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信息量

1.什么是信息量

信息量是源于通信領(lǐng)域而逐漸普及成為大眾與媒體頻繁使用的一個詞。假如你從未到過智庫百科,也沒有看過或聽過任何有關(guān)智庫百科的有關(guān)介紹,那么智庫百科對你來說就是一個“未知數(shù)”,存在著所謂“不確定性”(uncertainty)。一旦你到過智庫百科,你就能了解到智庫百科的具體情況——“信息”?!靶畔ⅰ睂湍阒饾u解開頭腦中的疑團,消除你對“智庫百科”認識上的不確定性,并由不確定性變成較為確定或確定。如獲得的“信息”越多,你對“智庫百科”的了解就越全面。當你到過智庫百科以后對它的了解越多,說明它的信息量就越大。

2.信息量的計算

如何計算信息量的多少?在日常生活中,極少發(fā)生的事件一旦發(fā)生是容易引起人們關(guān)注的,而司空見慣的事不會引起注意,也就是說,極少見的事件所帶來的信息量多。如果用統(tǒng)計學的術(shù)語來描述,就是出現(xiàn)概率小的事件信息量多。因此,事件出現(xiàn)得概率越小,信息量愈大。即信息量的多少是與事件發(fā)生頻繁(即概率大小)成反比。

  1.如已知事件Xi已發(fā)生,則表示Xi所含有或所提供的信息量

  H(Xi) = ? logaP(Xi)

  例題:若估計在一次國際象棋比賽中謝軍獲得冠軍的可能性為0.1(記為事件A),而在另一次國際象棋比賽中她得到冠軍的可能性為0.9(記為事件B)。試分別計算當你得知她獲得冠軍時,從這兩個事件中獲得的信息量各為多少?

      H(A)=-log2 P(0.1)≈3.32(比特)

      H(B)=-log2 P(0.9)≈0.152(比特)

  2.統(tǒng)計信息量的計算公式為:

H(X)=-sum^{n}_{i=1}P(Xi)log P(Xi)

Xi —— 表示第i個狀態(tài)(總共有n種狀態(tài));

P(Xi)——表示第i個狀態(tài)出現(xiàn)的概率;

H(X)——表示用以消除這個事物的不確定性所需要的信息量。

  例題:向空中投擲硬幣,落地后有兩種可能的狀態(tài),一個是正面朝上,另一個是反面朝上,每個狀態(tài)出現(xiàn)的概率為1/2。如投擲均勻的正六面體的骰子,則可能會出現(xiàn)的狀態(tài)有6個,每一個狀態(tài)出現(xiàn)的概率均為1/6。試通過計算來比較狀態(tài)的不肯定性與硬幣狀態(tài)的不肯定性的大小。

H(硬幣)= -sum^{n}_{i=1}P(Xi)log P(Xi)

= -(2×1/2)×logP2(1/2)≈1(比特)

H(骰子)= -sum^{n}_{i=1}P(Xi)log P(Xi)

= -6×(1/6)×logP2(1/6)≈2.6(比特)

  由以上計算可以得出兩個推論:

  [推論1] 當且僅當某個P(Xi)=1,其余的都等于0時, H(X)= 0。

  [推論2]當且僅當某個P(Xi)=1/n,i=1, 2,……, n時,H(X)有極大值log n。

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