Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn Chương 2. Biện pháp dạy học Xác suất và Thống kê cho học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin Chương 3. Thực nghiệm sư phạm 7 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.
Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài a) Một số công trình nghiên cứu về DHTH trong đào tạo NN ở nước ngoài Các nghiên cứu tổng hợp, đôi khi được gọi là nghiên cứu TH hay nghiên cứu liên ngành, kết hợp nhiều hoạt động khác nhau một cách toàn diện, cho phép sinh viên phát triển sự hiểu biết sâu rộng về một chủ đề nào đó. Các nhà giáo dục trên thế giới, đặc biệt là ở các nước tiên tiến như: Mỹ, Anh, Đức, Thụy Điển, Bỉ, Australia, Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Singapore. đã nghiên cứu về giảng dạy TH cho cả đối tượng học sinh phổ thông và sinh viên đào tạo nghề.
Chẳng hạn như: Tại Ấn Độ, năm 2010, trong bài báo “introducing integrated teaching in undergraduate medical curriculum” [55], các tác giả: Dr. Avinash Supe, Dr.Deshmukh đã công bố kết quả nghiên cứu, thiết kế và thử nghiệm phương pháp DHTH kiến thức theo chiều dọc khóa học cho sinh viên đại học y khoa. Chương trình giảng dạy TH được thử nghiệm cho 23 sinh viên từ năm thứ 2 trong CN đái tháo đường của trường đại học Y MGM, Navi Mumbai, Ấn Độ. Các sinh viên được dạy về khoa học cơ bản, sinh lý học, chẩn đoán, thực hành trong phòng thí nghiệm và các khía cạnh lâm sàng khác của bệnh đái tháo đường.
Kết quả là phương pháp giảng dạy TH có hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống, được các GV cũng như sinh viên chấp nhận, sinh viên nắm bệnh lý lâm sàng tốt hơn và nâng cao kỹ năng chẩn đoán của sinh viên. Ở Trung Quốc, tại hội nghị Quốc tế lần 3 về quản lý, giáo dục, thông tin và kiểm soát năm 2015, tác giả Dayong Huo đã trình bày nghiên cứu của mình về phương pháp giảng dạy TH dựa trên mô phỏng ứng dụng trong đào tạo nghề cho sinh viên CN kỹ thuật thông qua bài báo “Integrated Teaching Methods based on Simulation Applied in Technical Colleges” [42]. Theo tác giả, để phát triển NL chuyên môn của sinh viên, các trường dạy nghề sử dụng phương pháp giảng dạy dựa trên mô phỏng kết hợp lý thuyết với thực hành thực tiễn, địa điểm giảng dạy có thể trong phòng thí nghiệm hoặc xuống các cơ sở sản xuất của các công ty. Trong bài báo “Learning by doing in the integrated teaching and learning program” [59], tác giả Lawrence E.
Carlson của trường Đại học Colorado Hoa Kỳ đã trình bày nghiên cứu về một chương trình DHTH được bắt đầu vào năm 1992 với sự tham gia của đội ngũ GV và sinh viên tại trường với tham vọng cải cách giáo dục đại học theo hướng tạo môi trường học tập đa ngành đa lĩnh vực, kết hợp lý thuyết với kỹ thuật thực hành thực tiễn, thúc đẩy những kỹ năng GQVĐ sáng tạo và làm việc theo nhóm. Dự án có sự tham gia của 2400 sinh viên theo học 10 CN của 6 ngành: Khoa học 8 kỹ thuật hàng không vũ trụ; Kỹ thuật hóa học; Dân dụng, môi trường và kiến trúc; Khoa học máy tính; Kỹ thuật Điện và Máy tính; Kỹ thuật cơ khí. b) Một số nghiên cứu về Lý thuyết thông tin trên thế giới. LTTT là một nhánh của toán học ứng dụng và kỹ thuật điện nghiên cứu về đo đạc lượng thông tin.
Ngay từ những ngày đầu, nó đã mở rộng phạm vi ứng dụng ra nhiều lĩnh vực khác, bao gồm suy luận thống kê, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, mật mã học,. Người đặt viên gạch đầu tiên để xây dựng LTTT là Hartley Ralph V. Năm 1928, trong bài báo “Transmission of information” [58], ông đã đưa ra số đo lượng thông tin là một khái niệm trung tâm của LTTT. Dựa vào khái niệm này, ta có thể so sánh định lượng các hệ truyền tin với nhau.A Kachenhicov chứng minh một loạt những luận điểm quan trọng của LTTT trong bài báo “Về khả năng thông qua của không trung và dây dẫn trong hệ thống liên lạc điện”.V Ageev đưa ra công trình “Lý thuyết tách tuyến tính”, trong đó ông phát biểu những nguyên tắc cơ bản về lý thuyết tách các tín hiệu.
Năm 1940, Alan Turing, nhà toán học người Anh đã sử dụng những ý tưởng về phân tích thống kê và kết quả nghiên cứu trước đó của nhà toán học người Ba lan Marian Rejewski để phá bộ mã Enigma của Đức trong chiến tranh thế giới thứ hai, Alan Turing đã giải mã được các thông tin tình báo của Không quân, Hải quân Đức và từ đó thúc đẩy kết thúc sớm chiến tranh. Ngày ấy người Đức coi máy mã Enigma là tuyệt đối an toàn.A Kachenhicov thông báo công trình “Lý thuyết thế chống nhiễu‟ đánh dấu một bước phát triển rất quan trọng của LTTT. Tuy nhiên, LTTT thường được xem là xuất phát từ bài báo quan trọng của Claude Elwood Shannon (1948) mang tên "A Mathematical Theory of Communication" [50]. Mô hình trung tâm của LTTT cổ điển là vấn đề kỹ thuật của việc truyền dẫn thông tin trên một kênh nhiễu.
Kết quả cơ bản trong lý thuyết này là định lý mã hóa nguồn của Shannon, khẳng định rằng tính trung bình số bit cần dùng để mô tả kết quả của một sự kiện ngẫu nhiên chính là entropy của nó; định lý mã hóa trên kênh nhiễu cũng của Shannon, khẳng định rằng việc liên lạc không lỗi trên một kênh nhiễu là có thể miễn là tốc độ truyền dữ liệu là nhỏ hơn một giới hạn nhất định, gọi là dung lượng kênh. Có thể đạt đến gần dung lượng kênh trong thực tế bằng cách sử dụng các hệ thống mã hóa và giải mã thích hợp. Trước Shannon chưa tác giả nào đưa ra được định nghĩa tổng quát về hệ mật, nhưng Shannon đã đưa ra được định nghĩa tổng quát về một hệ mật và khóa mã, từ đó ông đã đưa ra khái niệm về độ mật hoàn thiện, là hệ mật mà con người không thể khám phá ra được cho dù biết không gian bản rõ và không gian khóa mã. 9 Lý thuyết Entropy của Shannon đưa ra nói lên rằng dãy ngôn ngữ không phải là dãy ngẫu nhiên mà là nó xuất hiện có quy luật, ví dụ trong tiếng Việt thì sau chữ Q chắc chắn phải là chữ U, hoặc sau chữ A thì không thể là chữ K mà là những chữ nào đó xuất hiện với một xác suất không hẳn là ngẫu nhiên,…, cái đó gọi là entropy hay độ bất định, cho nên là đã là ngôn ngữ, ngoài độ bất định thì nó còn có một độ xác định của nó.E Shanon công bố một loạt các công trình vĩ đại, đưa sự phát triển của LTTT lên một bước tiến mới chưa từng có.
Trong các công trình này, nhờ việc đưa vào khái niệm lượng thông tin và tính đến cấu trúc thống kê của tin, ông đã chứng minh một loạt định lý về khả năng thông qua của kênh truyền tin khi có nhiễu và các định lý mã hoá. Định lý mã hóa của Shannon dựa trên nguyên tắc dùng các từ mã có độ dài nhỏ để mã hóa cho tin có xác suất xuất hiện cao hơn, từ đó sẽ làm cho số các ký hiệu cần thiết để mã hóa cho một chuỗi các tin nhỏ hơn và tính kinh tế cũng cao hơn. Những công trình này là nền tảng vững chắc của LTTT. Fano công bố bài báo “Transmission of information” trên Mit Press, Cambridge, Mass nói về sự truyền tải thông tin và phương pháp mã hóa Fano.
Thuật toán mã hóa của Fano về cơ bản tương tự như thuật toán mã hóa của Shannon. Cho đến năm 1950, thuật toán mật mã chỉ được sử dụng cho quân sự và giao tiếp ngoại giao. Việc giải mã tin nhắn dựa hoàn toàn vào phương pháp thống kê và các kỹ thuật mật mã cụ thể. Về cơ bản, các bí mật của mật mã mà người gửi dự định giữ bí mật được áp dụng các phương pháp thống kê sang ngôn ngữ học.
Chìa khóa để giải mã các hệ thống là sử dụng hệ thống chữ cái thay thế đơn giản và chuyển vị. Huffman đã phát minh ra mã Huffman, đó là một thuật toán mã hóa dựa trên xác suất xuất hiện của các ký hiệu. Thuật toán tối ưu theo nghĩa số ký hiệu nhị phân trung bình để mã hóa cho một ký hiệu của nguồn là cực tiểu. Phương pháp mã hóa này cho một bộ mã có tính prefix và tất nhiên quá trình giải mã là duy nhất.
Năm 1955, Peter Elias giới thiệu mã xoắn, là một loại mã sửa lỗi, trong đó mỗi symbol m bit (chuỗi m bit) được mã hóa thành một symbol n bit, với m/n là tỉ lệ mã hóa. Mã xoắn thường được dùng để nâng cao chất lượng của hệ thống vô tuyến số, điện thoại di động, thông tin vệ tinh và Bluetooth. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đặt biệt là sự phát triển của mạng Internet, cùng với sự xuất hiện của công nghệ xử lý dữ liệu, mã hóa các tin nhắn được thực hiện bằng máy mã hóa, cấu trúc hay dùng là đại số Galois của trường số nguyên tố. Đồng hành với sự phát triển của xã hội, ngày càng có nhiều thông tin được lưu giữ trên máy vi tính và gửi đi trên mạng Internet, do đó xuất hiện nhu cầu về an toàn và bảo mật thông tin trên máy tính cũng như các thiết bị truyền dẫn thông tin.
10 LTTT hiện nay phát triển theo hai hướng chủ yếu sau: LTTT toán học: Xây dựng những luận điểm thuần tuý toán học và những cơ sở toán học chặt chẽ của LTTT. Cống hiến chủ yếu trong lĩnh vực này thuộc về các nhà bác học lỗi lạc như: N. LTTT ứng dụng: (lý thuyết truyền tin) Chuyên nghiên cứu các bài toán thực tế quan trọng do kỹ thuật liên lạc đặt ra có liên quan đến vấn đề chống nhiễu và nâng cao độ tin cậy của việc truyền tin. Kachenhicov đã có những công trình quý báu trong lĩnh vực này.
c) Một số nghiên cứu về XSTK gắn với LTTT Trong LTTT, thì lý thuyết về XSTK có vai trò hết sức quan trọng. Nhờ những ứng dụng của lý thuyết XSTK mà ta có thể đánh giá được chất lượng của một hệ thống mã hóa, hoặc khảo sát, đánh giá nguồn tin trước khi có những bước xử lý tiếp theo. Trong nghiên cứu của Shannon, Fano và Huffman, các tác giả đã sử dụng xác suất để nén dữ liệu với mục đích làm giảm dung lượng cho kênh truyền.