1信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)

1、信息技術(shù)導(dǎo)論信息技術(shù)導(dǎo)論主講教師主講教師: :鄭蔚鄭蔚2第一章第一章信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)2 2 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第二章第二章計(jì)算與計(jì)算科學(xué)1.5 學(xué)時(shí)第三章第三章信息處理機(jī)器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3 學(xué)時(shí)第四章第四章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 3 學(xué)時(shí)第五章第五章信息媒體的表示及數(shù)字化1.5 學(xué)時(shí)第六章第六章數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)與算法3 學(xué)時(shí)第七章第七章數(shù)據(jù)庫技術(shù)3 學(xué)時(shí)第八章第八章信息的傳輸計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3 學(xué)時(shí)第九章第九章信息資源管理3 學(xué)時(shí)第十章第十章信息資源管理3 學(xué)時(shí)第十一章第十一章 信息系統(tǒng)安全與保護(hù)3 學(xué)時(shí) 信息技術(shù)導(dǎo)論信息技術(shù)導(dǎo)論共共5454學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)2

2、727，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2727，理論學(xué)時(shí)分配如下：，理論學(xué)時(shí)分配如下：課程學(xué)時(shí)分配課程學(xué)時(shí)分配綱要綱要第第1 1章章 信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)信息、信息科學(xué)與信息技術(shù)p1.1 1.1 探索信息的真諦探索信息的真諦p1.2 1.2 信息科學(xué)信息科學(xué)p1.3 1.3 信息技術(shù)信息技術(shù)p1.4 1.4 信息科學(xué)（技術(shù)）與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系信息科學(xué)（技術(shù)）與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系3一、一、教學(xué)目的教學(xué)目的1了解信息的來源和發(fā)展歷史；了解信息科學(xué)與信息技術(shù)了解信息的來源和發(fā)展歷史；了解信息科學(xué)與信息技術(shù)的基本概念的基本概念2掌握信息的概念、數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別。掌握信息的概念、數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)

3、別。3掌握信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)。掌握信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)。二二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)1重點(diǎn)：數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別；信息技術(shù)的核重點(diǎn)：數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別；信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)。心及支撐技術(shù)。2難點(diǎn)：信息的概念及度量。難點(diǎn)：信息的概念及度量。41.1 1.1 探索信息的真諦探索信息的真諦p1.1.11.1.1什么是信息什么是信息 ？n就一般意義而言，信息可以理解成消息、情報(bào)、知識(shí)、就一般意義而言，信息可以理解成消息、情報(bào)、知識(shí)、見聞、通知、報(bào)告、事實(shí)、數(shù)據(jù)等等。見聞、通知、報(bào)告、事實(shí)、數(shù)據(jù)等等。51.1 1.1 探索信息的真諦探索信息的真諦 最早對(duì)信息進(jìn)行科學(xué)

4、定義的是最早對(duì)信息進(jìn)行科學(xué)定義的是哈特萊哈特萊（Ralph V.L. Ralph V.L. HartleyHartley）。他在）。他在19281928年發(fā)表的年發(fā)表的信息傳輸信息傳輸一文中，首先一文中，首先提出信息這一概念。他認(rèn)為，提出信息這一概念。他認(rèn)為，信息就是他在通信符號(hào)表中信息就是他在通信符號(hào)表中選擇符號(hào)的具體方式，并主張用所選擇的自由度來度量信選擇符號(hào)的具體方式，并主張用所選擇的自由度來度量信息息。哈特萊首先提出消息是代碼、符號(hào)而不是信息內(nèi)容能夠本哈特萊首先提出消息是代碼、符號(hào)而不是信息內(nèi)容能夠本身，使信息與消息區(qū)分開來。身，使信息與消息區(qū)分開來。他的思想和研究結(jié)果，為信他的思想和

5、研究結(jié)果，為信息論的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。息論的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。6香農(nóng)香農(nóng)（Claude Elwood Claude Elwood Shannon) Shannon) 19161916年年4 4月月3030日出生日出生于美國密歇根州，于美國密歇根州，20012001年年2 2月月2626日去世。日去世。美國數(shù)學(xué)家、信息美國數(shù)學(xué)家、信息論的創(chuàng)始人。論的創(chuàng)始人。信息信息就是不確定性的消除量。信就是不確定性的消除量。信息量即不確定性減少的程度。息量即不確定性減少的程度。信息信息被看作是用以消除信宿被看作是用以消除信宿( (信息的接受者信息的接受者) )對(duì)于信源對(duì)于信源( (信息信息的發(fā)出者的發(fā)出者) )發(fā)

6、出消息的不確定性。發(fā)出消息的不確定性。香農(nóng)香農(nóng)還用概率統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)還用概率統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)方法，來度量不確定性被消除的量的大小。方法，來度量不確定性被消除的量的大小。1.11.1 探索信息的真諦探索信息的真諦71.1 1.1 探索信息的真諦探索信息的真諦維納維納18941894年年1111月月2626日生于密蘇日生于密蘇里州的哥倫比亞，里州的哥倫比亞，19641964年年3 3月月1818日去世。日去世。美國數(shù)學(xué)家，控制美國數(shù)學(xué)家，控制論的創(chuàng)始人。論的創(chuàng)始人。信息信息就是在人們?cè)谶m應(yīng)外部世就是在人們?cè)谶m應(yīng)外部世界，并且使這種適應(yīng)反作用于界，并且使這種適應(yīng)反作用于外部世界的過程中，外部世界的過程中，同外

7、部世同外部世界進(jìn)行交換的內(nèi)容的名稱。界進(jìn)行交換的內(nèi)容的名稱。8意大利學(xué)者朗格意大利學(xué)者朗格(G.Longe):(G.Longe):信息是事物之間的差異，而不是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(guān)系和差別的東事物本身。即信息是反映事物的形式、關(guān)系和差別的東西。包含在事物的差異之中。西。包含在事物的差異之中。所謂信息量就是對(duì)事物差所謂信息量就是對(duì)事物差異度的量度異度的量度。鐘義信鐘義信: :信息是事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過程以及關(guān)于這種狀態(tài)和信息是事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過程以及關(guān)于這種狀態(tài)和過程的知識(shí)。過程的知識(shí)。1.1 1.1 探索信息的真諦探索信息的真諦91.1 1.1 探索信息

8、的真諦探索信息的真諦 1.1.1 1.1.1 什么是信息什么是信息 隨著時(shí)間的推移，時(shí)代賦予了信息新的含義，信息隨著時(shí)間的推移，時(shí)代賦予了信息新的含義，信息是一個(gè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)的概念。的概念?，F(xiàn)代現(xiàn)代“信息信息”的概念，已經(jīng)與半導(dǎo)的概念，已經(jīng)與半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技體技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息服務(wù)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、信息經(jīng)濟(jì)、術(shù)、多媒體技術(shù)、信息服務(wù)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、信息經(jīng)濟(jì)、信息化社會(huì)、信息管理、信息論等含義緊密地聯(lián)系在一信息化社會(huì)、信息管理、信息論等含義緊密地聯(lián)系在一起起。最典型的應(yīng)用是廣告。最典型的應(yīng)用是廣告。10 香農(nóng)的研究成

9、果標(biāo)志著信息論（香農(nóng)的研究成果標(biāo)志著信息論（Information TheoryInformation Theory）的誕）的誕生。生。香農(nóng)提出的信息論是關(guān)于通訊技術(shù)的理論，它是以數(shù)學(xué)方法香農(nóng)提出的信息論是關(guān)于通訊技術(shù)的理論，它是以數(shù)學(xué)方法研究通訊技術(shù)中關(guān)于信息的傳輸和變換規(guī)律的一門科學(xué)。所以，研究通訊技術(shù)中關(guān)于信息的傳輸和變換規(guī)律的一門科學(xué)。所以，人們又將其稱為人們又將其稱為狹義信息論狹義信息論，或經(jīng)典信息論，或經(jīng)典信息論。 信息論發(fā)展的第二個(gè)階段是信息論發(fā)展的第二個(gè)階段是一般信息論一般信息論。一般信息論特別。一般信息論特別關(guān)心信號(hào)被噪音干擾時(shí)的處理問題。關(guān)心信號(hào)被噪音干擾時(shí)的處理問題。 信

10、息論發(fā)展的第三個(gè)階段是信息論發(fā)展的第三個(gè)階段是廣義信息論廣義信息論。它以各種系統(tǒng)、它以各種系統(tǒng)、各門學(xué)科中的信息為對(duì)象，廣泛地研究信息的本質(zhì)和特點(diǎn)，以及各門學(xué)科中的信息為對(duì)象，廣泛地研究信息的本質(zhì)和特點(diǎn)，以及信息的獲取、計(jì)量、傳輸、處理、控制和利用的一般規(guī)律。信息的獲取、計(jì)量、傳輸、處理、控制和利用的一般規(guī)律。1.1.2 1.1.2 從信息論到信息科學(xué)從信息論到信息科學(xué)11香農(nóng)認(rèn)為：香農(nóng)認(rèn)為：信息是有秩序的量度，是人們對(duì)事物了解的不確信息是有秩序的量度，是人們對(duì)事物了解的不確定性的消除或減少。定性的消除或減少。信息是對(duì)組織程度的一種測(cè)度，信息信息是對(duì)組織程度的一種測(cè)度，信息能使物質(zhì)系統(tǒng)有序性增

11、強(qiáng)，減少破壞、混亂和噪音。能使物質(zhì)系統(tǒng)有序性增強(qiáng)，減少破壞、混亂和噪音。 香農(nóng)引入：香農(nóng)引入：“熵熵”表示一個(gè)系統(tǒng)的無組織程度表示一個(gè)系統(tǒng)的無組織程度。而一個(gè)系而一個(gè)系統(tǒng)中的信息量是它的組織化程度的度量，這說明統(tǒng)中的信息量是它的組織化程度的度量，這說明信息與熵信息與熵恰好是一個(gè)相反的量，信息是負(fù)熵，恰好是一個(gè)相反的量，信息是負(fù)熵，所以信息量的公式中所以信息量的公式中有負(fù)號(hào)，它表示系統(tǒng)獲得信息后無序狀態(tài)的減少或消除。有負(fù)號(hào)，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 1.1.3 香農(nóng)對(duì)信息的定義香農(nóng)對(duì)信息的定義12n由于信息源發(fā)出的消息是隨機(jī)的，可以用隨機(jī)變量來表示。由于信息源發(fā)出的消

12、息是隨機(jī)的，可以用隨機(jī)變量來表示。如果用符號(hào)如果用符號(hào) 表示信息源發(fā)出的信息，假設(shè)事件的基本空間表示信息源發(fā)出的信息，假設(shè)事件的基本空間 包含包含 m m個(gè)元素，即個(gè)元素，即 =x1,x2,xmx1,x2,xm , ,且每一個(gè)等可能值且每一個(gè)等可能值的概率為：的概率為：n P P（X=xiX=xi）=p i=1,2,m =p i=1,2,m n那么定義一個(gè)隨機(jī)事件那么定義一個(gè)隨機(jī)事件 所含的信息量稱為所含的信息量稱為x x的自信息量，即：的自信息量，即： （公式公式1-11-1） 1.1.4 1.1.4 信息的度量信息的度量13n 只能表示信息源發(fā)出的某一特定消息只能表示信息源發(fā)出的某一特定消

13、息x x的自信息量，而對(duì)于不的自信息量，而對(duì)于不同的消息則有不同的自信息量，所以同的消息則有不同的自信息量，所以 不足以作為整個(gè)信息不足以作為整個(gè)信息源的總體信息測(cè)度，那么可以定義平均信息量來作為信息總體的測(cè)源的總體信息測(cè)度，那么可以定義平均信息量來作為信息總體的測(cè)度，即信息熵。度，即信息熵。n設(shè)設(shè)X X為一離散隨機(jī)變量，在集合為一離散隨機(jī)變量，在集合 中取值，其概中取值，其概率分布為：率分布為：1.1.4 1.1.4 信息的度量信息的度量14n信息熵：信息熵：是從整個(gè)信息源的統(tǒng)計(jì)特性來考慮的，它從是從整個(gè)信息源的統(tǒng)計(jì)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(cè)度，它表示平均的意義上

14、來表示信息源的總體信息測(cè)度，它表示信息源信息源 X X 在沒有發(fā)出消息以前，信宿對(duì)信息源在沒有發(fā)出消息以前，信宿對(duì)信息源 X X 存存在著平均不確定性。香農(nóng)的信息度量公式排除了對(duì)信在著平均不確定性。香農(nóng)的信息度量公式排除了對(duì)信息主觀上的含意。根據(jù)上述公式，同樣一個(gè)消息對(duì)任息主觀上的含意。根據(jù)上述公式，同樣一個(gè)消息對(duì)任何一個(gè)收信者來說，所得到的信息量都是一樣的。何一個(gè)收信者來說，所得到的信息量都是一樣的。1.1.4 1.1.4 信息的度量信息的度量15以上就是香農(nóng)關(guān)于信息的度量。通常也稱為概率信息。它以上就是香農(nóng)關(guān)于信息的度量。通常也稱為概率信息。它是一個(gè)科學(xué)的定義，有明確的數(shù)學(xué)模型和定量計(jì)算。

15、在公是一個(gè)科學(xué)的定義，有明確的數(shù)學(xué)模型和定量計(jì)算。在公式中，對(duì)數(shù)的底數(shù)從理論上而言可以取任何數(shù)。當(dāng)?shù)讛?shù)為式中，對(duì)數(shù)的底數(shù)從理論上而言可以取任何數(shù)。當(dāng)?shù)讛?shù)為2 2時(shí)，信息的計(jì)量單位為比特（時(shí)，信息的計(jì)量單位為比特（bitbit），即二進(jìn)制單位。），即二進(jìn)制單位。1.1.4 1.1.4 信息的度量信息的度量16n首先，香農(nóng)對(duì)信息的定義的出發(fā)點(diǎn)是假定事物狀態(tài)可以首先，香農(nóng)對(duì)信息的定義的出發(fā)點(diǎn)是假定事物狀態(tài)可以用一個(gè)以經(jīng)典集合論為基礎(chǔ)的概率模型來描述。然而實(shí)用一個(gè)以經(jīng)典集合論為基礎(chǔ)的概率模型來描述。然而實(shí)際存在的某些事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要際存在的某些事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要尋找一個(gè)合適的概率模型尋找一個(gè)合適的概率模型往

16、往是非常困難的往往是非常困難的。n其次，這個(gè)定義和度量考慮收信者的主觀特性和主觀意其次，這個(gè)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。引起后果等因素。1.1.5 1.1.5 香農(nóng)信息論的局限性香農(nóng)信息論的局限性17n以上問題的出現(xiàn)，主要是由于狹義信息論沒有解決信以上問題的出現(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(dāng)認(rèn)知主息的語義問題和有效性問題。語義信息是指當(dāng)認(rèn)知主體在獲得信息時(shí)，不僅要知道體在獲得信息時(shí)，不僅要知道“是什么形式是什么形式”，而且，而且還要

17、理解還要理解“是什么意思是什么意思”。也就是說，信息的具體含。也就是說，信息的具體含義是什么。香農(nóng)定義并沒有解決語義信息的度量問題。義是什么。香農(nóng)定義并沒有解決語義信息的度量問題。這樣，它的適用范圍就受到嚴(yán)重的限制。這樣，它的適用范圍就受到嚴(yán)重的限制。1.1.5 1.1.5 香農(nóng)信息論的局限性香農(nóng)信息論的局限性181. 1. 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對(duì)客觀實(shí)體的一種描述形式，是信息的載體。數(shù)據(jù)是對(duì)客觀實(shí)體的一種描述形式，是信息的載體。數(shù)據(jù)（原材料木頭）與信息（加工以形成的結(jié)構(gòu)）的關(guān)系數(shù)據(jù)（原材料木頭）與信息（加工以形成的結(jié)構(gòu)）的關(guān)系p數(shù)據(jù)是未加工的信息，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或詮釋。數(shù)據(jù)是未加工的信息，信息是

18、數(shù)據(jù)的內(nèi)容或詮釋。p將數(shù)據(jù)加工為信息的過程即信息加工或處理。將數(shù)據(jù)加工為信息的過程即信息加工或處理。1.1.6 1.1.6 數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別192. 消息消息p在通信過程中，信息總是經(jīng)過編碼在通信過程中，信息總是經(jīng)過編碼( (符號(hào)化符號(hào)化) )成為消息成為消息以后，才能經(jīng)由媒介傳播的，以后，才能經(jīng)由媒介傳播的，而信息的接收者收到信而信息的接收者收到信息后，總是要經(jīng)過譯碼息后，總是要經(jīng)過譯碼( (解讀解讀) )才獲取其中的信息。才獲取其中的信息。p信息是包含在消息中的抽象量，消息是具體的，其中信息是包含在消息中的抽象量，消息是具體的，其中蘊(yùn)涵著信息。蘊(yùn)涵著

19、信息。1.1.6 1.1.6 數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別203.3.信號(hào)信號(hào)消息消息須變換成適合信道傳輸?shù)奈锢砹?，這種物理量即須變換成適合信道傳輸?shù)奈锢砹?，這種物理量即信信號(hào)。號(hào)。信號(hào)攜帶消息，是消息的運(yùn)載工具。信號(hào)攜帶消息，是消息的運(yùn)載工具。信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁或光脈沖編碼。信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁或光脈沖編碼。信號(hào)可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。信號(hào)可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 模擬信號(hào)是一種隨時(shí)間而連續(xù)變化的信號(hào)。模擬信號(hào)是一種隨時(shí)間而連續(xù)變化的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)則是在時(shí)間上的一種離散信號(hào)。數(shù)字信號(hào)則是在時(shí)間上的一種離散信號(hào)。1.1.6 1.1.6 數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別

20、數(shù)據(jù)、消息、信號(hào)與信息的區(qū)別211.2 1.2 信息科學(xué)信息科學(xué)p1.2.1 1.2.1 科學(xué)的定義科學(xué)的定義n達(dá)爾文對(duì)科學(xué)的定義：達(dá)爾文對(duì)科學(xué)的定義：“就是整理事實(shí)，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，就是整理事實(shí)，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出結(jié)論。做出結(jié)論?！眓規(guī)律規(guī)律則是指客觀則是指客觀科學(xué)科學(xué)事物之間內(nèi)在的本質(zhì)的必然聯(lián)系。事物之間內(nèi)在的本質(zhì)的必然聯(lián)系。n一般地說：是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的知識(shí)，但并不是任何關(guān)一般地說：是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的知識(shí)，但并不是任何關(guān)于客觀世界的知識(shí)都是科學(xué)?？茖W(xué)包括自然科學(xué)、社會(huì)科于客觀世界的知識(shí)都是科學(xué)?？茖W(xué)包括自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)。學(xué)。22n科學(xué)：科學(xué)：是指探知事物的本質(zhì)、特征、內(nèi)在規(guī)律以及與其

21、是指探知事物的本質(zhì)、特征、內(nèi)在規(guī)律以及與其他事物的聯(lián)系。他事物的聯(lián)系。 是關(guān)于自然、社會(huì)和思維的發(fā)展與變化是關(guān)于自然、社會(huì)和思維的發(fā)展與變化規(guī)律的知識(shí)體系。規(guī)律的知識(shí)體系。n技術(shù)：技術(shù)：則是運(yùn)用科學(xué)規(guī)律解決實(shí)現(xiàn)某一目的的手段和方則是運(yùn)用科學(xué)規(guī)律解決實(shí)現(xiàn)某一目的的手段和方法。泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)原理而發(fā)展形成的各法。泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)原理而發(fā)展形成的各種工藝操作方法、技能和技巧。種工藝操作方法、技能和技巧。n工程：工程：是指將科學(xué)原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)部門中去而是指將科學(xué)原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)部門中去而形成的各門學(xué)科的總稱。形成的各門學(xué)科的總稱。1.2.2 1.2.2 科學(xué)、技術(shù)與

22、工程的界定科學(xué)、技術(shù)與工程的界定23n信息和控制是信息科學(xué)的基礎(chǔ)和核心。信息和控制是信息科學(xué)的基礎(chǔ)和核心。n關(guān)于什么是信息科學(xué)（關(guān)于什么是信息科學(xué)（Information scienceInformation science），有著不同的定義：），有著不同的定義：u定義定義1 1：信息科學(xué)是研究信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存儲(chǔ)、信息科學(xué)是研究信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存儲(chǔ)、處理、顯示、識(shí)別和利用的科學(xué)，是一門結(jié)合了數(shù)學(xué)、物理、天文、處理、顯示、識(shí)別和利用的科學(xué)，是一門結(jié)合了數(shù)學(xué)、物理、天文、生物和人文等基礎(chǔ)學(xué)科的新興與綜合性學(xué)科生物和人文等基礎(chǔ)學(xué)科的新興與綜合性學(xué)科”。u定義定義2 2：

23、以信息為主要研究對(duì)象，以信息的以信息為主要研究對(duì)象，以信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律和和應(yīng)用方法應(yīng)用方法為為主要研究內(nèi)容，以主要研究內(nèi)容，以計(jì)算機(jī)等技術(shù)計(jì)算機(jī)等技術(shù)為主要研究工具，以擴(kuò)展人類的信為主要研究工具，以擴(kuò)展人類的信息功能為主要目標(biāo)的一門新興的綜合性學(xué)科。息功能為主要目標(biāo)的一門新興的綜合性學(xué)科。1.2.3 1.2.3 信息科學(xué)信息科學(xué)24n可將信息科學(xué)研究的基本內(nèi)容歸納為五個(gè)方面：可將信息科學(xué)研究的基本內(nèi)容歸納為五個(gè)方面： (1)(1)探討信息的基本概念和本質(zhì)。探討信息的基本概念和本質(zhì)。（物質(zhì)或精神范疇的問題）（物質(zhì)或精神范疇的問題）(2)(2)研究信息的數(shù)值度量方法。研究信息的數(shù)值度量方法。

24、（信息的度量方法）（信息的度量方法）(3)(3)闡明信息感知、識(shí)別、變換、傳遞、存儲(chǔ)、檢索、處理、再闡明信息感知、識(shí)別、變換、傳遞、存儲(chǔ)、檢索、處理、再生、表示、施效生、表示、施效( (控制控制) )等過程的一般規(guī)律。等過程的一般規(guī)律。（信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)（信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律）律）(4)(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：（控制論：包括信息仿生學(xué)和人工智能）包括信息仿生學(xué)和人工智能）(5)(5)尋求通過加工信息來生成智能的機(jī)制和途徑。尋求通過加工信息來生成智能的機(jī)制和途徑。（系統(tǒng)論：包（系統(tǒng)論：包括運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、耗散結(jié)構(gòu)和協(xié)同學(xué)）括

25、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、耗散結(jié)構(gòu)和協(xié)同學(xué)）1.2.4 1.2.4 信息科學(xué)的研究內(nèi)容與體系信息科學(xué)的研究內(nèi)容與體系25p從信息科學(xué)的研究內(nèi)容來劃分，我們可以將信息科學(xué)的基本從信息科學(xué)的研究內(nèi)容來劃分，我們可以將信息科學(xué)的基本科學(xué)體系分為三個(gè)層次（圖科學(xué)體系分為三個(gè)層次（圖1-61-6）：）：n信息科學(xué)的哲學(xué)層次，其中包括信息的哲學(xué)本質(zhì)、智能的哲學(xué)信息科學(xué)的哲學(xué)層次，其中包括信息的哲學(xué)本質(zhì)、智能的哲學(xué)本質(zhì)、信息與反映的關(guān)系、信息與認(rèn)識(shí)的關(guān)系、人工智能與人類本質(zhì)、信息與反映的關(guān)系、信息與認(rèn)識(shí)的關(guān)系、人工智能與人類智能的關(guān)系等等。智能的關(guān)系等等。n信息科學(xué)的基礎(chǔ)理論層次，它的主要任務(wù)是研究信息的一般理信息

26、科學(xué)的基礎(chǔ)理論層次，它的主要任務(wù)是研究信息的一般理論。論。n信息科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用層次，主要研究如何應(yīng)用信息科學(xué)理論在信息科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用層次，主要研究如何應(yīng)用信息科學(xué)理論在技術(shù)上拓展人類的信息功能（特別是其中的智力功能）的問題。技術(shù)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 1.2.4 信息科學(xué)的研究內(nèi)容與體系信息科學(xué)的研究內(nèi)容與體系26圖圖1-6 信息科學(xué)體系的三個(gè)層次信息科學(xué)體系的三個(gè)層次這樣，這樣，信息哲學(xué)、基礎(chǔ)理論和技術(shù)應(yīng)用三者就構(gòu)信息哲學(xué)、基礎(chǔ)理論和技術(shù)應(yīng)用三者就構(gòu)成了成了個(gè)和諧的學(xué)科體系。個(gè)和諧的學(xué)科體系。271.2.4 1.2.4 信息科學(xué)的研究內(nèi)容與體系信息科學(xué)

27、的研究內(nèi)容與體系1.3 1.3 信息技術(shù)信息技術(shù)p1.3.1 1.3.1 信息技術(shù)的定義信息技術(shù)的定義n人們對(duì)信息技術(shù)的定義，因其使用的目的、范圍、層次人們對(duì)信息技術(shù)的定義，因其使用的目的、范圍、層次不同而有不同的表述：不同而有不同的表述：u定義定義1 1：信息技術(shù)是指有關(guān)信息的收集、識(shí)別、提取、變信息技術(shù)是指有關(guān)信息的收集、識(shí)別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測(cè)、分析和利用等的技換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測(cè)、分析和利用等的技術(shù)。術(shù)。u定義定義2 2：現(xiàn)代信息技術(shù)現(xiàn)代信息技術(shù)“以計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和通以計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)為特征信技術(shù)為特征”。28n定義定義3 3：

28、信息技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)支持下用以獲取、信息技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)支持下用以獲取、加工、存儲(chǔ)、變換、顯示和傳輸文字、數(shù)值、圖像以及聲音加工、存儲(chǔ)、變換、顯示和傳輸文字、數(shù)值、圖像以及聲音信息，包括提供設(shè)備和提供信息服務(wù)兩大方面的方法與設(shè)備信息，包括提供設(shè)備和提供信息服務(wù)兩大方面的方法與設(shè)備的總稱。的總稱。n定義定義4 4：信息技術(shù)指信息技術(shù)指“應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)，技應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)，技術(shù)與工程的訓(xùn)練方法和管理技巧；上述方法和技巧的應(yīng)用；術(shù)與工程的訓(xùn)練方法和管理技巧；上述方法和技巧的應(yīng)用；計(jì)算機(jī)及其與人、機(jī)的相互作用，與人相應(yīng)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和計(jì)算機(jī)及其與人、機(jī)的相互

29、作用，與人相應(yīng)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化等諸種事物。文化等諸種事物。”1.3.1 1.3.1 信息技術(shù)的定義信息技術(shù)的定義29n定義定義5 5：信息技術(shù)包括信息傳遞過程中的各個(gè)方面，即信息技術(shù)包括信息傳遞過程中的各個(gè)方面，即信息的產(chǎn)生、收集、交換、存儲(chǔ)、傳輸、顯示、識(shí)別、信息的產(chǎn)生、收集、交換、存儲(chǔ)、傳輸、顯示、識(shí)別、提取、控制、加工和利用等技術(shù)。提取、控制、加工和利用等技術(shù)。n定義定義6 6：從技術(shù)的本質(zhì)意義上講，信息技術(shù)就是能夠擴(kuò)：從技術(shù)的本質(zhì)意義上講，信息技術(shù)就是能夠擴(kuò)展人的信息器官功能的一類技術(shù)。展人的信息器官功能的一類技術(shù)。1.3.1 1.3.1 信息技術(shù)的定義信息技術(shù)的定義30p人類的信息

30、器官與功能人類的信息器官與功能n人的信息器官主要包括以下四類：（如圖人的信息器官主要包括以下四類：（如圖1-71-7所示）所示）u感覺器官：感覺器官：包括視覺器官、聽覺器官、嗅覺器官、味覺器官、觸包括視覺器官、聽覺器官、嗅覺器官、味覺器官、觸覺器官和平衡感覺器官等；覺器官和平衡感覺器官等；u傳導(dǎo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：傳導(dǎo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：它又可以分為導(dǎo)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利導(dǎo)出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；它又可以分為導(dǎo)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利導(dǎo)出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；u思維器官：思維器官：包括記憶系統(tǒng)、聯(lián)想系統(tǒng)、分析推理和決策系統(tǒng)等；包括記憶系統(tǒng)、聯(lián)想系統(tǒng)、分析推理和決策系統(tǒng)等；u效應(yīng)器官：效應(yīng)器官：包括操作器官包括操作器官( (手手) )、行走器官、行走器官

31、( (腳腳) )和語言器官和語言器官( (口口) )等。等。1.3.2 1.3.2 擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)311.3.2 1.3.2 擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)322.2.信息技術(shù)的信息技術(shù)的“四基元四基元”n根據(jù)上面給出的信息技術(shù)的定義和相應(yīng)的分析，我們可以明確根據(jù)上面給出的信息技術(shù)的定義和相應(yīng)的分析，我們可以明確信息技術(shù)的四項(xiàng)基本內(nèi)容，這就是信息技術(shù)的四項(xiàng)基本內(nèi)容，這就是“信息技術(shù)四基元信息技術(shù)四基元”，即：，即：(1)(1)感測(cè)技術(shù)感測(cè)技術(shù)感覺器官感覺器官( (視、聽、嗅、味、觸、平衡視、聽、嗅、味、觸、平衡

32、) )功能的延功能的延長。長。(2)(2)通信技術(shù)通信技術(shù)傳導(dǎo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)( (導(dǎo)入、導(dǎo)出導(dǎo)入、導(dǎo)出) )功能的延長。功能的延長。(3)(3)計(jì)算機(jī)和智能技術(shù)計(jì)算機(jī)和智能技術(shù)思維器官思維器官( (記憶、聯(lián)想、分析、推理、記憶、聯(lián)想、分析、推理、決策決策) )功能的延長。功能的延長。(4)(4)控制技術(shù)控制技術(shù)效應(yīng)器官效應(yīng)器官( (手、腳、口手、腳、口) )功能的延長。功能的延長。1.3.2 1.3.2 擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)33既然信息技術(shù)是人的信息器官功能的延長，信息技術(shù)四基元的關(guān)既然信息技術(shù)是人的信息器官功能的延長，信息技術(shù)四基元的關(guān)系也應(yīng)

33、當(dāng)視作一個(gè)有機(jī)的整體，它們和諧有機(jī)地合作，共同完成系也應(yīng)當(dāng)視作一個(gè)有機(jī)的整體，它們和諧有機(jī)地合作，共同完成擴(kuò)展人的智力功能的任務(wù)。圖擴(kuò)展人的智力功能的任務(wù)。圖1-81-8示出了它們之間的這種聯(lián)系。示出了它們之間的這種聯(lián)系。1.3.2 1.3.2 擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)34p于是，由上面給出的信息技術(shù)的定義于是，由上面給出的信息技術(shù)的定義6 6還可以引出兩個(gè)比還可以引出兩個(gè)比較具體的定義，即：較具體的定義，即： 信息技術(shù)是指能夠完成信息的獲取、傳遞、加工、再生和信息技術(shù)是指能夠完成信息的獲取、傳遞、加工、再生和施用等功能的施用等功能的類技術(shù)；類技術(shù)； 信

34、息技術(shù)是指感測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)和智能以及控制等技術(shù)信息技術(shù)是指感測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)和智能以及控制等技術(shù)的整體。的整體。351.3.2 1.3.2 擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)擴(kuò)展人類的信息器官功能的信息技術(shù)n迄今為止，人類社會(huì)已經(jīng)發(fā)生過四次信息技術(shù)革命。迄今為止，人類社會(huì)已經(jīng)發(fā)生過四次信息技術(shù)革命。 u第一次革命第一次革命是人類創(chuàng)造了是人類創(chuàng)造了語言語言和和文字文字，接著出現(xiàn)了，接著出現(xiàn)了文文獻(xiàn)獻(xiàn)。u第二次革命第二次革命是是造紙?jiān)旒埡秃陀∷⑿g(shù)印刷術(shù)的出現(xiàn)。的出現(xiàn)。u第三次革命第三次革命是電報(bào)、電話、電視及其他是電報(bào)、電話、電視及其他通訊技術(shù)通訊技術(shù)的發(fā)的發(fā)明和應(yīng)用。明和應(yīng)用。u第四次革命第四次

35、革命是是電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通訊技術(shù)在信息工作和現(xiàn)代通訊技術(shù)在信息工作中的應(yīng)用。中的應(yīng)用。1.3.3 1.3.3 信息技術(shù)的發(fā)展信息技術(shù)的發(fā)展36n信息技術(shù)的核心技術(shù)就是它的信息技術(shù)的核心技術(shù)就是它的“四基元四基元”：計(jì)算機(jī)與智能：計(jì)算機(jī)與智能技術(shù)、通信技術(shù)、感測(cè)技術(shù)及控制技術(shù)。技術(shù)、通信技術(shù)、感測(cè)技術(shù)及控制技術(shù)。1. 1. 計(jì)算機(jī)與智能技術(shù)計(jì)算機(jī)與智能技術(shù)1.3.4 1.3.4 信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)37p2.2.通信技術(shù)通信技術(shù)n現(xiàn)代通信技術(shù)主要包括數(shù)字通信、衛(wèi)星通信、微波通信、現(xiàn)代通信技術(shù)主要包括數(shù)字通信、衛(wèi)星通信、微波通信、光纖通信等。光纖通信等。圖圖1-11 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信1.3.4 1.3.4 信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)383.3.傳感技術(shù)傳感技術(shù) 是測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、是測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、材料科學(xué)等微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、材料科學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一。眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一。1.3.4 1.3.4 信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)信息技術(shù)的核心及支撐技術(shù)39p4.控制技術(shù)控制技術(shù) 計(jì)算機(jī)控制