ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ BÀI I THƠNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ Dự án eBook NỘI DUNG • Khái niệm thơng tin đặc tính thơng tin • Mã hố lƣợng hố thơng tin • Xử lý thơng tin máy • Khái niệm tin học cơng nghệ thơng tin BÀI I THƠNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN Giảng viên: ĐÀO KIẾN QUỐC Email: dkquoc@vnu.edu.vn THƠNG TIN LÀ GÌ Vị Mùi thơm hoa Âm điệu nhạc Màu sắc tranh Cảm giác lạnh từ gió mùa Sóng điện từ Nguồn tin: Giá mang tin (support) Thơng tin (Information) Là tất đem lại hiểu biết, nguồn gốc nhận thức ĐẶC TÍNH CỦA THƠNG TIN Ý nghĩa thơng tin: Ngữ nghĩa (semantic) Tính liên tục rời rạc thơng tin Thơng tin (Information) Hình thức vật lý: Tín hiệu (Signal) Là tất đem lại hiểu biết, nguồn gốc nhận thức Nguồn tin: Giá mang tin (support) DỮ LIỆU VÀ TRI THỨC    Dữ liệu (data) hình thức thể thơng tin mục đích xử lý, lƣu trữ truyền tin Dữ liệu đối tƣợng máy tính Thuật ngữ Tiếng Việt: Dữ liệu – Tiếng Anh:Data (datum) – Tiếng Pháp: Donneés – Tiếng Nga: Данных mang ý nghĩa “những cho”    –  Tri thức (knowledge) có tính khái qt thơng tin Hiểu biết có đƣợc từ sau xử lý thơng tin (nhận thức) Tri thức mục đích nhận thức Tri thức hƣớng dẫn hoạt động thực tiễn MÃ HOÁ   Mã hố có mục đích biểu diễn phân biệt đối tƣợng Cách mã hoá – Dùng tập gọi bảng chữ (alphabet) gồm hữu hạn kí hiệu (symbol) mà ta gọi chữ – Tạo tập hợp mã (code) gồm từ (word) Mỗi từ chuỗi hữu hạn chữ – Gán cho đối tƣợng mã khác Tính khác đảm bảo mã xác định đƣợc đối tƣợng Lê Văn Chí Nguyễn Thị Nở Tôn Nữ Quỳnh Hoa Nguyễn Văn Mộc Lê Văn Chí Phạm Hùng 0132 0135 0137 0133 0136 0134 MÃ HỐ   Mã hố có mục đích biểu diễn phân biệt đối tƣợng Cách mã hoá – Dùng tập gọi bảng chữ (alphabet) gồm hữu hạn kí hiệu (symbol) mà ta gọi chữ – Tạo tập hợp mã (code) gồm từ (word) Mỗi từ chuỗi hữu hạn chữ – Gán cho đối tƣợng mã khác Tính khác đảm bảo mã xác định đƣợc đối tƣợng    Mã hoá thực chất cách làm liệu Thơng tin rời rạc ln mã hố đƣợc Thơng tin liên tục cần đƣợc xấp xỉ bới thơng tin rời rạc MÃ HỐ NHỊ PHÂN  Là mã hóa mà bảng chữ có hai ký hiệu – –  Nếu sử dụng mã nhị phân có khơng q k kí hiệu biểu diễn 2k đối tƣợng khác –  Mã Moorse với hai ký hiệu chấm  vạch — mã nhị phân đƣợc biết sớm Trong tin học sử dụng bảng chữ nhị phân với hai kí hiệu chữ số nhị phân {0,1} Ví dụ với k = có mã 000 001 010 011 100 101 110 111 Ngƣợc lại có n đối tƣợng phải dùng khơng q [log2 n] + ký hiệu để có đủ mã phân biệt đối tƣợng – – Với 64 đối tƣợng ta cần mã chữ số nhị phân Với đối tƣợng ta cần mã chữ số nhị phân ĐƠN VỊ ĐO THÔNG TIN    Đơn vị đo lƣợng tin bit, có nguồn gốc từ “Binary DigiT” có nghĩa “chữ số nhị phân” Trong mã hóa nhị phân, chữ số nhị phân mang lƣợng tin đƣợc lấy làm đơn vị đo lƣợng tin Bản chất đồng có nguồn gốc sâu xa việc đo độ bất định độ hay độ “mù mờ” thông tin Có thơng tin tức giảm đƣợc “mù mờ” Đo đƣợc độ mù mờ tức đo đƣợc lƣợng thơng tin nhờ tính đƣợc mức chênh lệch độ mù mờ sau có thêm thơng tin TÍNH ĐỘ BẤT ĐỊNH   Độ bất định (entropy) có liên quan đến khái niệm xác suất (probability) Xác suất kiện độ đo cho khả xảy kiện Xác suất tính tỉ số p=m/n m số lần kiện xảy tổng số n lần thử –  VD: Xác xuất xuất mặt xúc xắc cân đối đồng chất 1/6, xác xuất xuất mặt ngửa tung đồng xu 1/2 Một khơng gian có nhiều kiện với xác xuất nhỏ (phân tán) độ bất định lớn (khó đốn trƣớc) TÍNH ĐỘ BẤT ĐỊNH  Claude E Shannon đƣa số giả thuyết độ bất định: – – –  Xác xuất xuất thay đổi lớn dẫn đến entropy thay đổi lớn tƣơng ứng Số kiện tăng phải làm cho entropy tăng Nếu phân rã không gian kiện theo nhiều mức, entropy tổng cộng phải tổng (có trọng số) entropy theo mức Nếu không gian có n kiện (hay đối tƣợng) A1,A2… An phân biệt có xác suất lần lƣợt p1, p2,…pn ( 0≤p1 ≤1, ∑pi=1) b số hàm số sau thỏa mãn giả thuyết Shannon H= - ∑pi logbpi  H đƣợc gọi entropy làm đặc trƣng cho độ mù mờ thông tin khơng gian kiện TÍNH LƢỢNG TIN TỪ ENTROPY   Khoa Cơng nghệ Thơng tin có 64 cán có Bộ mơn Cơng nghệ phần mềm có cán Thơng tin “một cán nghiên cứu khoa học” mù mờ có độ “mù mờ” là: H1 = - ∑pi logbpi = - ∑ (1/64) x (log21/64) = - 64 x (1/64) x (-6) = (đơn vị) Nhận xét: entropy không gian đối tƣợng trùng với độ dài mã nhị phân cần thiết để mã hóa tập đối tƣợng  Khi biết thêm tin: cán làm nghiên cứu “quy trình thiết kế phần mềm” ta biết cán môn công nghệ phần mềm Độ “mù mờ” là: H2 = - ∑ (1/8) x (log21/8) = (đơn vị)  Độ bất định giảm đƣợc lƣợng tin thơng tin trên: E= H1-H2 = (đơn vị) Câu hỏi: “đơn vị” thông tin liên quan tới “bit” ĐƠN VỊ ĐO THÔNG TIN   Xét trƣờng hợp khơng gian có hai kiện H1 = - ∑ (1/2) x (log21/2) = Một thông tin xác định hoàn toàn kiện đƣa không gian kiện với xác xuất Khi H2 = x log2 1= Lƣợng tin thơng tin H1-H2 =1  Đơn vị đo thông tin lƣợng tin để xác định trạng thái có xác xuất nhƣ Hệ quả: Mỗi chữ số nhị phân mang lƣợng tin bít  Thơng tin làm giảm độ bất định trùng hợp với việc giảm số chữ số nhị phân mã hóa độ đo lƣợng tin lƣợng bít loại trừ đƣợc CÁC ĐƠN VỊ ĐO LƢỢNG TIN Đơn vị thơng tin bít byte Kilô byte Mega byte Giga byte Tera byte Peta byte Viết tắt Lƣợng tin b B KB MB GB TB PB bit bít 210 B = 1024 B 210 KB 210 MB 210 GB 210 TB XỬ LÝ THƠNG TIN   Xử lý thơng tin tìm thể thơng tin phù hợp với mục đích sử dụng Xử lý thơng tin không làm tăng lƣợng tin mà hƣớng hiểu biết vào khía cạnh có lợi hoạt động thực tiễn Mục đích xử lý thơng tin tri thức – – VD: Về tính bất định, việc cho biết b c phƣơng trình x2 + b.x + c = khơng khác cho hai nghiệm x1 x2 (dù có giải hay khơng) Tìm nghiệm có mục đích sử dụng khác XỬ LÝ THƠNG TIN BẰNG MÁY TÍNH x XỬ LÝ, THỦ CÔNG F F(x) = c-1(P(c(x)) 001101 100100 110100 GIẢI MÃ C -1 MÃ HỐ C c(x) CHƢƠNG TRÌNH MÁY TÍNH P P(c(x)) 001101 100100 110100 XỬ LÝ THƠNG TIN BẰNG MTĐT    Thông tin vào máy cần đựơc mã hố để máy hiểu đƣợc Chƣơng trình máy tính (program) kịch xử lý đƣợc mã hóa nạp vào máy tính Cơng việc gọi lập trình Kịch xử lý ngƣời tạo Máy không tự hiểu đƣợc phải làm làm nhƣ TIN HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN Khoa học máy tính Computer Science Computer Information Processing Computing Data Processing Informatics Điện toán Máy tính Xử lý liệu Tin học Xử lý thơng tin Tính tốn máy tính TIN HỌC - ĐỊNH NGHĨA CỦA VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC PHÁP (1964) > Informatics Information + Automatique > Informatique (Tin học) Khoa học xử lý thông tin tự động, mà công cụ ngày MTĐT Khía cạnh phƣơng pháp thể qua phần mềm (software) Các giải pháp tính tốn có hiệu quả, kinh tế, phƣơng pháp luận làm phần mềm Khía cạnh thiết bị (hardware) Các cơng nghệ chế tạo máy tính thiết bị có hiệu cao, giá thành giảm, hệ thống tích hợp Trong tƣơng lai, có máy tính tự động theo nguyên lý sinh học hay lƣợng tử CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Định nghĩa nghị 49-CP (1996): "Công nghệ Thông tin tập hợp phƣơng pháp khoa học, phƣơng tiện công cụ kỹ thuật đại - chủ yếu kỹ thuật máy tính viễn thông - nhằm tổ chức khai thác sử dụng có hiệu nguồn tài ngun thơng tin phong phú tiềm tàng lĩnh vực hoạt động ngƣời xã hội Công nghệ thông tin đƣợc phát triển tảng phát triển công nghệ Tin học - Điện tử - Viễn thơng Tự động hố" Định nghĩa luật Công nghệ Thông tin (2005): Công nghệ thông tin tập hợp phƣơng pháp khoa học, công nghệ công cụ kỹ thuật sản xuất, truyền đƣa, thu thập, xử lý, lƣu trữ trao đổi thông tin số IT = Information Technology ICT = Information and Communication Technology CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Hãy làm rõ mối liên hệ khái niệm thông tin, tin hiệu, liệu ? Tìm ví dụ minh hoạ có thơng tin nghĩa giảm độ bất đinh Một lớp có 48 sinh viên có 36 nam 12 nữ Trong thi học sinh giỏi tin học trƣờng sinh viên lớp đƣợc giải Ngƣời ta muốn biết ngƣời Sau ngƣời ta đƣợc thông báo thêm, ngƣời đoạt giải nhận giải nhì thi cắm hoa nữ sinh tổ chức nhân ngày 8/3 Tính lƣợng tin nhận đƣợc thông báo Đơn vị đo tin bít Nhƣng bít lại chữ viết tắt cụm từ chữ số nhị phân "Binary Digit" Hãy lý giải mối liên hệ hai điều Tại nói xử lý thơng tin khơng làm tăng lƣợng tin Hãy nêu vai trị thơng tin sống HẾT BÀI THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN CẢM ƠN ĐÃ THEO DÕI BÀI GIẢNG ... Digit" Hãy lý gi? ?i m? ?i liên hệ hai ? ?i? ??u T? ?i n? ?i xử lý thơng tin khơng làm tăng lƣợng tin Hãy nêu vai trị thơng tin sống HẾT B? ?I THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN CẢM ƠN ĐÃ THEO D? ?I B? ?I GIẢNG ... thập, xử lý, lƣu trữ trao đ? ?i thông tin số IT = Information Technology ICT = Information and Communication Technology CÂU H? ?I VÀ B? ?I TẬP Hãy làm rõ m? ?i liên hệ kh? ?i niệm thông tin, tin hiệu, liệu... Computer Information Processing Computing Data Processing Informatics ? ?i? ??n tốn Máy tính Xử lý liệu Tin học Xử lý thông tin Tính tốn máy tính TIN HỌC - ĐỊNH NGHĨA CỦA VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC PHÁP