ENVIRONMENTÁLNÍ INFORMATIKA A REPORTING Teoretické zdroje informatiky

Teoretické zdroje informatiky Potřebnost informací: každá cílová činnost organismu je založena na získávání a využívání informací TEORIE INFORMACE  věda o měření, kódování, přenosu, uschování, zpracování a využití informací Základy: N. Wiener (Kybernetika) R. V. L. Hartley a C. E. Shannon Základní pojmy: INFORMACE  údaj o reálném prostředí, o jeho stavu a procesech jež v něm probíhají, který zmenšuje neznalost příjemce informace o prostředí a modifikuje varietu jeho chování ZPRÁVA  jakékoliv sdělení, interakce mezi objekty a jejich okolím, skládající se ze znaků SIGNÁL  prostředek hmotného charakteru pro přenos nehmotné zprávy ENIN – Teoretické zdroje informatiky I 2

Teoretické zdroje informatiky TEORIE INFORMACE  snaha o nalezení kvantitativní míry informace, abstrahuje od obsahu Základní vlastnosti informace má nehmotný charakter je vždy spojena s fyzikálním nositelem, signálem musí být spojena s procesy, které se uskutečňují musí být měřitelná, aby měla požadovaný význam sdělení, které příjemci modifikuje varietu chování Kvantifikace informace jakékoliv sdělení – vyjádřeno pomocí znaků, přenášeno signálem znaky – písmena, číslice, piktogramy, elektrické impulsy, světelné záblesky atd. abeceda – množina dohodnutých, použitelných znaků zpráva – kombinace znaků z abecedy uspořádaných podle pravidel tak, aby byla srozumitelná znaky mimo abecedu se nepřipouští odesilatel i příjemce zprávy musí použít stejnou abecedu ENIN – Teoretické zdroje informatiky 3

Teoretické zdroje informatiky Množství informace (H) – úměrné počtu použitých znaků (m) H = k · m k – konstanta úměrnosti Máme-li n znaků abecedy a délku zprávy m => lze vytvořit nm různých zpráv a množství informace je H = log2 nm = m log2n Nahradíme nm = k => H = log2 k tj. množství informace, při jednom z možných případů Základní jednotka informace: 1 bit (definoval R. V. L. Hartley 1928) 1 b = log2 2 1 bit jako jednotka množství informace je informace o tom, že jeden znak (m = 1), který může nabýt hodnoty 0 nebo 1 (n = 2), právě nabyl se stejnou pravděpodobností některou hodnotu. ENIN – Teoretické zdroje informatiky 4

Teoretické zdroje informatiky Hartley: každý jev má stejnou pravděpodobnost výskytu C. E. Shannon: jednotlivé jevy mají reálnou pravděpodobnost výskytu informovanost množství informace není ve zprávě rozloženo rovnoměrně střední množství informace připadající na jeden znak zprávy (INFORMAČNÍ) ENTROPIE: ENIN – Teoretické zdroje informatiky 5

Teoretické zdroje informatiky ENTROPIE  míra uspořádanosti/neuspořádanosti a míra informovanosti V termodynamice entropie představuje ztráty na mechanické práci tím, že byl zrušen tepelný spád (gradient) mezi dvěma systémy. Příklad: Jedním systémem je nádoba s horkou vodou, druhým nádoba s vodou studenou, využitím tepelného spádu lze získat mechanickou práci. Jestliže je ale voda horká smíchána se studenou, zrušil se tepelný spád a vzrostla entropie soustavy. Entropie u tepelných strojů vyjadřuje uspořádanost nebo neuspořádanost. Použití entropie k měření množství informace znamená, že množství informace se rovná rozdílu informovanosti před přijetím informace a po přijetí informace I = H0 – H1 Entropie (neurčitost, neuspořádanost, míra množství informace) roste s rovnoměrnějším rozdělením pravděpodobnosti jednotlivých zpráv. Růst entropie znamená přechod k větší neuspořádanosti a nerozlišitelnosti. Uspořádanost soustavy se může zvyšovat přijímáním informací. Entropie je míra organizovanosti (uspořádanosti, poznanosti) jevů. ENIN – Teoretické zdroje informatiky 6

Teoretické zdroje informatiky Rozdíl mezi maximální možnou a skutečnou entropií je redundance REDUNDANCE  míra relativní nadbytečnosti informace Nadbytečnost není samoúčelná Využívá se pro přenos zpráv (kódování) část signálů v přenášené zprávě nadbytečná = redundantní (zdvojení zprávy, samoopravné kódy, paritní bity atd.) odstranění informačního šumu – zajištění srozumitelnosti zprávy umožňuje opravit chyby přenosu, rekonstruovat porušenou zprávu Neredundantní zpráva – nelze odstranit žádný znak aniž by se porušila srozumitelnost ENIN – Teoretické zdroje informatiky 7

Teoretické zdroje informatiky KOMUNIKAČNÍ PROCES  proces přenosu zpráv (informací) Uskutečňuje se: člověk – člověk člověk – prostředí/stroj prostředí/stroj– prostředí/stroj Tok informací – časová posloupnost přenosu zpráv Komunikační kanál – soubor prostředků a zařízení pro přenos zpráv Informační šum – poruchy vznikající při přenosu zpráv komunikačním kanálem ZI – zdroj zprávy GK – generátor kódu VY – vysílač KK – komunikační kanál PŘ – přijímač DK – dekodér PI – příjemce zprávy ZP – zdroj poruch ENIN – Teoretické zdroje informatiky 8

Teoretické zdroje informatiky KOMUNIKAČNÍ PROCES SIGNÁL  hmotný, fyzikální nositel zpráv (informací) Kapacita komunikačního kanálu – množství signálu přeneseného KK za určitou dobu Signál: vázán na existenci soustavy vysílač–přijímač fyzikální podstata nezávislá na obsahu zprávy tentýž signál může přenášet různé zprávy jednu zprávu může přenášet více různých signálů jeden a týž signál může být přenášen různými přenosovými kanály a na různé vzdálenosti lze zaznamenat a uschovat pro pozdější využití spojitý/nespojitý je měřitelný a má číselně vyjádřitelné charakteristiky (frekvence, síla) rychlost přenosu – Baud (Bd) = bit/s rychlost vysílání a přenosu úměrná výskytu chyb ENIN – Teoretické zdroje informatiky 9

Teoretické zdroje informatiky OBSAH INFORMACE sémantický syntaktický pragmatický význam, kvalita informace nástroj k vyjádření sémantického obsahu, soubor pravidel pro zápis zprávy ze znaků z abecedy tak, aby zpráva byla srozumitelná Syntaxi je nutno zachovávat: v řeči (srozumitelnost) při použití číselníků a čárových kódů (jednoznačnost) při práci s počítačem, např. příkazy operačních systémů, programovací jazyky, databázové dotazovací jazyky, internet, SQL užitečnost pro příjemce (do jaké míry odstraňuje neurčitost chování příjemce) okamžitou hodnotu lze těžko kvantifikovat lze ohodnotit dle aktuálnosti spolehlivosti přesnosti a podrobnosti nákladnosti stabilnosti (vývoje) v čase vztahu k zájmovému systému ceny (často je zbožím) Cena informace: náklady + užitnost Ci = Sn + u ENIN – Teoretické zdroje informatiky 10

Teoretické zdroje informatiky DATA, INFORMACE, ZNALOSTI Po obsahové stránce totožné – odraz (model, reprezentace) reálného světa DATA  jakékoli vyjádření skutečnosti, schopné přenosu, uchování, interpretace či zpracování, umožňují přenášet a zpracovávat odraz skutečnosti (zpráva) INFORMACE  význam přisouzený datům; to, co vede k odstranění existující neurčitosti, nejasnosti nebo nevědomosti (vznikají zpracováním dat) ZNALOST  chápe se jako to, co jednotlivec vlastní (ví) po osvojení dat a informací a po jejich začlenění do souvislostí, výsledek poznávacího procesu, předpoklad uvědomělé činnosti, znalosti umožňují porozumět skutečnosti ENIN – Teoretické zdroje informatiky 11

Teoretické zdroje informatiky KONEC