Györfi László

Az információtechnológia természettörvényei, avagy meddig véletlen a véletlen?

A veszteséges forráskódolás esetén nem cél a tökéletes reprodukció, vagyis megengedünk torzítást, de a cél továbbra is a gazdaságos, tömör reprezentáció. Mindennapi alkalmazásai a beszéd, zene, kép, videó tömörítése. Kép tömörítése esetén például nyilván felesleges megkövetelni, hogy a reprodukált kép képpontról képpontra egyezzen meg az eredeti képpel, csupán azt szeretnénk, hogy szemmel ne érzékeljünk romlást. Ebben a feladatban két célfüggvényünk van. Az egyikkel mérjük a tömörítést, a másikkal a torzítást, vagyis azt, hogy a tömörítés utáni reprodukció mennyire hasonlít az eredetire. Ha két, egymásnak ellentmondó célunk van, nevezetesen alacsony értéken tartani mind a tömörítési arányt, mind a torzítást, akkor a probléma úgy kezelhető, ha az egyiket, például a torzítást egy előírt értéken rögzítjük, és emellett minimalizáljuk a tömörítési arányt. Az elvi határ ekkor is tisztázható, de az elvi határt közelítő kódok ma még nem ismertek. Ugyanakkor léteznek a gyakorlatban hatékony veszteséges tömörítő eljárások, amelyeket sikerrel alkalmaznak a mobiltelefonban és a kép, videó, zene kódolására.

Az információ védelme jelentheti az információ sérülése elleni védelmet (csatornakódolás), vagy az adatvédelmet (titkosítás), vagy a hozzáférésvédelmet, illetve hitelesítést (digitális aláírás). Ha például interneten akarok egy banki tranzakciót lebonyolítani, akkor nyilván elvárom, hogy a megadott adatok pontosan legyenek továbbítva (hibajavító kódolás), más személy ne tudja meg ezeket az adatokat még akkor sem, ha az információtovábbítás nyilvános hálózaton, például mobil eszközön történik (titkosítás), a bank számára pedig bizonyított legyen, hogy valóban én kezdeményeztem a tranzakciót (digitális aláírás).

A védelmi feladatok közül nézzük részletesen a csatornakódolást, más néven hibajavító kódolást, mégpedig először néhány hibajavító elvet és technikát. Az adótól a vevőbe kell eljuttatni az üzenetet egy fizikai közegen (vezeték, rádiós frekvenciasáv stb.) keresztül. A távközlő mérnök is ezzel a feladattal foglalkozik. Nevezetesen az adóba és a vevőbe olyan áramköröket, modemeket tervez, amelyek az adóban a bitekhez a közeghez illeszkedő jelalakokat rendelnek, illetve a vevőben a torzított jelalakokból következtetnek a lehetséges bitekre.

2. ábra

3. ábra

4. ábra

A közeg zavarai miatt az adóban a modem bemenete és a vevőben a modem kimenete különbözhet.