Схематично процесс передачи информации показан на рисунке. При этом предполагается, что имеется источник и получатель информации. Сообщение от источника к получателю передается посредством канала связи (информационного канала).

Рис. 3. – Процесс передачи информации

В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. Например, при непосредственном разговоре между людьми происходит передача звуковых сигналов - речи, при чтении текста человек воспринимает буквы – графические символы. Передаваемая последовательность называется сообщением. От источника к приемнику сообщение передается через некоторую материальную среду (звук - акустические волны в атмосфере, изображение – световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, телевидение.

Можно говорить о том, что органы чувств человека выполняют роль биологических информационных каналов. С их помощью информационное воздействие на человека доносится до памяти.

Клодом Шенноном , была предложена схема процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная на рисунке.

Рис. 4. – Процесс передачи информации по Шеннону

Работу такой схемы можно пояснить на процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством – микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов через которые проходит сигнал)). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека – приемник информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Связь, при которой передача производится в форме непрерывного электрического сигнала, называется аналоговой связью.

Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.

В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму (0 и 1 - двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь является дискретной.

Термином "шум" называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Например, использование экранного кабеля вместо "голого" провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важным идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована.

Однако, нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и подорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально-возможной, а достоверность принятой информации - максимальной.

В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции - блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

Скорость передачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Технические линии информационной связи (телефонные линии, радиосвязь, оптико-волоконный кабель) имеют предел скорости передачи данных, называемый пропускной способностью информационного канала . Ограничения на скорость передачи носят физический характер.

(Ответы в конце теста)

А1. Какая наука классифицирует организмы на основе их родства?

1) экология

2) систематика

3) морфология

4) палеонтология

А2. Какую теорию сформулировали немецкие ученые М. Шлейден и Т. Шванн?

1) эволюции

2) хромосомную

3) клеточную

4) онтогенеза

А3. Запасным углеводом в животной клетке является

1) крахмал

2) гликоген

4) целлюлоза

А4. Сколько хромосом в половых клетках плодовой мухи дрозофилы, если в её соматических клетках содержится 8 хромосом?

А5. Встраивание своей нуклеиновой кислоты в ДНК клетки-хозяина осуществляют

1) бактериофаги

2) хемотрофы

3) автотрофы

4) цианобактерии

А6. Половое размножение организмов эволюционно более прогрессивно, так как оно

1) способствует их широкому распространению в природе

2) обеспечивает быстрое увеличение численности

3) способствует появлению большого разнообразия генотипов

4) сохраняет генетическую стабильность вида

А7. Как называют особей, образующих один сорт гамет и не дающих расщепления признаков в потомстве?

1) мутантными

2) гетерозисными

3) гетерозиготными

4) гомозиготными

А8. Как обозначаются генотипы особей при дигибридном скрещивании?

А9. Все листья одного растения имеют одинаковый генотип, но могут различаться по

1) числу хромосом

2) фенотипу

3) генофонду

4) генетическому коду

А10. Какие бактерии улучшают азотное питание растений?

1) брожения

2) клубеньковые

3) уксуснокислые

А11. Подземный побег отличается от корня наличием у него

2) зоны роста

3) сосудов

А12. Растения отдела покрытосеменных, в отличие от голосеменных,

1) имеют корень, стебель, листья

2) имеют цветок и плод

3) размножаются семенами

4) выделяют в атмосферу кислород в процессе фотосинтеза

А13. У птиц, в отличие от пресмыкающихся,

1) непостоянная температура тела

2) покров из рогового вещества

3) постоянная температура тела

4) размножение яйцами

А14. Какая группа тканей обладает свойствами возбудимости и сократимости?

1) мышечная

2) эпителиальная

3) нервная

4) соединительная

А15. Основная функция почек у млекопитающих животных и человека – удаление из организма

2) лишнего сахара

3) продуктов обмена веществ

4) непеpеваpенных остатков

А16. Фагоциты человека способны

1) захватывать чужеродные тела

2) вырабатывать гемоглобин

3) участвовать в свёртывании крови

4) переносить антигены

А17. Пучки длинных отростков нейронов, покрытые соединительнотканной оболочкой и расположенные вне центральной нервной системы, образуют

2) мозжечок

3) спинной мозг

4) кору больших полушарий

А18. Какой витамин следует включить в рацион человека, чтобы не заболеть цингой?

А19. К какому критерию вида следует отнести область распространения в тундре северного оленя?

1) экологическому

2) генетическому

3) морфологическому

4) географическому

А20. Примером межвидовой борьбы за существование служат отношения между

1) взрослой лягушкой и головастиком

2) бабочкой капустницей и ее гусеницей

3) дроздом певчим и дроздом рябинником

4) волками одной стаи

А21. Ярусное расположение растений в лесу служит приспособлением к

1) перекрестному опылению

2) защите от ветра

3) использованию энергии света

4) уменьшению испарения воды

А22. Какой из факторов эволюции человека имеет социальную природу?

1) членораздельная речь

2) изменчивость

3) естественный отбор

4) наследственность

А23. Каков характер взаимоотношений организмов разных видов, нуждающихся в одинаковых пищевых ресурсах?

1) хищник – жертва

3) конкуренция

4) взаимопомощь

А24. В биогеоценозе заливного луга к редуцентам относят

1) злаки, осоки

2) бактерии и грибы

3) мышевидных грызунов

4) растительноядных насекомых

А25. К глобальным изменениям в биосфере может привести

1) увеличение численности отдельных видов

2) опустынивание территорий

3) выпадение обильных осадков

4) смена одного сообщества другим

А26. Какой процент нуклеотидов с цитозином содержит ДНК, если доля её адениновых нуклеотидов составляет 10% от общего числа?

А27. Выберите правильную последовательность передачи информации в процессе синтеза белка в клетке.

1) ДНК → информационная РНК → белок

2) ДНК → транспортная РНК → белок

3) рибосомальная РНК → транспортная РНК → белок

4) рибосомальная РНК → ДНК → транспортная РНК → белок

А28. При дигибридном скрещивании и независимом наследовании признаков у родителей с генотипами ААBb и aabb в потомстве наблюдается расщепление в соотношении

А29. В селекции растений чистые линии получают путем

1) перекрестного опыления

2) самоопыления

3) экспериментального мутагенеза

4) межвидовой гибридизации

А30. Пресмыкающихся считают настоящими наземными позвоночными животными, так как они

1) дышат атмосферным кислородом

2) размножаются на суше

3) откладывают яйца

4) имеют легкие

А31. Углеводы в организме человека откладываются в запас в

1) печени и мышцах

2) подкожной клетчатке

3) поджелудочной железе

4) стенках кишечника

А32. Отделение слюны, возникающее при раздражении рецепторов ротовой полости, − это рефлекс

1) условный, требующий подкрепления

2) безусловный, передающийся по наследству

3) возникший в течение жизни человека и животного

4) индивидуальный для каждого человека

А33. Среди перечисленных примеров ароморфозом является

1) плоская форма тела у ската

2) покровительственная окраска у кузнечика

3) четырёхкамерное сердце у птиц

А34. Биосфера – открытая экосистема, так как она

1) состоит из множества разнообразных экосистем

2) оказывается под влиянием антропогенного фактора

3) включает все сферы земли

4) постоянно использует солнечную энергию

Ответом к заданиям этой части (В1–В8) является последовательность букв или цифр.

В заданиях В1–В3 выберите три верных ответа из шести, выбранные цифры запишите в таблицу.

В1. Биологическое значение мейоза заключается в

1) предотвращении удвоения числа хромосом в новом поколении

2) образовании мужских и женских гамет

3) образовании соматических клеток

4) создании возможностей возникновения новых генных комбинаций

5) увеличении числа клеток в организме

6) кратном увеличении набора хромосом

В2. Какова роль поджелудочной железы в организме человека?

1) участвует в иммунных реакциях

2) образует клетки крови

3) является железой смешанной секреции

4) образует гормоны

5) выделяет желчь

6) выделяет пищеварительные ферменты

В3. К факторам эволюции относят

1) кроссинговер

2) мутационный процесс

3) модификационную изменчивость

4) изоляцию

5) многообразие видов

6) естественный отбор

При выполнении заданий В4−В6 установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

В4. Установите соответствие между признаком растения и отделом, для которого он характерен.

В5. Установите соответствие между особенностью строения и функции головного мозга человека и его отделом.

В6. Установите соответствие между характером мутации и её видом.

При выполнении заданий В7–В8 установите правильную последовательность биологических процессов, явлений, практических действий. Запишите в таблицу буквы выбранных ответов.

В7. Установите последовательность процессов, происходящих в интерфазной клетке.

А) на одной из цепей ДНК синтезируется иРНК

Б) участок молекулы ДНК под воздействием ферментов расщепляется на две цепи

В) иРНК перемещается в цитоплазму

Г) на иРНК, служащей матрицей, происходит синтез белка

В8. Установите, в какой хронологической последовательности появились на Земле основные группы растений.

А) зеленые водоросли
Б) хвощевидные
В) семенные папоротники
Г) риниофиты
Д) голосеменные

	Ответ		Ответ

	Ответ		Ответ

Чтобы лучше понимать процесс обмена информацией и условия его эффективности, следует иметь представление об элементах и этапах коммуникационного процесса.

Коммуникационный процесс

В процессе обмена информацией можно выделить четыре базовых элемента (рис. 1.4):

• отправитель – лицо, генерирующее идеи или собирающее и передающее информацию;
• сообщение – собственно информация, закодированная с помощью символов;
• канал – средство передачи информации;
• получатель – лицо, которому предназначена информация и которое интерпретирует ее.

Рис. 1.4.

При обмене информацией отправитель и получатель проходят несколько взаимосвязанных этапов. Основная задача отправителя – составить сообщение и использовать канал для его передачи таким образом, чтобы обе стороны поняли и разделили исходную идею. Это сложно, так как на каждом этапе смысл сообщения может быть искажен или полностью утрачен .

В процессе движения информации происходит ее продвижение но следующим этапам :

• зарождение идеи;
• кодирование и выбор канала;
• передача;
• декодирование;
• обратная связь.

Рассмотрим этапы коммуникационного процесса более подробно для того, чтобы показать, какие проблемы могут возникать в его разных точках (рис. 1.5).

1. Зарождение идеи. Обмен информацией начинается с формулирования идеи или отбора информации. При этом отправитель решает, какую именно идею или сообщение следует сделать предметом обмена. Его роль заключается в провотировании и кодировании информации с последующей передачей другим участникам процесса.

Очень важно правильно и тщательно сформулировать свою идею, с тем, чтобы она стала интересной и привлекательной для получателя. Важно помнить, что идея еще не трансформирована в слова и не приобрела другой формы, в которой она послужит обмену информацией. Отправитель решил только, что именно он хочет передать.

2. Кодирование и выбор канала. Прежде чем передать идею, отправитель должен закодировать ее с помощью символов. Например, он может использовать в качестве символов слова, интонации и жесты (язык тела). Такое кодирование превращает идею в сообщение.

Отправитель должен также выбрать канал, совместимый с типом символов, использованных для кодирования. К некоторым общеизвестным каналам относятся: передача речи, письменных материалов, электронные средства связи, включая компьютерные сети и электронную почту, видеоленты и видеоконференции. Если канал непригоден для физического воплощения символов, передача невозможна. Если канал не слишком соответствует идее, обмен информацией будет неэффективен.

Следует помнить, что выбор средства сообщения не должен ограничиваться единственным каналом. Часто желательно использовать два или более средства коммуникации в определенном сочетании. В связи с этим процесс усложняется, поскольку отправителю приходится устанавливать последовательность использования этих средств и определять временные интервалы для передачи информации. Тем не менее считается, что одновременное использование средств обмена устной и письменной информацией обычно эффективнее, чем обмен только письменной. Например, если на собрании начальников отделов, у начальника финансового отдела есть предложения по упрощению взаиморасчетов, эффективнее будет их представить письменно в виде раздаточного материала, на экране или флип-чарте в виде графиков, схем, или видеороликов, сопровождая их демонстрацию устными комментариями. При этом больше вероятность, что информация будет воспринята, во-первых, положительно, во-вторых, полностью (или в максимальном объеме), в-третьих, будут оперативно учтены пожелания и предложения заинтересованных коллег.

• 3. Передача. На третьем этапе отправитель использует канал для доставки сообщения (закодированной идеи или совокупности идей) получателю. Здесь речь идет о физической передаче сообщения, которую многие люди по ошибке и принимают за сам процесс коммуникации. В то же время передача является лишь одним из важнейших этапов, через которые необходимо пройти, чтобы донести идею до другого лица.
• 4. Декодирование. После передачи сообщения отправителем получатель декодирует его. Декодирование – это перевод символов отправителя в мысли получателя. Если символы, выбранные отправителем, имеют точно такое же значение для получателя, последний будет знать, что именно имел в виду отправитель, когда формулировалась его идея. Если реакции на идею не требуется, процесс обмена информацией на этом завершается.
• 5. Обратная связь. Обмен информацией можно считать эффективным, если получатель продемонстрировал понимание идеи через обратную евязь. Например, произвел действия, которых ждал от него отправитель.

Несмотря на внешнюю простоту коммуникационного процесса, он редко протекает без помех. Существует множество потенциальных препятствий, которые мешают эффективным коммуникациям. Факторы, нарушающие чистоту передачи сообщений, принято называть "шумом" в процессе коммуникаций.

"Шум" – это любой фактор, способный нарушить четкость передачи послания в любой момент процесса коммуникации.

Источники шума варьируются от сложности или неточности языка послания до различий в восприятии людей его получающих, из-за которых может изменяться смысл в процессах кодирования и декодирования. Например, говорят о шуме, когда сообщения плохо закодированы (написаны неясно) или плохо декодированы (не поняты), или когда каналы коммуникации не эффективны (внимание получателя отвлечено от сообщения). Помехой может служить также различие в организационном статусе между руководителем и подчиненным, что также затрудняет точную передачу информации.

Таким образом, шум но своей сути является барьером в процессе коммуникации.

Определенный шум в процессе коммуникации есть всегда, поэтому на каждом этапе процесса обмена информацией происходит некоторое искажение смысла. Если уровень шума достаточно высок, то может происходить заметная потеря смысла послания или даже полная блокировка информационного обмена.

Рис. 1.5.

Таким образом, коммуникационный процесс – это последовательность действий при общении людей. Цель коммуникационного процесса – обеспечение понимания информации, являющейся предметом обмена. Коммуникационный процесс имеет определенные элементы и происходит поэтапно. На каждом из этапов может возникать "шум" (помехи в коммуникациях), который способен существенно понижать их эффективность.

Как было отмечено выше, главная цель коммуникации – обмен различного рода информацией. Каждое предприятие пронизано сетью информационных каналов, которые предназначены для ее сбора, анализа и систематизации. При этом руководитель во многих случаях может выбирать и использовать наиболее удобные для него каналы общения с другими руководителями и подчиненными. Например, обсуждать проблему можно в личной беседе или по телефону; допускается передать работникам информацию, написав записку или письмо, или повесить сообщение на доску объявлений. Конкретный канал во многом определяется природой сообщения (рис. 1.6).

Коммуникативные каналы классифицируют по их пропускной способности.

Пропускная способность канала – это объем информации, который может быть передан через него за один коммуникативный эпизод.

В целом коммуникация становится более эффективной при использовании всего множества каналов как письменных, так и устных.

На емкость коммуникативных каналов влияют три фактора :

• способность обрабатывать несколько сигналов одновременно;
• возможность обеспечения быстрой, двусторонней обратной связи;
• способность обеспечивать личный подход к коммуникациям.

С точки зрения этих возможностей самым лучшим средством является личное общение. Только оно гарантирует прямое воздействие, передачу множественных информационных сигналов, немедленную обратную связь и личный подход.

Общение по телефону или с помощью других электронных средств ускоряет процесс коммуникации, однако в нем отсутствует "эффект присутствия".

Персональные письменные сообщения – записки, письма, замечания – тоже могут иметь личностную направленность, но они доносят только написанные на бумаге слова и не могут обеспечить быструю обратную связь.

Безличные коммуникативные каналы – бюллетени, стандартные компьютерные отчеты – являются самыми "мелкими", их пропускная способность ограничена в наибольшей степени.

По сути, эффективность способа коммуникации зависит от того, насколько он подходит для той информации, которую нужно передать. В частности, исследования показали, что в тех случаях, когда информация носит неоднозначный характер (т.е. нуждается в разъяснениях), устные средства связи более эффективны, чем письменные. Однако письменная форма передачи сообщений более действенна, когда информация очевидна, проста и прямолинейна. Например, доведение до работников рабочих заданий, информирование их о принятых решениях или закрепление в письменной форме достигнутых ранее договоренностей.

В любом случае важен не только вопрос, какую форму коммуникации выбрать, но и как ее правильно использовать. В табл. 1.1 приведены некоторые полезные советы по использованию традиционных средств коммуникаций .

Средство коммуникации	Наилучшее применение	Правила использования
Электронная почта	Отправка ключевой информации, подтверждение регистрации	Придерживайтесь краткости изложения Слова сохраняются навсегда, поэтому избегайте саркастических или оскорбительных замечаний
	Отправка готового документа, требующего подписи, проекта для одобрения или сообщения человеку, не имеющему доступа к электронной почте	Предварительно позвоните и предупредите об отправке факса Позвоните после отправления факса, чтобы удостовериться в его получении Избегайте посылать личную или конфиденциальную информацию, которую могут увидеть другие
	Отправка объемного и сложного материала или благодарственных писем	Убедитесь в отсутствии ошибок В начале документа выделите ключевые моменты Избегайте длинных абзацев, выделяйте их графически Будьте сосредоточены, избегайте большого количества заданий
	Передача информации, несущей эмоциональную нагрузку (если личная встреча невозможна)	Заранее договаривайтесь о времени важных звонков Выслушивайте собеседника, не перебивая Проводите беседу кратко, четко выделяя важные моменты Убедитесь, что обсуждение личных вопросов не может быть подслушано
	Передача более деликатной и щепетильной информации	Запланируйте встречу и придите подготовленным к обсуждению вопросов

• См.: Дафт Р. Л. Уроки лидерства.
• См.: Дафт Р. Л. Уроки лидерства.
• Гринберг Дж., Бейрон Р. Организационное поведение: от теории к практике. М., 2004. С. 441.

Различают три основных способа передачи информации; каждый из них используется в клетке для различных целей (смотрите рисунки ниже).

Передача генетической информации состоит из дупликации (слева), транскрипции (справа) и трансляции (смотрите рисунки ниже). Генетическая информация записана в гигантских цепях молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Кодирующими «буквами» служат четыре основания: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Обычная ДНК состоит из двух комплементарных цепей, в которых А образует пару с Т, а Г - с Ц. Во время дупликации на каждой из родительских цепей с помощью неизвестного механизма синтезируется новая комплементарная цепь ДНК. При транскрипции матрицей служит только одна цепь ДНК, на которой образуется молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК). В молекуле РНК вместо аденина стоит не тимин, а урацил (У). Молекулы РНК делятся на «переводимые» (информационные) и «непереводимые».

Процесс трансляции заключается в переводе генетической информации с четырехбуквенного «языка» нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) на двадцатибуквенный «язык» белков. «Буквами» белкового «языка» служат 20 аминокислот, которые соединяются в белковые цепи. Код ДНК «переписывается» в структуру информационной РНК, которая связывается с одной или несколькими частицами, так называемыми рибосомами, где и протекает белковый синтез. Рибосомы состоят из белка и двух видов не информационной РНК (16 S-PHK и 23 S-PHK). Существует еще растворимая, или транспортная, РНК; ее функция - перенос аминокислот к месту белкового синтеза. По-видимому, каждую аминокислоту кодирует в информационной РНК группа из трех оснований. Согласно общепринятой гипотезе, кодирующую группу «узнает» комплементарный набор оснований в транспортной РНК. Рибосомы служат, очевидно, своего рода зажимным приспособлением для достраивания аминокислот к растущей белковой цепи по мере продергивания «ленты» информационной РНК.

Первый способ - дупликация, или удвоение, то есть образование точных копий молекулы ДНК для передачи следующему поколению клеток. В процессе копирования «язык» и «алфавит» остаются неизменными.

Второй способ - транскрипция, или переписывание,- использует тот же язык, но слегка измененный алфавит. На этой стадии молекула ДНК «переписывается» в молекулу рибонуклеиновой кислоты (РНК); ее цепи построены, подобно цепям ДНК, из четырех кодирующих единиц. Три из них (А, Г и Ц) те же, что и в ДНК, но вместо четвертой - тимина (Т) - стоит урацил (У). Одна определенная разновидность РНК несет всю необходимую программу для белкового синтеза. Эту РНК нередко называют «РНК-посредником», но я предпочитаю термины «переводимая», или «информационная», РНК: информацию можно перевести, а «посредника» нельзя.

Третий способ передачи информации, справедливо названный трансляцией, или переводом, заключается в переводе с языка информационной РНК (четырехбуквенный алфавит) на язык белков (двадцатибуквенный алфавит). Всякий перевод требует словаря; в клетке тоже есть свой словарь. Он состоит из набора сравнительно небольших молекул так называемых транспортных (или растворимых) РНК; их задача сводится к переносу специфических аминокислот к месту белкового синтеза. Соединение каждой аминокислоты с молекулой транспортной РНК катализируется специфическим активирующим ферментом.

«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка

Эффективное кодирование решает задачу более компактной записи сообщений, вырабатываемых источником за счет их перекодировки. И применяется практически во всех архиваторах типа Rar, Zip и др. Особенностью этих архиваторов является то, что они позволяют сжать информацию в относительно небольшое число раз (в 2-3, max в 4 раза), но при этом происходит полное восстановление сжатой информации «бит в бит». Если же не требуется восстановление информации «бит в бит», то применяются другие методы перекодировки, позволяющие достичь сжатия в десятки раз. Они основываются на изучении закономерностей создания сообщений источником, изучении свойств самого источника и понимания того, насколько необходимо сохранять начальную информацию для потребителя. Например, при передаче речи можно не передавать ее «бит в бит», а допускать искажения, которые получатель голосового сообщения просто не заметит из-за нечувствительности слухового аппарата человека к этим изменениям. При этом сохранится и разборчивость речи, и узнаваемость голоса, и ее эмоциональная окраска. Частичная потеря этих качеств увеличивает ее сжатие. Еще раз подчеркнем, что эффективное кодирование это сжатие и восстановление информации «бит в бит».

Общее определение кодирования и кода. Задачи кодирования

Кодирование – в широком смысле слова – это представление сообщений в форме, удобной для передачи по данному каналу.

Операция, обратная кодированию, называется декодирование.

Снова вернемся к рассмотрению общей схемы системы передачи информации.

Рис. 3.1. Общая схема системы передачи информации

Сообщению X на выходе источника информации (ИИ) необходимо поставить в соответствие определенный сигнал. Поскольку количество сообщений при неограниченном увеличении времени стремится к бесконечности, то ясно, что создать свой сигнал для каждого сообщения практически невозможно.

Поскольку дискретные сообщения складываются из букв, а непрерывные сообщения можно представить последовательностью цифр в каждый момент отсчета, то имеется принципиальная возможность обойтись конечным числом образцовых сигналов, соответствующих отдельным буквам алфавита источника.

При большом объеме алфавита прибегают к представлению букв в другом алфавите с меньшим числом букв, которые будем называть символами.

Для обозначения этой операции используется тот же термин – кодирование, понимаемый теперь в узком смысле.

Поскольку алфавит символов меньше алфавита букв, то каждой букве соответствует некоторая последовательность символов, называемая кодовой комбинацией. Число символов в кодовой комбинации называется ее значностью.

В процессе преобразования букв в символы может преследоваться несколько целей:

1. Первая из них заключается в том, чтобы преобразовать информацию в такую систему символов (код), чтобы он обеспечивал простоту и надежность аппаратурной реализации информационных устройств, т.е.:

• простоту аппаратуры различения отдельных символов;
• минимальное время передачи;
• минимальный объем запоминающего устройства при хранении;
• простоту выполнения в принятой системе арифметических и логических действий.

Статистические свойства источника сообщений и помех в канале связи при этом не принимаются во внимание.

Техническая реализация процесса кодирования в таком простейшем виде при непрерывном входном сигнале осуществляется аналого-кодовыми (цифровыми) преобразователями.

2. Второй целью кодирования является на основании теорем Шеннона – согласование свойств источника сообщений со свойствами канала связи.

Так называемый кодер источника (КИ) имеет целью обеспечить такое кодирование, при котором путем устранения избыточности существенно уменьшается среднее число символов, требующееся на 1 букву сообщения.

При отсутствии помех это непосредственно дает выигрыш во времени передачи или в объеме запоминающего устройства, т.е. повышает эффективность системы. http://peredacha-informacii.ru/ Такое кодирование получило название эффективное кодирование.

При наличии помех в канале эффективное кодирование позволяет преобразовать входную информацию в последовательность символов, наилучшим образом подготовленную для дальнейшего преобразования (максимально сжатую).

Так называемый кодер канала (КК) имеет целью обеспечить заданную достоверность при передаче или хранении информации путем дополнительного внесения избыточности, но уже по простым алгоритмам и с учетом статистических закономерностей помехи в канале связи. Такое кодирование получило название помехоустойчивого.

Целесообразность устранения избыточности сообщения методами эффективного кодирования с последующим перекодированием помехоустойчивым кодом обусловлено тем, что избыточность источника сообщения в большинстве случаев не согласована со статистическими закономерностями помехи в канале связи и потому не может быть полностью использована для повышения достоверности принимаемого сообщения, тогда как можно подобрать подходящий для данной помехи помехоустойчивый код.

Кроме того, избыточность сообщения часто является следствием весьма сложных вероятностных зависимостей и позволяет обнаружить и исправить ошибки только после декодирования всего сообщения, пользуясь сложнейшими алгоритмами и интуицией.

Итак, выбор кодирующих и декодирующих устройств зависит от статистических свойств источника сообщений, а так же уровня и характера помех в канале связи.

Если избыточность источника сообщений и помехи в канале связи практически отсутствуют, то введение как кодера источника, так и кодера канала нецелесообразно.

Когда избыточность источника сообщений высока, а помехи малы, целесообразно введение только кодера источника.

Когда избыточность источника мала, а помехи велики, целесообразно введение кодера канала.

При большой избыточности и высоком уровне помех целесообразно введение обоих дополнительных кодирующих и декодирующих устройств.

После кодера канала КК кодированный сигнал поступает в устройство кодирования символов сигналами – модулятор М. Получаемый на выходе модулятора сигнал Y подготовлен к передаче по конкретной линии связи ЛС.

В устройство декодирования сигналов в символы (демодулятор ДМ) из линии связи приходит сигнал, искаженный шумом, который обозначен на схеме – Z .

Устройство декодирования помехоустойчивого кода (декодер канала ДК) и устройство декодирования сообщений (декодер источника ДИ) выдает декодированное сообщение W получателю П (человеку или машине).

Эффективное кодирование информации при передаче по каналам связи

1.7. Передача информации по каналу без помех

Если через канал связи без помех передается последовательность дискретных сообщений длительностью то предел отношения

где количество информации, содержащейся в последовательности сообщений (скорость передачи информации по каналу связи). Предельное значение скорости передачи информации называется пропускной способностью канала связи:

Как известно, количество информации в сообщениях максимально при равной вероятности состояний. Тогда

Скорость передачи информации в общем случае зависит от статистических свойств сообщения и параметров

канала связи. Пропускная способность - это характеристика канала связи, которая не зависит от скорости передачи информации. Количественно пропускная способность канала связи выражается максимальным количеством двоичных единиц информации, которое данный канал связи может передать за одну секунду.

Для наиболее эффективного использования канала связи необходимо, чтобы скорость передачи информации была как можно ближе к пропускной способности канала связи.

Если скорость поступления информации на вход канала связи превышает пропускную способность канала, то по каналу будет передана не вся информация, т. е. должно выполняться условие

Это основное условие согласования источника информации и канала связи. Согласование осуществляется путем соответствующего кодирования сообщений. Доказано, что, если скорость информации, вырабатываемой источником сообщений, достаточно близка к пропускной способности канала , т. е. где сколь угодно малая величина, всегда можно найти такой способ кодирования, который обеспечит передачу сообщений, вырабатываемых источником, причем скорость передачи информации будет весьма близка к пропускной способности канала.

Обратное утверждение заключается в том, что невозможно обеспечить длительную передачу всех сообщений, если поток информации, вырабатываемый источником, превышает пропускную способность канала.

Если ко входу канала подключен источник сообщений с энтропией на символ, равной пропускной способности канала связи, считается, что источник согласован с каналом. Если энтропия источника меньше пропускной способности канала, что может быть в случае неравновероятности состояний источника, то источник не согла

сован с каналом связи, т. е. канал используется не полностью.

Согласование в статистическом смысле достигается с помощью так называемого статистического кодирования. Для уяснения принципа статистического кодирования рассмотрим две последовательности сообщений, представляющие, например, записанные через равные промежутки времени сигналью состоянии двухпозиционного контролируемого объекта (включен или выключен):

Символу 1 соответствует сигнал «объект включен», символу 0 «объект выключен». Будем считать, что символы появляются независимо один от другого.

Для первой последовательности символы 1 и 0 равновероятны, для второй - вероятность первого символа второго символа

Энтропия первой последовательности Энтропия второй последовательности Следовательно, количество информации на символ во второй последовательности в два раза меньше, чем в первой.

При передаче последовательностей через бинарный канал связи с первая последовательность будет согласована с каналом в то время как при передаче второй последовательности пропускная способность двоичного канала на символ в два раза больше энтропии источника, т. е. канал недогружен и в статистическом смысле не согласован с источником

Статистическое кодирование позволяет повысить энтропию передаваемых сообщений в пределе до величины, которая получается, если символы новой последовательности равновероятны. При этом число символов в последовательности будет сокращено. В результате

источник информации согласуется с каналом связи. Техника такого кодирования изложена в § 2.9.

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.7. Передача информации по каналу без помех

Глава 2. НЕИЗБЫТОЧНЫЕ КОДЫ

Глава 5. ОЦЕНКА И ВЫБОР КОДОВ

Копирование информации со страницы разрешается только с указанием ссылки на данный сайт