bao giờ tự hỏi: Liệu chúng ta có đang thực sự chăm sóc bản thân đúng nghĩa, hay chỉ đang chạy theo những hình mẫu hoàn hảo mà ai đó dựng lên?

Tránh xa loại người này, bạn sẽ không rơi vào nghèo khó

Suy ngẫm - Nguyệt - 16/04/2025 13:00
Con người chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các mối quan hệ xung quanh.

Chuỗi chương trình nghệ thuật đặc sắc chào mừng kỷ niệm 50 năm thống nhất đất nước

Giải trí - P.V - 16/04/2025 12:00
Hướng tới kỷ niệm 50 năm Ngày Giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước (30.4.1975 - 30.4.2025), các đơn vị nghệ thuật thuộc Bộ VH-TT-DL tổ chức chuỗi chương trình nghệ thuật đặc sắc trên cả nước.

Vĩnh biệt "Copy/Paste", "AI/Regenerate" đang cách mạng hóa việc học tập của sinh viên

Kỹ năng - Thanh Long - 16/04/2025 11:00
"AI/Regenerate" được ví như Người Nhện, như thuốc thông minh, như người khuân vác kiến thức. Nhưng hãy coi chừng, AI cũng có thể gây nghiện.

Xem "Sex Education", tôi phát hiện lỗi sai nghiêm trọng khi dạy con, khiến đứa trẻ đánh mất chính mình

Điện ảnh - Ứng Hà Chi - 16/04/2025 09:00
Điều tốt nhất cha mẹ có thể làm không phải là dẫn dắt con từng bước, mà là để con tự do bay trên bầu trời của chính mình.

Dám Tha Thứ – Khi ta bắt đầu hiểu chính mình

Từ sách - Phim - Quìn - 16/04/2025 08:00
Ai trong chúng ta cũng từng tổn thương. Có người mang nỗi buồn từ tuổi thơ, có người vẫn chưa quên một lời nói vụn vỡ, hay một người từng thân mà giờ đã hóa xa lạ. Nhưng điều khiến bạn mệt mỏi không phải là ký ức, mà là việc bạn phải ôm lấy nó mỗi ngày.

Chàng trai đi xe đạp Thống Nhất từ Hà Nội vào TP.HCM để xem lễ diễu binh 30/4

Phong cách sống - Hải My - 15/04/2025 13:00
Hành trình đạp xe từ Hà Nội vào TP.HCM của anh chàng này thu hút cả triệu người theo dõi.

Sức khoẻ ở người trung niên là KPI quan trọng nhất, luôn có sẵn ‘plan B’ khi thất nghiệp

Suy ngẫm - Mini - 15/04/2025 12:00
Chiến lược của người trung niên không phải là "liều ăn nhiều", mà là "chắc từng bước, thắng từng chặng".

Phát triển nghề nghiệp

Blog GS John VU - GS John Vu - 15/04/2025 12:00
Mọi năm, tôi đều nhận được nhiều emails từ các sinh viên đã tốt nghiệp hỏi lời khuyên về nghề nghiệp của họ.

Nhóm nạn nhân đầu tiên của DeepSeek - Chuyên gia chỉ cách sống sót trong thời đại AI

Kỹ năng - Trang Đào - 15/04/2025 11:00
AI có thay thế công việc của chúng ta không?" - đó là câu hỏi đặt ra khi DeepSeek ra đời, đánh dấu bước tiến mới của công nghệ AI.

"Copy & Paste" sắp trở thành chuyện của quá khứ, Gen Alpha đang mở ra một kỷ nguyên mới

Phong cách sống - Trang Vũ - 15/04/2025 10:00
Thế hệ này hứa hẹn sẽ mang đến những sáng tạo đột phá.

Đường vào thiền - Hạt giống thuần khiết bên trong mỗi người sẽ nảy nở

Từ sách - Phim - Thu An - 15/04/2025 09:00
Có thể, nhiều người đã biết về thiền, tìm hiểu, trải nghiệm thiền. Nhưng nếu đọc “Đường vào thiền” của Osho, bạn sẽ nhận ra những chiều kích rất riêng, rất khác biệt, rất thâm sâu của Osho về thiền.

Xem phim 'Sex Education', tôi quyết dạy con 'Chọn bạn mà chơi'

Điện ảnh - Ứng Hà Chi - 15/04/2025 08:00
Tình bạn như một ngọn gió, có thể đưa con vươn xa hoặc cuốn con vào những lối mòn khó quay lại.

7 thói quen của nhiều người có thể "hạ đo ván" sức khỏe bất cứ lúc nào

Kỹ năng - Mỹ Diệu - 14/04/2025 13:00
Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta luôn vô tình hình thành một số thói quen nhỏ và có thể bạn đang đắm chìm trong những thói quen đó. Nhưng những hành động nhỏ giúp bạn cảm thấy sảng khoái trong chốc lát thực chất có thể tiềm ẩn những rủi ro sức khỏe.
HẠT GIỐNG TÂM HỒN
2019 Bản quyền thuộc về hatgiongtamhon.com.vn. Phát triển bởi ONECMS
Thứ 5, 17/04/2025