香农信息论,信息论三大定理

大家好,如果您还对香农信息论不太了解,没有关系,今天就由本站为大家分享香农信息论的知识,包括信息论三大定理的问题都会给大家分析到,还望可以解决大家的问题,下面我们就开始吧!香农定理到底有什么含义能通俗地解释一下么香农定理是信息论的主要内容。香农定理实际上是多个定理构成,国内似乎比较常用“香农三定理”的提法

大家好,如果您还对香农信息论不太了解,没有关系,今天就由本站为大家分享香农信息论的知识,包括信息论三大定理的问题都会给大家分析到,还望可以解决大家的问题,下面我们就开始吧!

香农定理到底有什么含义能通俗地解释一下么

香农定理是信息论的主要内容。香农定理实际上是多个定理构成,国内似乎比较常用“香农三定理”的提法,而在国外资料很少这么提.

信息论和香农定理

信息论研究信息的量化,存储和传播。最初由克劳德·香农于1948年提出,他在具有里程碑意义的题为《通讯的数学原理》的**中阐述了信号处理和通信操作(如数据压缩)的基本**。信息论的基本的应用主题包括无损数据压缩(例如ZIP文件),有损数据压缩(例如MP3和JPEG)和信道编码(例如用于DSL)。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

信息论的一个关键量是“熵”。熵是不确定性的定量描述。例如,掷**的可能性。信息论中还讨论的其他一些重要的量包括:互信息、信道容量、误差指数和相对熵等等。

上图:克劳德·艾尔伍德·香农-1916.4.30-2001.2.24,享年84岁。美国。专业领域:电子工程学和数学。

香农定理涉及这三个部分:

信道编码——主要涉及噪音下模拟信道的信道容量的定理,即香农-哈特利定理(香农-哈特利定理只描述涉及高斯噪音的模拟信道,但还有二进制信道模式的模式的对应定理这里略述)

信源编码——包含涉及无损编码和有损编码的两个定理;

信源采样——奈奎斯特-香农采样定理

但国内资料常说的“香农三定理”是指前两个部分所涉及的的三个定理,下面主要详述这三个定理:

有噪音的模拟信道编码定理(国外资料一般称“香农-哈特利定理”)

注意:这个定理在国外资料中才通常被简称为“香农定理”

这个定理通俗地说,就是首先表明了如果传输信息的信道存在噪音,但是也可以实现信息的传递,然后可以根据带宽等参数计算出信息传递的最大的有效速率。

这可以通俗地类比我们熟悉的**通话,虽然在电话里面有很多电流噪音或者环境噪音,但是我们仍然可以听懂对方讲的话。因为我们用**和语言对信息进行了双重的编码,

“**”这种编码可以在大量噪音干扰的情况下仍然能够工作,那是因为我们的声音通常有一个带宽,但噪音往往只是某一个频率的声音,不一定能够覆盖我们嗓音的全频段。因此即便低音或高音被噪音干扰,我们仍然能听到对方在说什么。而另一方面,如果对方听不清楚,我们还可以提高嗓门来提升我们说话的“信噪比”,从而保证对方能够听清楚我们所说的话。

上图:有噪信道编码定理的计算公式,可以用打电话的例子来解释一下。嗓音越高,噪音越低,嗓音越浑厚(而不是尖利,尖利的嗓音所用的频段要少一点),就越容易被听清楚。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

可变长无失真信源编码定理(无损编码)

通俗地说就是我们今天用到的各种无损编码算法——我们现在用的ZIP,RAR压缩,以及APE,FLAC等编码算法都属于无损压缩,采用这些算法可以在不损失原有信息的情况下减少存储这些信息的数据量。

这个原理通俗点说就像是对一叠纸牌:

如果是有序排列的(熵较低),例如A、2、3、4、5、6、7、8、9、J、Q、K,那么就可以用一个很很短的符号,例如“A-K”来记录这个序列所代表的信息(这也说明这个序列所含有的信息很少);

但如果这叠纸牌是乱序排列的(熵较高),那么就需要更多的符号来记录才能确保序列所传达的信息不丢失。

如果用前面**通话的例子来说明的话,就是某人口吃说了很多重复话,诸如:“我我我我对你很很很景景景仰……”,可以无损地编码为“我对你很景仰……”,这就是无损压缩,但完全不损失需要表达的信息(其实也丢失了口吃重复数量的信息,严格地说应该编码成“我4对你很3景3仰……”)。

有损信源编码定理,又称传输率-扭曲定律

该定理通俗的解释可以沿用前面**通话的例子,我们用“**”的编码方式规避了信道噪音,此外我们还可以用“语言”编码的方式“长话短说”来让对方大概了解我要表达的意思。

例如:“我对你的景仰,犹如长江之水滔滔不绝,如黄河泛滥一发”这句话,可以压缩成“我好敬仰你”这五个字,如果打电话这么说就省时间和电话费了(例如国际或者星际长途)。但是这个压缩的过程是丢失了信息的,诸如那种“滔滔不绝”和“泛滥一发”的情态和赶脚就没有了。

所以有损压缩是在设定的一个信息丢失率标准之下来寻找一个满足此要求的算法,香农告诉你你一定找得到,就这么个意思。

所以,如果你对刚才那句表达景仰的话的“保真率”要求提高一点,可以这么编码:“我对你的景仰犹如长江黄河之水泛滥不绝”。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

当然要保真,“成本”就高了,就得多花点时间说和更多的电话费。

上图:无损(上)和有损(下)压缩的差异比较。有损压缩可以有更大的压缩率,但是还原之后损失了信息量。

总结

我们用**通话的例子来通俗地解说香农定理,请特别注意“**”和“语言”两种编码方式,分别对应香农定理当中的“信道编码”和“信源编码”两个不同的部分。**是解决传输过程中噪音问题而做的编码(如果是通过心灵感应就没这个需求了);语言编码则可以是有损或者无损压缩的,甚至是不压缩的(就让他结巴吧)。

香农定理或者说香农的理论对旅行者号深空任务的成功,光盘的发明,手机通讯的可行性,互联网的发展,语言学和人类感知的研究,乃至对黑洞的理解和许多其他领域都有非常深远的影响。

信息论三大定理

答:香农第一定理又称为无失真信源编码定理或变长码信源编码定理。

香农第一定理的意义:将原始信源符号转化为新的码符号,使码符号尽量服从等概分布,从而每个码符号所携带的信息量达到最大,进而可以用尽量少的码符号传输信源信息。

香农第二定理(有噪信道编码定理)

有噪信道编码定理。当信道的信息传输率不超过信道容量时,采用合适的信道编码方法可以实现任意高的传输可靠性,但若信息传输率超过了信道容量,就不可能实现可靠的传输。

香农第三定理(保失真度准则下的有失真信源编码定理)

保真度准则下的信源编码定理,或称有损信源编码定理。只要码长足够长,总可以找到一种信源编码,使编码后的信息传输率略大于率失真函数,而码的平均失真度不大于给定的允许失真度,即D'<=D.

香农三大定理是信息论的基础理论。香农三大定理是存在性定理,虽然并没有提供具体的编码实现方法,但为通信信息的研究指明了方向。香农第一定理是可变长无失真信源编码定理,香农第二定理是有噪信道编码定理,香农第三定理是保失真度准则下的有失真信源编码定理。

香农算不算程序员

不算,

香农是美国数学家、信息论创始人。首次提出信息熵概念,为信息论和数字通信奠定了基础。香农给出了信道信息传送速率上限和信道信噪比及带宽的关系,称之为香农定理。

香农芯创有什么意思

香农芯创是一个公司的名称。香农芯创是成都市高新区**引导政策下最早成立的半导体公司之一,主要面向物联网,智能硬件等领域提供芯片和智能模块。随着物联网,智能硬件和人工智能等领域迅速发展,芯片和智能模块作为基础性的元器件和组件,也成为这一产业生态系统中不可或缺的一部分。在未来的发展中,香农芯创有望成为这一领域内的重要参与者,并发挥越来越重要的作用。

信息是事物存在的方式和运动状态

信息是按照某种约定方式对于事物特定阶段的各类状态的记载,很显然是对事物运动状态的描述.

而信息如果是连续的记载,而非某一次或某几次的记载,显然它又与对应时间阶段的事物成一一对应的关系.将处于运动中的事物,将其提出,自然有唯一信息与其符合,可以表征其特定状态,所以也可把信息看做是事物的运动状态.

香农指数定义

香农-威纳指数是一个专业术语。费歇尔和普雷斯顿的方法所表示的多样性指数仅包括种的多寡一方面。香农-威纳指数和辛普森指数则包括了测量群落的异质性。香农-威纳指数借用了信息论方法。

信息论的主要测量对象是系统的序(order)或无序(disorder)的含量。在通讯工程中,人们要进行预测,预测信息中下一个是什么字母,其不定性的程度有多大。

在香农-威纳指数中,包含着两个成分:①种数;②各种间个体分配的均匀性(equiability或evenness)。各种之间,个体分配越均匀,H值就越大。如果每一个体都属于不同的种,多样性指数就最大;如果每一个体都属于同一种,则其多样性指数就最小。那么,均匀性指数如何来测定呢?可以通过估计群落的理论上的最大多样性指数(H**x),然后以实际的多样性指数对H**x的比率,从而获得均匀性指数,具体步骤如下:

H**x=-S(1/Slog21/S)=log2S,其中H**x=在最大均匀性条件下的种多样性值,S=群落中种数

如果有S个种,在最大均匀性条件下,即每个种有1/S个体比例,所以在此条件下Pi=1/S,举例说,群落中只有两个种时,则:H**x=log22=1

这与前面的计算是一致的,因此,我们可以把均匀性指数定义为:E=H/H**x,其中E=均匀性指数,H=实测多样性值,H**x=最大多样性值=log2S

好了,文章到这里就结束啦,如果本次分享的香农信息论和信息论三大定理问题对您有所帮助,还望关注下本站哦!

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