Detail předmětu

Teorie informace a kódování

FSI-VTIAk. rok: 2011/2012

Kurz je zaměřen na základní pojmy teorie informace (zpráva, množství informace, jednotka informace, entropie, přenos informace, diskrétní a spojité kanály) a signálů (zpracování signálů, modulace). Dále kurz zahrnuje základní přehled metod kódování v oblastech: čárových kódů, kompresních kódů, protichybových kódů a kryptografie. V závěru kurzu jsou prezentovány moderní trendy v oblasti kódování (kvantové opravné kódy, kvantová kryptografie).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Ošmera, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Výsledky učení předmětu

Získané znalosti umožní dobrou orientaci v principech existujících
informačních systémů a jen tak lze zvolit správnou informační strategii.
V celosvětovém měřítku se dnes o informacích hovoří jako
o ekonomickém produktu.

Prerekvizity

Základní znalosti matematiky

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Aktivní účast a zvládnutí zadaného problému v požadované kvalitě.

Osnovy výuky

1. Základní pojmy z teorie systémů
2. Základní pojmy z teorie informace (zpráva, vztah mezi informací,
entropií, pravděpodobností, energií a hmotou, atd.)
3. Přenos informace (diskrétní a spojité kanály)
4. Kódy a kódování (rozdělení kódů, principy snížení chybovosti
dat, geometrická representace kódů)
5. Isokódy, inversní kód.
6. Hammingovy a cyklické kódy.
7. Spojité kódy.
8. Zabezpečení dat v počítačové síti.
9. Signály používané pro přenos dat.
10. Metody utajení informace.

Učební cíle

Pochopení vybraných běžně užívaných metod kódování, které jsou součástí kompresních programů, bezpečnostních protokolů, registračních systémů, či síťových komunikačních protokolů. Pochopení pojmu signál, přenos signálu, entropie a informace.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Zameškaná cvičení lze nahradit odevzdáním zadané práce

Základní literatura

LUBBE J.C.A.: Information Theory, Cambridge University Press, 1997 (EN)

Doporučená literatura

Přibyl J.,Kodl J.: Ochrana dat v informatice. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3S-P bakalářský

    obor B-AIŘ , 3 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-AIŘ , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.
prof. Ing. Pavel Ošmera, CSc.

Osnova

1. Základní pojmy z teorie informace (kapacita kanálu, Shannonův teorém).
2. Přenos informace (diskrétní a spojité kanály).
3. Signály a základní metody zpracování signálu.
4. Kódy a kódování (rozdělení kódů, principy).
5. Čárové a RFID kódy.
6. Minimální kódy I. (prefixové, Huffmanovy, LZW, RLC).
7. Minimální kódy II. (BW transformace, aritmetické kódování).
8. Samoopravné kódy I. (základní paritní kódy).
9. Samoopravné kódy II. (Hammingovy, CRC, RS kódy).
10. Kryptografie I. (historické šifry a jejich analýza, steganografie).
11. Kryptografie II. (symetrická a asymetrická kryptografie, digitální podpis)
12. Kryptografie III. (historické a moderní metody, digitální podpis).
13. Moderní trendy v teorii kódů (kvantové opravné kódy, kvantová kryptografie).

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Šoustek, Ph.D.
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Osnova

Cvičení s počítačovou podporou koresponduje s obsahem přednášek. Cílem cvičení je studenty seznámit s praktickou částí předmětu především prostřednictvím systému Matlab/Simulink. Tématicky lze cvičení rozdělit na následující bloky:
a) Přenosová rychlost, kapacita kanálu, redundance zdrojové abecedy.
b) Signál, jeho parametry a modulace.
c) Čárové kódy.
d) Minimální kódy.
e) Samoopravné kódy.
f) Kryptografie.