信息技術(shù)導(dǎo)論課件 第1.4章信息學(xué)科與相關(guān)學(xué)科關(guān)系.ppt

1、1,1.4 信息學(xué)科與相關(guān)學(xué)科關(guān)系,理論：控制論、信息論、系統(tǒng)論、人工智能、計(jì)算科學(xué)、復(fù)雜性理論以及信息與通信技術(shù)。 技術(shù)：計(jì)算機(jī)、微電子、通訊、網(wǎng)絡(luò)、多媒體、人工智能。 1.4.1計(jì)算科學(xué) 1.4.2系統(tǒng)科學(xué) 1.4.3數(shù)學(xué) 1.4.4信息哲學(xué) 信息哲學(xué)被定義為批判性研究的哲學(xué)領(lǐng)域，它涉及到信息的概念本質(zhì)和基本原理，包括信息的動(dòng)力學(xué)、利用和科學(xué)以及對(duì)哲學(xué)問題的信息理論和計(jì)算方法論的提煉和應(yīng)用。 1.4.5認(rèn)知科學(xué)與認(rèn)知心理學(xué),1.4.1計(jì)算科學(xué),計(jì)算科學(xué)(計(jì)算數(shù)學(xué))是一門包含各種各樣與計(jì)算和信息處理相關(guān)主題的系統(tǒng)學(xué)科，從抽象的算法分析、形式化語(yǔ)法等等，到更具體的主題如編程語(yǔ)言、程序設(shè)計(jì)、軟件

2、和硬件等。作為一門學(xué)科，它與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、軟件工程和計(jì)算機(jī)工程有顯著的不同，卻通常被混淆，盡管這些學(xué)科之間存在不同程度的交叉和覆蓋。數(shù)學(xué)計(jì)算數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)程序 計(jì)算科學(xué)（或計(jì)算機(jī)科學(xué)）是對(duì)描述和變換信息的算法過程,包括其理論、分析、設(shè)計(jì)、效率分析、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的系統(tǒng)的研究,2,計(jì)算科學(xué)研究的課題是： 計(jì)算機(jī)程序能做什么和不能做什么 （可計(jì)算性）； 如何使程序更高效的執(zhí)行特定任務(wù) （算法和復(fù)雜性理論）； 程序如何存取不同類型的數(shù)據(jù) （數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)）； 程序如何顯得更具有智能 （人工智能）； 人類如何與程序溝通 界面設(shè)計(jì)！ （人機(jī)互動(dòng)和人機(jī)界面）。,3,1.4.2 系統(tǒng)科學(xué),圖1-16 系統(tǒng)科

3、學(xué)的層次結(jié)構(gòu),系統(tǒng)科學(xué)：以系統(tǒng)思想為中心、綜合多門學(xué)科的內(nèi)容而形成的一個(gè)新的綜合性科學(xué)門類。 狹義的系統(tǒng)科學(xué)一般是指貝塔朗菲著作一般系統(tǒng)論：基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用中所提出的將“系統(tǒng)”的科學(xué)、數(shù)學(xué)系統(tǒng)論、系統(tǒng)技術(shù)、系統(tǒng)哲學(xué)三個(gè)方面歸納而成的學(xué)科體系。 廣義的系統(tǒng)科學(xué)包括系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同學(xué)、突變論、運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、物元分析、泛系方法論、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、灰色系統(tǒng)論、系統(tǒng)工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能學(xué)、知識(shí)工程學(xué)、傳播學(xué)等一大批學(xué)科在內(nèi)，是20世紀(jì)中葉以來(lái)發(fā)展最快的一大門綜合性科學(xué)。,5,1.4.3數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)是研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化以及空間模型等概念的一門學(xué)科。透過抽象化和邏輯推理的使用

4、，由計(jì)數(shù)、計(jì)算、量度和對(duì)物體形狀及運(yùn)動(dòng)的觀察中產(chǎn)生。數(shù)學(xué)家們拓展這些概念，為了公式化新的猜想以及從合適選定的公理及定義中建立起嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)出的真理。 名稱來(lái)源:mathematics有學(xué)習(xí)、學(xué)問、科學(xué)，以及另外還有個(gè)較狹意且技術(shù)性的意義“數(shù)學(xué)研究”，原意是數(shù)和數(shù)數(shù)的技術(shù)。 我國(guó)古代把數(shù)學(xué)叫算術(shù)，又稱算學(xué)，最后才改為數(shù)學(xué)。,6,1.4.4信息哲學(xué),信息哲學(xué)：批判性研究的哲學(xué)領(lǐng)域，涉及信息的概念本質(zhì)和基本原理，包括信息動(dòng)力學(xué)、利用和科學(xué)以及對(duì)問題的信息的理論和計(jì)算機(jī)方法論的提煉和應(yīng)用。弗洛里迪 定義涉及到作為信息哲學(xué)的核心信息做出詳盡、明確和清晰的解釋，即“信息的本質(zhì)是什么？”這是一個(gè)新領(lǐng)域的首要標(biāo)志

5、。信息哲學(xué)提供了不同于數(shù)據(jù)通信的定量理論(信息論)的批判性研究。從整體上看，它的任務(wù)不是要發(fā)展一種關(guān)于信息的統(tǒng)一理論，而是一個(gè)整合的理論體系，目的是分析、評(píng)價(jià)和解釋信息的各種原理和概念，信息的動(dòng)力學(xué)和利用，它所特別關(guān)注的是來(lái)自不同應(yīng)用背景和與其它主要哲學(xué)概念，諸如存在、知識(shí)、真理、生命或意義相關(guān)的系統(tǒng)問題。,7,1.4.5認(rèn)知科學(xué)與認(rèn)知心理學(xué),認(rèn)知心理學(xué)是二十世紀(jì)50年代中期在西方興起的一種心理學(xué)思潮，二十世紀(jì)70年代開始其成為西方心理學(xué)的一個(gè)主要研究方向。它研究人的高級(jí)心理過程，主要是認(rèn)知過程，如注意、知覺、表象、記憶、思維和語(yǔ)言等。 與行為主義心理學(xué)家相反，認(rèn)知心理學(xué)家研究那些不能觀察的內(nèi)

6、部機(jī)制和過程，如記憶的加工、存儲(chǔ)、提取和記憶力的改變。,8,以信息加工觀點(diǎn)研究認(rèn)知過程是現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的主流，可以說(shuō)認(rèn)知心理學(xué)相當(dāng)于信息加工心理學(xué)。它將人看作是一個(gè)信息加工的系統(tǒng)，認(rèn)為認(rèn)知就是信息加工，包括感覺輸入的編碼、貯存和提取的全過程。按照這一觀點(diǎn)，認(rèn)知可以分解為一系列階段，每個(gè)階段是一個(gè)對(duì)輸入的信息進(jìn)行某些特定操作的單元，而反應(yīng)則是這一系列階段和操作的產(chǎn)物。信息加工系統(tǒng)的各個(gè)組成部分之間都以某種方式相互聯(lián)系著。而隨著認(rèn)知心理學(xué)的發(fā)展，這種序列加工觀越來(lái)越受到平行加工理論和認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的相關(guān)理論的挑戰(zhàn)。,9,認(rèn)知科學(xué),認(rèn)知科學(xué)是20世紀(jì)世界科學(xué)標(biāo)志性的新興研究門類，它作為探究人腦或心智

7、工作機(jī)制的前沿性尖端學(xué)科，已經(jīng)引起了全世界科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。 認(rèn)知科學(xué)是一門相當(dāng)年輕的學(xué)科，然而卻為揭示人腦的工作機(jī)制這一最大的宇宙之謎作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。但是，認(rèn)知科學(xué)尚未成熟，作為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科，也尚未得到足夠的統(tǒng)一和整合。對(duì)于什么是認(rèn)知科學(xué)，也還存在著很大的分歧。,10,認(rèn)知科學(xué)的基本觀點(diǎn)最初散見40年代到50年代中的一些各自分離的特殊學(xué)科之中，60年代以后得到了較大的發(fā)展。根據(jù)奧爾登大學(xué)認(rèn)知科學(xué)研究所所長(zhǎng)席勒爾（E. Sheener）的意見，“認(rèn)知科學(xué)”（Cognitive Science）一詞于1973年由朗蓋特系金斯開始使用，20世紀(jì)70年代后期才逐漸流行。1975年，“斯隆基

8、金會(huì)”（Alfred P. Sloan Foundation，系紐約市的一個(gè)私人科研資助機(jī)構(gòu)）開始考慮對(duì)認(rèn)知科學(xué)的跨學(xué)科研究計(jì)劃給予支持，該基金會(huì)的資助一直持續(xù)至今，對(duì)這門新學(xué)科的制度化起了重要的作用。因?yàn)樗孤』饡?huì)通過組織第一次認(rèn)知科學(xué)會(huì)議并確立研究方案，在推動(dòng)認(rèn)知科學(xué)方面起了決定性作用。,11,1978年10月1日，“認(rèn)知科學(xué)現(xiàn)狀委員會(huì)”遞交斯隆基金會(huì)的報(bào)告，（席勒爾，仕琦譯，1989）把認(rèn)知科學(xué)定義為“關(guān)于智能實(shí)體與它們的環(huán)境相互作用的原理的研究”。該報(bào)告沿著兩個(gè)方向展開這一定義。第一個(gè)是外延的：列舉了人認(rèn)知科學(xué)的分支領(lǐng)域以及它們之間的交叉聯(lián)系。列舉的分支領(lǐng)域有計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、

9、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)和神經(jīng)科學(xué)。第二種展開是內(nèi)涵的，指出共同的研究目標(biāo)是“發(fā)現(xiàn)心智的表征和計(jì)算能力以及它們?cè)谌四X中的結(jié)構(gòu)和功能表示”。以上對(duì)認(rèn)知科學(xué)的界定集中體現(xiàn)了“符號(hào)處理”或“信息處理”范式，但是隨著20世紀(jì)80年代中期聯(lián)結(jié)主義重新崛起之后，關(guān)于認(rèn)知科學(xué)的定義也就出現(xiàn)了及其微妙的變化。但是，符號(hào)主義和聯(lián)結(jié)主義二者的爭(zhēng)執(zhí)主要影響到的認(rèn)知科學(xué)定義的內(nèi)涵，而對(duì)其外延卻是沒有什么影響的，因?yàn)檫@兩種范式都能包含上面所提及的認(rèn)知科學(xué)的分支學(xué)科。,12,對(duì)認(rèn)知科學(xué)范圍的了解，還可以從認(rèn)知科學(xué)的內(nèi)容上來(lái)看，到目前為止認(rèn)知科學(xué)所涉及的主要內(nèi)容，有感知覺（包括模式識(shí)別）、注意、記憶、語(yǔ)言、思維與表象、意識(shí)等。這似乎

10、都是心理學(xué)家們所關(guān)注的問題，但其實(shí)也同樣是哲學(xué)家、語(yǔ)言學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家、人類學(xué)家們所關(guān)心的內(nèi)容。只是不同專業(yè)背景的研究者，對(duì)這些同一個(gè)問題，所采取的具體研究方法不同罷了。我國(guó)學(xué)者李伯約指出，人工智能、認(rèn)知心理學(xué)和心理語(yǔ)言學(xué)是認(rèn)知科學(xué)的核心學(xué)科，神經(jīng)科學(xué)、人類學(xué)和哲學(xué)是認(rèn)知科學(xué)的外圍學(xué)科。,13,由于認(rèn)知系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)它要進(jìn)行多維度的研究，認(rèn)知科學(xué)需要運(yùn)用多門學(xué)科所使用的工具和方法，從完整的意義上對(duì)認(rèn)知系統(tǒng)進(jìn)行全方位的綜合研究。認(rèn)知科學(xué)迄今為止所取得的成就，是與其跨學(xué)科的研究方法緊密聯(lián)系在一起的，也帶來(lái)了不少問題和挑戰(zhàn)。 認(rèn)知科學(xué)是研究人類感知和思維信息處理過程的科學(xué)，包括從感覺的輸入到復(fù)雜問題求解，從人類個(gè)體到人類社會(huì)的智能活動(dòng)，以及人類智能和機(jī)器智能的性質(zhì)。認(rèn)知科學(xué)是現(xiàn)代心理學(xué)、信息科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、數(shù)學(xué)、科學(xué)語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)乃至自然哲學(xué)等學(xué)科交叉發(fā)展的結(jié)果。,14,認(rèn)知科學(xué)的興起和發(fā)展標(biāo)志著對(duì)以人類為中心的認(rèn)知和智能活動(dòng)的研究已進(jìn)入到新的階段。認(rèn)知科學(xué)的研究將使人類自我了解和自我控制，把人的知識(shí)和智能提高到空前未有的高度。生命現(xiàn)象錯(cuò)