Введение к работе
з .
Актуальность темы обусловлена глобализациией н интенсификацей соммуникаїщй (системы сотовой связи, Internet и т.д.), которые выдвигают іроблему передачи информации в число приоритетных. Актуальными на іегодняшний день становятся вопросы повышения пропускной способности ;етевых и других коммуникационных каналов для обеспечения максимально іасьіщенного (аудио, видео) взаимодействия абонентов и пользователей в іежиме реального времени, а таюке обеспечение защиты каналов от ^санкционированного доступа.
Все это требует решения ряда радиофизических задач.
Феномен коммуникации в социальных системах, в том числе в тех, в вторых он опосредован материальными средствами (что и 'будет нас ттересовать в дальнейшем в первую очередь), предполагает наличие трех лементов:
-
субъекта - источника информации;
-
среды передачи информации;
-
субъекта - приемника информации.
В рамках теории информации и кодирования первые два элемента были ыведены за пределы рассмотрения путем редукции их к некоторому источнику заданным алфавитом и априорным распределением вероятностей символов лфавита. Такой подход оказался методологически оправданным, и в его амках была получена масса ценных результатов, имеющих, в том числе и ажное прикладное значение.
Тем не менее, этот подход к рассмотрению феномена коммуникации стается упрощенным по своей сути, поскольку из двух аспектов (планов) ообшения традиционно теория информации рассматривает только план ыражения, оставляя за рамками рассмотрения план содержания, упуская из иду многие важные аспекты, учет которых может значительно повысить ффективность систем связи. Кроме того, многие задачи, связанные в первую
очередь с человеко-машинным взаимодействием, принципиально не могут быт решены без учета факторов, отражающих субъектный компонент ситуациі коммуникации. Поэтому более полное рассмотрение, как нам представляется предполагает учет семантическим аспектов проблемы.
Имеются множество разработок, использующих результать лингвистической науки в конкретных прикладных системах (машинньїі перевод, распознавание и синтез речи, информационно-поисковые и системь автоматического реферирования). Однако на взгляд автора какой-либо строп формализованной обобщающей теории (несмотря на многочисленные попытю это сделать) на сегодняшний день не существует.
Цель работы заключается в том, чтобы на основе подходов и методов выработанных в рамках наук радиофизического профиля и результатов нау* лингвистического профиля при активном использовании методої искусственного интеллекта разработать методику оценки способої представления и кодирования одного специфического класса сообщени? (сообщений на естественном языке), чтобы затем провести расширенное рассмотрение некоторых традиционных задач радиофизики и теорш информации (информационная емкость электромагнитных полей при наличие случайных возмущений, эффективное кодирование, помехозащищенность v. защита от несанкционированного доступа) путем перехода от чисто физических полей и сигналов к информационным полям.
Предмет исследования диссертационной работы - информационные поля и их представление, способы их согласования с радиофизическими полями, учитывающие некоторые особенности, проявляющиеся при кодировании, передаче по канатам связи и декодировании сообщений. Особое внимание в плане реализации ввиду подверженности информационных полей воздействию искажающих воздействий и несанкционированных действий уделяется вопросам помехозащищенности и секретности при преобразованиях информационных полей. Эффективность использования ресурсов
іиофизических полей можно повысить при преобразовании информационных :ей в радиофизические за счет сжатия передаваемых сообщений, поэтому іросьі оценки избыточности для некоторых способов представления формации и способы ее устранения также рассматриваются в данной работе.
Методы исследования. При выработке подходов к количественной ;нке информационных полей были использованы преимущественно методы ірии вероятностей и теории информации, методы помехоустойчивого дарования, теории секретных систем (криптологии и криптографии), теории шрхических систем, математической лингвистики. Вычислительные методы ни использованы при работе с практическим материалом. Кроме того, были ействованы методы логического программирования и математической ІГВИСТИКИ. Компьютерная реализация достаточно сложной системы, ібходимой для работы с практическим материалом потребовала привлечения годов объектно-ориентированного программирования и теории разработки шиляторов и интерпретаторов.
Таким образом, в работе были использованы методы, большей частью іентированіше на дискретную математику, поскольку исследование »водилось над полями представленными конечными и конечно южденными множествами и системами конечных множеств - отношениями, ювной инструмент, используемый здесь, - комбинаторный анализ. И хотя ібинаторньїй анализ обладает меньшей общностью и универсальностью [ятий чем дедуктивные разделы математики, он в большей степени наделен [кретным содержанием.
Научная новизна диссертации заключается в расширении постановки оторых радиофизических задач путем перехода от анализа свойств только шческих полей и сигналов, используемых для передачи информации, к ледованию совокупности информационных и радиофизических полей, никающих при расширении объема и структуры алфавита источника, и становлению (в процессе дополнительной обработки сообщения) факторов
контекста, выражающих нелинейные связи между символами алфавита внутри сообщения. Кроме того, в работе разработаны инструменты для математически формализованного выражения информативности единиц информационного поля.
Ценность работы. Результаты работы имеют как теоретическую так и прикладную ценность. Они предоставляют инструмент для количественной оценки значимости языковых феноменов и процессов как с точки зрения их чисто информационных характеристик так и с точки зрения их практической реализации в системах, связанных с передачей и обработкой языковых сообщений. В работе предложено использовать понятие информационного поля применительно к задачам, связанным с передачей, обработкой, хранением и защитой информация, что позволяет перейти от представления сообщений как множества линейных порядков на множестве символов алфавита источника, к более комплексным формам представления информации, учитывающим весь спектр взаимодействий между структурными . элементами сообщения. Конкретные результаты получены для морфемного уровня языковой иерархии. Можно полагать, что идеи методики, сформулированные для этого уровня, окажутся справедливыми и для всех остальных вышележащих уровней. При этом, естественно, предполагается, что схема построенной методики будет наполняться конкретным содержанием, специфичным именно для каждого текущего уровня языковой системы.
Основные положения и результаты, выносимые на публичную защиту. - предложено использовать морфологическую структуру текстовых сообщений на естественном языке как один из способов представления информационного поля для расширения алфавита при кодировании в системах помехоустойчивой передачи сообщений, сжатия информации и защиты информации от несанкционированного доступа;
разработана методика информационной оценки различных способов представления сообщений морфологическими структурами, основанная на комбинаторном подходе к измерению информации;
определена зависимость избыточности текстовых сообщений от ряда факторов, предложена методика их оценки и определены способы сокращения избыточности;
предложен способ повышения помехоустойчивости передачи текстовых сообщений по каналам связи с шумом, основанный на использовании корректирующих свойств контекста;
разработана интегрированная программно-реализованная система для инвентаризации морфемного состава русского языка, проведения его информационных измерений и контроля его целостности.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
региональной научно-практической конференции "Новые информационные технологии в обучении ", г. Воронеж, 1994 г.;
республиканской научно-практической конференции "Проблемы современных технологий обучения и развития умственной активности студентов и школьников", г. Воронеж, 1994 г.;
IV всероссийской конференции "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования", Тамбов, 1995 г.;
научно-техшгческой конференции "Направления развития систем и средств радиосвязи", г. Воронеж, 1996 г.;
2-й Международной конференции "Теория и техника передачи, приема и обработки информации", г. Туапсе, 1996 г.;
3-й Международной конференции "Теория и техника передачи, приема и обработки информации", г. Туапсе, 1997 г.;
4-ой Международной научно-технической конференции "Радиоло навигация, связь", г.Воронеж, 1998 г.;
научно-технической конференции "Информационная безопаї автоматизированных систем", г. Воронеж, 1998 г.
Структура работы. Объем диссертационной работы составляет страниц. Работа включает в себя 41 рисунок и 10 таблиц. Приведен с литературы из 72 источников. Работа состоит из введения, четырех г. заключения.
