Informationstheorie

Die Informationstheorie ist eine mathematische Theorie aus dem Bereich der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik, die auf Claude Shannon zurückgeht.

Sie beschäftigt sich mit Begriffen wie Information, Entropie, Informationsübertragung, Datenkompression, Kodierung, Kryptographie, Komplexitätstheorie und verwandten Themen.

Neben der Mathematik, Informatik und Nachrichtentechnik wird die theoretische Betrachtung von Kommunikation durch die Informationstheorie auch zur Beschreibung von Kommunikationssystemen in anderen Bereichen (Medien in der Publizistik, Nervensystem in der Neurologie, DNA und Proteinsequenzen in der Molekularbiologie, Wissen in der Informationswissenschaft und Dokumentation) etc. eingesetzt.

Inhaltsverzeichnis
1 Geschichte
2 Fragen der allgemeinen Informationstheorie
3 Literatur
4 Siehe auch
5 Weblinks

Geschichte

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Vor allem Claude Elwood Shannon lieferte in den 1940er bis 1950er Jahren wesentliche Beiträge zur Theorie der Datenübertragung und der Wahrscheinlichkeitstheorie.

Er fragte sich, wie man eine verlustfreie Datenübertragung, über elektronische (heute auch optische) Kanäle, sicherstellen kann. Dabei geht es insbesondere darum, die Datensignale vom Hintergrundrauschen zu trennen. Außerdem versucht man, während der Übertragung aufgetretene Fehler zu erkennen und/oder zu korrigieren. Dazu ist es notwendig, redundante (d.h. überflüssige) Daten mitzusenden, um dem Datenempfänger eine Datenverifikation oder Datenkorrektur zu ermöglichen.


Klassische Informationskonzepte versagen teilweise in quantenmechanischen Systemen. Dies führt zum Konzept der Quanteninformation.

Die Informationstheorie stellt mathematische Methoden zur Messung bestimmter Eigenschaften von Information zur Verfügung.

Zwischen Entropie und (bedeutsamer) Information (Informationsgehalt)- besteht ein nichtmonotoner Zusammenhang. Ist die Entropie gleich Null (regelmäßiges, 100%-ig vorhersagbares Signal), so ist der (potenzielle) Nutzwert für einen Organismus genauso gering wie bei der gegen unendlich strebenden Entropie eines Rauschsignals. Das Informations-Maximum liegt also, grob gesprochen, in einem "mittleren" Entropiebereich.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff der Information aus der Informationstheorie keinen direkten Bezug zu Semantik, Bedeutung und Wissen hat, da sich diese Eigenschaften mit informationstheoretischen Verfahren nicht messen lassen.

In neuerer Zeit wird zunehmend versucht, die Komplexität einer Nachricht nicht mehr nur über statistische Betrachtung der Daten zu bestimmen, sondern vielmehr die Algorithmen zu betrachten, die diese Daten erzeugen können. Solche Ansätze sind insbesondere die Kolmogorow-Komplexität und die algorithmische Tiefe, sowie die algorithmische Informationstheorie von Gregory Chaitin.

Fragen der allgemeinen Informationstheorie

Weitergehende Fragen wie

sind nicht mehr Sache der Informationstheorie, auch wenn ihre Methoden zur Klärung mit eingesetzt werden können. Relevant für die ersten 3 Fragen ist u.A. die Theorie der Selbstorganisation oder Synergetik.Die letzte Frage ist eher thermodynamisch zu klären.

Literatur

Siehe auch

Weblinks

See also: Informationstheorie, 1940er, 1950er, 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Algorithmische Informationstheorie, Algorithmische Tiefe, Algorithmus, Bedeutsamkeit, Bedeutung, Bewusstsein