Thông tin là một trong những khái niệm cơ sở quan trọng nhất trong khoa học kỹ thuật, cũng giống như vật chất và năng lượng. Các đầu vào cũng như các đầu ra của một hệ thống kỹ thuật chỉ có thể là vật chất, năng lượng hoặc thông tin, như mô tả trên Hình 2.1. Một hệ thống xử lý thông tin hoặc một hệ thống truyền thông là một hệ thống kỹ thuật chỉ quan tâm tới các đầu vào và đầu ra là thông tin. Tuy nhiên, đa số các hệ thống kỹ thuật khác thường có các đầu vào và đầu ra hỗn hợp (vật chất, năng lượng và thông tin).
Thông tin là thước đo mức
nhận thức, sự hiểu biết về một vấn đề, một sự kiện hoặc một hệ thống. Ví dụ,
một thông tin cho chúng ta biết một cách chính xác hay tương đối về nhiệt độ
ngoài trời hay mực nước trong bể chứa. Thông tin giúp chúng ta phân biệt giữa
các mặt của một vấn đề, giữa các trạng thái của một sự vật. Nói một cách khác, thông tin chính
là sự loại trừ tính bất định. Trong khi vật chất và năng lượng là nền tảng của vật
lý và hoá học, thì thông tin chính là chủ thể của tin học và công nghệ thông
tin.
Dữ liệu
Thông tin là một đại lượng
khá trừu tượng, vì vậy cần được biểu diễn dưới một hình thức khác. Khả năng
biểu diễn thông tin rất đa dạng, ví dụ qua chữ viết, hình ảnh, cử chỉ, v.v...
Dạng biểu diễn thông tin phụ thuộc vào mục đích, tính chất của ứng dụng. Đặc
biệt, thông tin có thể được mô tả, hay nói cách khác là được “số lượng hoá”
bằng dữ liệu để có thể lưu trữ và xử lý trong máy tính. Trong
trường hợp đó, ta cũng nói rằng thông tin được số hoá sử dụng hệ đếm nhị phân,
hay mã hóa nhị phân. Nói trong ngữ cảnh cấu
trúc một bức điện, dữ liệu chính là phần thông tin hữu ích được biểu diễn bằng
dãy các bit {1,0}.
Tín hiệu
Việc trao đổi thông tin (giữa người và người, giữa
người và máy) hay dữ liệu (giữa máy và máy) chỉ có thể thực hiện được nhờ tín hiệu. Có thể định nghĩa, tín hiệu là diễn biến của một đại lượng vật lý chứa đựng tham số thông
tin/dữ liệu và có thể truyền dẫn được. Theo quan
điểm toán học thì tín hiệu được coi là một hàm của thời gian. Trong các lĩnh
vực kỹ thuật, các loại tín hiệu thường dùng là điện, quang, khí nén, thủy lực
và âm thanh.
Các tham số sau đây thường được dùng trực tiếp, gián tiếp hay kết hợp để biểu thị
nội
dung thông tin:
•
Biên độ (điện áp, dòng,...)
•
Tần số, nhịp xung, độ rộng của xung, sườn xung
•
Pha, vị trí xung
Không
phân biệt tính chất vật lý của tín hiệu (điện, quang, khí nén,...), ta có thể
phân loại tín hiệu dựa theo tập hợp giá trị của tham số thông tin hoặc dựa theo
diễn biến thời gian thành những dạng sau:
•
Tương
tự: Tham số thông tin có thể có một giá trị bất kỳ trong một khoảng nào
đó
•
Rời rạc: Tham số thông tin
chỉ có thể có một số giá trị (rời rạc) nhất định.
•
Liên tục: Tín hiệu có ý
nghĩa tại bất kỳ thời điểm nào trong một khoảng thời gian quan tâm. Nói theo
ngôn ngữ toán học, một tín hiệu liên tục là một hàm liên tục của biến thời gian
trong một khoảng xác định.
•
Gián đoạn: Tín hiệu chỉ có
ý nghĩa tại những thời điểm nhất định.
Khi các giá
trị tham số thông tin của một tín hiệu được biểu diễn bằng mã nhị phân, thì
dạng tín hiệu đặc biệt này được gọi là tín hiệu số. Nói một cách khác, tín hiệu số dùng để
truyền tải thông tin đã được dữ
liệu hóa. Với tín hiệu số, ta chỉ cần phân biệt giữa hai trạng
thái của tín hiệu ứng với các bit 0 và 1, vì vậy sẽ hạn chế được một cách hiệu
quả sự sai lệch thông tin bởi sự tác động của nhiễu.