pioniri

Bitovi Kloda Šenona

Šenonova ideja je dovela do Teorije informacija koja je izazvala revoluciju u prenosu podataka

 Tekst: Vera Popović*

Bit je najmanja jedinica u računarstvu. Jedan bit predstavlja količinu informacija potrebnu za razlikovanje dva isključiva stanja, jedan i nula, da i ne, tačno i netačno, ima struje i nema struje…

Bitove je osmislio Klod Šenon četrdesetih godina prošlog veka kada se dosetio kako da reši jedan od najvećih izazova u inženjerstvu tokom Drugog svetskog rata – prenošenje podataka na velike razdaljine. Podaci su se prenosili analogno, što je podrazumevalo prenošenje kroz žice, tako što se, na primer, kod prenosa zvuka prenose različite jačine signala, a taj signal imitira stvarni zvuk. Sa druge strane se čitaju te jačine i rekonstruiše se poslati zvuk.

Međutim, prilikom ovakvog prenosa podataka početni signal slabi kako se povećava razdaljina na koju se šalje i nastaje šum koji otežava njegovo čitanje. Pokušaj prevazilaženja ovog problema bilo je uvođenje pojačivača signala, ali to nije pomagalo već se šum koji nastaje povećavao sa pojačavanjem signala.

Klod Šenon je uvideo rešenje tako što je promenio način razmišljanja  o podacima koji se šalju. Shvatio je da nije bitna priroda podataka, odnosno da bez obzira da li je u pitanju slika, tekst ili zvuk, oni se mogu slati na isti način ako se razdele na najsitnije moguće delove koje nazivamo bitovima.

Ako bismo, na primer, slali tekst, svako slovo bi se kodiralo nekim nizom nula i jedinica i bilo bi lako čitljivo na drugoj strani. Osim toga, najveća prednost je što podaci jako teško mogu da se izgube bez obzira na koliku se razdaljinu šalju jer postoje samo dva stanja, nula i jedinica. To znači da ako se pošalje signal visoke frekvencije, treba ga čitati kao jedan, a signal niske frekvencije kao nulu. Naravno, i tokom ovakvog prenosa pojavljuju se šum i slab signal, ali sva stanja koja se šalju su toliko različita da detektor može uvek pravilno da ih razlikuje. Ovaj način slanja podataka je nazvan digitalnim jer se svodi na čitanje cifara (eng. digit).

Šenonova ideja je dovela do Teorije informacija koja je izazvala revoluciju u prenosu podataka. Iz ove teorije je nastala i jednačina za Šenonovu entropiju koja je u stvari količina informacija u poruci merena bitovima. Kako bi se izračunala Šenonova entropija, potrebno je baviti se i verovatnoćom. Na primer, verovatnoća da se pojavi neko slovo engleskog alfabeta u tekstu koji se sastoji od slova i razmaka je 1:27 jer ima 27 znakova. Ali, pošto svako slovo može ili da se pojavi ili da se ne pojavi, Šenon u svojoj formuli uzima logaritam sa osnovom 2 od ove verovatnoće. Kada se ovo izračuna, dobija se vrednost od približno četiri bita informacija. Ukoliko znamo neke pravilnosti, ovo se može smanjiti i do jednog bita jer nije ista verovatnoća pojave svakog slova alfabeta u reči jer je, na primer, veća verovatnoća pojave samoglasnika nego suglasnika.

Ni sam Šenon verovatno nije bio svestan koliko je pomogao da se razvije računarstvo u današnjem smislu. O internetu ne bi moglo ni da se misli jer podaci ne bi mogli da se šalju globalno i brzo kao danas. Ne bismo mogli da čuvamo muziku u svojim telefonima, pogledamo dela svetskih slikara preko interneta ili popričamo sa nekim preko Skajpa.

PIONIRI

Nauka je proces. Nove ideje, paradigme i znanja niču zahvaljujući radu hiljada ljudi. No, kroz borbu za tako osvojene koncepte, pojedinci preusmeravaju tokove saznanja. Ko su zapravo pioniri nauke?

* Autori serije tekstova o naučnim revolucionarima polaznici su Kolokvijuma naučnog novinarstva CPN-a.

Istražite više…

Istražite druge tekstove:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

CPN
Ulica kralja Petra 46
11000 Beograd
Republika Srbija
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs