X
تبلیغات
رایتل

هری نایکوئیست ( Harry Nyquist) :

جمعه 19 آبان‌ماه سال 1391 ساعت 12:01 ق.ظ

یکی از مشارکت کنندگان عمده در تشکیل نظریه اطلاعات می‌باشد.

متولد ۷ فوریه ۱۸۸۹ از آمریکا، که یکی از مشارکت کنندگان عمده در تشکیل نظریه اطلاعات بود و از مهندسینی که در سال1960 مدال افتخار انجمن مهندسان برق و الکترونیک آمریکا را دریافت نمود که این مدال به افراد نقش داشته در دستاوردهای استثنایی در زمینه‌های فعالیت IEEE اعطا می‌شود و اعتبار بالایی در مجامع علمی دارد.

شروع تحقیق در مورد نظریه اطلاعات اولین بار در سال ۱۹۲۴ توسط وی در مقاله‌ای به نام "عوامل خاصی که سرعت تلگراف را تحت تأثیر قرار می‌دهند" Certain Factors Affecting Telegrap Speed انجام شد.

نظریّهٔ اطّلاعات مدلی ریاضی از شرایط و عوامل موثر در انتقال و پردازش داده‌ها و اطّلاعات فراهم می‌آورد. این نظریه با ارائهٔ روشی جهت «کمّی سازی و اندازه‌گیری عددی اطلاعات» به موضوعاتی مانند ارسال، دریافت، و ذخیره‌سازی بهینهٔ داده‌ها و اطلاعات می‌پردازد. تمرکز اصلی این نظریّه بر روی محدودیت‌های بنیادین که در ارسال و تحلیل داده‌ها وجود دارد می‌باشد، و کمتر به نحوهٔ عملکرد دستگاه‌های خاص می‌پردازد.

نایکویست وجود نرخ ماکزیمم ارسال اطلاعات را متوجه شده و فرمولی جهت محاسبه این نرخ ماکزیمم ارائه کرد.

وی بیان می کند: در نمونه‌برداری از سیگنال‌های آنالوگ، برای این‌ که سیگنال گسسته-زمان به دست آمده قابل تبدیل به سیگنال اولیه باشد، نرخ نمونه برداری باید حد اقل دو برابر بالاترین مولفه فرکانسی (دو برابر پهنای باند) سیگنال آنالوگ باشد. عددی که این قضیه بیان می کند حداقل عددی است که گیرنده توسط آن می تواند سیگنال فرستاده شده را بازسازی کند.

برای مثال در مورد صوت انسان که حداکثر فرکانس آن ۴ کیلوهرتز است این فرکانس برابر ۸ کیلوهرتز باید باشد.این فرکانس خاص را فرکانس نمونه ‌برداری نایکوئست می‌نامند. برای کاربردهای عملی نرخ ۲/۲ مورد استفاده قرار می‌گیرد تا داده‌ها دارای افزونگی (Redundancy) کافی باشند. این فرکانس در واقع دو برابر ماکزیمم فرکانس سیگنال آنالوگ است.


F_n=2 \times F_{max}=2 \times BW

 

افزونگی در بحث انتقال شامل داده‌هایی اضافی است که طی فرایند کدینگ کانال به داده‌ها افزوده می‌شوند تا جبران خطاهای احتمالی مسیر را کنند و داده در صورت از دست رفتن بخشی از آن قابل دست یابی باشد.

مثلا در بحث انتقال گفتار ،. دادهٔ ارزشمند و معنی دار در گفتار انسانی (کلمات) را می‌توان با پهنای باند حداقل منتقل کرد. سایر چیزهایی که در نمونه برداری حاصل می‌شوند بخش‌هایی هستند که برای درک بهتر کلام یا احساس یا هویت شخص کاربرد دارند.


تولد واقعی نظریه اطلاعات را می توان به مقاله "نظریه ریاضی مخابرات "کلاود شانون نسبت داد. در حقیقت می توان گفت شانون تکمیل کننده کار نایکوئیست در سال 1984 بود . یکی از نکات اصلی مقاله شانون توجه به این نکته بود که بررسی سیگنال‌های مخابراتی را باید از بررسی معانی ای که آن سیگنال‌ها حمل می‌کنند جدا کرد، در حالی که پیش از او اطلاعات موجود در یک سیگنال الکتریکی از پیغامی که آن سیگنال منتقل می‌کند جدا در نظر گرفته نمی‌شد. شانون همچنین به این نکته توجه کرد که طول یک سیگنال همیشه متناسب با میزان اطلاعات آن نیست.

 مثلاً نقل شده‌است که در نامه‌ای که ویکتور هوگو به ناشرش نوشت، فقط نماد «؟» را نوشته بود. در پاسخ نامه‌ای دریافت کرد که فقط حاوی نماد «!» بود. این دو نماد برای هر دو طرف حاوی اطلاعات زیادی می‌باشد، هرچند از دید ناظری که معانی آنها را نداند، بی معنی هستند. بدین سان شانون پیشنهاد نمود که مسئله ارسال سیگنال‌ها را از ارسال معانی موجود در آنها جدا کرده، و برای موضوع اول نظریه ریاضی ای تولید نمود.

پیش از شانون عوامل موثر در استفاده بهینه از خطوط تلفن شناخته نشده بود و تعداد حداکثر مکالمات تلفنی که می‌توان روی خطوط تلفن موجود انجام داد نامشخص بود. شانون پس از ارائه تعریفی ریاضی از کانال مخابراتی، ظرفیتی به کانال مخابراتی نسبت داد که بیانگر میزان حداکثر اطلاعاتی است که روی کانال می‌توان مخابره کرد. فرمول ظرفیت کانال شانون نه تنها به کانال‌های بدون اغتشاش (بدون نویز)، بلکه حتی به کانال‌های با اغتشاش واقعی نیز قابل اعمال بود. شانون فرمولی ارائه کرد که نحوه تاثیر پهنای باند کانال، و نسبت توان سیگنال ارسالی به اغتشاش نسبت داده شده بر ظرفیت کانال را آشکار می‌کرد.



 C=W \times \log_2 (1+\frac{P}{N})

و سرانجام مهندس نایکوئیست در سن 71 سالگی درگذشت.