Почему избыточность полезна при передачи информации
Каждый день мы потребляем огромное количество информации, «скроля» ленты соцсетей или же просматривая всяческие видео на «YouTube». Еще совсем недавно люди и мечтать о чем-то подобном не могли, а теперь это доступно каждому. За всей этой огромной кучей информации мы совершенно забываем, каковы могут быть последствия ее бездумного потребления.
Так, например, перегруженность информацией может привести к синдрому информационной усталости. Кроме того, у современных людей, особенно у молодежи, появляются серьезные проблемы с усидчивостью и усвоением этой самой информации. Конечно, это, безусловно, серьезные проблемы, которые надо решать, но более серьезной проблемой я считаю то, что думающих людей становится все меньше. Как говорит Игорь Курпатов «Мы – это то, что мы потребляем. Мы состоим из тех физических элементов, которые мы потребляем из окружающей среды, и мы точно так же состоим из «интеллектуальных мемов», как их назвал Ричард Докинз, элементов, которые мы потребляем из информационной среды». Проще говоря, мы – это та информация, которую мы поглощаем.
Из всего этого следует простой вывод, что информация, которую мы поглощаем, крайне важна, причем важно как качество потребляемой информации, так и ее количество.
Как же среди моря информации находить полезную и правдивую информацию? Я поделюсь с вами несколькими критериями оценки информации, которые помогут вам ее фильтровать.
КРИТЕРИЙ 1 – Полезность.
Любая информация должна нести в себе определенную пользу. Нужно четко понимать зачем вам та или иная информация. Ценная информация – это информация, которая помогает вам в достижении ваших целей. Все, что не удовлетворяет этому критерию – информационный шум.
КРИТЕРИЙ 2 – Достоверность.
Этот критерий безусловно самый важный, ведь именно достоверная информация влияет на качество проделываемой нами работы. Достоверность определяется надежностью источника, чем надежнее источник, тем больше вероятность того, что информация окажется верной. Однако любую информацию, взятую даже из самого достоверного источника, следует подвергать сомнению и перепроверять через другие ответственные источники. Только так можно добиться наиболее достоверной информации.
КРИТЕРИЙ 3 – Избыточность.
Избыточность информации повышает ее убедительность и делает более достоверной. Однако чрезмерная избыточность наоборот снижает ценность такой информации.
КРИТЕРИЙ 4 – Практика.
Знание бесполезно, если его нельзя применить на практике. Например, можно много знать о различных видов боевых искусств, изучить тонну материала по данной теме, знать названия всех ударов, точного их исполнения и многое другое. И при этом быть избитым каким-то неотесанным невежей, который и знать не знает ничего такого, а единственная «техника», которую он использует, называется «Раззудись плечо, размахнись рука». Польза информации во многом определяется практикой.
Что ж, опираясь на эти критерии, можно значительно увеличить качество потребляемой информации, однако, следует понимать, что 100% правдивой информации не бывает. Всегда остается вероятность того, что информация может оказаться ложной. Человеческие познания постоянно растут, картина мира складывается все более отчетливо, старые знания пересматриваются при поступлении новых более достоверных данных. То, в чем мы уверены сегодня, может оказаться неверным через 100 лет. Или же информация может оказаться просто ложной из-за искажения фактов в силу незнания или с целью дезинформации.
Дата: 27.02.19 г.
Класс: 11.
Тема:
«Избыточность информации, как средство повышения надежности её передачи»
Цели: Дать понятие
«избыточность», рассмотреть виды избыточности.
Развивать
логико-алгоритмическое мышление, память, произвольное мышление, связную устную
речь.
Воспитывать информационную культуру, интерес к
изучаемому предмету.
Тип урока: комбинированный.
Форма: индивидуальная,
фронтальная.
Образовательные ресурсы:
ПОЭВМ, наглядный материал (презентация), дидактический материал (карточки с
заданием для организации опроса).
УУД: личностные,
регулятивные, познавательные, коммуникативные.
Планируемые образовательные ресурсы:
–предметные- формирование
информационной и алгоритмической культуры; формирование представлений об основных
изучаемых понятиях – «избыточность» и её виды, «функциональная избыточность»,
«структурная избыточность», «временная избыточность», информационная
избыточность», «избыточность сообщения».
-метапредметные- развивать
познавательный интерес, речь и внимание обучающихся, формировать у них
информационную культуру и потребность в приобретении знаний; расширение
кругозора; развитие коммуникативных качеств личности; развитие навыков
самообразования с использованием информационных и коммуникационных технологий;
-личностные- способность
увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом; понять
значимость подготовки в области информатики в условиях развития информационного
общества; способность и готовность к общению и сотрудничеству со сверстниками и
взрослыми в процессе образовательной деятельности.
Ход урока:
I.
Мотивационно-ориентировочный этап.
1.
Приветствие.
– Здравствуйте! Присаживайтесь (пауза, жду, когда все
сядут и установится тишина).
– Сегодня урок информатики проведу у вас я, меня зовут……..
2.
Организация внимания.
– На столе у вас должны лежать тетради, письменные
принадлежности. Всё лишнее уберите. Начинаем урок!
3.
Индивидуальная работа по карточкам.
Тест по прошлому материалу на тему: «Информационные
процессы»
Вариант-
1.
1. Каналы
связи делятся на:
___________ ____________.
2. Канал связи — это:
а) совокупность устройств, обеспечивающих прием
информации при ее передаче;
б) совокупность устройств, преобразующих исходное
сообщение источника информации к виду, в котором это сообщение передается;
в) устройство кодирования и декодирования
информации при передаче сообщений;
г) технические средства, позволяющие осуществлять
передачу данных на расстоянии.
3. Расследование преступления представляет собой
информационный процесс:
а) кодирования информации; б) поиска
информации; в) хранения
информации; г) передачи
информации.
4. Пропускная способность – это …
а) объем данных, передаваемых модемом в единицу
времени, без учета дополнительной служебной информации;
б) совокупность устройств, преобразующих
исходное сообщение источника информации к виду, в котором это сообщение
передается;
в) распространение новой информации,
полученной в процессе научного познания.
5. Дуплексной передачи связи называется?
а) осуществляется передача сигналов в одной паре
проводников в одном направлении;
б) осуществляется передача сигналов в одном
направлении в четырехпроводной линии связи;
в) одновременной передачи сигналов между абонентами в
обоих направлениях, т.е. канал связи должен быть двустороннего действия.
6. При телефонном разговоре в качестве
источника информации следует рассматривать:
а) человека слушающего; б) телефонную трубку; в) человека говорящего; г) телефонную
сеть;
7. Хранение информации невозможно без:
а) компьютера; б) носителя
информации; в) библиотек,
архивов; г) линий связи.
8. Что
такое кабель?
1. Место
соприкосновения проводников между собой.
2. Проводник,
который служит для передачи электрического тока в земле, воде и воздухе.
3. Служит
жестким неизолированным проводником.
9. Протокол – это:
1)
список абонентов
компьютерной сети;
2)
программа, приводящая
полученное сообщение к стандартной форме;
3)
полный
набор операций, который один объект может осуществлять над другим объектом
вместе с правильным порядком, в котором эти операции вызываются.
Вариант
– 2.
1. Перевод
текста с английского языка на русский является процессом:
а) хранения
информации; б) передачи информации; в) поиска информации; г) обработки
информации.
2. Браузер – это … 1)техническое устройство; 2)программа создания web –
страниц; 3)программа просмотра web – страниц.
3. Какой из следующих сигналов является
аналоговым:
а) сигнал маяка; б) сигнал
S0S; в) кардиограмма; г) дорожный знак; д) сигнал светофора.
4. Внутреннее представление информации в
компьютере:
а) непрерывно; б) дискретно;
в) частично дискретно, частично
непрерывно;
г) нельзя описать с использованием терминов
«дискретно», «непрерывно».
5. Какая система исчисления используется для передачи
цифровых сигналов?
а) Восьмеричная; б)Двоичная; в) Шестнадцатеричная.
6. Записная книжка обычно используется:
а) при обработке информации; б) для
хранения информации; в) для
передачи информации; г) для
защиты информации.
7. Сигналом называется:
а) любой материальный предмет; б)
радиоволна; в) изменение
некоторой физической величины во времени, обеспечивающее передачу сообщения;
г) вещество в различном состоянии;
д) физический процесс.
8. Аналоговый сигнал — это:
а) сигнал, непрерывно изменяющийся по амплитуде и
по времени;
б) сигнал, который может принимать лишь конечное
число значений в конечное число моментов времени; в) сигнал, несущий текстовую информацию;
г) любой процесс, несущий информацию.
9. Какой кабель обеспечивает скоростью передачи данных до
10 Мбит/с?
1)
коаксиальный; 2) витая пара; 3) оптоволокно.
4.
Фронтальный устный опрос.
– Что называют каналами связи?
(технические средства,
позволяющие осуществлять передачу данных на расстоянии).
– Какие классификации компьютерных каналов связи вы
знаете?
(по
способу кодирования: цифровые и аналоговые;
по
способу коммуникации: выделенные и
коммутируемые;
по
способу передачи сигнала: 1.Кабельные: витая пара,
коаксиальные кабели, оптико-волоконные кабели; оптические, беспроводные, спутниковые.
2.Телефонные; 3.Радио: радиорелейные, спутниковые).
-Что
такое протокол? (полный набор операций, который один объект может
осуществлять над другим объектом вместе с правильным порядком).
5.
Подведение итога этапа.
– Итак, материал прошлого урока вы усвоили хорошо.
Молодцы!
II.
Поисковый этап.
1.
Формулирование темы и цели урока обучающимися.
– Прочитайте тему урока. Как вы думаете, о чём пойдёт
речь на нашем уроке?
– Поставьте перед собой цель на данный урок.
– Сегодня на уроке мы рассмотрим такие понятия как «избыточность»
и её виды, «функциональная избыточность», «структурная избыточность»,
«временная избыточность», информационная избыточность», «избыточность
сообщения».
2.
Изучение нового материала.
– Откройте тетради и подпишите число и тему урока.
Тема «Избыточность информации, как средство повышения
надежности её передачи»
Избыточность
– это превышение количества
информации, используемой
для передачи или хранения сообщения.
Виды избыточности:
·
функциональная;
·
структурная;
·
временная;
·
информационная.
Функциональная избыточность– это меры обеспечивающие сохранение
работоспособности системы при выходе некоторых параметров за пределы допусков.
К числу таких средств относятся адаптация системы за счёт введения
дополнительных обратных связей.
Структурная избыточностьзаключается в дублировании систем,
элементов, деталей машин, живых организмов.
Временная избыточность – увеличение надёжности за
счёт увеличения времени работы с информацией.
Информационная избыточностьзаключается в использовании слов,
кодов, которые содержат как бы «излишние» элементы, что обеспечивает надёжность
передачи сообщений.
Постановка задачи обеспечения надежности передачи
Все
реальные каналы связи подвержены воздействию помех.
К.
Шеннон доказал теоретическую возможность передачи сообщения без
потерь информации по реальным каналам, если обеспечить выполнение ряда условий.
Задача
была сформулирована в виде теоремы, которая затем получила строгое
математическое доказательство. Ранее была представлена первая теорема Шеннона,
касающаяся кодирования информации при передаче по идеальному каналу связи.
Критерием оптимальности кодирования служила избыточность кода.
Вторая теорема Шеннона
касается реальных каналов связи и гласит:
При передаче информации по каналу с шумом всегда существует
способ кодирования, при котором сообщение будет передаваться со сколь угодно
высокой достоверностью, если скорость передачи не превышает пропускной
способности канала.
Последняя
часть определения, относится и к идеальному каналу – в любом случае, если
скорость передачи превышает пропускную способность канала, происходит потеря
информации.
Смысл
данной теоремы в том, что при передаче по реальным каналам можно закодировать
сообщение таким образом, что действие шумов не приведет к потере информации.
Это достигается за счет повышения избыточности кода, то есть за счет увеличения
длины кодовой цепочки. Безусловно, при этом возрастает время передачи, что
следует считать платой за надежность. При этом в теореме и в ее доказательстве
не указывается, каким образом следует осуществлять такое кодирование. Вторая
теорема Шеннона лишь утверждает, что существует принципиальная возможность
такого кодирования, причем поиск необходимого кода – это отдельная задача.
Рассмотрим
некоторые методы повышения надежности передачи данных. Широко известными
методами борьбы с помехами являются следующие:
1.
передача в контексте;
2.
дублирование сообщений;
3.
передача с переспросом.
Рассмотрим
подробней каждый из этих способов.
1.
Передача в контексте. С этим хорошо известным и общепринятым способом
сталкивался каждый, кто, пытаясь передать по телефону с плохой слышимостью
чью-либо фамилию, называл вместо букв, ее составляющих, какие-нибудь имена,
первые буквы которых составляют данную фамилию. В данном случае правильному
восстановлению искаженного сообщения помогает знание его смыслового содержания.
2.
Дублирование сообщений. Этот способ тоже широко применяется в житейской
практике, когда для того, чтобы быть правильно понятым, нужное сообщение
повторяют несколько раз.
3.
Передача с переспросом. В случае, когда получатель имеет связь с источником
сообщений, для надежной расшифровки сообщений пользуются переспросом, т. е.
просят повторить все переданное сообщение или часть его.
Общим
во всех этих способах повышения надежности является введение избыточности, то
есть увеличение тем или иным способом объема передаваемого сообщения для
возможности его правильной расшифровки при наличии искажений.
Следует
отметить, что введение избыточности уменьшает скорость передачи информации,
так как только часть передаваемого сообщения представляет интерес для
получателя, а избыточная его доля введена для предохранения от шума и не несет
в себе полезной информации.
Естественно
выбирать такие формы введения избыточности, которые позволяют при минимальном
увеличении объема сообщения обеспечивать максимальную помехоустойчивость.
3.
Подведение итога этапа.
– Что такое избыточность?
– Какие бывают виды избыточности?
– Что такое избыточность сообщения?
III.
Рефлексивно-оценочный этап.
1.
Рефлексия.
-Давайте подведём итоги урока.
– Вам было легко работать на уроке?
– Как бы вы оценили свою работу?
– Что вы узнали сегодня нового?
2.
Домашнее задание.
– Запишите домашнее задание: выучить лекцию в тетради.
Ответы
на тест:
В-1
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
симплексные, дуплексные | г | б | а | в | в | б | 2 | 3 |
В-2
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
г | 3 | в | б | б | б | в | а | 1 |
Здравствуйте, уважаемые посетители моего скромного блога для начинающих вебразработчиков и web мастеров ZametkiNaPolyah.ru. Продолжаем сегодня рубрику Заметки о MySQL, в которой я успел описать установку MySQL сервера, настройку MySQL сервера и файл my.ini, а также поговорил о видах и типах баз данных. Сегодня я хотел бы поговорить об аномалиях в базе данных и проблеме избыточности данных в базе данных, то есть о избыточности информации.
Как и обещал, эта статья и следующая тоже будут посвящены проектированию баз данных, моделированию баз данных или созданию баз данных, как хотите, так и называйте. Данная публикация посвящена проблемам, которые могут возникнуть при проектирование базы данных, точнее одной из проблем.
Попытаюсь рассказать, как обычно на пальцах, что такое информационная избыточность и избыточность данных в базе данных. Также попытаюсь рассказать о проблемах обработки данных, которые могут возникнуть из-за избыточности информации, затрону тему целостности данных в базе данных. Немного затрону тему нормализации базы данных и нормальных форм, нормальные формы – это тема следующей публикации. Какие нормальные формы бывают и как привести базу данных к нормальной форме. Всё это вы найдете в следующей публикации.
Избавиться от избыточности данных, а следовательно и от аномалий баз данных – это вопрос проектирования баз данных. И решать вопрос устранения избыточности в базе данных следует до того, как вы начали ее реализовывать программно, то есть, до того как начали создавать базу данных в той или иной СУБД, в нашем случае СУБД MySQL.
Чтобы избавиться от информационной избыточности, а вместе с тем решить проблему модификации, удаления и добавления данных вам не потребуется каких-либо специальных программ, достаточно будет представлять структуру проектируемого объекта(заметьте, пока еще не структуру базы данных), иметь под рукой несколько чистых листов бумаги, карандаш или ручку. Но, чтобы начать от чего-то избавляться, нужно знать суть самой проблемы, из-за чего эта проблема возникает и так ли она для вас критична.
Из-за избыточности информации в базе данных возникают не только проблемы модификации, добавления и удаления данных из базы данных, но и остро встает вопрос экономии места на диске, согласитесь глупо хранить одну и ту же информацию в разных местах. Избыточность баз данных тесно связана с нормальными формами. Точнее, информационная избыточность – это отрицательный фактор, влияющий на целостность базы данных, вынуждающий нас приводить свои базы данных к нормальной форме.
Данная публикации как раз и предназначена для тех, кто хочет быстро разобраться с тем, что такое информационная избыточность и избыточность данных в базе данных, а так же тем, кто хочет разобраться с вопросом, как избавиться от избыточности данных.
Информационная избыточность. Избыточность базы данных. Что такое избыточность.
Начнем мы с информационной избыточности и избыточности реляционных баз данных в частности. Поскольку, эта самая избыточность и заставляет нас нормализовывать базы данных.
Для начала напишу умное определение избыточности, а затем постараюсь объяснить его по-русски.
Информационная избыточность – термин из теории информации, означающий превышение количества информации, используемой для передачи или хранения сообщения, над его информационной энтропией.
Давайте начнем разбираться с определением избыточности и начнем с термина информационная энтропия.
Информационная энтропия – это мера неопределенности информации, неопределенность появления какого-либо символа. Данное определение появилось в теории электросвязи. Для администратора баз данных информационную энтропию следует интерпретировать немного по-другому: информационная энтропия всё также мера неопределенности информации, но, какая информационная неопределенность может возникнуть в базе данных?
Например, у нас есть база данных, в которой хранится библиотека и есть писатель Иванов И.И., сколько книг написал Иванов И.И.? Бог его знает. Может одну, а может и сто. И сколько раз появится этот Иванов И.И. в нашей таблице, мы не знаем. Такая вот неопределенность информации.
Любая база данных предназначена для хранения информации. И при проектирование базы данных следует учесть то, что какая-то информация может повторяться несколько раз. А каждая повторяющаяся запись – это занятое место на диске. То есть превышение количества информации необходимого для хранения данных.
Конечно, можно сказать, что сейчас, с появлением терабайтных накопителей отпала необходимость экономить место на диске. Но информационная избыточность ведет не только к увеличению требуемого объема памяти для хранения информации содержащейся в базе данных.
Избыточность данных в базе данных – это нежелательное явление еще и потому, что при работе с таблицами базы данных (которые еще называют отношениями), содержащими избыточные данные возникают проблемы связанные с обработкой информации, эти проблемы называются аномалии. Про аномалии баз данных читайте в следующем разделе.
Последствия информационной избыточности в базе данных. Избыточность данных. Аномалии (проблемы) в базе данных.
Как мы уже выяснили, избыточность информации ведет не только к тому, что требуется увеличение объема накопителей, но и приводит к аномалиям в базе данных.
Аномалии в базе данных – это проблемы связанные с обработкой информации, а точнее с удаление данных из базы данных, с модификацией данных в таблице базы данных и аномалия добавления данных в базу данных.
Как вы поняли, в базе данных есть три аномалии:
- Аномалия включения – это проблема, связанная с добавлением данных в базу данных
- Аномалия модификации – это проблема, связанная с изменением данных в базе данных
- Аномалия удаления – это проблема, связанная с удаление данных в базе данных
Все эти проблемы связаны с целостностью баз данных, а именно с избыточностью данных в базе данных. Давайте остановимся подробней на каждой аномалии.
Давайте посмотрим на примере приближенном к реальности, что такое избыточность данных. Допустим, у нас есть таблица, в которой хранятся данные список преподавателей и список предметов, которые они ведут. Естественно, в это таблице присутствует информационная избыточность.
Таблица с информационной избыточностью
Избыточность данных в этой таблице заключается в том, что любой преподаватель может вести несколько предметов, как преподаватель Иванов и для каждого нового предмета приходится добавлять новые записи в таблицу.
Один преподаватель может вести разные предметы, а разные предметы могут вести разные преподаватели. Давайте посмотрим, какие аномалии могут произойти в данном конкретном случае и как можно избавиться от аномалий в конкретном случае.
Аномалия включения. Проблема добавления данных в базу данных.
Избыточность данных очевидна, поскольку произошло дублирование информации, преподаватель Иванов ведет два предмета и его пришлось вписать дважды в таблицу. Но это еще не всё. Допустим, в нашей школе появился новый предмет и мы хотим его добавить в существующую таблицу базы данных, но мы еще не нашли преподавателя для этого предмета. А вписать в таблицу предмет нужно уже сейчас.
В этом случае мы должны присвоить значение NULL каждому атрибуту преподавателя, но делать это никак нельзя, так как атрибут «Код преподавателя» является первичным ключом отношения (первичным ключом таблицы). Результатом попытки создания такой записи будет нарушение целостности данных базы данных, а любая СУБД, в том числе и СУБД MySQL отклонит подобную попытку создания такой записи.
Все вышеописанное является аномалией включения. Чтобы избавиться от аномалии включения нужно разбить таблицу на две: таблица преподавателей и таблица предметов. Примерно это будет выглядеть так:
Избавляемся от избыточности данных в базе данных.
Здесь мы разделили общую таблицу, тем самым избавились от аномалии включения и от возникшей информационной избыточности, то есть от дублирования в базе данных. В принципе то, что мы сделали в данный момент – привели базу данных ко второй нормальной форме.
Вторая нормальная форма позволяет нам избавиться от аномалии включения, а также от дублирования информации в базе данных, то есть мы избавляемся от избыточности информации.
Аномалия модификации. Проблема изменения базы данных.
Следующая проблема, которая может возникнуть из-за избыточности базы данных – это проблема внесения изменений в таблицы базы данных или как ее еще называют – аномалия модификации.
В нашем примере проблема модификации могла бы возникнуть при попытке изменения фамилий преподавателей, например, если бы в этом списке была незамужняя женщина с фамилией Сидорова, то возможно, когда-нибудь она вышла бы замуж и поменяла фамилию, а оператору пришлось бы для каждой записи, в которой имелась фамилия Сидорова заменить на новую фамилию. Это довольно нудная работа. Каждая такая запись или строка таблицы базы данных называется кортежем.
Чтобы избавиться от аномалии модификаций и все связанные с ней проблемы мы можем прибегнуть к предыдущему способу, просто разбиваем одну большую таблицу на две маленьких. То есть, приводим базу данных ко второй нормальной форме или просто нормализуем.
И опять же, таким образом мы избавляемся от дублирования данных в базе данных. Все довольно просто.
Аномалия удаления. Проблема удаления данных из базы данных.
Проблема удаления данных из базы данных – это еще одна проблема, которая появляется, если данные в базе избыточны ее еще называют аномалия удаления. Проблема удаления данных из базы данных заключается в том, что при удаление одной записи или кортежа из таблицы, относящейся к какому-либо из преподавателю, вместе с записью о преподавателе, из базы данных удалится вся информация о предмете, который вел этот преподаватель.
Решается проблема удаления данных из базы данных очень просто, нормализуем базу данных до второй нормальной формы, то есть разделяем таблицу на две, как это показано в разделе посвященном аномалии включения.
Обратите внимание: типы данных у различных СУБД могут быть разными, у MySQL типы данных одни, у какой-либо другой СУБД могут быть другие типы данных, как и у языков программирования. У JavaScript типы данных одни, а у PHP типы данных другие.
На этом всё, спасибо за внимание, надеюсь, что был хоть чем-то полезен и до скорых встреч на страницах блога для начинающих вебразработчиков и вебмастеров ZametkiNaPolyah.ru. Не забываем комментировать и делиться с друзьями;)