Количество информации

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по направлению 221700
проф. Б.Я.Литвинов
________________
Зав. кафедрой МиУК
проф. Б.Я. Литвинов
___________________
« » ________2012 г.
« » ______2012 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Теория информации»
Направление подготовки: 221700 «Стандартизация и метрология»
Профиль подготовки: «Метрология и метрологическое обеспечение»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель:
______________
проф. Литвинов Б.Я.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи изучения дисциплины
По учебному плану направления подготовки бакалавра 221700 «Стандартизация и метрология», профиль «Метрология и метрологическое обеспечение» учебная дисциплина «Теория информации» изучается на втором курсе
в четвертом семестре.
Цель изучения дисциплины – подготовка студентов к изучению последующих дисциплин, как формирующих научно-теоретические основы специальности, так и остальных.
Основные задачи дисциплины – усвоение основных положений информационного подхода к анализу и синтезу объектов, явлений и систем; введение в информационную теорию измерений и измерительных устройств, усвоение основных аксиоматических положений и разработанных на их основе методов обработки результатов измерений.
Дисциплина “Теория информации” базируется на соответствующих разделах дисциплин “Высшая математика”, “Физика”, “Физические основы измерений и эталоны” и, в свою очередь, является базой для изучения вопросов метрологии и метрологического обеспечения в специальных дисциплинах, подготовки выпускной квалификационной работы.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Теория информации» относится к вариативной части математического и естественнонаучного цикла и направлена на изучение информационных основ измерительного процесса и процесса передачи информации
о размере, принятом за единицу; основ информационных процессов в метрологических системах для последующего их применения в профессиональной
деятельности.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций: ОК-4, ОК-5, ОК-15, ОК-19, ПК-4, ПК-12, ПК-18.
В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать подходы к оценке количества информации, способы оценки
точности и качества измерений с использованием энтропийных значений не-
2
определенности измерений, перспективные для метрологии и измерительной
техники направления развития информационной теории измерений.;
- уметь определять энтропийное значение неопределенности измерений, осуществлять переход от информационных оценок точности измерений к
оценкам на основе использования доверительных интервалов
- иметь навыки использования информационных подходов при работе
с метрологическими системами и при разработке нормативной документации.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общий объем дисциплины (в академических часах) составляет 108 часов.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Лабораторные работы (ЛР)
Практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Контрольная работа
Текущие домашние задания
Другие виды самостоятельной работы
Работа с литературой
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
Всего часов
Очная форма обучения
36
18
18
72
20
20
32
Зачет
108
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
Наименование разделов дисциплины
Введение
Содержание раздела
Руководство по выражению неопределенности
результатов измерений и совершенствование систем
качества метрологических лабораторий. Информационная теория измерений. Информационные технологии и их роль при создании эталонов, осуществлении
метрологического контроля и надзора. Информационные технологии как основа при разработке стандартов и других нормативных документов. Структура
дисциплины, её связь с другими специальными дисциплинами.
3
1.
Общие вопросы теории информации
2.
Вероятностностатистические характеристики источника сообщений
3.
Энтропия как мера неопределенности состояния системы
4.
Количество информации
5.
Измерительная информация
6.
Информация в метрологических системах
Материя как совокупность всех первичных источников информации. Отражение как совокупность
всех способов получения информации. Синтаксический, семантический, прагматический уровни информации. Семиотика. Сигналы, сообщения. Свойства информации. Средства измерений как устройства, расширяющие возможности отражения органов
чувств человека. Средства измерений как источники
информации, сообщений.
Дискретные и непрерывные случайные величины.
Характеристики дискретных и непрерывных случайных величин. Законы распределения случайных величин. Начальные и центральные моменты, условие
нормировки, доверительные интервалы, квантильные
оценки.
Дискретный источник информации, мера неопределенности источника с равновероятными состояниями, формула Хартли. Источники с неравновероятными состояниями, формула Шеннона. Энтропия
дискретной случайной величины и ее свойства.
Условная энтропия, энтропия статистически связанных источников, диаграммы Венна.
Информация и энтропия. Различия между непосредственно интересующей нас системой и системой,
доступной для непосредственного наблюдения. Полная взаимная информация, частная информация. Информация и системы с непрерывной случайной величиной. Неопределенность, связанная с наличием в
выражении энтропии неограниченно возрастающего
слагаемого
Энтропия передаваемого сообщения и энтропия
шума в случае измерения. Средство измерений как
источник измерительной информации, краевые эффекты. Плотность распределения вероятности до и
после измерения. Сравнение объектов по однородным свойствам. Измерение как сравнение измеряемой величины с тем или иным образом построенной
шкалой возможных значений этой величины, выбор
одного интервала из всего множества интервалов
этой шкалы. Измерительное преобразование. Измерение и процесс приема и преобразования информации об измеряемой величине. Энтропийное значение
неопределенности, остающейся после выполнения
измерения, энтропийный коэффициент.
Понятие «метрологическая система». Формы
представления измерительной информации. Число
различимых градаций и класс точности средств измерений. Поток информации, емкость канала связи. Измерительная информация в качестве данных для информационных систем. Информационные системы в
области метрологии и метрологического обеспечения.
4
Информация и энергия
7.
Энтропия изолированной системы. Упорядоченная система и запас энергии. Негэнтропия, затраты
энергии при получении информации. Невозможность
бесконечного повышения точности измерений с точки зрения энергетической теории, энегретический
порог чувствительности средств измерений.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
1
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
Последующие дисциплины
профессионального цикла
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
+
+
+
+
+
+
5.3. Тематический план лекций для студентов очной формы обучения
(18 часов)
Темы лекций
Объем, час
Введение
2
Общие вопросы теории информации
2
Вероятностно-статистические характеристики источника сообщений
2
Энтропия как мера неопределенности состояния системы
2
Количество информации
2
Измерительная информация
4
Информация в метрологических системах.
2
Информация и энергия, заключение
2
5
6. Перечень тем практических занятий (18 часов)
Темы занятий
Объем, час.
1. Вероятностно-статистические характеристики источников сообщений
2
4
2. Энтропия и информация
3. Измерительная информация
8
4. Информация и метрологических системах
4
7. Примерная тематика курсовых проектов (работ): не предусмотрены.
8. Библиографический список
Основной
1. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. Ч.I. Общая теория измерений: Учебник
для вузов. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2010. – 192 с.
2. Метрология, стандартизация и электроизмерительная техника: Учебное пособие / К.К. Ким,
Г.Н. Анисимов, В.Ю. Барбарович, Б.Я. Литвинов. – СПб.: Питер, 2010. – 368 с.
Дополнительный
3. Грановский В.А. Системная метрология: метрологические системы и метрология
систем. – СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ “Электроприбор”, 1999. – 360 с.
4. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учебник для вузов. - 6-е изд., стереотип. – М.:
Высш. школа, 1999 – 576 с.
5. Харт Х. Введение в измерительную технику: Пер. с нем. – М.: Мир, 1999. – 391 с.
6. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. Учебник – М.: Высшая школа,1989. – 245 c.
7. Новицкий П.В., Зограф И.А.. Оценка погрешностей результатов измерений. – 2-е
изд., - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1991. – 304 с.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Специализированные аудитории, используемые при проведении лекционных и практических занятий, оснащены мультимедийными проекторами и комплектом аппаратуры, позволяющей демонстрировать текстовые и графические материалы.
Разработчик
проф. Б.Я. Литвинов
6