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ITG (Subject) / Informationswissenschaft (Lesson)

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• 2 Konzepte von Shannon, die heute in der Informationswissenschaft und Informatik noch relevant sind 1. mathematisch fundierte Informationstheorie 2. binäre Einheit bit
• Was behandelt Shannons Informationstheorie? das technische Problem der Übertragung von Daten (Informationen) mittels Signalen (Zeichen und Zeichenketten) + Lösung
• Wie heißt Shannons Werk? A Mathematical Theory of Communication
• Welcher Aspekt steht bei Shannon im Vordergrund? Der quantitative: Informationsübertragung von einer Quelle zu einem Ziel über einen Kanal 1. effizient (zeit- und energiesparend) 2. effektiv (störungssicher codiert)
• Wie viel und welche Information enthält ein Zeichen bzw. eine Zeichenkette? 1. nummerisch erfasste Länge einer Botschaft: Menge übermittelter Informationseinheiten 2. nummerisch erfasster Gehalt an Information einer Botschaft: Höhe des Informationsgehalt/Aussagekraft von Informationseinheiten
• Welche syntaktischen Aspekte besitzt Information? 1. Kodierung einzelner Signale 2. Strukturierung einzelner Signale zu komplexeren Nachrichten (Informationen)
• Bezug eines Zeichens bzw. einer Botschaft zum Zeichennutzer? 1. Zweck einer Information --> Zeichenproduzent 2. Wirkung einer Information --> Zeichenrezipient
• Bezug eines Zeichens zum Kontext des Zeichennutzers 1. konkrete Umstände der Zeichennutzung 2. diskursiver und kultureller Hintergrund
• Was tritt bei Shannons Theorie in den Hintegrund? 1. Was ist Information? (inneres Wesen) 2. Semantische Aspekte der Information
• Aufgaben der verschiedenen Komponenten bei Shannon? Siehe Skript
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• Ist das Shannonsche Modell für die Darstellung menschlicher Kommunikationsprozesse geeignet? Nein, nur technische Nachrichtenübermittlung Inhalt, Bedeutung, Absichten und Wirkungen werden nicht mit einbezogen
• Voraussetzung für sinnvolle Kommunikation? 1. gemeinsamer Zeichenvorrat (sonst Nachricht irrelevant) 2. Nachricht ist dem Ziel nicht schon vorab bekannt (nicht-redundant, nur dann Information)
• Eine Nachricht wird aus einer endlichen Zeichenmenge (Lexikon) konstruiert. Welche Unterscheidung gibt es? 1. Zeichenvorrat: ungeordnete Zeichenmenge 2. Alphabet: geordnet oder ordenbar
• Was ist der Informationsgehalt eines Zeichenereignisses? Zeichenereignis = Erscheinen eines Zeichens, jedem Zeichen ist eine Auftretenswahrscheinlichkeit p zugeordnet Informationsgehalt korreliert mit Wahrscheinlichkeit der Auswahl Nach dem Zeichenereignis wird das Unwissen reduziert, man hat mehr Information als vorher.
• Definition Information im Sinne der Informationstheorie beseitigtes/reduziertes Nichtwissen im Informationsziel, entweder 1. statisch 2. dynamisch
• Werte des Informationsgehalts bei 1. bekanntem Ausgang 2. unbekanntem Ausgang 1. 0 2. größer als 0 Informationsgehalt umso größer, je mehr Unwissen über den Ausgang reduziert werden kann
• Bedeutung Überraschungs-/Prognosewert/Neuigkeitswert je geringer die Wahrscheinlichkeit, desto mehr überrascht es uns --> mehr Unwissen wird beseitigt je geringer die Wahrscheinlichkeit, desto höher also der Informationswert
• Welche Parameter haben Einfluss auf den Überraschungswert bzw. Informationsgehalt eines Zeichenereignisses? 1. Anzahl der Auswahlmöglichkeiten in einer Zeichenmenge 2. Verteilung der Wahrscheinlichkeit der einzelnen Zeichen
• Bedeutung und Funktion von bit? Bedeutung: binary unit oder basic information unit Funktion: mathematische Einheit, die Informationsgehalt charakterisiert
• In was wird der Informationsgehalt gemessen und wie hängt er mit der durchschnittlichen Anzahl an Entscheidungsfragen zusammen? 1. in bit 2. Der Informationsgehalt wird durch die Anzahl der Ja-Nein Fragen identifiziert --> Information steht im Zusammenhang mit Wissen und Unwissen
• Ist der Informationsgehalt von gleichwahrscheinlich und ungleichwahrscheinlichen Ereignissen gleich? Nein! Gleichwahrscheinliche Ereignisse sind immer informationshaltiger! (werte für ungleichwahrscheinliche Ereignisse liegen unter denen der gleichwahrscheinlichen) Denn wenn ein Ereignis wahrscheinlicher ist, als die anderen, kann eine bessere Prognose über den Ausgang des Ereignisses gegeben werden
• Bit (informatische Einheit) 1. Grundlage des Bits 2. Bedeutung Bit 1. das bit; Bit kodiert Ja-Nein Antwort in einem binären Ziffernsystem 2. Bit = Binary digit  
• Welche pragmatischen Aspekte besitzt Information? 1. Bezug eines Zeichens/einer Botschaft zum Zeichennutzer (Zweck & Wirkung der Nachricht) 2. Bezug eines Zeichens zum Kontext des Zeichennutzers (kokrete Umstände & kultureller Hintergrund)
• Wie kann man ungleichwahrscheinliche Wahrscheinlichkeiten bestimmen? Oftmals nur beobachtbar
• Reduktion von Möglichkeiten im Bezug auf den Informationsgehalt bedeutet? Reduktion von Ungewissheit (Wissenszuwachs)
• Wie lautet die optimale Fragestrategie zur Ermittlung des Ausgangs eines Zeichenereignisses mit gleichwahrscheinlichen Möglichkeiten? 1. Möglichkeitsraum (Auswahlmenge) M wird in 2 möglichst gleich große Teile geteilt 2. Entscheidungsfrage (JA/NEIN) ermittelt in welcher der beiden Mengen das Ergebnis liegt 3. Schritt 1 wird wiederholt
• 1. Wie viele Zustände kann die Kodierung eines Bits annehmen? 2. Wie viele Zustände können 4 Bits kodieren? 2 (Ja/Nein bzw. 1/0) 2 hoch 4 = 16
• Huffman-Kodebaum: Warum erhalten häufiger auftretende Ereignisse eine kürzere Codierung als seltener auftretende? Aufgrund der Datenkomprimierung! Rechnet sich, wenn mehrere Ereignisse codiert werden müssen.
• Was ist eine Ziffer? - einstellige Zahl in einem Zahlensystem - gibt jeweils ein eigenes Ziffersymbol - im Zwölfersystem ist auch XI eine Ziffer!
• Wie können Zahlen in der Mathematik dargestellt werden? - formalisiert/normalisiert 1,0 - operational/algorithmisch: 0+2 - periodisch: 0.9 Periode
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• Was sind reelle Zahlen? Gebrochene Zahlen mit Nachkommastellen
• Was sind rationale Zahlen? Sind durch einen Bruch darstellbar
• Was sind irrationale Zahlen? Haben unendlich viele Stellen nach dem Komma, können nicht durch den Verstand erfasst werden
• Was ist der absolute Ziffernwert bzw. der relative Stellenwert in Positionssystemen? relativer Stellenwert: Wert der Ziffer gemäß ihrer Position in der gesamten Zahl
• Je größer die Basis des Positionssystems, umso ... die Darstellung einer Zahl kürzer
• Was sind unäre Operatoren? -5, +7
• Was sind binäre Operatoren? 2:3, 1+2
• Was sind arithmetische Operatoren und welche 2 Unterkategorien gibt es? Verknüpfung von Ziffern und Zahlenwerten (Grundrechenarten) 1. Strich Operatoren: Addition und Subtraktion 2. Punkt Operatoren: Multiplikation und Division
• Welcher logische Operator ist nicht kommutativ? Subjunktion
• Durch welche 2 Arten logischer Entitäten lässt sich jede Funktion, die ein Computer ausführen kann realisieren? 1. Durch die logischen Werte 0 und 1 2. Durch den logischen Operator NAND (bzw. NOR), der die beiden logischen Werte miteinander verknüpft
• Nach welchem Prinzip arbeiten die heutigen Computer? EVA-Prinzip E: Eingabeschnittstelle; Daten werden über eine Eingabeeinheit eingelesen V: Verarbeitung: Daten werden über Verarbeitungseinheit verrechnet oder in einer Speichereinheit zwischengespeichert A: Ausgabeschnittstelle: Daten werden über eine Ausgabeschnittstelle weiter- bzw. zurückgegeben
• Wo findet sich das EVA System wieder? Auf allen Software und Hardware-Ebenen
• Definition Hardware - elementares Schaltelement - repräsentiert arithmetische oder logische Funktion - Sensor Daten (Reiz, Input) - Aktor-Daten (Reaktion, Output)
• 2 verschiedene Arten von Rechnern bezüglich des Aufbauprinzips der Hardware: 1. Von-Neumann-Architektur: Daten und Programme werden in einem einzigen unspezifischen Speicher verwaltet und verarbeitet 2. Harvard-Architektur: Daten und Programme werden getrennt verwaltet und verarbeitet
• Wie wird der Prozessor noch genannt und wie lauter die Abkürzung ausgesprochen? CPU = Central Processing Unit
• Was ist ein Register? Zwischenablage für Berechnungen und Ergebnisse
• Wie wird das Steuerwerk noch genannt? Wie heißts ausgeschrieben? CU = Control Unit
• Wie wird das Rechenwerk noch genannt? ALU =arithmetic-logic unit
• Funktionen der Register des Steuerwerks: Befehlsadressregister: Speicheradresse des nächsten auszuführenden Befehls Befehlscoderegister: aktuell decodierter oder ausgeführter Befehl Zustandsregister: Informationen über Verarbeitungszustand des aktuellen Befehls
• Komponenten der Regelung des Verarbeitungsflusses (Ablaufkontrolle) des Steuerwerks: - holen und decodieren des nächsten Befehls in das Befehlscoderegister - Weiterschalten des Befehlsadress-Registers (Setzen der Befehlsadresse auf den nächsten Befehl) - Setzen des Zustandsregisters

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