1信息、信息科學與信息技術.ppt_第1頁
1信息、信息科學與信息技術.ppt_第2頁
1信息、信息科學與信息技術.ppt_第3頁
1信息、信息科學與信息技術.ppt_第4頁
1信息、信息科學與信息技術.ppt_第5頁
免費預覽已結束,剩余42頁可下載查看

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、信息技術導論,主講教師:鄭蔚,2,信息技術導論共54學時,其中理論學時27,實驗學時27,理論學時分配如下:,課程學時分配,綱要,第1章 信息、信息科學與信息技術 1.1 探索信息的真諦 1.2 信息科學 1.3 信息技術 1.4 信息科學(技術)與相關學科的關系,3,一、教學目的 1了解信息的來源和發(fā)展歷史;了解信息科學與信息技術的基本概念 2掌握信息的概念、數據、消息、信號與信息的區(qū)別。 3掌握信息技術的核心及支撐技術。 二、教學重點及難點 1重點:數據、消息、信號與信息的區(qū)別;信息技術的核心及支撐技術。 2難點:信息的概念及度量。,4,1.1 探索信息的真諦,1.1.1什么是信息 ? 就

2、一般意義而言,信息可以理解成消息、情報、知識、見聞、通知、報告、事實、數據等等。,5,1.1 探索信息的真諦,最早對信息進行科學定義的是哈特萊(Ralph V.L. Hartley)。他在1928年發(fā)表的信息傳輸一文中,首先提出信息這一概念。他認為,信息就是他在通信符號表中選擇符號的具體方式,并主張用所選擇的自由度來度量信息。,哈特萊首先提出消息是代碼、符號而不是信息內容能夠本身,使信息與消息區(qū)分開來。他的思想和研究結果,為信息論的創(chuàng)立奠定了基礎。,6,香農(Claude Elwood Shannon) 1916年4月30日出生于美國密歇根州,2001年2月26日去世。美國數學家、信息論的創(chuàng)始

3、人。,信息就是不確定性的消除量。信息量即不確定性減少的程度。,信息被看作是用以消除信宿(信息的接受者)對于信源(信息的發(fā)出者)發(fā)出消息的不確定性。香農還用概率統(tǒng)計的數學方法,來度量不確定性被消除的量的大小。,1.1 探索信息的真諦,7,1.1 探索信息的真諦,維納1894年11月26日生于密蘇里州的哥倫比亞,1964年3月18日去世。美國數學家,控制論的創(chuàng)始人。,信息就是在人們在適應外部世界,并且使這種適應反作用于外部世界的過程中,同外部世界進行交換的內容的名稱。,8,意大利學者朗格(G.Longe):信息是事物之間的差異,而不是事物本身。即信息是反映事物的形式、關系和差別的東西。包含在事物的

4、差異之中。所謂信息量就是對事物差異度的量度。 鐘義信:信息是事物的運動狀態(tài)和過程以及關于這種狀態(tài)和過程的知識。,1.1 探索信息的真諦,9,1.1 探索信息的真諦,1.1.1 什么是信息 隨著時間的推移,時代賦予了信息新的含義,信息是一個動態(tài)的概念?,F(xiàn)代“信息”的概念,已經與半導體技術、微電子技術、計算機技術、通訊技術、網絡技術、多媒體技術、信息服務業(yè)、信息產業(yè)、信息經濟、信息化社會、信息管理、信息論等含義緊密地聯(lián)系在一起。最典型的應用是廣告。,10,香農的研究成果標志著信息論(Information Theory)的誕生。香農提出的信息論是關于通訊技術的理論,它是以數學方法研究通訊技術中關于

5、信息的傳輸和變換規(guī)律的一門科學。所以,人們又將其稱為狹義信息論,或經典信息論。 信息論發(fā)展的第二個階段是一般信息論。一般信息論特別關心信號被噪音干擾時的處理問題。 信息論發(fā)展的第三個階段是廣義信息論。它以各種系統(tǒng)、各門學科中的信息為對象,廣泛地研究信息的本質和特點,以及信息的獲取、計量、傳輸、處理、控制和利用的一般規(guī)律。,1.1.2 從信息論到信息科學,11,香農認為:信息是有秩序的量度,是人們對事物了解的不確定性的消除或減少。信息是對組織程度的一種測度,信息能使物質系統(tǒng)有序性增強,減少破壞、混亂和噪音。 香農引入:“熵”表示一個系統(tǒng)的無組織程度。而一個系統(tǒng)中的信息量是它的組織化程度的度量,這

6、說明信息與熵恰好是一個相反的量,信息是負熵,所以信息量的公式中有負號,它表示系統(tǒng)獲得信息后無序狀態(tài)的減少或消除。,1.1.3 香農對信息的定義,12,由于信息源發(fā)出的消息是隨機的,可以用隨機變量來表示。如果用符號 表示信息源發(fā)出的信息,假設事件的基本空間 包含 m個元素,即 =x1,x2,xm,且每一個等可能值的概率為: P(X=xi)=p i=1,2,m 那么定義一個隨機事件 所含的信息量稱為x的自信息量,即: (公式1-1),1.1.4 信息的度量,13,只能表示信息源發(fā)出的某一特定消息x的自信息量,而對于不同的消息則有不同的自信息量,所以 不足以作為整個信息源的總體信息測度,那么可以定義

7、平均信息量來作為信息總體的測度,即信息熵。 設X為一離散隨機變量,在集合 中取值,其概率分布為:,1.1.4 信息的度量,14,信息熵:是從整個信息源的統(tǒng)計特性來考慮的,它從平均的意義上來表示信息源的總體信息測度,它表示信息源 X 在沒有發(fā)出消息以前,信宿對信息源 X 存在著平均不確定性。香農的信息度量公式排除了對信息主觀上的含意。根據上述公式,同樣一個消息對任何一個收信者來說,所得到的信息量都是一樣的。,1.1.4 信息的度量,15,以上就是香農關于信息的度量。通常也稱為概率信息。它是一個科學的定義,有明確的數學模型和定量計算。在公式中,對數的底數從理論上而言可以取任何數。當底數為2時,信息

8、的計量單位為比特(bit),即二進制單位。,1.1.4 信息的度量,16,首先,香農對信息的定義的出發(fā)點是假定事物狀態(tài)可以用一個以經典集合論為基礎的概率模型來描述。然而實際存在的某些事物運動狀態(tài)要尋找一個合適的概率模型往往是非常困難的。 其次,這個定義和度量考慮收信者的主觀特性和主觀意義,也撇開了信息的具體含義、具體用途、重要程度和引起后果等因素。,1.1.5 香農信息論的局限性,17,以上問題的出現(xiàn),主要是由于狹義信息論沒有解決信息的語義問題和有效性問題。語義信息是指當認知主體在獲得信息時,不僅要知道“是什么形式”,而且還要理解“是什么意思”。也就是說,信息的具體含義是什么。香農定義并沒有解

9、決語義信息的度量問題。這樣,它的適用范圍就受到嚴重的限制。,1.1.5 香農信息論的局限性,18,1. 數據 數據是對客觀實體的一種描述形式,是信息的載體。 數據(原材料木頭)與信息(加工以形成的結構)的關系 數據是未加工的信息,信息是數據的內容或詮釋。 將數據加工為信息的過程即信息加工或處理。,1.1.6 數據、消息、信號與信息的區(qū)別,19,2. 消息 在通信過程中,信息總是經過編碼(符號化)成為消息以后,才能經由媒介傳播的,而信息的接收者收到信息后,總是要經過譯碼(解讀)才獲取其中的信息。 信息是包含在消息中的抽象量,消息是具體的,其中蘊涵著信息。,1.1.6 數據、消息、信號與信息的區(qū)別

10、,20,3.信號 消息須變換成適合信道傳輸的物理量,這種物理量即信號。 信號攜帶消息,是消息的運載工具。 信號是數據的電磁或光脈沖編碼。 信號可以分為模擬信號和數字信號。 模擬信號是一種隨時間而連續(xù)變化的信號。 數字信號則是在時間上的一種離散信號。,1.1.6 數據、消息、信號與信息的區(qū)別,21,1.2 信息科學,1.2.1 科學的定義 達爾文對科學的定義:“就是整理事實,從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,做出結論?!?規(guī)律則是指客觀科學事物之間內在的本質的必然聯(lián)系。 一般地說:是人類認識客觀世界的知識,但并不是任何關于客觀世界的知識都是科學??茖W包括自然科學、社會科學。,22,科學:是指探知事物的本質、特征、內

11、在規(guī)律以及與其他事物的聯(lián)系。 是關于自然、社會和思維的發(fā)展與變化規(guī)律的知識體系。 技術:則是運用科學規(guī)律解決實現(xiàn)某一目的的手段和方法。泛指根據生產實踐經驗和科學原理而發(fā)展形成的各種工藝操作方法、技能和技巧。 工程:是指將科學原理應用到工農業(yè)等生產部門中去而形成的各門學科的總稱。,1.2.2 科學、技術與工程的界定,23,信息和控制是信息科學的基礎和核心。 關于什么是信息科學(Information science),有著不同的定義: 定義1:信息科學是研究信息的產生、獲取、變換、傳輸、存儲、處理、顯示、識別和利用的科學,是一門結合了數學、物理、天文、生物和人文等基礎學科的新興與綜合性學科”。

12、定義2:以信息為主要研究對象,以信息的運動規(guī)律和應用方法為主要研究內容,以計算機等技術為主要研究工具,以擴展人類的信息功能為主要目標的一門新興的綜合性學科。,1.2.3 信息科學,24,可將信息科學研究的基本內容歸納為五個方面: (1)探討信息的基本概念和本質。(物質或精神范疇的問題) (2)研究信息的數值度量方法。(信息的度量方法) (3)闡明信息感知、識別、變換、傳遞、存儲、檢索、處理、再生、表示、施效(控制)等過程的一般規(guī)律。(信息的運動規(guī)律) (4)揭示利用信息來描述系統(tǒng)和優(yōu)化系統(tǒng)的方法和原理(控制論:包括信息仿生學和人工智能) (5)尋求通過加工信息來生成智能的機制和途徑。(系統(tǒng)論:

13、包括運籌學、系統(tǒng)工程、耗散結構和協(xié)同學),1.2.4 信息科學的研究內容與體系,25,從信息科學的研究內容來劃分,我們可以將信息科學的基本科學體系分為三個層次(圖1-6): 信息科學的哲學層次,其中包括信息的哲學本質、智能的哲學本質、信息與反映的關系、信息與認識的關系、人工智能與人類智能的關系等等。 信息科學的基礎理論層次,它的主要任務是研究信息的一般理論。 信息科學的技術應用層次,主要研究如何應用信息科學理論在技術上拓展人類的信息功能(特別是其中的智力功能)的問題。,1.2.4 信息科學的研究內容與體系,26,圖1-6 信息科學體系的三個層次,這樣,信息哲學、基礎理論和技術應用三者就構成了個

14、和諧的學科體系。,27,1.2.4 信息科學的研究內容與體系,1.3 信息技術,1.3.1 信息技術的定義 人們對信息技術的定義,因其使用的目的、范圍、層次不同而有不同的表述: 定義1:信息技術是指有關信息的收集、識別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測、分析和利用等的技術。 定義2:現(xiàn)代信息技術“以計算機技術、微電子技術和通信技術為特征”。,28,定義3:信息技術是指在計算機和通信技術支持下用以獲取、加工、存儲、變換、顯示和傳輸文字、數值、圖像以及聲音信息,包括提供設備和提供信息服務兩大方面的方法與設備的總稱。 定義4:信息技術指“應用在信息加工和處理中的科學,技術與工程的訓練方法和管

15、理技巧;上述方法和技巧的應用;計算機及其與人、機的相互作用,與人相應的社會、經濟和文化等諸種事物。”,1.3.1 信息技術的定義,29,定義5:信息技術包括信息傳遞過程中的各個方面,即信息的產生、收集、交換、存儲、傳輸、顯示、識別、提取、控制、加工和利用等技術。 定義6:從技術的本質意義上講,信息技術就是能夠擴展人的信息器官功能的一類技術。,1.3.1 信息技術的定義,30,人類的信息器官與功能 人的信息器官主要包括以下四類:(如圖1-7所示) 感覺器官:包括視覺器官、聽覺器官、嗅覺器官、味覺器官、觸覺器官和平衡感覺器官等; 傳導神經網絡:它又可以分為導入神經網絡利導出神經網絡等; 思維器官:

16、包括記憶系統(tǒng)、聯(lián)想系統(tǒng)、分析推理和決策系統(tǒng)等; 效應器官:包括操作器官(手)、行走器官(腳)和語言器官(口)等。,1.3.2 擴展人類的信息器官功能的信息技術,31,1.3.2 擴展人類的信息器官功能的信息技術,32,2.信息技術的“四基元” 根據上面給出的信息技術的定義和相應的分析,我們可以明確信息技術的四項基本內容,這就是“信息技術四基元”,即: (1)感測技術感覺器官(視、聽、嗅、味、觸、平衡)功能的延長。 (2)通信技術傳導神經網絡(導入、導出)功能的延長。 (3)計算機和智能技術思維器官(記憶、聯(lián)想、分析、推理、決策)功能的延長。 (4)控制技術效應器官(手、腳、口)功能的延長。,1

17、.3.2 擴展人類的信息器官功能的信息技術,33,既然信息技術是人的信息器官功能的延長,信息技術四基元的關系也應當視作一個有機的整體,它們和諧有機地合作,共同完成擴展人的智力功能的任務。圖1-8示出了它們之間的這種聯(lián)系。,1.3.2 擴展人類的信息器官功能的信息技術,34,于是,由上面給出的信息技術的定義6還可以引出兩個比較具體的定義,即: 信息技術是指能夠完成信息的獲取、傳遞、加工、再生和施用等功能的類技術; 信息技術是指感測、通信、計算機和智能以及控制等技術的整體。,35,1.3.2 擴展人類的信息器官功能的信息技術,迄今為止,人類社會已經發(fā)生過四次信息技術革命。 第一次革命是人類創(chuàng)造了語

18、言和文字,接著出現(xiàn)了文獻。 第二次革命是造紙和印刷術的出現(xiàn)。 第三次革命是電報、電話、電視及其他通訊技術的發(fā)明和應用。 第四次革命是電子計算機和現(xiàn)代通訊技術在信息工作中的應用。,1.3.3 信息技術的發(fā)展,36,信息技術的核心技術就是它的“四基元”:計算機與智能技術、通信技術、感測技術及控制技術。 1. 計算機與智能技術,1.3.4 信息技術的核心及支撐技術,37,2.通信技術 現(xiàn)代通信技術主要包括數字通信、衛(wèi)星通信、微波通信、光纖通信等。,圖1-11 衛(wèi)星通信,1.3.4 信息技術的核心及支撐技術,38,3.傳感技術 是測量技術、半導體技術、計算機技術、信息處理技術、微電子學、光學、聲學、精密機械、仿生學、材料科學等眾多學科相互交叉的綜合性高技術密集型前沿技術之一。,1.3.4 信息技術的核心及支撐技術,39,4.控制技術 計算機控制技術是計算機與控制理論、自動化技術相結合的產物。,圖1-13

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論