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1、2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息工程概论全册配套最信息工程概论全册配套最 完整精品课件完整精品课件2 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 信息工程信息工程/ /科学概论科学概论 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 主要参考 电子信息技术导论电子信息技术导论黄载禄等主编黄载禄等主编 北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社 2009 2009年年4 4月月 信息科学教程信息科学教程钟义信主编钟义信主编 北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社 2005 2005年年5 5月月 信息科学与技术导论信息科学与技术导论钟义信主编钟义信主编

2、 北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社 20102010年年7 7月月 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 目 录 第第1 1讲讲 绪论绪论 第第2 2讲讲 信息的定性解析信息的定性解析 第第3 3讲讲 信息的描述及定量测度信息的描述及定量测度 第第4 4讲讲 shannonshannon熵熵 第第5 5讲讲 信息的获取及统计识别方法信息的获取及统计识别方法 第第6 6讲讲 模糊模式识别方法模糊模式识别方法 第第7 7讲讲 神经网络识别方法神经网络识别方法 第第8 8讲讲 信息的传递信息的传递 第第9 9讲讲 信息认知和再生原理信息认知和再生原理 第第

3、1010讲讲 信息的处理信息的处理 第第1111讲讲 信息施效原理信息施效原理 第第1212讲讲 状态空间控制方法状态空间控制方法 第第1313讲讲 控制信息加工机制控制信息加工机制 第第1414讲讲 系统自组织原理系统自组织原理 第第1515讲讲 信息科学方法论信息科学方法论 第第1616讲讲 习题讲解及答疑习题讲解及答疑 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 第第1 1讲讲 绪论绪论 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 科学，科学，是人类创建的关于自然和社会（因而也包是人类创建的关于自然和社会（因而也包 括人类自身）的本质以及它们的运动规律的开放括

4、人类自身）的本质以及它们的运动规律的开放 性理论知识体系，它经过长期的社会实践而被人性理论知识体系，它经过长期的社会实践而被人 们逐渐发现、提炼和抽象出来，又经过长期的社们逐渐发现、提炼和抽象出来，又经过长期的社 会实践检验而得到确立和更新。会实践检验而得到确立和更新。 科学知识体系是科学知识体系是 一个不断动态更一个不断动态更 新的开放体系。新的开放体系。 科学的定义科学的定义知识的形成至少知识的形成至少 需要经历两个基需要经历两个基 本的阶段，首先本的阶段，首先 是在实践过程中是在实践过程中 有所发现和创新有所发现和创新 ，然后是在实践，然后是在实践 过程中经历严格过程中经历严格 的检验和

5、确证。的检验和确证。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 技术，技术，也叫工艺学，是人类创造的关于如何认识也叫工艺学，是人类创造的关于如何认识 自然和如何改造自然的工艺方法体系，它从实践自然和如何改造自然的工艺方法体系，它从实践 过程中被人们逐渐总结出来，或在科学理论指导过程中被人们逐渐总结出来，或在科学理论指导 下被人们发明出来，经过实践的检验而逐渐得到下被人们发明出来，经过实践的检验而逐渐得到 确认和应用。确认和应用。 科学与技术之间存在一种相互作用相互促进的关科学与技术之间存在一种相互作用相互促进的关 系：系：科学理论科学理论可以指导人们发明创造

6、新的更好的可以指导人们发明创造新的更好的 技术方法和技术工具，而技术方法和技术工具，而技术方法和技术工具技术方法和技术工具又又 可以反过来帮助人们更好地认识对象的本质和运可以反过来帮助人们更好地认识对象的本质和运 动规律。动规律。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 1.2.1 科学技术发生学：辅人律科学技术发生学：辅人律 人类的进化分为两个基本阶段：人类的进化分为两个基本阶段： 首先是首先是生物学进化阶段生物学进化阶段（初级进化阶段），这是一个漫长的（初级进化阶段），这是一个漫长的 进化阶段；然后才是进化阶段；然后才是文明进化阶段文明

7、进化阶段（高级进化阶段），这一（高级进化阶段），这一 阶段至今仍在继续，而且演进得越来越快速，越来越高级。阶段至今仍在继续，而且演进得越来越快速，越来越高级。 人类由生物学进化阶段向文明进化阶段的转化，由人类由生物学进化阶段向文明进化阶段的转化，由“内部器内部器 官功能的分化和强化官功能的分化和强化”机制向机制向“利用身外之物强化自身功能利用身外之物强化自身功能” 机制的转化，是机制的转化，是科学技术发生的前提条件科学技术发生的前提条件。如果没有这个转。如果没有这个转 化条件，如果没有化条件，如果没有“利用身外之物，扩展自身能力利用身外之物，扩展自身能力”这种需这种需 求，那么，科学技术是永远

8、也不会发生的。求，那么，科学技术是永远也不会发生的。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 1.2.1 科学技术发生学：辅人律科学技术发生学：辅人律 “辅人辅人”（利用外部的资源制造工具，辅助人类扩（利用外部的资源制造工具，辅助人类扩 展自身的能力）是科学技术所以能诞生的展自身的能力）是科学技术所以能诞生的唯一原唯一原 因因。反之，如果人类没有。反之，如果人类没有“利用身外之物制造工利用身外之物制造工 具来强化自身能力具来强化自身能力”这样一种需求，科学技术再这样一种需求，科学技术再 好，也没有发生的根据，因此没有发生的可能。好，也没有发

9、生的根据，因此没有发生的可能。 这就是科学技术的本质特征，是科学技术固有的这就是科学技术的本质特征，是科学技术固有的 天职和本性。这也就是天职和本性。这也就是“科学技术辅人律科学技术辅人律”的真的真 正意义和全部内涵。正意义和全部内涵。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 1.2.1 科学技术发生学：辅人律科学技术发生学：辅人律 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 1.2.2 科学技术发展学：拟人律科学技术发展学：拟人律 人类扩展能力的需求走向与科学技术的发展走向之间不是简人类扩

10、展能力的需求走向与科学技术的发展走向之间不是简 单的一一对应关系，而是一种非常复杂的因果关系。这种相单的一一对应关系，而是一种非常复杂的因果关系。这种相 互关系可以用下图模型来表示。互关系可以用下图模型来表示。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 1.2.2 科学技术发展学：拟人律科学技术发展学：拟人律 科学技术的发展方向确实跟随着人类能力扩展的需求科学技术的发展方向确实跟随着人类能力扩展的需求 亦步亦趋，宏观上从来没有脱离这个轨道。这就是为亦步亦趋，宏观上从来没有脱离这个轨道。这就是为 什么把科学技术发展的规律称为什么把科学技术发展的

11、规律称为“拟人律拟人律”的道理。的道理。 体质能力的增强体质能力的增强 体力能力的增强体力能力的增强智力能力的增强智力能力的增强 386CPU芯片芯片 芯片内部布线芯片内部布线 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 1.1.2.3 2.3 科学技术未来学：共生律科学技术未来学：共生律 科学技术既然是为辅人的目的而发生，按照拟人的规律而科学技术既然是为辅人的目的而发生，按照拟人的规律而 发展，发展的结果必然秉承它的原始宗旨发展，发展的结果必然秉承它的原始宗旨 辅人；于是，人辅人；于是，人 类的全部能力就应当是自身的能力加上科学技术产物的能力

12、，类的全部能力就应当是自身的能力加上科学技术产物的能力， 这就是这就是“共生律共生律”的表述。的表述。 在这个共生体中，人类和智能工具之间存在合理的分在这个共生体中，人类和智能工具之间存在合理的分 工：工：智能工具智能工具可以承担一切非创造性的劳动，可以承担一切非创造性的劳动，人类人类主主 要承担创造性劳动（当然，在需要的时候也可以承担要承担创造性劳动（当然，在需要的时候也可以承担 非创造性的劳动）。非创造性的劳动）。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 1.1.2.4 2.4 科学科学- -技术技术- -经济经济- -社会：互动律社会

13、：互动律 社会最基本和最具本质的特性是不断地提出社会最基本和最具本质的特性是不断地提出“改善人改善人 类生存和发展条件类生存和发展条件”的需求。这种社会的需求。这种社会“需求需求”是整是整 个互动过程的个互动过程的出发点出发点，而满足这一需求则是互动过程，而满足这一需求则是互动过程 的的归宿归宿。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的缘起 图中模型说明，一旦新的物质产品和新的精神产品能够满足图中模型说明，一旦新的物质产品和新的精神产品能够满足 社会原来的需求，新的社会需求又会产生出来，于是就进入社会原来的需求，新的社会需求又会产生出来，于是就

14、进入 一个新的一个新的科学科学- -技术技术- -经济经济- -社会的互动过程社会的互动过程（外圈）：新需（外圈）：新需 求，新科学，新理论，新技术，新工具，新的社会生产力，求，新科学，新理论，新技术，新工具，新的社会生产力， 新的社会生产关系，新的经济基础，新的物质产品和精神产新的社会生产关系，新的经济基础，新的物质产品和精神产 品，新的社会上层建筑。接着便应当是更新的需求和更新的品，新的社会上层建筑。接着便应当是更新的需求和更新的 互动，直至永远。互动，直至永远。 对于信息科学的研究来说，对于信息科学的研究来说，“互动原理互动原理”给出的最直接的启给出的最直接的启 示是：示是：信息科学和信

15、息技术的发展，将无可避免地导致信息信息科学和信息技术的发展，将无可避免地导致信息 经济和信息社会的出现。这就是经济和信息社会的出现。这就是“信息科学信息科学-信息技术信息技术-信息信息 经济经济-信息社会信息社会”的连锁反应。的连锁反应。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 电子信息科学技术 研究的主要技术问题 信息获取信息获取 信息传输信息传输 信息处理信息处理 信息的存储信息的存储 信息利用信息利用 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要

16、技术问题 5 （一）信息获取（一）信息获取 1）语音是人类使用最频繁、使用最多的交流信息的工具。语音获取使用最多。语音是人类使用最频繁、使用最多的交流信息的工具。语音获取使用最多。 语音获取方法语音获取方法 获取的语音波形获取的语音波形 4 磁体磁体 线圈线圈 纸盒纸盒 送话器送话器 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 （一）信息获取（续（一）信息获取（续1） 2）图像信息获取方法：光电摄像、）图像信息获取方法：光电摄像、CCD成像、红外成像、微波成像、成像、红外成像、微波成像、 X光医学图像等光医学图像等。 光电摄像管光电摄像管 CCD成成像像器件器

17、件 多光谱地面多光谱地面 成像照片成像照片 X光医学图像 光医学图像 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 （一）信息获取（续（一）信息获取（续2） 3）物理参数：）物理参数：如温度、压力、张力、变形、流量（液体或气体）、如温度、压力、张力、变形、流量（液体或气体）、 流速等流速等。 采用相应的参数传感器，广泛用于各工业、工程和国防控制系统中。采用相应的参数传感器，广泛用于各工业、工程和国防控制系统中。 温度传感器温度传感器 压力传感器压力传感器 流量传感器流量传感器 传感

18、器是将物理参数变成电信号。传感器是将物理参数变成电信号。 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 （二）信息传输（二）信息传输 通信系统的模型通信系统的模型 电话、广播、电视、互联网，都是信息传输系统。也称电话、广播、电视、互联网，都是信息传输系统。也称 通信系统。通信系统。 消息：指语音、文字、数据或图像非电信消息：指语音、文字、数据或图像非电信 号号 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院

19、 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 5 （二）信息传输（续（二）信息传输（续1） 4 单单工双双工 通信系统类统类型 半双双工 无 线 集 群 通 信 固 定 电 话 移 动 电 话 广 播 电 视 注：广播、电视数字化后，用户可上传信息（如点播节目），但这是利注：广播、电视数字化后，用户可上传信息（如点播节目），但这是利 用上传通道（另一通道）实现的。这不叫双工，互联网有类似情况。用上传通道（另一通道）实现的。这不叫双工，互联网有类似情况。 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息

20、科学导论 （二）信息传输（续（二）信息传输（续2） 信息传输的主要理论 编码理论 调制理论 检测理论 在大学在大学“通信通信 原理原理”课程中课程中 讲授讲授 信息传输的其他课程 提示：信息传输的理论和技提示：信息传输的理论和技 术在电子信息科学技术中占术在电子信息科学技术中占 有很大比重，但有待优化。有很大比重，但有待优化。 移动通信 锁相技术 程控交换 通信系统 通信网 微波技术 及天线 通信软件 数字视频 技术 通信系统 仿真（等） 电视原理 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论

21、信息科学导论 （三）信息处理（三）信息处理 语语音信息处处理 语语音数数据压缩压缩 语语音识别识别 语语音合成 主要用于智能机器人、翻译机和智能主要用于智能机器人、翻译机和智能 玩具等玩具等 从从64千比千比/秒（固定电话）己降至秒（固定电话）己降至1.2kbit/s （CDMA移动电话）移动电话） 数数字图图像处处理 图图像数数据压缩压缩 图图像增强 图图像复复原 图图像重建 图图像分割 主要用于机器视觉、工业生产监主要用于机器视觉、工业生产监 控、公安交通、医疗卫生、资源控、公安交通、医疗卫生、资源 勘探、武器制导、农业估产、灾勘探、武器制导、农业估产、灾 害评估等等。害评估等等。 评：数

22、字图像处理技术己应用评：数字图像处理技术己应用 十分广泛！十分广泛！ 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 （三）信息处理（续（三）信息处理（续1） 印刷体汉汉字识别识别 汉汉字识别识别 联联机手写写体 汉汉字识别识别 脱脱机手写写体 汉汉字识别识别 手写写体汉汉字识别识别 尚在发展中。尚在发展中。 用于手机、计用于手机、计 算机汉字输入。算机汉字输入。 已较成熟。已较成熟。 语义识别语义识别（自然语语言 处处理、自然语语言理解） 基于推理、人工智能；用作不同语言的翻译机。

23、基于推理、人工智能；用作不同语言的翻译机。 正迅速发展。正迅速发展。 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 （三）信息处理（续（三）信息处理（续2） 信息处处理相关课关课程 数字图像处理 数字语音处理 模式识别与人工智能 自然语言理解 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 （四）信息存储（四）信息存储 硬盘盘 光盘盘 闪闪存/SD卡 1.5英寸英寸摄像机

24、中使用。摄像机中使用。 2.5英寸英寸笔笔 记本电脑使用。记本电脑使用。 3.5英寸英寸台式机使用。台式机使用。 主流硬盘容量为主流硬盘容量为120500GB，已有，已有 1000GB产品产品。 DVD容量：容量：4.78.3GB 纳纳米存储储器 容量可达容量可达16GB（USB移动存储器）、移动存储器）、 SD卡容量更大。卡容量更大。 21世纪新的存储器件（正大力研究）世纪新的存储器件（正大力研究） 信息存储储器件 硬盘硬盘 光盘光盘 USB闪存、闪存、SD卡卡 4 5 SD 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工

25、程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 4 5 （五）信息利用（五）信息利用 信息利用能力：信息利用能力： 信息无处不在，它既存在于网络，也存在于人们的周围。信息无处不在，它既存在于网络，也存在于人们的周围。 是否善于利用外是否善于利用外 部信息资源，对外部信息的利用效率与质量，部信息资源，对外部信息的利用效率与质量， 反映了一个人的信息利用能反映了一个人的信息利用能 力，它决定了一个人的发展空间成就大小。力，它决定了一个人的发展空间成就大小。 网络时代：网络时代： 给信息传播和人们获取信息提供了前所未有的优越条件。给信息传播和人们获取信息提供了前所未有的优越条件。 网络信息检网络信息检

26、索是介绍从网络中获取信息的方法。索是介绍从网络中获取信息的方法。 信息利用领域：信息利用领域： 电子商务、网络经济、远程教育、远程医疗、影视制作、电子商务、网络经济、远程教育、远程医疗、影视制作、 各类信息服务各类信息服务 业等。业等。 1.31.3电子信息科学技术研究的主要技术问题电子信息科学技术研究的主要技术问题 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 1.4 电子信息科学技术各学科 之间的关系和分工 0812 计算机科学与技术计算机科学与技术 081201 计算机系统结构计算机系统结构 081202 计算机软件与理论计算机软件与理论 081203 计

27、算机应用技术计算机应用技术 0809 电子科学与技术电子科学与技术 080901 物理电子学物理电子学 080902 电路与系统电路与系统 080903 微电子与固体电子学微电子与固体电子学 080904电磁场与微波技术电磁场与微波技术 0810 信息与通信工程信息与通信工程 081001通信与信息系统通信与信息系统 081002信号与信息处理信号与信息处理 0811 控制科学与工程控制科学与工程 081101 控制理论与控制工程控制理论与控制工程 081102 检测技术与自动化装置检测技术与自动化装置 081103 系统工程系统工程 081104模式识别与智能系统模式识别与智能系统 0811

28、05 导航、制导与控制导航、制导与控制 教育部教育部”工学工学“一、二级学科目录：一、二级学科目录： 0803 光学工程光学工程 （不设二级学科）（不设二级学科） 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 1.4 电子信息科学技术各学科 之间的关系和分工 各学科之间关系示意：各学科之间关系示意： 控制科学与学与工程 电电子科学与学与技术术 信息 与与 通信 工程 计计算 机 科学学 与与 技术术 光 电电 信 息 技 术术 电子科学与技术：电子科学与技术：承担电子材料与元器承担电子材料与元器 件的研究、设计、制造与应用。它是信件的研究、设计、制造与应用。它是

29、信 息科学技术的基础。息科学技术的基础。 控制科学与工程：控制科学与工程：主要是研究信息综合主要是研究信息综合 应用，分析、判断、决策。应用，分析、判断、决策。 信息与通信工程：信息与通信工程：从事信息获取、信从事信息获取、信 息处理、信息传输与通信网络的理论、息处理、信息传输与通信网络的理论、 技术与产品的研究开发、设计与制造技术与产品的研究开发、设计与制造。 计算机科学与技术：计算机科学与技术：计算机系统结构、计算机系统结构、 软件工程、人工智能、信息存储、计软件工程、人工智能、信息存储、计 算机网络及计算机外部设备等的理论、算机网络及计算机外部设备等的理论、 技术、设备的设计、制造与研究

30、工作技术、设备的设计、制造与研究工作 光电信息技术：光电信息技术：在在激光发明之后产生的新领域，它与电子信息科学技术的所有激光发明之后产生的新领域，它与电子信息科学技术的所有 学科都已结盒，密不可分，如光计算机、光存储、光通信、激光雷达等。学科都已结盒，密不可分，如光计算机、光存储、光通信、激光雷达等。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 1.4 典型的全信息模型 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 第第2 2讲讲 信息的定性解析信息的定性解析 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的定义 信息科学信息

31、科学是以信息为主要研究对象、以信息运动是以信息为主要研究对象、以信息运动 过程的规律为主要研究内容、以信息科学方法论过程的规律为主要研究内容、以信息科学方法论 为主要研究方法、以扩展人的信息功能（全部信为主要研究方法、以扩展人的信息功能（全部信 息功能形成的有机整体就是智力功能）为主要研息功能形成的有机整体就是智力功能）为主要研 究目究目标标的一的一门门科学。科学。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息的定义 从本体论的意义上说从本体论的意义上说，它是事物运动的状态和状，它是事物运动的状态和状 态改变的方式；态改变的方式；从认识论的意义上说从认识论

32、的意义上说，它是主体，它是主体 所感知的所感知的“事物运动状态和状态改变的方式事物运动状态和状态改变的方式”， 包括主体所关包括主体所关心心的这的这些些运动状态及其变化方式的运动状态及其变化方式的 形式、形式、含含义和义和价值价值。 “事物事物”泛指一切可能的研究对象，包括外部世泛指一切可能的研究对象，包括外部世界界的物质的物质客客 体，也包括主观世体，也包括主观世界界的精神现象；的精神现象；“运动运动”泛指一切意义上泛指一切意义上 的变化，包括机的变化，包括机械械运动、物理运动、化学运动、生物运动、运动、物理运动、化学运动、生物运动、 思维思维运动和社会运动等；运动和社会运动等；“运动状态运

33、动状态”是指事物运动在空间是指事物运动在空间 上所展示的性状和形态；上所展示的性状和形态；“运动状态的变化方式运动状态的变化方式”是指事物是指事物 运动状态随时间而变化的过程样式。运动状态随时间而变化的过程样式。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息的定义 由于由于引引入主体这一条件，入主体这一条件，认识论层认识论层次次的信息的信息概概念念就具有了比就具有了比 本体论层本体论层次次的信息概的信息概念丰富念丰富得多的内涵。这是因为，首先，得多的内涵。这是因为，首先， 作为认识的主体，他具有感觉能力，能够感知事物运动状态作为认识的主体，他具有感觉能力，

34、能够感知事物运动状态 及其变化方式的外在形式；其及其变化方式的外在形式；其次次，他也具有理解能力，能够，他也具有理解能力，能够 理解事物运动状态及其变化方式的内在理解事物运动状态及其变化方式的内在含含义；再义；再者者，他，他还还具具 有目的性，因而能够判断事物运动状态及其变化方式对其目有目的性，因而能够判断事物运动状态及其变化方式对其目 的而言的的而言的价值价值。因此，在认识论层。因此，在认识论层次次上研究信息问题的时候，上研究信息问题的时候， “事物的运动状态及其变化方式事物的运动状态及其变化方式”就不像在本体论层就不像在本体论层次次上那上那 样简单了，它必样简单了，它必须须同时考同时考虑虑

35、到到形式、形式、含含义和效用义和效用三个方面的三个方面的 因因素素。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息的定义 我我们把这样同时考们把这样同时考虑虑事物运动状态及其变化方式事物运动状态及其变化方式 的外在形式、内在的外在形式、内在含含义和效用义和效用价值价值的认识论层的认识论层次次 信息称为信息称为“全信息全信息”，而把，而把仅仅仅仅计及其中的形式计及其中的形式 因因素素的信息部分称为的信息部分称为“语法信息语法信息”，把计及其中，把计及其中 的的含含义因义因素素的信息部分称为的信息部分称为“语义信息语义信息”，把计，把计 及其中的效用因及其中的

36、效用因素素的信息部分称为的信息部分称为“语用信息语用信息”。 换言之，认识论层换言之，认识论层次次的信息的信息乃乃是同时计及语法信是同时计及语法信 息、语义信息和语用信息的全信息。息、语义信息和语用信息的全信息。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息的定义 下图是关于下图是关于“全信息全信息”概概念念的一个图示。的一个图示。 状态和状态变化方式的形式化关系是抽象的状态和状态变化方式的形式化关系是抽象的语法信息语法信息；其与；其与 它的相应它的相应客客体相关联则将给语法信息体相关联则将给语法信息赋予赋予具体的具体的含含义，因而义，因而 产生产生语义信

37、息语义信息；而语法语义信息与主体的关联则将表现这样；而语法语义信息与主体的关联则将表现这样 的语法和语义信息对主体的目的而言所具有的效用或的语法和语义信息对主体的目的而言所具有的效用或价值价值， 从而形成从而形成语用信息语用信息。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息的特征 第一特征：信息来源于物质，但又不是物质本身；第一特征：信息来源于物质，但又不是物质本身； 第二特征：信息也来源于精神世第二特征：信息也来源于精神世界界，但是又不，但是又不限限于精神领域；于精神领域； 第三特征：信息与能量第三特征：信息与能量紧紧密相关，但是又与能量有质的密相关，

38、但是又与能量有质的区区别；别； 第四特征：信息可以被提炼成为知识，但信息本身不等于知识；第四特征：信息可以被提炼成为知识，但信息本身不等于知识； 第五特征：信息是具体的，可以被主体所感知、处理和利用；第五特征：信息是具体的，可以被主体所感知、处理和利用； 第第六六特征：信息可以被复制，可以被共特征：信息可以被复制，可以被共享享； 第第七七特征：语法信息在传递和处理过程中永不增特征：语法信息在传递和处理过程中永不增值值； 第第八八特征：在特征：在封闭封闭系统中，语法信息的最大系统中，语法信息的最大值值不变。不变。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息

39、的性质 性质一性质一 普遍普遍性；性； 性质二性质二 无无限限性；性； 性质三性质三 相对性；相对性； 性质四性质四 传递性；传递性； 性质五性质五 变换性；变换性； 性质性质六六 有有序序性；性； 性质性质七七 动态性；动态性； 性质性质八八 转化性。转化性。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息的功能 信息具有是一切生物进化的导向资源，是知识的来源；信息具有是一切生物进化的导向资源，是知识的来源； 信息是控制的信息是控制的灵魂灵魂；信息是；信息是思维思维的材料。的材料。 信息的最重要的功能是：信息的最重要的功能是：信息可以通过一定的算法被信息可

40、以通过一定的算法被 加工成知识，加工成知识，并针并针对给定的目对给定的目标标被激被激活活成为求解问题成为求解问题 的智能策的智能策略略，进而按照策，进而按照策略略求解实求解实际际的问题。这是信的问题。这是信 息的最息的最核心核心最本质的功能。信息最本质的功能。信息- -知识知识- -智能（策智能（策略略），）， 这是人类智这是人类智慧慧的生长的生长链链，或称为智，或称为智慧链慧链。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的研究内容 下图给出了一种最抽象也是最一下图给出了一种最抽象也是最一般般的信息问题模型。被主体所感的信息问题模型。被主体所感 知

41、的对象运动状态及其变化方式是一种认识论意义的信息，称之知的对象运动状态及其变化方式是一种认识论意义的信息，称之 为为第一类认识论意义的信息第一类认识论意义的信息；由主体；由主体思维思维（也是一种事物）产生（也是一种事物）产生 的运动状态及其变化方式（代表主体的意的运动状态及其变化方式（代表主体的意志志）也是一种认识论意）也是一种认识论意 义的信息，称为义的信息，称为第二类认识论意义的信息第二类认识论意义的信息。显显然，这然，这些些信息的运信息的运 动规律应当是信息科学的研究内容。动规律应当是信息科学的研究内容。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息

42、科学的研究内容 主体通过主体通过获取获取信息和信息和传递传递信息来把对象的本体论信息转变为第一信息来把对象的本体论信息转变为第一 类认识论信息，通过类认识论信息，通过处理和认知处理和认知信息来信息来深深入认识系统的运动状态入认识系统的运动状态 和方式，形成知识；和方式，形成知识；“再生再生”第二类认识论意义的信息（策第二类认识论意义的信息（策略略信信 息）；息）；控制控制的作用则是的作用则是执行执行策策略略信息，产生控制信息，产生控制行行为，为，引引导系统导系统 达到达到预预定的目的状态，定的目的状态，完完成主体对对象施成主体对对象施行行的变的变革革。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院

43、 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的研究内容 模型的真正最后模型的真正最后环环节应当是节应当是“信息组织信息组织”。它。它涉涉及到上述的信息及到上述的信息 全过程，全过程，即即整个信息系统的优化。优化是系统的要害，它的重要整个信息系统的优化。优化是系统的要害，它的重要 标志标志是系统由非优（或是系统由非优（或低序低序）状态转化为优化（有）状态转化为优化（有序序）状态，这）状态，这 是系统自组织的是系统自组织的标志标志。没有优化（。没有优化（序序化）的系统集成不但无化）的系统集成不但无益益， 往往往往反而有害。但是系统的优化（反而有害。但是系统的优化（序序化）过程又离不开利用系统化）

44、过程又离不开利用系统 的信息的信息知识知识智能策智能策略略。 “信息认知信息认知”和和“信息再生信息再生”两两者者共同构成了信息过程的共同构成了信息过程的核心核心， 通常称为通常称为“思维思维过程过程”，也被称为，也被称为“狭狭义智能义智能”，因为的确，知，因为的确，知 识和智能策识和智能策略略都是在这都是在这里里产生的。然而，一个产生的。然而，一个“完完整智能整智能”，或，或 者者称为称为“全义智能全义智能”，却却应当包括全部的信息过程。应当包括全部的信息过程。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息科学的研究方法 三个方法和两个三个方法和两个准准

45、则，则，即即信息系统信息系统分析方法分析方法、信息系统、信息系统综合方法综合方法、 信息系统信息系统进化方法进化方法、功能功能准准则则和和整体整体准准则则。其中三个方法是整个。其中三个方法是整个 方法论体系的方法论体系的灵魂灵魂，两个，两个准准则是则是保保证信息科学方法能够正确实施证信息科学方法能够正确实施 的法则。的法则。 信息科学方法论的基本要点是：信息科学方法论的基本要点是：在研究高级复杂的事物的时候，在研究高级复杂的事物的时候， 应当首先从信息（而不是物质或能量）的观点出发，通过分析应当首先从信息（而不是物质或能量）的观点出发，通过分析该该 事物所包事物所包含含的信息过程来的信息过程来

46、揭揭示它的复杂工作机制的示它的复杂工作机制的奥秘奥秘，通过建，通过建 立立适适当的信息模型和合理的技术手段来模拟或实现高级事物的复当的信息模型和合理的技术手段来模拟或实现高级事物的复 杂杂行行为。信息系统分析方法主要解决高级复杂事物的工作机制的为。信息系统分析方法主要解决高级复杂事物的工作机制的 认识问题认识问题，信息系统综合方法解决高级复杂事物的工作机制的，信息系统综合方法解决高级复杂事物的工作机制的实实 现问题现问题，信息系统进化方法解决高级复杂系统的，信息系统进化方法解决高级复杂系统的优化与发展优化与发展问题。问题。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科

47、学导论 信息科学的研究目标 信息科学的研究目信息科学的研究目标标 扩展人类的信息功能，后扩展人类的信息功能，后者者的的 有机整体便是智力功能。有机整体便是智力功能。 只只要信息科学确定了以信息作为它的主要研究对象，要信息科学确定了以信息作为它的主要研究对象， 只只要信息科学要信息科学紧紧紧紧地地抓住抓住信息运动规律信息运动规律并并进进行深行深入研入研 究，那么，扩展人类的信息功能特别是扩展它们的有究，那么，扩展人类的信息功能特别是扩展它们的有 机整体机整体智力功能智力功能这个目这个目标标就就势势在必达。在必达。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息

48、技术概述 按照信息功能的天然流程，信息技术主要就包括传感技术，通信按照信息功能的天然流程，信息技术主要就包括传感技术，通信 技术，存储技术，计算机技术，人工智能技术、控制技术和信息技术，存储技术，计算机技术，人工智能技术、控制技术和信息 系统的优化技术等。系统的优化技术等。 传感技术的传感技术的任任务是实现和扩展人的感觉器官获取信息的功能；通务是实现和扩展人的感觉器官获取信息的功能；通 信技术的信技术的任任务是实现和扩展人的神经系统传递信息的功能；存储务是实现和扩展人的神经系统传递信息的功能；存储 技术的技术的任任务是实现和扩展人的记务是实现和扩展人的记忆忆器官存储信息的功能；计算机器官存储信

49、息的功能；计算机 技术的技术的任任务是实现和扩展人的务是实现和扩展人的思维思维器官处理信息的功能，人工智器官处理信息的功能，人工智 能技术的能技术的任任务是实现和扩展人的务是实现和扩展人的思维思维器官认知和决策的功能，控器官认知和决策的功能，控 制技术的制技术的任任务是实现和扩展人的务是实现和扩展人的行行动器官动器官执行执行策策略略信息的功能。信息的功能。 2 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 绪论绪论 信息科学导论信息科学导论 信息技术概述 按照实现手段的不同，信息技术就有按照实现手段的不同，信息技术就有“机机械械信息技术信息技术”、“电子电子 信息技术信息技术”、“光波信息技术光波信息

50、技术”、“生物信息技术生物信息技术”以及以及“机机械械 电子信息技术电子信息技术”、“光电子信息技术光电子信息技术”、“生物电子信息技术生物电子信息技术” 等分类。等分类。 信息技术信息技术还还可以产生更可以产生更细细的分类。比如，在电子信息技术内部，的分类。比如，在电子信息技术内部， 又可以由电子传感技术、电子通信技术、电子存储技术、电子计又可以由电子传感技术、电子通信技术、电子存储技术、电子计 算机技术、基于电子的人工智能技术、基于电子的控制技术等等。算机技术、基于电子的人工智能技术、基于电子的控制技术等等。 同样，在光波信息技术同样，在光波信息技术范畴范畴，也可以有，也可以有“光传感技术