пионири

Битови Клода Шенона

Шенонова идеја је довела до Теорије информација која је изазвала револуцију у преносу података

 Текст: Вера Поповић*

Бит је најмања јединица у рачунарству. Један бит представља количину информација потребну за разликовање два искључива стања, један и нула, да и не, тачно и нетачно, има струје и нема струје…

Битове је осмислио Клод Шенон четрдесетих година прошлог века када се досетио како да реши један од највећих изазова у инжењерству током Другог светског рата – преношење података на велике раздаљине. Подаци су се преносили аналогно, што је подразумевало преношење кроз жице, тако што се, на пример, код преноса звука преносе различите јачине сигнала, а тај сигнал имитира стварни звук. Са друге стране се читају те јачине и реконструише се послати звук.

Међутим, приликом оваквог преноса података почетни сигнал слаби како се повећава раздаљина на коју се шаље и настаје шум који отежава његово читање. Покушај превазилажења овог проблема било је увођење појачивача сигнала, али то није помагало већ се шум који настаје повећавао са појачавањем сигнала.

Клод Шенон је увидео решење тако што је променио начин размишљања  о подацима који се шаљу. Схватио је да није битна природа података, односно да без обзира да ли је у питању слика, текст или звук, они се могу слати на исти начин ако се разделе на најситније могуће делове које називамо битовима.

Ако бисмо, на пример, слали текст, свако слово би се кодирало неким низом нула и јединица и било би лако читљиво на другој страни. Осим тога, највећа предност је што подаци јако тешко могу да се изгубе без обзира на колику се раздаљину шаљу јер постоје само два стања, нула и јединица. То значи да ако се пошаље сигнал високе фреквенције, треба га читати као један, а сигнал ниске фреквенције као нулу. Наравно, и током оваквог преноса појављују се шум и слаб сигнал, али сва стања која се шаљу су толико различита да детектор може увек правилно да их разликује. Овај начин слања података је назван дигиталним јер се своди на читање цифара (енг. digit).

Шенонова идеја је довела до Теорије информација која је изазвала револуцију у преносу података. Из ове теорије је настала и једначина за Шенонову ентропију која је у ствари количина информација у поруци мерена битовима. Како би се израчунала Шенонова ентропија, потребно је бавити се и вероватноћом. На пример, вероватноћа да се појави неко слово енглеског алфабета у тексту који се састоји од слова и размака је 1:27 јер има 27 знакова. Али, пошто свако слово може или да се појави или да се не појави, Шенон у својој формули узима логаритам са основом 2 од ове вероватноће. Када се ово израчуна, добија се вредност од приближно четири бита информација. Уколико знамо неке правилности, ово се може смањити и до једног бита јер није иста вероватноћа појаве сваког слова алфабета у речи јер је, на пример, већа вероватноћа појаве самогласника него сугласника.

Ни сам Шенон вероватно није био свестан колико је помогао да се развије рачунарство у данашњем смислу. О интернету не би могло ни да се мисли јер подаци не би могли да се шаљу глобално и брзо као данас. Не бисмо могли да чувамо музику у својим телефонима, погледамо дела светских сликара преко интернета или попричамо са неким преко Скајпа.

ПИОНИРИ

Наука је процес. Нове идеје, парадигме и знања ничу захваљујући раду хиљада људи. Но, кроз борбу за тако освојене концепте, појединци преусмеравају токове сазнања. Ко су заправо пионири науке?

* Аутори серије текстова о научним револуционарима полазници су Колоквијума научног новинарства ЦПН-а.

Истражите више…

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs