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
2

Vì sao Kim Dung để cao thủ top 2 giới võ lâm bị Tạ Tốn dễ dàng hạ gục?

Cái chết của cao thủ này còn ẩn chứa nhiều bí mật.
3

Tại sao Tiểu Long Nữ và Vương Ngữ Yên có dung mạo giống nhau?

Tiểu Long Nữ và Vương Ngữ Yên sở hữu dung mạo giống nhau đến kinh ngạc.
5

Kiếm hiệp Kim Dung: Mỹ nhân sở hữu võ công vô địch nhưng không xuất hiện trực tiếp

Trong thế giới kiếm hiệp Kim Dung, Lâm Triều Anh là một nhân vật đặc biệt, sở hữu võ công cái thế nhưng lại không trực tiếp xuất hiện trong cốt truyện chính.

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.

Phía tối của công nghệ

Blog GS John VU - GS John Vu - 16/06/2025 13:00
Đã có nhiều bài viết về thành công của công nghiệp khoán ngoài CNTT ở Ấn Độ, phần lớn trong số đó đều từ quan điểm kinh tế như $ 85 tỉ đô la xuất khẩu trong năm 2008 và nhiều triệu việc làm công nghệ cao được tạo ra.

Xem 'Sex Education', tôi hối hận vì nói: 'Nhìn con nhà người ta mà xem, mẹ thất vọng vì con'

Điện ảnh - Ứng Hà Chi - 16/06/2025 12:00
Đôi khi, những điều tưởng chừng nhỏ bé lại khắc sâu trong lòng con trẻ, âm thầm định hình cách con nhìn nhận bản thân và thế giới xung quanh.

Một tính năng trên Zalo giúp ngăn chặn truy cập trái phép kể cả khi bị lộ mật khẩu

Kỹ năng - An Nhiên - 16/06/2025 11:00
Tính năng "Bảo mật 2 lớp" được Công an TP. Cần Thơ đánh giá là một trong những biện pháp bảo vệ tài khoản mạnh mẽ nhất, giúp ngăn chặn truy cập trái phép ngay cả khi ai đó biết mật khẩu hoặc chiếm được mã OTP tạm thời.

Từ đỉnh cao quyền lực đến bước rút lui thầm lặng: Bài học từ giai thoại 'ngã ngựa' của Jack Ma

Suy ngẫm - Vũ Anh - 16/06/2025 10:00
Bài học sau cùng không chỉ dành cho các CEO tại Trung Quốc – mà là cho mọi nhà lãnh đạo trên toàn cầu.

Nạn nhân của "Thức khuya để trả thù" đang ở khắp nơi

Phong cách sống - Hải My - 16/06/2025 09:00
Nhiều khi thức khuya không phải vì bận chạy deadline hay đang hóng dở drama tình ái nào đó, mà chỉ đơn giản là thấy ấm ức vì cả ngày chưa có thời gian cho riêng mình.

Hạnh phúc tuổi trẻ - Tại sao chúng ta đánh mất trí tưởng tượng?

Từ sách - Phim - TĐ - 16/06/2025 08:00
Lúc nhỏ, bạn nhạy cảm, tràn đầy sức sống và tâm trí tò mò. Lúc nhỏ, bạn có khả năng tưởng tượng thật phi thường. Vậy tại sao khi lớn lên bạn lại đánh mất nó?

Trào lưu chụp ảnh kỷ yếu hài hước để phản ánh sự chán ghét bản thân

Phong cách sống - Nhật Thùy - 15/06/2025 13:00
Viễn cảnh thất nghiệp, bất an về tương lai khiến nhiều sinh viên Trung Quốc tự chế giễu bản thân trong bộ ảnh kỷ yếu tốt nghiệp sử dụng các meme đầy hài hước.

Coi chừng mắc lừa tin tặc việc ấn nút 'hủy đăng ký' khi có email

Kỹ năng - Anh Tú - 15/06/2025 13:00
Nếu bạn nhận được một email rác có nút “unsubscribe here” (hủy đăng ký tại đây) ở cuối, đừng bấm vào đó bởi hành động này có thể gây hại nhiều hơn là giúp ích.

Manus ra mắt công cụ chuyển văn bản thành video trong vài phút

Kỹ năng - Anh Tú - 15/06/2025 12:00
Manus vừa giới thiệu công cụ chuyển văn bản thành video, cho phép tạo các video ngắn có cấu trúc rõ ràng chỉ trong vài phút.

Độc Cô Cầu Bại đại chiến Ngũ Tuyệt sẽ "long trời lở đất" ra sao, chỉ có Chu Bá Thông biết câu trả lời

Thư giãn - Nguyệt Phạm - 15/06/2025 11:00
Độc Cô Cầu Bại và Ngũ Tuyệt, hai thế lực đỉnh cao trong võ lâm Kim Dung, liệu ai hơn ai?

Ra mắt bạn gái ảo "chống cô đơn"

Phong cách sống - VTV - 15/06/2025 10:00
Trong thời đại mà trí tuệ nhân tạo (AI) có thể viết thơ, vẽ tranh và thậm chí đóng vai bác sĩ tư vấn thì giờ đây, AI còn có thể trở thành người yêu của bạn.

Xem "Sex Education", tôi hối hận vì hoá ra trẻ không cần cha mẹ hoàn hảo, mà cần ở bên đúng lúc

Điện ảnh - Ứng Hà Chi - 15/06/2025 09:00
Câu chuyện nhỏ từ bộ phim và bài học cho người làm cha mẹ.

Phút dành cho Cha – Khi sự im lặng trở thành ngôn ngữ của yêu thương

Từ sách - Phim - Quìn - 15/06/2025 08:00
Chúng ta đang sống trong một thời đại gấp gáp. Mỗi ngày là chuỗi deadline nối tiếp, tin nhắn chưa kịp trả lời, những cuộc gặp chóng vánh. Trong guồng quay ấy, có một người luôn dõi theo ta một cách lặng thầm, không đòi hỏi, đó là cha.

Xem Sex Education, tôi hiểu vì sao nhiều đứa trẻ bị tổn thương vì người lớn

Điện ảnh - Thanh Hương - 14/06/2025 13:00
Rất nhiều người lớn phải thay đổi ngay tư duy!

Cập nhật mới quan trọng trên Zalo mà người dùng không nên bỏ qua

Kỹ năng - Nhật Hạ - 14/06/2025 12:00
Trong bản cập nhật vừa ra mắt tháng 6, Zalo đã nâng cấp tính năng dịch AI và cho phép đồng bộ cỡ chữ Zalo với cỡ chữ thiết bị.
HẠT GIỐNG TÂM HỒN
2019 Bản quyền thuộc về hatgiongtamhon.com.vn. Phát triển bởi ONECMS
Thứ 2, 16/06/2025