книги из ГПНТБ / Крулькевич, М. И. Основы систем производственно-экономической информации учеб. пособие

Способы статистического кодирования различны и за­ висят они от статистики передаваемых сообщений. Обычно для сообщения со статистически независимыми элементами наиболее эффективным является либо поэлементное.описание оптимальными кодами, когда энтропия распределения эле­ ментов близка к единице, либо кодирование укрупненных блоков элементов исходного сообщения, когда энтропия рас­ пределения меньше единицы.

Известны две основные разновидности методов статисти­ ческого кодирования — пеадаптцвное и адаптивное.

Неадаптивные методы используются в том случае, ког­ да статистика сообщений априори известна. Если же инфор­ мации о статистике сообщений нет, то применение неадап­ тивных методов статистического кодированияможет не при­ вести к сокращению избыточности данных, а иногда даже увеличить ее.

В случае использования адаптивных методов процесс статистического кодирования осуществляется на основе дан­ ных о статистике передаваемого сообщения, полученных са ­ мим кодирующим устройством..

Необходимость передачи разделительного знака между элементами сообщений снижает эффект неадаптивного ста­ тистического кодирования. В связи с этим применение извест­ ного способа классического кодирования по Шеннону-Фано к сообщениям с низкой энтропией и некоррелированными символами нецелесообразно.

Из адаптивных методов статистического кодирования можно отметить метод представления сообщений кодами пе­ ременной длительности. Данный метод позволяет устранить е кодовых посылках нули, не несущие никакой информации, п служащие лишь д^тя выделения границ элементов сообще­ ния.

Организация сжатия информации с использованием данного способа является весьма сложной.

• В какой-то мере аналогичные адаптивному статистичес­ кому кодированию принципы используются в так называе­ мом матричном кодировании, которое применяется, напри­ мер, для уплотнения кодов монотонно изменяющихся или периодически повторяющихся чисел.

80

§ 4. А п ер тур н ое сж а т и е

Метод апертурного сжатия состоит в устранении тех выборок передаваемых сообщений, которые можно восстано­ вить путем анализа предшествующих или последующих вы­ борок, а также путем сопоставления с эталонными функция­ ми или графиками.

Основным критерием выделения избыточности в данном методе является полоса допустимого отклонения, или апер­ тура. Базируются способы либо на предсказании по преды­ дущим выборкам, либо на апостериорной интерполяции по­ следующих выборок. Размеры апертуры, исходя из требова­ ний потребителя информации, могут быть различными.

Сжатие информации при использовании апертурных ме­ тодов связано с частично допустимой потерей информации.

Потеря возникает в результате пороговой фильтрации данных в процессе сокращения избыточности. Ценным при использовании данного метода является то, что исходная информация может быть восстановлена с требуемой для потребителя точностью, а также то, что он позволяет по­ лучить очень высокие коэффициенты сжатия.

Относительная простота в реализации и высокая эффек­ тивность способствуют широкому распространению метода в настоящее время.

Практическое применение могул найти три следующих разновидности метода апертурного, сжатия:

Апертурное сжатие с квантованием представляет собой дискретизацию исходной непрерывной функции конечным числом точек. Минимальный объем сообщения получается в том случае; когда шаг квантования берется настолько боль­ шим, насколько это возможно при условии незаметности потребителем искажений исходной функции за счет дискре­ тизации.

При квантовании по уровню и по времени непрерывная величина как бы накладывается на сетку с координатами уровня и времени. Интервалы по времени т определяет шаг

квантования по контролируемой функции, величина которо­ го равна

А У, = у, — у,_1,

Значение уровня, удовлетворяющее неравенству

торых округляются значения у, определяет дискретную шка­ лу преобразования и называется уровнем квантования.

При одинаково выбранных Лул квантование называется равномерным. В практике такой вид квантования наиболее распространен.

Выбор числа уровней квантования зависит от разреша­ ющей способности датчика и от требуемой точности ввода соответствующего параметра в ЭВМ.

При выборе интервала т приходится учитывать нали­ чие автокорреляционной зависимости между соседними от­ счетами. Влияние медленных нестационарных изменений контролируемой переменной наблюдаться не должно.

В качестве примера неудачного использования метода

н исходная функция не анализировалась перед проектирова­ нием системыконтроля.

Апертурное сжатие с априорной функцией во многом аналогично разностному кодированию. Отличие состоит толь­ ко в том, что информация о приращении в данном случае передается только в те моменты времени, когда отклонения текущих значений функции от априори заданного закона из­ менения превосходят размеры установленной апертуры или зоны допустимого отклонения.

82

где j = 1,2, ..., n — количество существенных выборок; Ah (ti ) — величина отклонения от допустимой зоны.

Так как n < N и Л hcp( ti ) < Л h( ti ), то S' < 1.

Причем, чем меньше S', тем эффективнее способ апертурно­ го сжатия по сравнению с разностным кодированием.

Апертурное сжатие с предсказанием осуществляется сле­

что предсказание осуществляется правильно и выборка у (t) из дальнейшего рассмотрения устраняется как избыточная. В противном случае она передается потребителю инфор­ мации.

Наиболее удобно в практике использовать в качестве предсказателя полином Ньютона нулевого порядка. Этот предсказатель работает по принципу: каждая последующая выборка сообщения равна по величине последней передан­ ной неизбыточной выборке в пределах заданной полосы до­ пусков, то есть

У'« ( О - У . ( t - 1),

где Yi (t—1) — значение предыдущей неизбыгочной вы­ борки.

Вычисленное в момент появления неизбыточной выбор­ ки значение У'| (t) принимается за эталонное для всех в по­ следующем поступающих выборок до появления очередного

неизбыточного значения.

г

Если предсказание точное, то новая выборка обязатель­ но попадет в одну и ту же зону с эталонной величиной. Раз­ меры апертуры в каждом конкретном случае задаются заранее приемником информации, исходя из характера изменения контролируемого процесса и требуемой точности информационных данных. Для определения значения апер­ туры можно использовать выражение

h = ^ 1 0 0 % ,

84

Ширина апертуры 2h устанавливается' симметрично от­ носительно предсказанной величины.

Появление избыточных выборок связано с моментами стабилизации контролируемого процесса.

Оценить эффективность способа апертурного сжатия с предсказанием можно с использованием соотношения

где Rnp и Иизб —-соответственно объемы передаваемой и из­ быточной информации;

ппр — количество передаваемых выборок; Пизб — количество избыточных выборок;

шСр — средний объем передаваемой выборки в символах;

ш'ср — средний объем избыточной выборки в сим­ волах.

Так как mCp~ m 'Cp, то есть объемы выборок в символах примерно одинаковы, то эффективность способа равна:

Для контроля и сжатия информации в более сложных процессах удобно использовать полиноминальный предска­ затель первого порядка, согласно принципу работы которого предсказанная величина лежит на прямой, проведенной че­ рез две последние передаваемые выборки.

Расчетным выражением является

У. (0 = У, 0 - 1 ) + ДУ, (t — 1),

где ДУ] (t— 1 )==yi (t— 1)—У1 (t—2), то есть тангенс угла нак­ лона прямой линии, на которой с точ­ ностью ± h должно появиться очередное сообщение;

У1 (t—1) и У1 (t—2) — соответственно последняя и пред­ последняя переданные выборки.

Процедура сжатия информации такая же, как и при использовании полинома нулевого порядка.

85

5. Совершенствование систем алфавитной производственно-экономической информации

Язык цифр, являясь жестким и определенным: средством передачи информации, обеспечивающим ее однозначность и общепонятность, не универсален. Он оказывается эффектив­ ным, лишь функционируя в единстве с естественным языком, который, во-первых, обладает достаточной гибкостью и ем­ костью, чтобы воплотить все информационное разнообра­ зие, во-вторых, является связующей и интерпретирующей ос­ новой различных средств передачи информации (цифр, сим­ волов, диаграмм и пр.).

Совершенствование языковых средств передачи произ­ водственно-экономической информации предполагает в пер­ вую очередь упорядочение и регулирование употребления основных ее носителей — терминов. Эта работа делится на два.этапа: выявление системы понятий, используемой в даль-

.нейшем при построении системы значений упорядоченной терминологии, и разработка упорядоченной системы терми­ нов.

Разработка упорядоченной системы терминов опираете/: на использование законов их функционирования и развития. Терминологические системы представляют собой относитель­ но замкнутые функциональные системы с присущими им се­ мантическими и словообразовательными особенностями. Их развитие характеризуется тенденцией к однозначному .со­ ответствию понятий и терминов. Но терминологические си­ стемы не являются изолированными, они существуют в пре‘ делах общелитературного языка, подчиняясь его закономер­ ностям, и поэтому оказываются подверженными действию общеязыковой тенденции к асимметрии языкового знака: соотнесению нескольких означаемых с одним означающим и нескольких означающих с одним означаемым. Создается противоречие между двумя тенденциями функционирования и развития терминологических систем—тенденций к однознач­ ному и неоднозначному соответствию понятия и термина. Разработка упорядоченных систем терминов в значительной степени связана с разрешением данного противоречия.

Одно из направлений в ней — борьба с многозначностью

•терминов, явлением, когда один термин соотносится с раз­ личными понятиями. Так, например, смазка — термин, имею­

86

щий два значения: 1) вещества, облегчающие трение дви­ жущихся деталей машин, и 2) подача смазочных материалов к поверхностям скольжения деталей машин,- Сортировщик— !) рабочий,-занимающийся сортировкой, и 2) устройство, механизм для сортировки. Закладка — 1) процесс заполне­ ния выработанного пространства закладочным материалом

иным петрографическим составом, и 2) очень тонкий пласт каменного угля.

ственного выхода на поверхность, проводимая после вскры­ тия месторождения для осуществления сообщения между двумя соседними стволами, штольнями или горизонтами и для обеспечения проветривания; 2) нарезная выработка, про­ водимая по пласту в направлении восстания для сбойки про­ секов между собой или со штреком; 3) выработка, проводи­ мая для соединения с другими выработками или поверх­ ностью; 4) при сооружении подземного газогенератора опе­ рация соединения под землей соседних скважин, пробурен­ ных с поверхности.

Отсутствие однозначности терминов — один из сущест­ венных недостатков терминологических, систем, приводя­ щий к снижению точности производственно-экономической информации.

Не менее важна борьба g синонимией терминов — яв­ лением, при котором одно понятие обозначается различными терминами. Наиболее типичны следующие случаи.

1. Термины (терминологические сочетания) являются словообразовательно-морфологическими синонимами, на­ пример, терминологические сочетания, содержащие компо­ нент-причастие и компонент-прилагательное: упаковываю­ щая машина и упаковочная машина, фасующая машина и фасовочная машина, заворачивающая машина и заверточ­ ная машина и др.

2. Пары являются словообразовательными синонимами. Среди них выделяются следующие группы:

87

а) синонимы — полные наименования понятий: рубиль­ ный — рубительный, шлифовочный — шлифовальный, шли­ фовка — шлифование, шлифовщик — шлифовальщик и др.; б) синонимы, один из которых полное, другой — крат­ кое наименование понятия. Краткие наименования образу­

ются с помощью различных способов;

—аффиксации: подающий механизм — подаватель, подъемная шахта — подъемник, отбойное устройство колон­ ны — отбойник, подающий механизм — подаватель и др.;

—словосложения (основосложения): сейсмическая раз­ ведка — сейсморазведка, магнитная разведка — магнитораз­ ведка, перфорационная карта — перфокарта, перфорацион­

ная лента — перфолента, флотационные реагенты — флото-

лексическими синонимами: шейка камеры — горловина ка­ меры, лава — очистной забой, рудничный двор — околог ствольный двор, пластовая жила — флецовая жила и др.

В числе таких синонимов обычно один отечественный, другой — заимствованный, или же один более новый, дру­ гой —- прежде употребляемый: группа полупроводниковых приборов — параметрическая группа; самоприспосабливающаяся система — адаптивная система; закрепление — фикси-. рование, избирательность — селективность и др.

Сюда же можно отнести сочетания, включающие тер­ минологические и номенклатурные компоненты и различаю­ щиеся терминологическими элементами при сохранении но­ менклатурных: агрегат АКД — комплекс АКД, система САУК-1 — аппаратура САУК-1, механизированный комп­ лекс КМ-87Д — угледобычный комплекс КМ-87Д и др.

На основе этих наименований возникают краткие на­

комбайн УКР-1 — УКР-1, комбайн УКР-1к — УКРДк и др.

88

2. Опущение слова, выражающего видовой признак: шнековый комбайн 1к-52М — комбайн 1к-52М, гидротранс­ портная установка УГД — установка УГД, самоходная ма­ шина БГ-1—машина БГ-1, бурильная установка БУКС-1М— установка БУКС-1М, гидравлическая стойка ГС — стойка ГС и др.

Сокращения этого типа нередко приводят к возникнове­ нию не пар, а цепочек синонимов: механизированный комп­ лекс с гидрофицированной крепью КМ-87 — комплекс с гидрофицированной крепью КМ-87 — комплекс КМ-87Д, механизированная гидрофицированная крепь КДЗ-1 — гидрофицированная крепь КДЗ-1 — крепь КДЗ-1 и др.

Иногда такие синонимические цепочки дополняются ком­ понентами, образованными первым способом: проходческий комбайн ПК-ЗЛ1 — комбайн ПК-ЗМ — Г1К-ЗМ, проходческий комбайн ПК-9р — комбайн ПК-9р — ПК-9р, погрузочное устройство ПУ-1 — устройство ПУ-1 — Г1У-1, двухцепной скребковый конвейер СП-63 — скребковый конвейер СП-63— конвейер СП-63—СП-63, . пылеулавливающая, установка ПУ-3 — установка ПУ-3 — ПУ-3 и др.

Приведенные примеры различных случаев синонимии свидетельствуют о широком распространении этого явления в терминологических системах. Оно приводит не только к на­ рушению принципа точности производственно-экономической информации, но и к значительному увеличению ее избы­ точности.

Другим источником резкого увеличения избыточности информации является активно внедряющееся в последние десятилетия в производственные терминологические системы совместное («синтетическое») употребление развернутых на­ именований и буквенных сокращений: породопогрузочная машина ППМ-4, проходческий комбайн ПК-5, проходческий -комбайн ПК-3, механизированная крепь МК, бурильная ус­ тановка БУ-1, ленточный конвейер КЛ-150, передвижная ва- куум-насосная станция ПВНС-12ТМ, врубовая машина МВ-60 и др.

Рассмотренные ранее случаи употребления номенклатур­ ных единиц в качестве синонимов наименований, включаю­ щих терминологические и номенклатурные компоненты, — проявление, известной самостоятельности номенклатурных

89