Detail předmětu

Teorie informace a kódování

FSI-VTIAk. rok: 2017/2018

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. Radomil Matoušek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Výsledky učení předmětu

Získané znalosti umožní hlubší pochopení diskutovaných principů ICT.

Prerekvizity

Základní znalosti matematiky

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

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)
SCHNEIER, B. Applied Cryptography, John Wiley & Sons, Inc. 1996. (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 M2A-P magisterský navazující

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

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-AIŘ , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Osnova

1. Základní pojmy z teorie informace 1/2 (informace, entropie, vzájemná informace).
2. Základní pojmy z teorie informace 2/2 (kapacita kanálu, Shannon's theorem).
3. Přenos informace (model diskrétního kanálu).
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.