**Př. 1**: Kolik informace obsahuje trabulka náhodných čísel, která má 50 stran, na každé stránce je 20 řádků a jeden řádek je 25 dekadických cifer. - $H_{\text{jedna číslice}} = \log_{2}10$ - $H_{\text{tabulka}} = 25 \cdot 20 \cdot 50 \cdot \log_{2}10 = 25000 \cdot \log_{2}10$ - $I_{\text{tabulka}} = H_{\text{tabulka}}$ - $I = H_{\text{před}} - H_{\text{po}}$ - neurčitost $H_{\text{po}}$ je nulová ## Strategie volby experimentu Je dáno 12 mincí, jedna z nich je falešná (liší se vahou). Máme rovnoramenné váhy, detekují tři stavy. Cílem je najít falešnou minci, určit je-li těžší nebo lehčí. - Kolik je potřeba vážení? - Může se nevhodným výběrem stát, že jich bude potřeba víc? + Kolik neurčitosti je v úloze? + $H(X) = \log_{2}24$ + Kolik informace poskytuje jedno vážení (ve střední hodnotě)? + $I(Y) = \log_{2}3$ - $n \cdot \log_{2}3 \geq \log_{2}24$ - $\log_{2}3^n \geq \log_{2}24$ - $3^n \geq 24$ - $n \geq 3$ - je možné, že by stačily 3 vážení | L | P | a) > | b) = | c) < | H(Y) | | --- | --- | ---- | ----- | ---- | ----------- | | 1 | 1 | 1/12 | 10/12 | 1/12 | | | 2 | 2 | 2/12 | 8/12 | 2/12 | | | 3 | 3 | 3/12 | 6/12 | 3/12 | | | 4 | 4 | 4/12 | 4/12 | 4/12 | $\log_{2}3$ | | 5 | 5 | 5/12 | 2/12 | 5/12 | | | 6 | 6 | 6/12 | 0 | 6/12 | | vybrali jsme 4 4, protože má největší střední entropii 1. vážení - $H_{\text{před}}(X) = \log_{2}24$ - **a)** 4 podezřelé $\uparrow$, 4 podezřelé $\downarrow$, 4 v pořádku - **b)** 4 podezřelé $\uparrow\downarrow$, 8 v pořádku - **c)** jako a) - v každém výsledku bude $H_{\text{po}}(X) = \log_{2}8$ - $I(y_{i}) = H_{\text{před}} - H_{\text{po}}$ - $I(y_{i}) = -\log_{2} p(y_{i}) = -\log_{2}\frac{1}{3} = \log_{2}3$ ($p$ = pravděpodobnost) + $H_{\text{po}}(X) = H_{\text{před}}(X) - I(y_{i}) = \log_{2}24 - \log_{2}3 = \log_{2} \frac{24}{3} = \log_{2}8$ ### Jak dál po b) - máme 4 podezřelé $\uparrow\downarrow$, 8 v pořádku - první číslo podezřelé - druhé číslo dorovnání těma v pořádku - $H_{\text{před}}(X) = \log_{2} 8$ | L ($\uparrow\downarrow, \circ$) | P ($\uparrow\downarrow, \circ$) | a) | b) | c) | H(X) | | ------------------------------- | ------------------------------- | --- | --- | --- | ---------------------------- | | 4 0 | 0 4 | 1/2 | 0 | 1/2 | 1 | | 3 0 | 1 2 | 1/2 | 0 | 1/2 | 1 | | 2 0 | 2 0 | 1/2 | 0 | 1/2 | 1 | | 3 0 | 0 3 | 3/8 | 1/4 | 3/8 | největší entropie - vybereme | | 2 0 | 1 1 | 3/8 | 1/4 | 3/8 | největší entropie | | 2 0 | 0 2 | 1/4 | 1/2 | 1/4 | | | 1 0 | 1 0 | 1/4 | 1/2 | 1/4 | | | 1 0 | 0 1 | 1/8 | 3/4 | 1/8 | | Nemáme žádné rozdělení na 1/3, ale můžeme pokračovat. - $3\log_{2}3 \geq \log_{2}24$ - $4.75 \geq 4.58$ po: - a) 3x $\downarrow$, 9x v pořádku - $H_{\text{po}}(X) = \log_{2}3$ - další vážení: vážím $\downarrow$ a $\downarrow$, vedle je $\downarrow$ - b) 1x $\uparrow\downarrow$, 11x v pořádku - $H_{\text{po}}(X) = \log_{2}2 = 1$ - další vážení: vážím $\uparrow\downarrow$ a minci v pořádku - c) 3x $\uparrow$, 9x v pořádku - $H_{\text{po}}(X) = \log_{2}3$ - další vážení: vážím $\uparrow$ a $\uparrow$, vedle je $\uparrow$ a), c) $$ H_{\text{po}}(X) = H_{\text{před}}(X) - I(y_{i}) = \log_{2}8 - \log_{2} \frac{3}{8} = \log_{2}8 - (- \log_{2}3 + \log_{2}8) = \log_{2}3 $$ b) $$ \dots = \log_{2}8 - \left( - \log_{2} \frac{1}{4} \right) = 3 - \log_{2}4 = 1 $$ ### Jak dál po a) a c) Vysvětlivky: - $N$ = v pořádku - $T$ = podezřelá, že je těžší - $L$ = podezřelá, že je lehčí Podmínky: - $L_{L} + P_{L} \leq 4$ - $L_{T} + P_{T} \leq 4$ - $L_{N} + P_{N} \leq 4$ - $L_{L} + L_{T} + L_{N} = P_{L} + P_{T} + P_{N}$ | L ($\uparrow, \downarrow, \circ$) | P ($\uparrow, \downarrow, \circ$) | a) | b) | c) | | --------------------------------- | --------------------------------- | ------------------- | --------------------------------------------- | ----------------------- | | $L_{L} \, L_{T} \, L_{N}$ | $P_{L} \, P_{T} \, P_{N}$ | $\frac{4+P_{L}}{8}$ | $\frac{8-(L_{T} + L_{L} + P_{T} + P_{L})}{8}$ | $\frac{L_{L}+P_{T}}{8}$ | | 1 2 0 | 1 1 1 | 3/8 | 3/8 | 2/8 | po: - a) 2L, 1T - $\log_{2}3$ - b) 1L, 2T - $\log_{2}3$ - c) 1L, 1T - $\log_{2}2 = 1$ ### Závěr Probrali jsme všechny možnosti a zjistili jsme, že to jde vyřešit pomocí 3 vážení. Dá se to zvládnout pomocí 2 vážení? - ano, dá - vybereme na začátku vážení 1 1 - je to risk, ale získáme velkou informaci + $p(y_{1}) = \frac{1}{6}$ + $I(y_{i}) = -\log_{2} \frac{1}{6} = \log_{2}6$ + $H_{\text{po}} = \log_{2}24 - \log_{2}6 = \log_{2} \frac{24}{6} = \log_{2}4 = 2 \text{ bity}$ + máme 1L, 1T