Neben der Energie (und der Materie) ist Information einezweite Basisgröße von universeller Bedeutung. IhreEigenständigkeit wurde erst spät erkannt, da ihre Weitergabeimmer an energetische oder materielle Träger gebunden ist. AnInformationen gelangt man über Nachrichten. Die Definition vonInformation in der Informatik deckt sich nicht ganz mit demumgangssprachlichen Gebrauch.

Information ist die Kenntnis über Irgendetwas.
Nachrichten dienen zur Darstellung von Information.

Anders formuliert:

Die abstrakte Information wird durch die konkrete Nachricht mitgeteilt.

Nachrichten und Informationen sind nicht identisch, insbesondere kann die gleiche Nachricht (mit gleicher Information) auf verschiedene Empfänger unterschiedliche Wirkung haben. Es gibt aber auch Nachrichten, die subjektiv keine Information enthalten.

Beispiel: Bei welcher Nachricht ist die Information größer?
a) Am 1. Juli war die Temperatur größer als 25 Grad.
b) Am 1. Juli betrug die Temperatur 29 Grad.

Bei a) gibt es nur zwei Möglichkeiten (kleiner/größer 25 Grad), bei b) sind theoretisch beliebig viele Möglichkeiten gegeben. Also ist bei b) die Information größer. Daraus folgt, daß Information mit der Zahl der Möglichkeiten zu tun hat.

Beispiel: Wie komme ich zu meiner Freundin?
Einfacher Weg: Sie wohnt in derselben Straße. Es gibt nur eine Entscheidung (nach rechts oder nach links gehen).
Komplizierter Weg: Es gibt mehrere Abzweigungen; bei jeder Gabelung muß entschieden werden, ob man rechts oder links geht.

Der Informationsgehalt einer Nachricht ist also feststellbar und wird durch die Anzahl der (rechts-links) Entscheidungen bestimmt und wird in "bit" gemessen. 1 bit entspricht dabei einer Entscheidung:

Einfacher Weg:	Information 1 bit
Komplizierter Weg:	2 Weggabelungen --> 4 Möglichkeiten, 2 bit 3 Weggabelungen --> 8 Möglichkeiten, 3 bit 4 Weggabelungen --> 16 Möglichkeiten, 4 bit usw.

1 bit ist die Datenmenge, die mit der Antwort auf eine Ja-Nein-Frage übertragen wird.
Mit einem Binärzeichen wird nur dann 1 bit übertragen, wenn die beiden Zeichen des Zeichenvorrats gleichwahrscheinlich sind. In allen anderen Fällen wird weniger als 1 bit übertragen.

Das Shannonsche Informationsmaß H, oder kurz die Datenmenge, ist definiert als:

Dabei gilt: N = Gesamtzahl der verwendeten Zeichen pi = Wahrscheinlichkeit für das Auftreten des Zeichens i ld = Logarithmus zur Basis 2

Sind alle Symbole gleichwahrscheinlich, vereinfacht sich die Formel zu: H = ld(N) bit

Anmerkung:
ld = logarithmus dualis: y = 2ⁿ --> n = ld(y)
Umrechnung: ld z = lg(z)/lg(2) = ln(z)/ln(2) (Basis beliebig)

Beträgt die Zeichenzahl N = 2ⁿ, so werden n bit übertragen. Man könnte dies als n aufeinanderfolgende Antworten auf jeweils eine Ja-Nein-Frage auffassen.

Jedes Astende (Blatt) entspricht dann einem Zeichen, also ergeben sich 2³ = 8 Zeichen, die hiermit übertragen werden können.

Darstellung von Information

Nachricht:
Zusammenstellung von Symbolen (Zeichen) zur Informationsübermittlung.

Symbol:
Element eines Symbol- oder Zeichenvorrates. Dieser Vorrat ist eine festgelegte endliche Menge von verschiedenen Symbolen (= Elemente der Menge). Der Unterschied zwischen Symbol und Zeichen ist recht subtil. Ein Symbol ist ein Zeichen mit bestimmter Bedeutung.

Alphabet:
Ein geordneter Vorrat von Symbolen.

Wort:
Folge von "zusammengehörigen" Zeichen, die in einem bestimmten Zusammenhang als Einheit betrachtet werden.

Beispiel:
Alphabet: A,B,C,D,E,F,...,X,Y,Z
Wort: DONALD
Nachricht: DONALD SUCHT DAISY

Nachrichten können durch Signale physikalisch dargestellt werden, z. B. Schallwellen, elektromagnetische Wellen, Ströme, Spannungen, Licht, etc. Dabei wird zwischen digitalen und analogen Signalen unterschieden.

Analoge (wertkontinuierliche) Signale:

• Kontinuierliche Zuordnung einer physikalischen Größe zum Informationsgehalt einer Nachricht, z. B. Temperatur <--> Höhe der Quecksilbersäule, Zeiger eine Meßinstruments
• meist sehr anschaulich
• es sind beliebige Zwischenwerte darstellbar
• benachbarte Werte sind oft schwer zu unterscheiden

Digitale (wertdiskrete) Signale:
Hier gibt es nur eine endliche Zahl von möglichen Zuständen einer physikalischen Größe (im einfachsten Fall zwei), z. B. Ziffernanzeige eine Meßinstruments, Folge von Ziffern. Da die meisten physikalischen Größen analog sind, wird oft eine Quantelung vorgenommen, z. B. eine Spannung zwischen 6,5 V und 7,5 V auf 7 V gequantelt.

Daher unterscheidet man zwischen Analogtechnik und Digitaltechnik. In den normalerweise verwendeten Digitalrechnern wird eine Digitaltechnik mit nur zwei möglichen Werten eingesetzt. Diese beiden Signale (meist durch "0" und "1" dargestellt) müssen in irgend einer Form aus dem Signal erkennbar sein. Je nach verwendeter phsikalischer Größe ergeben sich oft mehrere eindeutige Möglichkeiten für die "0" oder "1" .

Informatik

Es stecken aber zahlreiche Gesichts- und Ansatzpunkte dahinter. Eine Information oder ein Datum ist etwas das uns eine Mitteilung macht. Diese können wir aufnehmen oder auch (als unwichtig) ignorieren. Oft sind die Datenmengen so immens, dass wir sie nur aufnehmen können, wenn sie entsprechend aufgearbeitet, z. B. reduziert sind. Daten sollen bei Bedarf abrufbar gespeichert sein und an beliebige Stellen transportiert werden können. Wir bedienen uns für diese Aufgaben oft der Hilfe von Maschinen und Computern. Diese müssen in der Lage sein, unsere Wünsche der Datenaufbereitung zu erfüllen. Das bedeutet aber, dass wir die Fähigkeit haben müssen, Ihnen unsere Wünsche (Anweisungen) auch mitzuteilen. Es muss eine Art Sprache zwischen Mensch und Maschine bestehen, die beide verstehen. Solche Anweisungen können nicht nur zur Verarbeitung von Daten dienen, sondern auch für zahlreiche Tätigkeiten auch im Sinne von Automaten und Robotern.

In diesen Bereichen Forschung zu betreiben und neue (bessere) Möglichkeiten zu finden ist die Aufgabe der Informatik. Sie hat daher einerseits mit Theorien zu tun wie das Verwalten von Daten und Entwickeln von Datenstrukturen, der Entwicklung von Sprachen und Abläufen (Algorithmen) für den Betrieb von virtuellen, simulierten und realen Maschinen und sich überhaupt mit der Lösung und Lösbarkeit gestellter Probleme zu befassen. Dies geht hin bis zu abstrakten Theorien. Andererseits hat die Informatik auch mit der Entwicklung praktischer Geräte, Maschinen, Prozessoren usw. zu tun und Kommunikationsmöglichkeiten (Schnittstellen) zu entwickeln. Hier grenzt sie an den Bereich der Elektrotechnik (Datentechnik), die letztendlich die gewünschten Schaltungsvarianten entwickeln und bereitstellen muss. Auch bestehen hier Verbindungen zum Maschinenbauer, der die Modelle von maschinellen Automaten und Robotern entwickelt, während der Informatiker die Steuerungsaufgaben (Programmierung) übernimmt.

Zu Beginn wollen wir uns vor allem mit einem praktischen Aspekt der Informatik auseinandersetzen. Sie lernen kennen, wie man Abläufe darstellen und werden auch eine Programmiersprache also ein Kommunikationsmittel kennenlernen. Hierzu gehört auch das Erfassen und Darstellen von Daten und zugehöriger Datenstrukturen und programmtechnischer Ablaufstrukturen.

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