Информатика в школе

Данный урок хочу посвятить теме «Измерение информации».

Выделяют следующие подходы к определению количества информации:

1. Вероятностный подход
   • Равновероятностный
   • Неравновероятностный
2. Алфавитный подход

Данные подходы изучаются в школьном курсе информатики.

Вероятностный подход

Вероятностный подход связан с таким понятием как ВЕРОЯТНОСТЬ.
ВЕРОЯТНОСТЬ — это отношение количества тех наблюдений, при которых рассматриваемое событие наступило, к общему количеству наблюдений. Такая трактовка допустима в случае достаточно большого количества наблюдений или опытов.

Вероятность обозначают буквой p.

(где K — количество тех наблюдений, при которых рассматриваемое событие наступило, N — общее количество наблюдений)

Единицы измерения информации: бит, байт, кбайт и т.д.

За 1 бит информации принимают такое количество информации, которое находится в сообщении о том, что произошло одно событие из двух равновероятных.

1 бит — это количество информации, уменьшающее неопределенность знаний в два раза.

---

При РАВНОВЕРОЯТНОСТНОМ ПОДХОДЕ вероятности наступления того или иного события равны.

Для измерения количества информации, полученной нами при равновероятном событии, используем формулу

(где N — количество возможных исходов события (2 стороны в примере с монеткой),
i — количество информации, которое мы получим, при том или ином исходе события)

Пример: Мы подбрасываем монетку. В большинстве своих случаев (не учитывает ребро) она может упасть либо на ОРЕЛ, либо на РЕШКУ. Вероятность наступления данных событий равны (50\50) — т.е. это равновероятностный подход. 2 равновероятных события. Таким образом: 2=2ⁱ. i=1 биту. Это то количество информации, которое мы получим, когда монетка упадет, и мы узнаем, на какую сторона выпала (орел или решка).

Другие задачи с разбором и для самостоятельного решения на тему «Вероятностный подход к измерению информации» смотрите в следующих выпусках.

---

При НЕРАВНОВЕРОЯТНОСТНОМ ПОДХОДЕ вероятности исходов событий не равны.

Пример: В коробке 16 карандашей. Из них 8 синих, 4 красных, 4 зеленых. Вероятность достать из коробки синий карандаш больше, чем вероятность достать зеленый или красный.

Для измерения количества информации при неравновероятностном подходе используют следующие формулы:

(где К — количество интересующих нас событий (достать синий карандаш K=8), N — общее количество  события)

  (где  i — количество информации, которое мы получим, при том или ином исходе события)

Вторая формула называется формулой Шеннона (правда в другом виде). В оригинале формула Шеннона выглядит так

Использование или неиспользовании этой формулы зависит от того, знают ли ученики про логарифм или нет.

Задача: В коробке 16 карандашей. Из них 8 синих, 4 красных, 4 зеленых. Сколько бит информации мы получим, вытащив из коробки синий карандаш?

Решение.

• Определим вероятность получения синего карандаша. Итак, количество интересующих нас событий (достать синий карандаш) равна 8. Общее количество событий равно 4+4+8=16.
• Вероятность p=8/16.
• Поставив получившееся значение в формулу 1/p=2ⁱ , получим: 2=2ⁱ.
• Получаем, что i=1 Биту.

Ответ: 1 бит информации мы получим, вытащив синий карандаш из коробки.

Продолжение рассмотрения этой темы смотрите в следующих постах.

Часть 2

Спасибо за внимание!