Первая контрольная работа

Асирян Александр, 328 группа.

1. Какой объём кванта информации должен получить приёмник SETI для фиксации контакта?

Проект SETI (англ. SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence) — общее название проектов и мероприятий по поиску внеземных цивилизаций и возможному вступлению с ними в контакт. Начало проекта SETI датируется 1959 годом. Излучение на длине волны 21 см, частота около 1420 МГц, является универсальной физической величиной, однако, поиски искусственных внеземных сигналов на этой частоте и близких частотах ни к чему не привели. В 1960 г. Фрэнк Дрейк инициировал проект «Озма»: сигналы предполагалось искать при помощи 25-метрового радиотелескопа в Грин-Бэнк. В 1971 году NASA предложило взять на себя финансирование проекта SETI. В 1974 году сообщение, содержащее 1679 бит, было отправлено с гигантского радиотелескопа в Аресибо в Пуэрто-Рико в направлении шарового звездного скопления М13, расположенного на расстоянии 25 100 световых лет от нас. В 1977 году был зарегистрирован сигнал, вошедший в историю под названием «Wow!» («Bay!»). В нём можно было увидеть последовательность букв и цифр, которая представлялась не случайной и говорила вроде бы о наличии внеземного разума.

Копия оригинальной распечатки полученного сигнала с пометкой «Wow!»:

В 1995 г. запущен проект «Феникс»; проект предусматривает изучение тысячи ближайших звезд солнечного класса в радиодиапазоне 1200-3000 МГц. 5 января 2012 года было объявлено об обнаружении, в рамках проекта, сигнала, который может являться потенциальным кандидатом на радиосигнал внеземного происхождения. Сигнал получен по направлению от экзопланеты KOI 817, для обнаружения были использованы данные телескопа Кеплер. Однозначной трактовки «открытия» нет. Несмотря на многочисленные исследования в этой области, значимых результатов проект SETI по состоянию на сегодняшний день не принес.

Для оценки объема информации (текста, в условиях отсутствия диалога с отправителем), которой достаточно для идентификации её как сигнал, можно использовать язык Линкос — искусственный язык, созданный Хансом Фройденталем, профессором математики, для общения с внеземным разумом. Ханс Фройденталь решил создать язык, понятный для существ, не имеющих с нами ничего общего, кроме разума. Фройденталь назвал свой язык линкос (от лат. lingua cosmica — «космический язык»). Линкос является абстрактной схемой языка, а не его конкретной, «физической» формой.

Однако, по мнению автора, первые «буквы» линкоса должны быть наглядными, их значение должно быть тесно связано с физическим воплощением, наподобие междометий. Общение с разумными существами Фрейденталь предлагает начать с передачи набора первых знаков линкоса — в различном порядке и очень много раз. Изложение основ математики начинается следующим образом. Вначале передается космический знак-образ — короткая вспышка света или по радио и т. п., иными словами, знак-образ точки. Затем вслед за тремя такими точками вводится знак “>” . Он может передаваться долгой вспышкой, за ней следуют две точки: ..>. Тот же самый знак следует между двумя последовательностями точек, у которых длина первой последовательности больше длинный второй. По тому же принципу вводится знак “<”:

.<.. Затем вводится знак “=”: .. = .. или …... = …... Объяснив знаки “>”, “<” и “=”, Фрейденталь переходит к объяснению двоичной системы счисления (как наиболее простой), объясняя правила сложения, вычитания, деления, умножения. После основ арифметики он переходит к алгебре. И с помощью алгебры вводит «человеческий элемент» математики — понятие вопроса. Нужно шифровать как минимум 3 сигнала: отсутствие (0), короткая вспышка, длинная вспышка. Значит, каждое состояние нужно кодировать 2 битами. Для минимизации объема считаем, что обучают нас. Можно считать надежной фиксацию сигнала, если передано 15 сообщений типа <число> “>” <число> “0”. Если брать минимальные числа, в битах оценка будет такая:

= 262 бита.

http://setiathome.berkeley.edu

http://seticlassic.ssl.berkeley.edu/about_seti/about_seti_at_home_1.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/SETI

https://ru.wikipedia.org/wiki/Линкос

https://ru.wikipedia.org/wiki/Сигнал_«Wow!»

3) Измерения скорости передачи информации.

Пропускная способность информационных каналов – это максимально возможная скорость передачи информации по каналу. Скорость передачи информации — скорость передачи данных, выраженная в количестве бит, символов или блоков, передаваемых за единицу времени. Теоретическая верхняя граница скорости передачи информации определяется теоремой Шеннона-Хартли.

Теорема устанавливает шенноновскую ёмкость канала, верхнюю границу максимального количества безошибочных цифровых данных (то есть, информации), которое может быть передано по такой связи коммуникации с указанной полосой пропускания в присутствии шумового вмешательства, согласно предположению, что мощность сигнала ограничена, и гауссовский шум характеризуется известной мощностью или мощностью спектральной плотности.

Рассматривая все возможные многоуровневые и многофазные методы шифрования, теорема Шеннона — Хартли утверждает, что пропускная способность канала C, означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи данных, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала S через аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности N равна:

где

C — пропускная способность канала, бит/с;

B — полоса пропускания канала, Гц;

S — полная мощность сигнала над полосой пропускания, Вт или В²;

N — полная шумовая мощность над полосой пропускания, Вт или В²;

S/N — частное от деления отношения сигнала к его шуму (SNR) на гауссовский шум, выраженное как отношение мощностей.

1. Единицы измерения скорости передачи информации за секунду:

1 кбит/с = 1 килобит/c = 1024 бит/c

1 мбит/с = 1 мегабит/с = 1048576 бит/с

Для показания скорости может использоваться любая приставка кило- (2^10) мега- (2^20) гига- (2^30) тера- (2^40) и т.д. аналогично системе в физике, вместе со словом бит или байт (= 8 бит), в секунду.

1. characters per second – количество символов, кодируемых двоичным кодом, передаваемых в одну секунду.

Дальше единицы измерения не связаны напрямую с передачей информации.

1. flops - внесистемная единица, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система. Существуют разногласия насчёт того, допустимо ли использовать слово FLOP (или flop или флоп, от англ. FLoating point OPeration), и что оно может означать. Это своего рода «пропускная способность» процессора, количество информации, которую он может через себя пропустить и обработать.

2. Пропускная способность нейронной сети измеряется 2-мя способами:

   1. среднее арифметическое между объёмами обрабатываемой и создаваемой информации нейронной сетью за единицу времени.

   2. CPS - connections per second – количество соединений в секунду между отдельными элементами нейронной сети.

Здесь также под скоростью можно понимать количество информации, которую принимает и обрабатывает нейронная сеть.

Скорость передачи информации зависит в значительной степени от скорости её создания (производительности источника), способов кодирования и декодирования. Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала, по определению, есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.

Номинальная скорость — битовая скорость передачи данных без различия служебных и пользовательских данных.

Эффективная скорость — скорость передачи пользовательских данных (нагрузки). Этот параметр зависит от соотношения накладных расходов и полезных данных.

Пропускная способность дискретного (цифрового) канала без помех

C = log(m) бит/символ

где m — основание кода сигнала, используемого в канале. Скорость передачи информации в дискретном канале без шумов (идеальном канале) равна его пропускной способности, когда символы в канале независимы, а все m символов алфавита равновероятны (используются одинаково часто).

В зависимости от физической среды передачи данных линии связи можно разделить на:

проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток;

кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи как кабели "витая пара", коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели;

беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны.

Проводные (воздушные) линии связи используются для передачи телефонных и телеграфных сигналом, а также для передачи компьютерных данных. Кабель используется для передачи данных на скорости 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Витая пара обычно используется для связи на расстояние не более нескольких сот метров. К недостаткам кабеля "витая пара" можно отнести возможность простого несанкционированного подключения к сети. Коаксиальный кабель применяется, например, в локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “общая шина”. Коаксиальный кабель более помехозащищенный, чем витая пара и снижает собственное излучение. Пропускная способность – 50-100 Мбит/с. Допустимая длина линии связи – несколько километров. Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю сложнее, чем к витой паре. Скорость передачи данных с помощью оптоволоконного кабеля составляет 3Гбит/c. Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных. Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из сети наземных базовых приемо-передающих станций и сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи). Скорость передачи данных до 45 Мбит/c. Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении.Радиоканалы передачи данных Bluetooht - это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%CF%F0%EE%EF%F3%F1%EA%ED%E0%FF_%F1%EF%EE%F1%EE%E1%ED%EE%F1%F2%FC