Ақпарат және ақпарат түрлері. Ақпараттың өлшем бірліктері. Ақпарат туралы түсінік

    Ақпарат және ақпарат түрлері. Ақпараттың өлшем

               бірліктері. Ақпарат туралы түсінік

   Медицинаның  қазіргі даму этабында ақпарат  теориясы үлкен маңызға ие  болды. Қазірде, көптеген адамдардың  ауыр науқастануының себептері  басқару үрдісінің бұзылуына және ақпаратты қайта өңдеуге байланысты екендігі көріне бастады.

   Науқас  пен дәрігер арасында ақпаратпен  алмасу, науқас туралы және машиналық  әдістерді пайдаланып медициналық  информатиканың кеңінен қолдануымен  «науқас – дәрігер» байланыс  каналы бойынша ауру туралы ақпарат жинау үрдісі ретінде диагностикалық үрдіске келу – мұның бәрі ақпарат теориясының жетістіктерінің арқасында мүмкін болып отыр.

   Қапарат  деп қандайда болмасын оқиға  туралы, біреудің іс-әрекеті туралы, қандай да бір үрдістің оны тасымалдау уақытында қарастырғандағы дамуы туралы мәлімтет деп түсініледі.

   П.К.Анохин  ақпарат деп ағзаға, машина немесе  қоғамға (бұл жүйелердің іс-әрекетіне жаңа жаңалық әкеліп және олардың алдағы әректтерін құрастыру үшін қолданылатын) әсерлесуінің қорытындысын түсінді.

   Ақпараттың  неғұрлым жалпы түсінігін Н.М.Амосов  қарастырды: егер бір жүйе екіншісіне  әсер етсе, онда біріншісі бірдеңені  береді, ал екіншісі бірдеңені  қабылдайды. Осындай алмасу нәтижесінде  бір жүйеден екініші жүйеге  ауысып жүрген бірінші «бірдеңе» сияқты, екінші «бірдеңені» олардың әсерлесу үрдісіне Н.М.Амосов «ақпарат» сөзімен анықтады.

   Бір жүйенің  екінші жүйеге кез келген әрекеті  ақпаратты береді. Бұл жағдайда. өзара әсерлесу нәтижесі көрінеді.

   Мысалы, атомдар бір-бірімен өзара әсерлескенде, ақпатар электрондар энергиясының санымен көрінеді.

   Ақпарат  ұғымының астында кең мағынада  алғанда қандай-да болмасын бұрын  белгісіз болған оқиғалар туралы  кез келген мәліметтер жатыр.

   Сонымен,  «ақпарат» ұғымы кез келген  хабарламаны қамтымайды, тек солардың ішінде құрамында қандай-да болмасын оқиғаға ғатысты жаңа жаңалығы барын қамтиды. Біз үшін жаңасы болып, әрине, өзіміз алдын ала көріп біле алмайтын оқиғалар немесе оқиғалар туралымәліметтер табылады. Бұл оқиға біз үшін кездейсоқ, сөйтіп «ақпарат»ұғымы кездейсоқ құбылыстармен байланысты және сондықтан да оның ықтимал сипаты бар. Н.Винер берген ақпараттың анықтамасында осы нақты жағдай ескеріледі. Осы анықтамаға келісіп ақпарат – сыртқы әлемге біздің қалыптасуымыз және оған біздің сезім мүшелеріміздің қалыптасуы үрдісінде ол әлеммен алынған мазмұнның белгеленуі.

   Ақпаратты  алу және қолдану үрдісі, сыртқы  ортаның кездейсоқтығына және  осы ортада біздің өмір сүруімізге  біздің қалыптасуымыздың үрдісі  болып табылады.

   Ақпараттың  анықтамасының шексіз көптігі бір жағынан, осы ұғымның кең мағыналығынан, екінші жағынан – ақпараттың өзіне қойылатын қасиеттердің көптігінен.

   Ақпараттың негізгі қасиеттері:

1. Ақпарат, кеңістіктің қарастырлатын нүктесінде уақыттың белгілі бір мезетінде ақпарат келіп түскенге дейін болмаған қоршаған орта туралы білімді береді.
2. Ақпарат материалдық емес, ол материалдық дискретті – тасымалдаушы таңбалар және сигналдар формасында немесе уақыт функциясы формасында жүреді.
3. Ақпарат белгілер түрінде және олардың өзара орналасуында, мысалы, т,р,о,с белгереті сорт, рост, торс, трос деген ақпарат түрінде беріле алады.
4. Белгілер мен сигналдар ақпаратты тануға қабілетті теек қабылдаушы ғана апарады.

                 

                      Ақпараттың өлшем бірліктері

   Ақпаратты қабылдау және өңдеу міндеттерін басқару мақсатында ақпаратты қолдану – оның сандық бағасының сұрағын кояды, ақпарат пен ақпарат теориясы айналысады. Ақпарат ұғымы кездейсоқ құбылыстармен байланысты. Сондықтан да, ақпарат санын анықтау барысында ықтималдар теориясы қолданылады. Осы теорияға және ақпарат теориясына сүйене отырып, Аі хабарламасымен шектелген жеке меншік ақпарат саны кері таңбамен алынған оның ықтималдығының логарифмне тең.

                                         I=(Ai)=-log P(Ai)       (1)

   Минус  таңбасы бір формасында осы  өрнекті айтарлықтай оң ету  үшін енгізілген, себебі 0< P < 1 болғандықтан, онда log P(Ai) – шамасы теріс. (1) өрнегін басқаша жазуға болады:

I(Ai) = 1/log    P(Ai) бұдан, Аі хабарламасының пайда  болу ықтималдығы неғұрлым аз болса, онда оның соғұрлым көп ақпарат санына ие болатындығы шығады. Мысалы, егер қандай да бір дәрінің емдік жақсы әсері бірінші жағдайда 0,2 ықтималдықпен, екігші жағдай 0,9 ықтималдықпен бағаланса, онда осы дәріні қабылдау нәтижесінде науқастың тәуір болғаны хабарлама алуға болады, біз бірінші жағдайынан, екінші жағдайға қарағанда маңызыды көп ақпарат аламыз.

   (1)өрнектен сандық шаманың, оның логарифм негізін таңдауға тәуелді екендігін көруге болады. әдетте, ақпарат теориясында логарифм негізі ретінде 2 санын алады. Бұл есептеу машиналарында ақпаратты өңдеу барысында біраз жеңілдіктер жасайды. Онда Аі хабарламасымен шектелген ақпарат санының сандық шамасы мынадай түрде анықталады:

                                        Ji = - log/P

   Ықтималдығы  ¹/₂ -ге тең хабарламаны біз алдық дейік. Мұндай хабарлама төмендегідей ақпарат санына ие болады:

                                        Ji = - log₂(1/2)=1

   Демек, бұл хабарлама ақпараттың  бір екілік бірлігіне ие болады (екілік деп аталуының себебі, логарифм негізі ретінде 2 санын қабылдауда). Ақпараттың екілік бірлігі ретінде, екі ықтимал оқиғалардың біреуінің орындалғаны туралы хабарламамен шектелген, ол 1 бии ақпараттан тұратын ақпарат саны қабылданады. Мысалы, азаматша Н. дүниеге ұл бала әкелді деген ақпаратта  J=1 бит ақпарат саны бар. Егер кейбір тәжірибе төрт тең ықтималдық нәтиженің біреуімен аяқталатын болса, онда бұл жағдайда нәтиженің ықтималдығы Рі=1/4 тең, ал бұл хабарламадағы ақпарат саны J= log₂(1/4) =2; 2⁰=1/2=4      1/log2=1/4     2=4=2 тең.

   Бұл мысалдардан, нақты  хабарламадағы ақпарат саны көбейген  сайын, жағдайдың анықталмағандығы  да көбейе түседі.

   Ақпарат  туралы әңгіме қозғағанда, біз  айтқымыз келгені тек бір жағы  – статистикалық (ықтималдық  қасиеттері), ақпараттың нақты мазмұнын ауытқып отырғанда. Мұндай анықтау, ақпараттың әркелкі сапалы түрлері үшін бірыңғай өлшемді енгізуге мүмкіншілік берді. Бірақ осылайша қарастыру бір жақты болып табылады және сондықтан да жеткіліксіз. Қатардан шығып қалған екі каскадты күшейткіштің қайсыбір басқару жүйесінен бірінші каскад бұзылғаны туралы хабарлама, азаматша Н. дүниеге ұл бала әкелді деген ақпараттағыдай, нақтырақ айтсақ, J=1 битке тең ақпаратты құрайды. Бірақ нәрестенің әкесі үшін екінші хабарлама теңдесіз бірінші хабармалаға қарағанда маңыздырақ, ал ЭЕМ-ге қызмет көрсететін инженер үшін, керісінше. Сондықтан да ақпарат көлемінің сандық бағасынан басқа, ақпарат құндылығының сандық сипаттамасы енгізілді.

   Ақпарат  теориясында ақпаратты өлшекде,  ақпаратты қабылдаушыға арналған хабарламада ақпараттың құндылығын орнататың энтропиялық тұрғыдар қарауды қолданады және келесі молдельден шығады. Хабар алушы кейбір оқиғалардың түсу мүмкіндігі туралы хабардар. Бұл хабарлар жалпы жағдайда ақиқат емес және сол немесе басқа оқиғаны күтетін ықтималдықтармен өрнектеледі. Анықталмағандықтың (Энтропия) жалпы мөлшері кейбір осы ықтималдықтар жиынтығына тәуелді математикалық байланысымен сипатталады.

                                                    S = ln W           (2)

Мұндағы W – кейбір жағдай өрнектеле алатын барлық мүмкін болатын комбинациялар саны.

   Хабарламадағы ақпарат саны хабар алғаннан кейін осы өлшем қаншалықты кішірейтіндігімен анықталады. Тиривиалды хабар ақпаратты тасымалдамайды. Егер хабар барлық анықталмағандықты алып тастаса, онда кейбір оқиға туралы хабар толық ақпаратты береді.

   Мысал. Тиын лақтыру: тиын түсуіне дейін екі бетінің біреуінің шығу ықтималдығы 0,5 тең және екі мүмкін комбинациясы бар; түскеннен кейін – жалғыз комбинация жүзеге асырылады.

   Мысал. 1 000 000 тұрғыны бар қаланың тұрғындарының біреуі  дәрігерге каралды.

   Нақты  бір адамға қатысты анықталмағандық,

                                                 S₀= log₂ 1 000 000  =20 бит

  Егер ақпарат,  науқас – ер адам деп толықтырылған  болса.

   Бұл хабарламада құрылған ақпарат:

                                                 I₁ = log₂ 2 = 1 бит

   Энтропия  нәтижесінде

                                                 S₁ = S₀ – I₁ =19 бит

   Келесі  хабарламада науқастың жасы –  64 жас туралы айтылған. Бұл хабарламада құрылған ақпарат:

                                                 I₂ = log₂ 64 = 6 бит

   Энтропия  нәтижесінде

                                                 S₂ = S₁ – I₂ = 13 бит

   Берілген тұрғындар пунктінде 64 жас шамасындағы адамдардың 365-і тұрады. Онда бұл хабарламада құрылған ақпарат:

                                                 I₃ = log₂ 365 = 8,5 бит

    Энтропия  нәтижесінде

                                                 S₃ = S₂ – I₃ =4,5 битке тең болады екен.

   Науқас туралы ақпаратты біртіндеп анықтай бастағаннан, біз әрбір келесі хабардың энтропияны (анықталмағандықты) азайтатындығын байқадық.

   Ақпарат  құндылығы битпен өлшенеді. Ол  ақпаратты алғаннан кейін мақсатқа  жету ықтималдығының көтерілуі  немесе төмендеуіне тәуелді оң немесе теріс бола алады.

   (2) формуланың  биология мен медицина үшін  анықталған маңызы бар, себебі: мысалы, ол жануарлар мен адамдардың  сандық жағынан мінез-құлығын  бағалауға мүмкіндік береді, яғни  анағурлым дәл береді.

   Ақпарат  теориясы, өзінің пайда болу периодында қалай жәәне қандай түрде ақпаратты тасымалдаушы сигналдарға хабарлама құндылығын сақтауға болады деген негізгі сұрақтармен айналысады.

   Оның  идеяларының әрі қарай дамуында  кең жоспарлы ақпаратты беру  және түрлендіру заңдылықтарың оқу қажеттілігі тек қана техникалық емес, сонымен қатар биологиялық, медициналық және әлеуметтік-экономикалық салаларда туындады.

   Хабарламалар өзіне сәйкес сигналдар түрінде беріледі. Сигналдар – ақпаратты тасымалдаушылар, және жалпы жағдайда, хабарламалар материалдық түрдегі физикалық үрдістер болып табылады. Бұл үрдістер кеңістікте және уақытымен жүзеге асырылады.

   Сигналдар  әртүрлі түрде бола алады: электрлік,  жарықтық, дыбыстық және т.б.

   Адам  ағзасында сигналдар импульстер  тізбегін береді. Сигнал ақпаратты физикалық тасымалдаушы тек жүзеге асырылған түрлендіру негізінде ғана пайда болады. Және ол әрқашан қандай да болмасын материалды обьект немесе үрдіспен байланысты, ұзақ уақыт бар болады, улкен қашықтықта беріледі, дискретті және уздіксіз формада болады, әрбәр сигнал тек белгілі бір жуйе аралығында ғана ақпаратты тасымалдауға болады. Хабарламаның әрбір қайнар көзі, символдар деп аталатын мүмкін болатын символдардың барлық жиынтығын алфавит деп атайды. Сөйтіп, телеграф бойынша мәтінді тасымалдау барысында мәтін алфавиті 32 әріп, 10 цифр, 10 тыныс белгілері, 12 қызметші белгілері – барлығы 64 символдан тұрады.

   Байланыс  каналы, жүйе элементтері арасындағы байланыс немесе жүйе мен ақпараттың сыртқа қайнар көзінің арасындағы байланыс деп түсініледі.

   Байланыс  каналдары негізінен ақпараттың  бере алатын, яғни өткізе алатын  қабілеттілігімен оның негізгі  санымен анықталады.

өткізе алатын қабілеттілігі бит/с-пен өлшенеді, яғни белгілі бір уақыт каналы арқала өтетін екілік символдар санымен  өлшенеді.

   Кодтау  – бұл хабарламалар мен сол  символдар жүййесі арасындағы  бергілі бір сәйкестікті орнату, солардың көмегімен хабарламалар  жіберіледі.

   Декодтау  – алғашқы хабарламаны қалпына  келтіруді білдіреді.

   Биология  мен медицина үшін ақпарат  теориясының маңызын қайта бағалау қиын емес, себебі ақпарат және ақпараттық үрдістер адам ағзасының қалыпты және патологиядағы тіршілік іс-әрекетінде ерекше роль атқарады. А.Харкевичтің айтуы бойынша:«ақпарат қай жерден басталса, өмір сол жерден басталады».