Информация. Циркуляция потоков информации лежит в основе управления процессами

Циркуляция потоков информации лежит в основе управления процессами. Для того чтобы с наибольшей эффективностью передать сообщение, нужно, во-первых, наилучшим образом использовать возможности сигнала и, во-вторых, обеспечить максимальную пропускную способность канала связи, т.е. передать наибольшее количество информации без исключений в единицу времени.

Посмотрим, как связана информация с процессом управления.

В основе управления лежит выбор. Если процесс происходит по заранее заданному закону, который нельзя менять, то и управлять нечем. Например, если поезд от одной станции к другой идет к заданной скоростью по прямому пути без всяких ответвлений, то никаких команд (сигналов) ему посылать не надо. Если на его пути есть стрелка, переключив которую можно направить поезд на один путь или на другой т.е. выбирать направление, это означит есть и управление.

Сигнал может быть простым или сложным. Элементарный сигнал может принимать два или несколько значений, например, импульс постоянного тока различной полярности или амплитуды, или импульс с частотой заполнения f₁ или f₂ или f₃ и т.д.

1) Для выбора одного из двух путей нужен один элементарный сигнал, который обеспечит передачу одного из двух сообщений: для переключения стрелки а на путь 1 нужно послать частоту f₁, а для переключения этой же стрелки на пить 2 нужно послать f₂.

2) Для выбора одного из четырех путей нужны два элементарных сигнала, каждый из которых может принимать те же значения f₁ и f₂. переключение любой из стрелок осуществляется налево частотой f₁, направо частотой f₂. Этими двумя элементами можно передать четыре сообщения (т.е. выбрать одно из четырех положений, или поочередно каждое из них). Для пути 3 f₂, f.

3) Для выбора одного из восьми путей три элементарных сигнала.Для выбора местного пути f₂, f, f₂, для третьего пути f₁, f₂, f. Таким образом, тремя элементами можно передать уже восемь сигналов.

Из примеров следует, что число направлений (вариантов, состояний системы, сообщений) растет быстрее числа элементарных сигналов, которыми эти направления выбираются. Так для передачи двух сообщений (сигналов) нужен один элемент сигнал; для четырех сообщений нужно два элемента сигнала; для восьми сообщений нужно три элемента сигнала.

В общем случае, если n – число элементарных сигналов, а N – число сообщений (сигналов), то

N = 2 (1.1)

Если необходимо определить, каким количеством элементов следует передавать заданное число сообщений, то логарифмируя (1-1) получим:

n = log ₂• M, (1.2),

где М – число возможных состояний системы.

Если необходимо сделать выбор из двух возможных вариантов, например, направить поезд на первый или второй путь, поехать направо или налево и т.п., то это значит, что перед нами имеется какая-то неопределенность. Когда выбор сделан, то эта неопределенность снимается, и мы получаем информацию. Информация увеличивается, если неопределенность больше, т.е. если перед нами стоит, например, задача осуществить выбор несколько раз, например трехкратный выбор направления поезда на один из восьми путей. Если из этого трехкратного выбора осуществлен только один выбор, то получим недостаточное количество информации о сообщении объекта, т.е. у нас о нем не будет полной определенности.

Таким образом, количество информации о каком либо событии следует оценивать степенью определенности наших знаний об этом событии (объекте). За единицу количества информации принимают такое ее количество, которое получается при выборе из двух равновероятных возможностей или содержится в ответе «да» или «нет» на простой вопрос и т.п. Поэтому в управлении (1-2) основание логарифма выбрано равным двум.

В качестве устройств, запасающих (запоминающих) информацию, применяются реле, триггеры, магнитные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса и другие устройства, обладающие двумя устойчивыми состояниями. Одно реле, один триггер или другое подобное устройство способно запомнить одну единицу количества информации. Такая единица называется двоичной единицей или битом (от английского bit - binary digit -двоичная цифра). Для направления поезда на одно из двух равновероятных направлений была передана информация в 1 бит. Двоичная единица удобна и тем, что соответствует двоичной системе счисления, используемой в вычислительной технике. Восемь бит образуют один байт.

Устройство, позволяющее записать количество информации, равное единице, или одному биту, называется двоичной ячейкой. Если система для запоминания информации обладает например, 32 состояниями, то ее информационная емкость равна c = log ₂32 = 5 двоичным единицам, т.е. равна по емкости пяти двоичным ячейкам. Проще выполнить пять двоичных ячеек, каждая из которых обладает двумя состояниями, чем одну с 32 состояниями.

Дата добавления: 2014-01-07