1.6 Формы представления информации

Информация всегда представляется в виде сообщения, которое передается некоторой физической средой. Носителем информации может быть любая предметная среда, которая меняет состояние в зависимости от пере­даваемой информации. Это может быть бумага, на которой информация изображается либо знаками, либо специальными отметками (например, перфорация); магнитный материал (лента, диск и т. п.), состояние которого меняется с помощью магнитной головки; электрический сигнал, у которого изменяется какой-либо параметр (частота, амплитуда); оптический носитель, работа которого основана на оптическом методе считывания.

Различают две формы представления информации: статическую I_c, (рис. 1.6а) и динамическую I_д (рис. 1.6б). Возможность передачи сообщения посредством электрического сигнала реализуется с помощью канала связи, соединяющего источник и приемник информации (рис. 1.7). Чтобы передать информацию, необходимо ее предварительно преобразовать.

Рисунок 1.6 – Формы представления информации

Рисунок 1.7 – Информационная модель канала связи

Кодирование— преобразование сообщения в форму, удобную для передачи по данному каналу. В качестве простого примера можно привести передачу сообщения в виде телеграммы. Все символы кодируются с помощью телеграфного кода.

Декодирование— операция восстановления принятого сообщения. В систему связи необходимо ввести устройства для кодирования и декодирования информации (рис. 1.8). Теоретическое обоснование таких систем дал в своих работах К. Шеннон. Рядом теорем он показал эффективность введения кодирующих и декодирующих устройств, назначение которых состоит в согласовании свойств источника информации со свойствами канала связи. Одно из них (кодирующее устройство, или кодер) должно обеспечить такое кодирование, при котором путем устранения избыточности информации существенно снижается среднее число символов, приходящееся на единицу сообщения. При отсутствии помех это непосредственно дает выигрыш во времени передачи или в объеме запоминающего устройства. Такое кодирование называютэффективным (илиоптимальным), так как оно повышает эффективность системы. При наличии помех в канале передачи оно позволяет преобразовать входную информацию в последовательность символов, наилучшим образом отвечающую задачам дальнейшего преобразования. Другое кодирующее устройство (кодер канала) обеспечивает заданную достоверность при передаче или хранении информации путем введения дополнительно избыточности информации. Такое кодирование называютизбыточным илипомехоустойчивым. Помехоустойчивость достигается учетом не только интенсивности помехи, но и ее статистических закономерностей.

Рисунок 1.8 – Информационная модель канала связи с шумами

Целесообразность устранения избыточности сообщения методами эффективного кодирования с последующим перекодированием помехоустойчивым кодом обусловлена тем, что избыточность источника сообщения в большинстве случаев не согласована со статистическими закономерностями помехи в канале связи и поэтому не может быть полностью использована для повышения достоверности принимаемого сообщения. Кроме того, избыточность источника сообщений иногда является следствием ряда причин.

Если избыточность источника сообщений мала и помехи в канале связи практически отсутствуют, то введение как кодера источника, так и кодера канала нецелесообразно. Если избыточность источника сообщений высока, а помехи весьма малы, то целесообразно ввести кодер источника. Если избыточность источника мала, а помехи велики, то целесообразно ввести кодер канала. При большой избыточности и высоком уровне помех целесообразно ввести оба дополнительных кодирующих (и декодирующих) устройства. Большинство кодов, используемых при кодировании информации без учета статистических свойств источника и помехи в канале связи, основано на системах счисления.