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1、第1章 信息管理绪论1.1 信息的概念与描述 主讲：毛光喜,广东商学院信息学院,1.1 信息的概念与描述,传统科学的基本概念是物质与能量，信息科学的基本概念是信息。信息，既是信息科学的出发点，也是它的归宿。具体来说，信息科学的出发点是认识信息的本质和它的运动规律；它的归宿则是利用信息来达到某种具体的目的。对信息的认识越透彻，对信息的利用就会越充分、越合理；对信息的概念把握得越深刻，信息科学本身的根基就越牢固、越扎实。,1.1.1信息的定义,信息就是信息，既不是物质也不是能量。信息是事物之间的差异。信息是集合的变异度。信息是一种场。信息是系统的复杂性。信息是一种关系。信息是事物相互作用的表现形式
2、。信息是事物联系的普遍形式。信息是物质和能量在时间和空间颁不均匀性。信息是物质的普遍属性。信息是收信者事先所不知道的报导。信息是用以消除随机不定性的东西。,1.1.1信息的定义,信息是使概率分布发生变动的东西。信息是负熵。信息是有序性的度量。信息是系统组织程度的度量。信息是被反映的差异。信息是被反映的变异度。信息是被反映的物质的属性。信息是人与外界相互作用的过程中所交换的内容的名称。信息是与控制论系统相联系的一种功能现象。信息是作用于人类感觉器官的东西。信息是选择的自由度。信息是通信传输的内容。,1.1.1信息的定义,信息是加工知识的原材料。信息是控制的指令。信息就是消息。信息就是信号。信息就
3、是数据。信息就是情报。信息就是知识。.,1.1.1.1信息定义的概念,“信息”(Information)和“消息”(Message)信息是消息的内容,消息是信息的形式.(据新词源考证，一千多年前，我国唐代就曾经有“梦断美人沉信息，目穿长路倚楼台”的诗句，其中“信息”一词就是音信、消息的意思。同样，在西方出版的许多文献著作中，“信息”(Information)和“消息”(Message)两词也是互相通用的。）,1.1.1.1信息定义的概念,“信息就是信号”（电信技术）信号只是信息的载体，信息是信号所载荷的内容。“信息就是数据”（计算机技术）数据，它只是记录信息的一种形式，而且不是唯一的形式，不能
4、把它等同于信息本身。情报只是一类专门的信息，是信息的一个子集。,1.1.1.1信息定义的概念,1925年R. A. Fisher给出了“信息”的定义，是从古典统计理论的角度定义的一种信息量。1928年，哈特莱在贝尔系统电话杂志上发表了一篇题为“信息传输”的论文。在这篇论文中，他把信息理解为选择通信符号的方式，并用选择的自由度来计量这种信息的大小。他认为，发信者所发出的信息，就是他在通信符号表中选择符号的具体方式。,1.1.1.1信息定义的概念,哈特莱的这种理解能够在一定程度上解释通信工程中的一些信息问题，但是它也存在着一些严重时局限性：首先，他所定义的信息不涉及内容和价值，只考虑选择的方式，其
5、次，也没有考虑到信源的统计性质；第三，把信息理解为选择的方式，就必须有一个选择的主体作为限制条件。这些缺点使它的运用范围受到很大的限制。,1.1.1.1信息定义的概念,美国数学家仙农在贝尔系统电话杂志发表了一篇长文，题为“通信的数学理论”（1948）。这篇论文以概率论为工具，深刻阐述了通信工程的一系列基本理论问题，给出了计算信源信息量和信道容量的方法和一般公式，得到了一组表征信息传递重要关系的编码定理。仙农在进行信息的定量计算的时候明确地把信息量定义为随机不定性程度的减少。这就表明了他对信息的理解：信息是用来减少随机不定性的东西。随机不定性系指由于随机因素所造成的不能肯定的情形，在数值上可以用
6、概率熵来计量。,1.1.1.1信息定义的概念,根据这一思想，法裔美国科学家布里渊在他的名著科学与信息论中直接了当地指出：信息就是负熵。并且，他还创造了Negentropy这一名词（由Negative和Entropy合成）来表示负熵的概念（Brillouin，1956）。其实，Wiener在1950年出版的控制论与社会一书中就曾经指出：“正如熵是无组织程度的度量一样，消息集合所包含的信息就是组织程度的度量。事实上，完全可以将消息所包含的信息解释为负熵。”,1.1.1.1信息定义的概念,缺陷：第一，作为Shannon信息概念的直接基础，通信的数学理论一文曾经十分明确地指出：通信的任务是在收端复制发
7、端所发出的波形，至于它的内容含义，因与通信工程无关，所以可以舍去。可见，Shannon理论中的不定性纯粹是波形形式上的不定性，与此相应的信息概念也是纯粹的形式化的概念（称为语法信息）。这样的信息概念排除了信息的含义因素（即语义信息）和价值因素（即语用信息），因此，它的适用范围受到严重的限制。第二，它只考虑了随机型的不定性，不能解释与其他型式的不定性（如模糊不定性）有关的信息问题。第三，这种信息定义只从功能角度上来表述，还是没有从根本上回答“信息是什么”的问题。,1.1.1.1信息定义的概念,所以，信息是组织程度的度量，是有序程度的度量和负熵，是用以减少不定性的东西，这些都是Shannon、Wi
8、ener、Bri11ouin等人共同的理解。这些认识比仅仅把信息看作消息或通信内容要深刻得多。而且，在数学上很容易证明，Hartley的信息概念仅是Shannon信息概念的一种特殊情形。,1.1.1.1信息定义的概念,与Shannon的定义相仿，M. Tribes等人在1971年9月号的科学的美国人杂志上发表的“能量与信息”一文中曾经指出：“概率是对知识状态的一种数值编码。某人对一个特定问题的知识状态可以用这样的方法表示，即对这个问题的种种想得出来的答案各分配一定的概率；如果他对这个问题完全了解，他就能够对所有这些可能的答案（除了其中的一个之外）赋予概率零，而剩下的那个则赋予概率1。既然可以把
9、知识状态编码成这样的概率分布，我们就可以给信息下一个定义：信息，就是使概率分布发生变动的东西”。,1.1.1.1信息定义的概念,和上面的定义有关的一个说法是“信息就是知识”，这个说法当然也是不够确切的。我们倒是可以反过来说：知识是一种信息，但是不能笼统地断言：信息就是知识。实际上，知识是由信息加工出来的产物，是一种具有普遍和概括性质的高层次的信息，因此它是信息的一个特殊的子集。,1.1.1.1信息定义的概念,美国数学家、控制论的主要奠基人维纳在1950年出版的控制论与社会一书中对信息的理解是：“人通过感觉器官感知周围世界”，“我们支配环境的命令就是给环境的一种信息”，因此，“信息就是我们在适应
10、外部世界，并把这种适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行交换的内容的名称”。“接收信息和使用信息的过程，就是我们适应外界环境的偶然性的过程，也是我们在这个环境中有效地生活的过程”。是把信息理解为广义通信的内容。,1.1.1.1信息定义的概念,维纳把人与外部环境交换信息的过程者作是一种广义的通信的过程。这当然是没有问题的；因为，广义的通信本来就可以泛指人与人、机器与机器、机器与自然物、人与自然物之间的信息传递与交换。不过，这里所理解的信息仍然不够确切。这是因为：人与环境之间互相交换的内容中不仅有信息，也有物质与能量，把它们统统起一个名字信息，岂不是把信息与物质及能量混为一谈。,1.1.1.
11、1信息定义的概念,控制论的另一位重要的奠基人，英国生物学家W.R.Ashby在1956年出版的控制论导引一书中对信息提出了另一种理解。他首先引入了一个“变异度”的概念：任何一个集合，它所包含的元素的数目以2为底的对数就称为这个集合的变异度（在更简单的情形下，也可以把集合的元素数目直接定义为它的变异度）。然后，他就把变异度当作信息的概念来使用。,1.1.1.1信息定义的概念,不难证明，变异度实际上是Shannon熵的特殊情形：设某集合X有N个元素，每个元素出现的概率都等于lN，那么，这个集合的Shannon熵等于它的变异度。这些基于变异度的概念后来还发展出一些新的说法，其中意大利学者GLongo
12、在1975年出版的信息论：新的趋势与未决问题一书序言中认为：信息是反映事物的形式、关系和差别的东西，它包含在事物的差异之中，而不在事物本身。,1.1.1.1信息定义的概念,“有差异就有信息”的观点是正确的，但是反过来说“没有差异就没有信息”也不够确切。与此相联系的说法还有：“信息是被反映的差异”，“信息是被反映的变异度”等等。这些说法在“差异”和“变异度”的概念之上又加上了“被反映的”限制，其可用的范围就更狭窄了。此外，还有把信息理解为“物质和能量在时间及空间分布的不均匀性”的，不均匀性也是一种差异的表现。,1.1.1.1信息定义的概念,总起来说，在现有的各种理解中，Shannon的定义比较深
13、刻，而且这种定义还导出了相应的算法。但是正如前面所说，Shannon定义也还存在不少的缺陷。这样，虽然已经有了众多的关于信息的定义，然而我们却不能满足于现有的理解，还必须进一步去寻求更合理、更科学和更有用的信息定义，以便更好地研究和解决现实世界已经提出的许多新的信息问题。,1.1.1.2 信息的定义及其体系,由于信息概念的复杂性，在定义信息的时候必须十分注意定义的条件。根据不同的条件区分不同的层次来给出信息的定义。最高的层次是最普遍的层次，也是无条件约束的层次，我们把它叫做“本体论层次”。如果引入一个约束条件，则最高层次的定义就变为次高层次的定义，而次高层次的信息定义的适用范围就比最高层次定义
14、的范围要窄。所引入的约束条件越多，定义的层次就越低，它所定义的信息的适用范围也就越窄。,1.1.1.2 信息的定义及其体系,根据引入的条件的不同，就可以给出不同层次和不同适用范围的信息定义，这些不同的信息定义的系列，就构成了信息定义的体系。,1.1.1.2 信息的定义及其体系,若对本体论层次的信息定义引入一个约束条件必须有主体（如人、生物或机器系统），从主体的立场出发来定义信息，那么，本体论层次的信息定义就转化为认识论层次的信息定义，这个层次的信息定义的适用范围显然要比本体论层次的定义范围窄，因为它必须满足上述条件。在本体论层次上，信息的存在不以主体存在的条件为转移，即使根本不存在主体，信息也
15、仍然存在。,1.1.1.2 信息的定义及其体系,因此，在这个层次上我们完全可以说，在地球上出现人类以前，信息就已经存在了，只是没有人去感知和利用而已。但是在认识论层次上则不然，在这个层次上，没有主体，就没有认识论意义上的信息。于是这时就必须说：在人类出现之前根本不存在（以人类为观察主体的）认识层次的信息。,1.1.1.2 信息的定义及其体系,本体论层次的信息定义：某事物的本体论层次信息，就是该事物运动的状态和（状态改变的）方式。本体论层次更具体的信息定义：本体论层次的信息，就是事物运动的状态和方式，也就是事物内部结构和外部联系的状态和方式。要认识一个事物，要描述一个系统，唯一的办法就是要通过各
16、种可能的途径来获得关于该事物、该系统的信息，即关于该事物（系统）的内部结构和外部联系的状态和方式，或简言之，关于该事物运动的状态和方式。,1.1.1.2 信息的定义及其体系,引入一个最有实际意义的约束条件，即：必须存在人类主体，而且必须站在人类主体的立场上来定义信息。在这个条件的约束下，本体论层次信息定义就转化为认识论层次信息定义。认识论层次信息定义是：某主体关于某事物的认识论层次信息，是指该主体所感知的或该主体所表述的相应事物的运动状态及其变化方式，包括状态及其变化方式的形式、含义和效用。对于正常的人类主体来说，事物的运动状态及其变化方式的外在形式、内在含义和效用价值这三者之间是相互依存不可分割的。,1.1.1.2 信息的定义及其体系,我们把这样同时考虑事物运动及其变化方式的外在形式、内在含义和效用价值的认识层次信息称为“全信息”，而把其中的形式因素的信息部分称为“语法信息”，把其中的含义因素的信息部分称为“语义信息”，把其中效用因素的信息部分称为“语用信息”。换句话说，认识论层次的信息乃是同时涉及语法信息、语义信息和语用信息的全信息。,
