Подання інформації в комп’ютерах

Інформатика – наука, яка вивчає структуру і загальні властивості інформації, а також питання, пов’язані із збиранням, обробкою, збереженням, пошуком, передаванням і використанням інформації. Зокрема, до предмету інформатики відносять питання пов’язані з проектуванням, створенням та функціонуванням комп’ютерних систем та їх застосуванням. В англомовних країнах замість терміну "Інформатика" (Informatique) використовують термін "Computer Science". Поняття інформації є первинним поняттям, тобто таким, якому не можна дати строгого означення, а можна лише розтлумачити, оскільки воно не виражається через більш прості поняття в силу того, що само є простим. Слово "інформація" означає відомості, пояснення, виклад тощо. Ще одним первинним поняттям інформатики є поняття повідомлення. Зв’язок між поняттями повідомлення і інформації є наступним: всяка інформація передається через конкретне повідомлення. Як повідомлення можна розглядати книгу, лекцію, пісню, картину, кінофільм, музичний твір та таке інше. Ті ж відомості, які ми дістаємо з повідомлення, - і є інформацією. Інформацію з повідомлень ми отримуємо за допомогою певного правила (сукупності правил), яке називається правилом інтерпретації. Таким чином, зв’язок між інформацією та повідомленням можна зобразити у вигляді наступної формули: , де - повідомлення, - інформація, що одержана з повідомлення, - правило інтерпретації. Зв’язок між інформацією та повідомленням не є взаємно однозначним. По-різному інтерпретуючи одне й те саме повідомлення ми одержимо різну інформацію. Правила інтерпретації повідомлень нав’язують певні правила формування повідомлень, а саме, - повідомлення, що передає деяку інформацію, повинне бути сформоване так, щоби одержувач, застосовуючи правило інтерпретації міг одержати (відновити) передану інформацію.

Подання інформації в комп’ютерах

1. Системи числення.

Проблема стискання та кодування інформації з’явилась набагато раніше ніж, власне, термін “інформація”. Згадаємо, що принаймні за часів Римсокої імперії армія використовувала метод шифрування повідомлень з метою її захисту від ворогів. Так званий шифр Цезаря став першим з відомих на сьогодні методів шифрування з таємним ключом. Іншим прикладом кодування є писемність, яка виникла так давно, що точних даних про конкретний час її появи не існує і, мабуть, ніколи не буде знайдено.

В другій половині ХХ-го століття з винайденням та розвитком ЕОМ проблема стискання та кодування привернула до себе увагу, бо з чисто теоретичної перетворилася в прикладну та вкрай необхідну. Стрімко зросли обсяги даних, з’явилась потреба в передачі дискретної інформації на далекі відстані з достатньою надійністю, проблема захисту такої інформації від несанкціанованого доступу і т. д. З розвитком комп’ютерних мереж (зокрема, INTERNET) обсяг інформації, що передається, швидко зростає і вимагає її мінімізації шляхом специфічного кодування для підтримання швидкодії мережі. Можна навести багато інших застосувань кодування інформації.

Арифметичне кодування є одним з перспективних методів стиску інформації, та, в деякому розумінні, її шифрування. Це кодування дозволяє пакувати символи вхідного алфавіту за умови, що розподіл частот цих символів відомий. Концепція методу була розроблена Еліасом в 60-х роках. Після цього метод був суттєво розвинутий та вдосконалений. Арифметичне кодування є оптимальним, досягає теоретичної границі ступеня стиску, - ентропії вхідного потоку.