Detail předmětu

Teorie informace a kódování

FSI-VTI Ak. rok: 2024/2025 Letní semestr

Kurz je zaměřen na základní pojmy teorie informace (zpráva, množství informace, jednotka informace, entropie, přenos informace, diskrétní a spojité kanály) a signálů (zpracování signálů, modulace). Dále kurz zahrnuje základní přehled metod kódování v oblastech: čárových kódů, kompresních kódů, protichybových kódů a kryptografie. V závěru kurzu jsou prezentovány moderní trendy v oblasti kódování (kvantové opravné kódy, kvantová kryptografie).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky

Vstupní znalosti

Základní znalosti matematiky

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Aktivní účast a zvládnutí zadaného problému v požadované kvalitě.
Zameškaná cvičení lze nahradit odevzdáním zadané práce

Učební cíle

Pochopení vybraných běžně užívaných metod kódování, které jsou součástí kompresních programů, bezpečnostních protokolů, registračních systémů, či síťových komunikačních protokolů. Pochopení pojmu signál, přenos signálu, entropie a informace.
Získané znalosti umožní hlubší pochopení diskutovaných principů ICT.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-MAI-P: Matematické inženýrství, magisterský navazující, volitelný

Program N-AIŘ-P: Aplikovaná informatika a řízení, magisterský navazující, povinný

Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CLS: Předměty letního semestru, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Osnova

1. Základní pojmy z teorie informace 1/2 (informace, entropie, vzájemná informace).
2. Základní pojmy z teorie informace 2/2 (kapacita kanálu, Shannon's theorem).
3. Přenos informace (model diskrétního kanálu).
4. Kódy a kódování (rozdělení kódů, principy).
5. Čárové a RFID kódy.
6. Minimální kódy I. (prefixové, Huffmanovy, LZW, RLC).
7. Minimální kódy II. (BW transformace, aritmetické kódování).
8. Samoopravné kódy I. (základní paritní kódy).
9. Samoopravné kódy II. (Hammingovy, CRC, RS kódy).
10. Kryptografie I. (historické šifry a jejich analýza, steganografie).
11. Kryptografie II. (symetrická a asymetrická kryptografie, digitální podpis)
12. Kryptografie III. (historické a moderní metody, digitální podpis).
13. Moderní trendy v teorii kódů (kvantové opravné kódy, kvantová kryptografie).

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Osnova

Cvičení s počítačovou podporou koresponduje s obsahem přednášek. Cílem cvičení je studenty seznámit s praktickou částí předmětu především prostřednictvím systému Matlab/Simulink. Tématicky lze cvičení rozdělit na následující bloky:
a) Přenosová rychlost, kapacita kanálu, redundance zdrojové abecedy.
b) Signál, jeho parametry a modulace.
c) Čárové kódy.
d) Minimální kódy.
e) Samoopravné kódy.
f) Kryptografie.