Презентация "Количество информации как мера уменьшения неопределенности знания" 10 класс

Подписи к слайдам:
Тема: Количество информации как мера уменьшения неопределенности знания. Цель:
  • Доказать, что количество информации является мерой уменьшения неопределенности знания.
  • Задачи:
  • Установить связь между сообщениями и знаниями.
  • Установить связь между неопределенностью знания и единицей количества информации.
  • Получить формулу связи между количеством сообщений и количеством информации в сообщении.
  • Рассчитать информационный объем разных сообщений.
Информация для человека -
  • это знания, которые он получает из различных источников.
Древнегреческий способ изображения процесса познания
  • Вне круга – незнание, круг – знание, окружность – граница между знанием и незнанием.
  • незнание
  • незнание
  • знание
  • знание
  • знание
  • знание
  • знание
  • знание
  • знание
Например:
  • Объем знаний выпускника школы гораздо больше, чем объем знаний первоклассника, однако и граница его незнания значительно больше. К примеру, первоклассник ничего не знает о законах физики и поэтому не осознает недостаточность своих знаний, тогда как выпускник школы при подготовке к экзамену по физике может обнаружить, что существуют физические законы, которые он не знает и не понимает.
Информация, которую получает человек, считается мерой уменьшения неопределенности знаний.
  • Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.
Классический пример «Бросание монеты»:
  • Бросаем монету на ровную поверхность. С равной вероятностью произойдет одно из двух возможных событий – выпадет решка или выпадет орел.
  • Перед броском существует неопределенность наших знаний (возможны два события), как упадет монета предсказать невозможно.
После броска наступает полная определенность, так как получаем зрительное сообщение, что монета находится в определенном положении, например, «решка».
  • После броска наступает полная определенность, так как получаем зрительное сообщение, что монета находится в определенном положении, например, «решка».
  • Это событие приводит к уменьшению неопределенности наших знаний в 2 раза, так как до броска мы имели 2 вероятных события, а после броска – только одно, то есть в 2 раза меньше.
Очень часто встречаются ситуации, когда может произойти некоторое количество равновероятных событий.
  • Очень часто встречаются ситуации, когда может произойти некоторое количество равновероятных событий.
  • Например: Вы решаете контрольную работу по алгебре. У вас до проверки работы учителем существует 4 равновероятных события – получите вы отметку «5», «4», «3» или «2» .
  • Или когда бросаете шестигранный кубик – 6 равновероятных событий.
  • Или при сдаче устного экзамена по любому предмету вытягиваете один билет из 25 возможных – 25 равновероятных событий.
Чем больше количество возможных событий, тем больше начальная неопределенность и соответственно тем большее количество информации будет содержать сообщение о результатах опыта.
  • Чем больше количество возможных событий, тем больше начальная неопределенность и соответственно тем большее количество информации будет содержать сообщение о результатах опыта.
Единицы измерения
  • Для количественного выражения любой величины необходимо определить единицу измерения.
  • За единицу измерения количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность в 2 раза. Такая единица названа «бит»
  • 8 бит = 23 бит = 1 байт.
Компьютер оперирует числами в двоичной системе счисления, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n.
  • Компьютер оперирует числами в двоичной системе счисления, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n.
  • 1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт.
  • 1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт.
  • 1 Гбайт = 210 Мбайт = 1024 Мбайт.
N – количество возможных сообщений I – количество информации в одном сообщении Задачи
  • Сколько бит информации содержится в сообщении объемом ½ килобайта?
  • В рулетке общее количество лунок равно 32. Какое количество информации (с точки зрения вероятностного подхода) мы получаем из зрительного сообщения об остановке шарика в одной из лунок?
В зоопарке 32 обезьяны живут в двух вольерах, А и Б. Одна из обезьян – альбинос (вся белая). Сообщение «Обезьяна-альбинос живет в вольере А» содержит 4 бита информации. Сколько обезьян живут в вольере Б?
  • В зоопарке 32 обезьяны живут в двух вольерах, А и Б. Одна из обезьян – альбинос (вся белая). Сообщение «Обезьяна-альбинос живет в вольере А» содержит 4 бита информации. Сколько обезьян живут в вольере Б?
  • 1) 4 2) 16 3) 28 4) 30
  • .
Решение
  • Решение
  • информация в 4 бита соответствует выбору одного из 16 вариантов, …
  • … поэтому в вольере А живет 16 часть всех обезьян (это самый важный момент!)
  • всего обезьян – 32, поэтому в вольере А живет
  • 32/16 = 2 обезьяны
  • поэтому в вольере Б живут все оставшиеся
  • 32 – 2 = 30 обезьян
  • правильный ответ – 4
В корзине лежат 32 клубка шерсти, из них 4 красных. Сколько бит информации несет сообщение о том, что достали клубок красной шерсти?
  • В корзине лежат 32 клубка шерсти, из них 4 красных. Сколько бит информации несет сообщение о том, что достали клубок красной шерсти?
  • 1) 2 2) 3 3) 4 4) 32
красные клубки шерсти составляют 1/8 от всех, …
  • красные клубки шерсти составляют 1/8 от всех, …
  • поэтому сообщение о том, что первый вынутый клубок шерсти – красный, соответствует выбору одного из 8 вариантов
  • выбор 1 из 8 вариантов – это информация в 3 бита (по таблице степеней двойки)
  • правильный ответ – 2.
  • 1)Двое играют в «крестики-нолики» на поле 4 на 4 клетки. Какое количество информации получил второй игрок, узнав ход первого игрока?
  • 1 бит 2) 2 бита 3) 4 бита 4) 16 бит
  • 2)За четверть Василий Пупкин получил 20 оценок. Сообщение о том, что он вчера получил четверку, несет 2 бита информации. Сколько четверок получил Василий за четверть?
  • 1) 2 2) 4 3) 5 4) 10
Рефлексия
  • Какая цель стояла перед тобой на уроке?
  • На какие знания, полученные ранее, ты опирался? Какие новые законы, идеи, формулы, правила ты усвоил на уроке?
  • Какова главная мысль, вывод урока
  • Какую оценку ты бы себе поставил, учитывая разницу в приобретенных тобой знаниях и материалом, выданным на уроке?
Домашнее задание
  • § 2.2