Teorie informace a kódování (FSI-VTI)

Akademický rok 2012/2013
Garant: prof. Ing. Pavel Ošmera, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚAI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
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.
Výstupy studia a kompetence:
Získané znalosti umožní dobrou orientaci v principech existujících informačních systémů a jen tak lze zvolit správnou informační strategii. V celosvětovém měřítku se dnes o informacích hovoří jako o ekonomickém produktu.
Prerekvizity:
Základní znalosti matematiky
Obsah předmětu (anotace):
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).
Metody vyučování:
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení:
Aktivní účast a zvládnutí zadaného problému v požadované kvalitě.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Zameškaná cvičení lze nahradit odevzdáním zadané práce
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s poč. podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Základní pojmy z teorie informace (kapacita kanálu, Shannonův teorém).
2. Přenos informace (diskrétní a spojité kanály).
3. Signály a základní metody zpracování signálu.
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 poč. podporou 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.
Literatura - základní:
1. USHER M.J.,GUY C.G,: Information and Communication for Engineers.
2. SIMMOND A.: Data Communication and Transmission Principles.
3. TERRELL T.J.,SHARK K.L.: Digital Signal Processing.
4. Lubbe J.C.A.: Information Theory, Cambridge University Press, 1997
Literatura - doporučená:
1. Ošmera P.: Informační systémy.
2. Ošmera P.: Mikroprocesorová technika a informační systémy.
3. Přibyl J.,Kodl J.: Ochrana dat v informatice.
4. Lubbe J.C.A.: Information Theory, Cambridge University Press, 1997
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2I-P prezenční studium M-AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- kl 5 Povinně volitelný 2 2 Z
B3S-P prezenční studium B-AIŘ Aplikovaná informatika a řízení -- zá,zk 5 Povinný 1 3 Z
M2A-P prezenční studium M-MAI Matematické inženýrství -- zá,zk 4 Povinně volitelný 2 2 Z