Information theory - the big idea

Information theory lies at the heart of everything-from DVD players and genetic code of DNA to the physics of universe at its most <strong>fundamental</strong>.  
تئوری اطلاعات در قلب هر چیزی از DVD پلیر ها گرفته تا کدهای ژنتیکی DNA و حتی فیزیک جهان در <strong>بنیادی</strong> ترین حالت خود وجود دارد.

It has been central to the development of the science of communication, which enables data to be sent electronically and has therefore had a major <strong>impact</strong> on our life.
این تئوری، محور تمام توسعه‌های علمی مربوط به ارتباطات می شود که اجازه ارسال داده به صورت الکترونیکی را میدهد بنابراین <strong>تاثیر</strong> قابل توجهی روی زندگی ما دارد.

In April 2002 an <strong>event</strong> took place which demonstrated one of the many applications of information theory.
در آپریل ۲۰۰۲ ، <strong>اتفاقی</strong> به وقوع پیوست که یکی از چندین کاربرد تئوری اطلاعات را نشان داد.

The space probe, Voyager I, launched in 1977, had sent back spectacular images of Jupiter and Santurn and then soared out of <strong>Solar System</strong> on one-way mission to the stars.
ردیاب فضایی Voyager I که در سال ۱۹۷۷ راه اندازی شده بود، تصاویر فوق العاده‌ای از ژوپیتر و زحل فرستاد و سپس از <strong>منظومه شمسی</strong> به یک ماموریت یک طرفه به سمت ستاره ها اوج گرفت.

After 25 years of <strong>exposure</strong> to the freezing temperatures of deep space, the probe was beginning to show its age.
بعد از ۲۵ سال، <strong>قرار گرفتن</strong> <strong>در معرض</strong> دماهای انجماد در فضای خارج از منظومه شمسی، ردیاب شروع کرد به نشان دادن بالا رفتن سن خود کرد.

Sensors and circuits were on the brink of <strong>failing</strong> and NASA experts realised that they had to do something or lose contact with their probe forever.
سنسور ها و مدار ها در معرض <strong>خراب شدن</strong> بودند و متخصصین ناسا فهمیدند که باید کاری انجام دهند یا ارتباط خود را با ردیاب شان برای همیشه از دست می دهند.

The solution was to get a message to Voyager I to instruct it to use <strong>spares</strong> to change the failing parts.
راه حل این بود که پیامی به Voyager I  ارسال شود تا به او دستور دهند از <strong>لوازم یدکی</strong> برای تغییر قسمت‌های در حال خراب شدن خود استفاده کند.

With the <strong>probe</strong> 12 billion kilometres from Earth, this was not easy task.
با توجه به اینکه <strong>ردیاب</strong>، ۱۲ میلیون کیلومتر با زمین فاصله داشت این وظیفه آسانی نبود.

By means of a radio dish <strong>belonging</strong> to NASA’s Deep Space Network, the message was sent out into depths of space.
از طریق یک دیش رادیویی <strong>متعلق</strong> به شبکه فضای خارج از منظومه شمسی ناسا، این پیام به اعماق فضا فرستاده شد.

Even travelling at the speed of light, it took over 11 hours to <strong>reach</strong> its target, beyond the orbit of Pluto.
حتی با وجود حرکت با سرعت نور، ۱۱ ساعت طول می‌کشید تا فراتر از مدار پلوتو به هدف خود <strong>برسد</strong>.

Yet, incredibly, the little probe managed to hear the faint call from its home planet, and successfully made the <strong>switchover</strong>.
اما، به طور شگفت آوری، این ردیاب کوچک، صدای ضعیف را از سیاره مبدا شنید و با موفقیت <strong>تعویض</strong> ها را انجام داد.

It was the longest - distance repair job in history, and a <strong>triumph</strong> for the NASA engineers.
این، طولانی ترین کار تعمیراتی بود که در تاریخ انجام شده بود و یک <strong>پیروزی</strong> برای مهندسین ناسا به شمار می آید.

But it also highlighted the astonishing power of the techniques developed by American <strong>communication</strong> engineer Claude Shannon, who had died just a year earlier.
همچنین این پدیده، قدرت فوق العاده تکنیک‌های توسعه یافته توسط مهندس <strong>ارتباطات</strong> آمریکایی - Claude Shannon- که همین یک سال پیش فوت کرده بود را نشان داد.

Born in 1916 in Petoskey, Michigan, Shannon showed an early <strong>talent</strong> for Maths and for building gadgets, and made breakthroughs in the foundations of computer technology when a student.
Shannon در سال ۱۹۱۶ در Petoskey میشیگان متولد شده بود و <strong>استعداد</strong> خود را در ریاضی و ساخت گجت ها و ایجاد کشفیاتی در در زمینه های تکنولوژی کامپیوتر وقتی که یک دانش آموز بود، از خود نشان داد.

While at Bell labratories, Shannon <strong>developed</strong> Information Theory, but shunned the resulting acclaim.
زمانی که شانون در آزمایشگاه‌های بل، تئوری اطلاعات را <strong>گسترش داد</strong>، از اعلام نتایج آن اجتناب کرد.

In the 1940s, he single – handedly created an entire science of communication which has since inveigled its way into a host of applications, from DVDs to satelite communications to bar codes-any area, in short, where data has to be conveyed rapidly yet accuratedly.
در سال ۱۹۴۰ او علم کامل ارتباطات را را خلق کرد که از آن زمان راه خود را به سمت میزبانی اپلیکیشن ها از دی وی دی ها تا ارتباطات ماهواره ای و حتی بارکد ها در هرجایی باز کرده است. در مدت کوتاهی داده ها می توانستند به سرعت و همچنین با دقت <strong>حمل شوند</strong>.

This all seems light years away from the down-to-earth uses Shannon originally had for his work, which began when he was a 22-year-old graduate engineering student at the <strong>prestigious</strong> Massachusetts Institute of Technology in 1939.
به نظر می رسد همه این سال های درخشان فراتر از کاربرد های واقع بینانه شانون در ابتدا زمانی که ۲۲ ساله بود و به عنوان یک دانشجوی مهندسی در موسسه <strong>معتبر</strong> تکنولوژی ماساچوست در سال ۱۹۳۹ کار می کرد، باشد.

He set out with an apparently simple aim: to pin down the precise meaning of concept of “information”.
او با یک هدف ساده شروع کرد: مشخص کردن معنای دقیق مفهوم "اطلاعات".

The most basic form of information, Shannon argued, is whether something is true or <strong>false</strong>- which can captured in the binary unit, or “bit”, of the form 1 or 0.
شانون بیان کرد، اساسی ترین شکل اطلاعات چیزیست که یا درست است یا <strong>غلط</strong> که می توان آن را در مبنای دو تایی یا بیت به صورت 1 یا 0 نشان داد.

Having identified this fundamental unit, Shannon set about defining otherwise <strong>vague</strong> ideas about information and how to transmit it from place to place.
شانون با تعریف این مبنای ساده، ایده های <strong>مبهم</strong> دیگری را درباره اطلاعات تعریف کرد و اینکه چطور از جایی به جای دیگر آن را منتقل کند.

In the process, he <strong>discovered</strong> something surprising: it is always possible to guarantee information will get through random interference-“noise”- intact.
در این فرایند یک چیز عجیب را <strong>کشف</strong> <strong>کرد</strong>: همیشه می توان تضمین کرد که اطلاعات با وجود تداخل تصادفی – "نویز"- به طور کامل منتقل شوند.

Noise usually means unwanted sounds which interfere with <strong>genuine</strong> information.
نویز معمولاً به معنی صداهای ناخواسته‌ای است که با اطلاعات <strong>اصلی</strong> تداخل پیدا میکند.

Information Theory generalises this idea via theorems that capture the <strong>effects</strong> of noise with mathematical precision.
تئوری اطلاعات، این ایده را از طریق قضیه هایی که <strong>اثرات</strong> نویز را را با دقت ریاضی محاسبه میکردند، تعمیم می دهد.

In particular, Shannon showed that noise sets a <strong>limit</strong> on the rate at which information can pass along communication channels while remaining error-free.
شانون به خصوص نشان داد که نویز روی نرخ اطلاعاتی که می تواند از طریق کانال های ارتباطی زمانی که بدون خطا باقی می ماند، عبور کند، <strong>محدودیت</strong> ایجاد کند.

This rate depends on the relative strengths of the signal and noise travelling down the communication channel, and its on <strong>capacity</strong> (its ‘bandwidth’).
این نرخ، بستگی به نسبت قدرت سیگنال و نویز در حال عبور از کانال ارتباطی و همچنین <strong>ظرفیت</strong> (پهنای باند آن) دارد.

The resulting limit, given in units of bits per second, is the absolute maximum <strong>rate</strong> of error-free communication given signal strengths and noise level.
محدودیت ایجاد شده با فرض اینکه در واحد بیت بر ثانیه باشد، <strong>نرخ</strong> ماکسیموم دقیقی از ارتباط بدون خطا با توجه به سطح قدرت سیگنال و نویز ارائه می دهد.

The trick, Shannon showed, is to find ways of packaging up – coding – information to <strong>cope with</strong> the ravages of noise, while staying within the information – carrying capacity – bandwidth – of the communication system being used.
ترفندی که شانون نشان داد این بود که روش‌هایی برای بسته بندی – کدگذاری- اطلاعات پیدا کند تا با تخریب ناشی از نویز که در ظرفیت در حال حمل اطلاعات - پهنای باند سیستم ارتباطی مورد استفاده - باقی می‌ماند، <strong>مقابله کند</strong>.

Over the years scientists have devised many coding methods, and they have proved crucial in many technological feats.
دانشمندان در طول سال‌ها، روشهای کدگذاری متعددی را ابداع کرده‌اند و لزوم آن را در برخی حیطه های تکنولوژیکی به اثبات رسانده‌اند.

The Voyager spacecraft <strong>transmitted</strong> data using codes which added one extra bit for every single bit of information; the result was an error rate of just one bit in 10000 – and stunningly clear pictures of the planets.
فضاپیمای Voyager، داده را با استفاده از کد هایی که یک بیت اضافی برای هر تک بیت از اطلاعات، اضافه می‌کند، <strong>فرستاد</strong>. نتیجه آن، نرخ خطای فقط یک در ۱۰ هزار و تصاویر واضح و خیره کننده ای از سیارات بود.

Other code have become part of everyday life – such as the Universe Product Code, or bar code, which uses a simple <strong>error</strong> – defecting system that ensures supermarket check – out lasers can read the price even on, say, the crumbled bag crisps.
کدهای دیگری به بخشی از زندگی روزمره ما تبدیل شده‌اند مانند کد محصول جهانی یا بارکدی که از یک لیزر بدون <strong>خطای</strong> ساده استفاده می کنند - سیستم تشخیصی که صورتحساب سوپرمارکت را تایید می کند - که می تواند قیمت هر کالا مثل بسته چیپس کرامبل را بخواند.

As recently as 1993, engineers made a major breakthrough by discovering so – called turbo codes – which come very close to Shannon ‘ ultimate limit for the maximum rate that data can be transmitted reliably, and now play a key role in the mobile videophone <strong>revolution</strong>.
در اواخر ۱۹۹۳ ، مهندسین یک کشف فوق‌العاده مطرح کردند از طریق کشف آنچه که توربو کد نامیده می شود که تا حد زیادی به محدوده بی نهایت مطرح شده توسط شانون برای بیشترین نرخی که داده میتواند با اطمینان کامل منتقل شود، نزدیک بود و اکنون نقش کلیدی در <strong>تحول</strong> ویدئو فون موبایل ایفا می کند.

Shannon also laid the foundation of more <strong>efficient</strong> ways of storing information, by stripping out superfluous (‘rebundant’) bits data which contributed little real information.
شانون همچنین مبانی روش های <strong>پر بازده تری</strong> از ذخیره سازی اطلاعات را با حذف بیت های زائد ( افزونه ها)، که اطلاعات واقعی کمی در آن سهیم هستند، مطرح کرد.

As mobile phone text messages like ‘I CN C U’ show, it is often possible to <strong>leave out</strong> a lot of data without losing much meaning.
وقتی پیامک های تلفن موبایل مثل ‘I CN C U’ {مخفف I Can See You} مشاهده می‌شود می‌توان از آن داده های بسیار زیادی را بدون این که مفهوم اصلی آن از دست برود، <strong>حذف کرد</strong>.

As with error correction, however, there is a limit beyond which messages become to <strong>ambiguous</strong>.
به این صورت با وجود اصلاح خطا، محدودیتی فراتر از اینکه پیامک ها <strong>مبهم</strong> شوند، وجود دارد.

Shannon showed how to calculate this limit, opening the way to the design of <strong>compression</strong> methods that cram maximum information into the minimum space.
شانون نشان داد که چگونه این محدودیت محاسبه شود که راه جدیدی را برای طراحی روش‌های <strong>فشرده‌سازی</strong> که حداکثر اطلاعات را در حداقل فضا که می گنجاند، باز کرد.