РЕДУНДАНТНОСТЬ
В: Определения Информации и Редундантности (по Шеннону)? Плюсы и минусы Шенноновский определений?
О мини: I = минимальный Код одного Сообщения. R = log2 ( Длина Кода / I ).
плюс: I и R можно измерить. минус: содержимое и значение I не совпадают.
О коротко: Информация = кратчайшему из возможных Кодов, с помощью которого можно передать Сообщение.
Редундантность = log2 ( Длина Кода / Информация ).
Плюс: Информация и Редундантность становятся вычисляемыми.
Минус: Определение Информация не имеет ничего общего с содержанием Сообщения, что противоречит интуитивному восприятию.
О длинно: Информация определение 1 = минимальное количество бит, которое требуется для кодирования одного Сообщения.
Информация Определение 2 = длина кротчайшего кода, с которым можно передать сообщение.
Редундантность = log2 ( Длина Кода / Информация ).
Плюс: Информация и Редундантность становятся вычисляемыми.
Минус: Оба определения Информации не имеют ничего общего с содержимым Сообщения. Захватывающее (в Преголе плавают дельфины) и скучное (в Преголе плавают бутылки) Сообщения могут имеет близкую Длину Кода и содержат при этом одинаковую Информацию.
В: Сравните обработку Информации Компьютером и Человеком
Компьютер | Человек | |
Ввод [bit/sec]: | ||
Вывод [bit/sec]: | ||
Редундантность: | ||
Базовый Код: | ||
Форма записи Кода: | ||
Передача Кода: | ||
Операции с Числами: | ||
Операции с Изображением и Звуком: | ||
Способность к идентичному воспроизведению и однозначности: | ||
Устойчивость к помехам: | ||
Способность к обучению: |
О:
Компьютер | Человек | |
Ввод [bit/sec]: | 1 Giga | 100 Giga |
Вывод [bit/sec]: | 1 Giga | 1 Kilo |
Редундантность: | 0 до 4 | 10 до 14 |
Базовый Код: | 0 и 1 | неизвестно |
Форма записи Кода: | магнитный | неизвестно |
Передача Кода: | Электроимпульсы | Мембранный потенциал |
Операции с Числами: | хорошо | плохо |
Операции с Изображением и Звуком: | только через числа | хорошо |
Способность к идентичному воспроизведению и однозначности: | всегда | почти никогда |
Устойчивость к помехам: | ноль | хорошо |
Способность к обучению: | плохо | хорошо |
В: Нужно закодировать 4 состояния погоды (Солнце, Дождь, Облачно, другое). Определите тип данных и приведите пример для 0) Код без Рудундантности, 1) Код с Редундантностью = 1,2) Код с Редундантностью = 2, и 3) Код с Редундантностью = 3.
Редундантность | 0 | 1 | 2 | 3 |
Тип Данных | ||||
Солнце | ||||
Дождь | ||||
Облачно | ||||
Другое |
О:
Редундантность | 0 | 1 | 2 | 3 |
Тип Данных | 2 Bit | 4 Bit | 8 Bit ASCII char | String 2 ASCII |
Солнце | 11 | 1111 | С | Со |
Дождь | 10 | 1010 | Д | До |
Облачно | 01 | 0101 | О | Об |
Другое | 00 | 0000 | ? | ?? |
В: Посчитайте Редундантность Кода, который кодирует 4 состояния погоды (Солнце, Дождь, Облочно, другое) через 4 иконки 32x32x8Bit.
О: R = log2(32x32x8 / 2) = log2(32) + log2(32) + log2(8) - log2(2) = 5+5+3-1 = 12
В: Плюсы + Минусы нередундантного Кода?
О: Плюсы: занимает мало место в памяти, меньше нагрузка при передаче, идеально для восприятия Компьютером и для программирования.
Минусы: непонятный и трудно запоминаемый для Человека, экстремально уязвим перед помехами, невосстановим при потерях записи или передачи, наличие ошибки в Коде не распознается.
В: Что подразумевается под понятием Data Processing? Редундантность? другие характеристики? Примеры?
О: Переработка кодов высокой плотности и низкой Редундантности, в другие коды высокой плотности, и низкой Редундантности. Синонимы: обработка данных, машинная арифметика. Примеры: финансы, математика, физика, статистика, управление, контроль машин, связи между машинами, классическая Computer Science.
В: Что подразумевается под понятием Computer Graphics? Редундантность? другие характеристики? Примеры?
О: Преобразование кодов высокой плотности, с низкой редундантностью в высоко редундантные картинки. В широком смысле, любой вывод на экран или принтер. В более узком смысле, выводы цифр, букв и китайских иероглифов не принадлежат к CG. Примеры: каждое представление изображения с помощью компьютера, любые преобразования векторной графики в растровую графику, операционные системы с графическим интерфейсом, видео игры, компьютерные фильмы, бизнес-графики.
В: Что подразумевается под понятием Image Processing? Редундантность? другие характеристики? Примеры?
О: Преобразование высоко редундантных образов в другие (лучшие) высоко редундантные образы и их компактное хранение (= компрессия). Синонимы: обработка изображений, Picture Processing. Примеры: сканеры, цифровые копировальные аппараты, цифровые фото, цифровое телевидение, X-Ray, компьютерная томография, радар, ультразвук, метеорологические спутники.
В: Что подразумевается под понятием Computer Vision? Редундантность? другие характеристики? Примеры?
О: Преобразование высоко редундантных изображений, в числа с низким уровнем редундантности = разрушение редундантности. А именно: преобразование растровой графики в векторную графику. Синонимы: распознавание образов, понимание образов. Примеры: считыватели штрих-кодов, сканеры, кассовые аппараты, программа для чтения документов Optical Character Recognition OCR =, распознавание отпечатков пальцев, хромосомы, опухоли, ракеты. Будущее: распознавание лиц, автоматическое управление транспортными средствами и т.д.
В: Схема: Data Processing, Computer Graphics, Image Processing и Computer Vision, как интерфейс между Машиной и Человеком
О:
В: Схема: Data Processing до 1980 = Информатика без интерфейса между Человеком и Машиной
О:
В: Неотъемлемые части (устройства) интерфейса Человек-Машина?
О: Человек → Машина: клавиатура, мышь, джойстик, микрофон, видеокамера, сканер
Машина → Человек: Растровый дисплей, векторный дисплей, принтер, плоттер, звуковые колонки.
В: Значимые проблемы интерфейса Человек-Машина?
О: Проблема регулирования редундантности: Человек должен жестко сокращать свою естественную редундантность (клавиатура + мышь), а Компьютер должен значительно разбавлять свою естественную плотность информации (растровый дисплей). Проблема отсутствия образных коммуникаций, языка тела, звуков, запахов, чувств. Проблема принудительной однозначности и поэтому необходимость создания искусственных, однозначных языков.
В: Укажите к какому из 4-х направлений (Data Processing DP, Computer Graphics CG, Image Processing IP и Computer Vision CV) относятся указанные индустрии:
ComputerGame | Сканнер | Круговая Диаграмма | Компьютерная Томография | ||||
Штрих Код | Статистика | Табличные расчеты | Цифровой Принтер | ||||
OCR | CAD | Отпечатки пальцев | Графическая Карта | ||||
Калькулятор | Цифровое ТВ | MPEG | Мышка | ||||
Счет в банке | Рспознавание Цели | Монитор | Клавиатура | ||||
База данных | Micky Maus | Биржа | Подделка банкнот |
О:
ComputerGame | :CG | Сканнер | :IP | Круговая Диаграмма | :CG | Компьютерная Томография | :IP |
Штрих Код | :CV | Статистика | :DP | Табличные расчеты | :DP | Цифровой Принтер | :IP |
OCR | :CV | CAD | :CG | Отпечатки пальцев | :CV | Графическая Карта | :CG |
Калькулятор | :DP | Цифровое ТВ | :IP | MPEG | :IP | Мышка | :CG |
Счет в банке | :DP | Рспознавание Цели | :CV | Монитор | :CG | Клавиатура | :DP |
База данных | :DP | Micky Maus | :CG | Биржа | :DP | Подделка банкнот | :IP |