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

Võ công của Hoàng Thường mạnh tới mức khiến Trương Vô Kỵ cũng phải thua

Hoàng Thường, tác giả bí kíp võ công Cửu Âm Chân Kinh, sở hữu võ công cái thế nào?
4

Những cặp vợ chồng kỳ quặc nhất thế giới

Những cặp vợ chồng này hoặc lấy nhau khi đã hơn 100 tuổi, hoặc chênh lệch đến 86cm chiều cao, hay hơn kém nhau gần 600kg cân nặng, điểm giống nhau là đều hạnh phúc.
5

Hiệu ứng giãn nở thời gian: Khi nào thì 1 giây kéo dài thành cả phút?

Khi chúng ta bước vào trạng thái "siêu tiếp nhận", chúng ta đồng thời cũng nhảy vào một dòng thời gian khác trong tâm trí. Và dòng thời gian này trôi chậm hơn rất nhiều so với dòng thời gian thực.

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.

Phim Sex Education: vì sao cha mẹ không nhận ra điều con muốn để rồi phải sống trong ân hận

Từ sách - Phim - Ứng Hà Chi - 22/02/2025 13:00
Chỉ 1 câu nói ngắn nhưng nó khiến tôi thức tỉnh và nhận thức sâu sắc về sai lầm của mình vẫn đang mắc trong hành trình nuôi dạy con trưởng thành nên người.

Làn sóng sa thải trở lại, liệu AI có đang "cướp việc" của con người?

Kỹ năng - Cẩm Hà - 22/02/2025 12:00
Đầu năm nay, làn sóng cắt giảm diễn ra toàn cầu. Câu hỏi đặt ra là liệu AI đang dần thay thế con người hay đây chỉ là một bước chuyển đổi tất yếu của nền kinh tế?

Võ công của Trương Tam Phong tuy phá vỡ giới hạn võ học nhưng có người khiến ông bại trận hoàn toàn

Thư giãn - Nguyệt Phạm - 22/02/2025 11:00
Trương Tam Phong được biết đến là cao thủ số một trong tiểu thuyết "Ỷ Thiên Đồ Long Ký" của Kim Dung.

Travel blogger Lý Thành Cơ: Khi những hành trình xa xôi dẫn ta về với chính mình

Phong cách sống - YÊN VŨ - 22/02/2025 10:00
Tại sự kiện Have a Sip Book Club, giữa sự háo hức của những độc giả, travel blogger Lý Thành Cơ không chỉ kể về những chuyến đi đầy cảm hứng, mà còn chia sẻ những chiêm nghiệm sâu sắc về cách cân bằng giữa công việc, đam mê và cuộc sống cá nhân.

Con đường chính trực - Từ bỏ tình trạng chối bỏ thực tại

Từ sách - Phim - TĐ - 22/02/2025 09:00
Tình trạng chối bỏ thực tại là một cơ chế sinh tồn giúp chúng ta tránh khỏi cái chết do sốc bằng cách ngăn chúng ta nhận thức về những điều quá đáng sợ đến mức chúng ta không thể đối diện.

Chăm sóc bản thân thật sự - 4 nguyên tắc giúp phụ nữ chăm sóc bản thân đúng nghĩa

Từ sách - Phim - Quìn - 22/02/2025 08:00
Trong nhịp sống hối hả, nhiều phụ nữ quen đặt nhu cầu của người khác lên trước, quên đi chính mình. Nhưng chăm sóc bản thân không phải là một sự nuông chiều nhất thời – đó là cách để bạn duy trì sự cân bằng, hạnh phúc và sức mạnh nội tâm.

Kịch bản '7 ngày đốn tim' của đường dây tội phạm chuyên nhắm vào phụ nữ cô đơn

Kỹ năng - Minh Đức - 21/02/2025 13:00
Lời khai ban đầu của các đối tượng khiến không ít người giật mình về kịch bản tinh vi  “7 ngày xây dựng lòng tin” đánh vào tâm lý, lòng tham của nạn nhân, đặc biệt là phụ nữ độc thân.

Trào lưu diện chiếc váy hồng hot nhất mạng khiến nhiều người lo kẻ xấu lợi dụng

Thư giãn - Hoàng Hà - 21/02/2025 12:00
Trong khi nhiều người đua nhau dùng app BeautyCam tạo ảnh mình mặc "chiếc váy hồng hot nhất cõi mạng", nhiều người lo bị kẻ gian lợi dụng khi đua theo trào lưu này.

Trước ‘câu hỏi muôn thuở’ AI có tiêu diệt con người không: Deepseek đưa câu trả lời gây bão mạng

Suy ngẫm - Tiểu Lam - 21/02/2025 11:00
Câu trả lời của ứng dụng AI này khiến nhiều người phải bất ngờ.

Chữa lành đứa trẻ tổn thương bên trong - Không phải vì người khác, mà vì chính bạn

Từ sách - Phim - Ngọc Thúy - 21/02/2025 10:00
Tôi đã từng nghĩ rằng, khi lớn lên, quá khứ cũng chỉ là một câu chuyện cũ kỹ không còn ảnh hưởng. Nhưng khi cầm cuốn “Chữa lành đứa trẻ tổn thương bên trong” (Healing Your Lost Inner Child) của Robert Jackman, tôi nhận ra mình đã nhầm.

Con đường chính trực – Học cách xuyên qua nỗi đau và thoát ra ở cuối con đường

Từ sách - Phim - Quang Thanh - 21/02/2025 09:00
Năm tháng trôi qua, tôi bắt đầu bớt bám giữ những niềm tin gây đau khổ cho mình. Tôi đặt nghi vấn về chúng. Tôi nghi ngờ chúng.

Quên hôm qua - Sống cho ngày mai: Học cách buông bỏ và tha thứ

Từ sách - Phim - Đan Thanh - 21/02/2025 08:00
Ở lần tái bản này, First News đã làm mới hình thức cuốn sách “Quên hôm qua - Sống cho ngày mai”, từ việc thiết kế bìa cho đến thay đổi khổ sách, nhằm giúp bạn đọc có cái nhìn mới mẻ và gần gũi hơn với những điều mà Tiến sĩ Tian Dayton đã chia sẻ.

Chuyên gia tâm lý “đọc vị” vì sao hầu hết người mượn tiền đều không muốn trả lại

Phong cách sống - Trang Đào - 20/02/2025 13:00
Tại sao hầu hết những người vay tiền không muốn trả lại? Đây là câu trả lời hay nhất mà bạn từng nghe!

Trò chuyện với AI: Câu trả lời của DeepSeek 'chấn động' đến mức nào khiến cộng đồng mạng rơi lệ

Suy ngẫm - Minh Nguyệt - 20/02/2025 12:00
Một cô gái đã chia sẻ cuộc trò chuyện đầy cảm xúc với DeepSeek lên MXH, tiết lộ rằng cô đã bật khóc trước những câu trả lời của AI này.
HẠT GIỐNG TÂM HỒN
2019 Bản quyền thuộc về hatgiongtamhon.com.vn. Phát triển bởi ONECMS
Thứ 7, 22/02/2025