《信息学概论》第1章绪论

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1、信息学概论,周一：45 (10:4512:25)/C103 主讲：毛明志 本课程原始课件由蔡国扬老师提供,Conspectus of Informatics,信息科学是研究不同领域里有关信息的收集、加工、存储、传递以及使用的学科。 其出发点是认识信息的本质和它的运动规律；其归宿则是利用信息来达到某种具体的目的。 以信息作为主要研究对象，以信息的运动规律作为主要研究内容，以信息方法论作为主要研究方法，这是信息科学区别于一切传统科学的最根本的特征。 信息方法以信息概念作为分析和处理问题的基础，它完全撇开研究对象的具体结构和运动形态，把系统的有目的性运动抽象为一个信息变换过程，即信息的输入、存储、

2、处理、输出和反馈过程。信息方法包括两个方面，即信息分析方法和信息综合方法。前者解决认识问题；后者解决实践问题。,信息科学体系,信息科学体系,信息,输入,反馈,处理,存储,输出,信息,信息方法示意图,信息科学是一个包含从不同角度研究信息及其运动形态的学科群，是由信息理论科学、信息技术科学和信息应用科学三个层次构成的完整体系。,信息科学体系,信息学主要是指以信息为研究对象，利用计算机技术为研究工具来分析问题、解决问题，是以扩展人类的信息功能为主要目标的一门综合性学科。 研究内容 理论信息学：理论信息学是信息学的基础，它主要研究信息的本体和信息的处理过程，包括：信息的表达、信息的处理、信息的交流，以

3、及中间所涉及的数学理论模式。理论分支有编码理论 、信息检测理论 、估值理论 、模式识别理论 、随机过程理论等。 信息存贮与检索：研究高效、可靠、可行的信息存储与检索的原理、技术、方法。,信息科学体系,信息技术(Information Technology)应用：信息技术是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称，也常被称为信息和通信技术(Information & Communications Technology, ICT)。研究应用计算机和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。 信息系统和信息资源管理： 竞争情报（情报学）：关于竞争环境、竞争对手、竞争态势和竞争策略的信息和研

4、究。它既是一种过程（对竞争信息的收集和分析过程），也是一种产品（包括由此形成的情报或策略）。简称为 CI(Competitive Intelligence)。,信息科学体系,第1章 绪论：信息与信息活动 人类历史的五次信息革命 信息的一般概念 香农信息概念 信息论及其发展 信息科学,课程讨论主要内容,第2章 信息资源与信息收集 信息资源的概念 信息资源建设与管理 信息收集与信息评价,课程讨论主要内容,第3章 信息的组织、存储和检索 信息组织的概念 信息组织的基本方法 信息标记语言 信息存储体系 语义网 信息检索技术与工具 搜索引擎,课程讨论主要内容,第4章 信息交流与信息传播 信息交流的基本概

5、念 信息交流的社会功能 信息交流的模式和要素 信息交流的类型 信息传播学概论,课程讨论主要内容,第5章 信息管理系统 信息用户的信息需求 系统与信息系统 计算机信息系统 管理信息系统 信息系统开发,课程讨论主要内容,第6章 信息流通：信息商品与信息市场 信息商品的概念和特征 信息商品的价值和价格 信息商品的效用测度 信息商品的供求分析 信息市场的概念和功能 信息市场的模式和结构 信息市场失灵 信息搜寻,课程讨论主要内容,第7章 信息产业 信息产业的概念 信息产业的形成 信息产业的结构 信息产业的特征 信息产业的管理 信息经济与社会发展,课程讨论主要内容,第8章 信息产权 信息产权的由来 信息产

6、权的内涵 知识产权概述 著作权法 工业产权法 商标权法,课程讨论主要内容,邹志仁，信息学概论，南京大学出版社,2007 邬焜，信息哲学理论、体系、方法，商务印书馆,2005 David Easley,Jon Kleinberg 著.Networks,Crowds,and Markets. Cambridge University Press,2010. 【中译本由 李晓明 等翻译，网络、群体与市场，2011年清华大学出版社出版】 4. Ralph M. Stair, George W. Reynolds，Principles of Information Systems, Sixth Edit

7、ion，机械工业出版社，2005 5. 刘鲁，信息系统：原理、方法与应用，高等教育出版社，2006,参考书目,人类历史上的五次信息革命 第1次：语言的使用。发生在距今约35000年50000年前。 第2次：文字的创造。大约在公元前3500年出现了文字。 第3次：印刷术的发明。大约在公元1040年，我国开始使用活字印刷技术(欧洲人1451年开始使用印刷技术)。 第4次：电信传播技术的发明和普及应用。1837年美国人莫尔斯研制了世界上第一台有线电报机。1864年英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在。1876年贝尔发明电话。1895年波波夫和马可尼分别成功地进行了无线电实验。1894年电影问世。1

8、925年英国首次播映电视。 第5次：始于20世纪60年代，其标志是电子计算机的普及应用及计算机与现代通信技术的有机结合。,第一章 绪论,信息的含义 信息在英、法、德文均是 information；日文中为情报；台湾称为资讯。人们常将其理解为具有新的内容、新的知识、新的机会的消息。如科技信息、市场信息。 Shannon ：“信息是用来消除不确定性的东西”。 Weiner ：“信息是人们在适应外部世界，并使这种适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行互相交换的内容的名称”。 经济管理学家：“信息是提供决策的有效数据”。 电子和计算机科学：信息是电子线路中传输的信号。 美国信息管理专家霍顿：信息

9、是按照用户决策的需要经过加工处理的数据。即信息是经过加工的数据。,1.1 信息的一般概念,1.1 信息的一般概念,“通信的基本问题就是在一点重新准确地或近似地再现另一点所选择的消息”。 Claude Shannon 1916-2001,信息是信息论中最基本、最重要的概念，既抽象又复杂。而在日常生活中，信息常常被认为是“消息”、“知识”、“情报”等。 “信息”不同于消息。 在现代信息论形成之前，信息一直被看作是通信中消息的同义词，没有严格的数学含义。信息论认为，消息是一种能够被人们感觉器官所感知的客观物质运动和主观思维活动的状态的表达形式（如文字、符号、数据、语言、音符、图片、视频等），而信息才

10、是其中包含的告知的实质性内容。,1.1 信息的一般概念,“信息”不同于情报。 情报是人们对于某个特定对象所见、所闻、所理解而产生的知识，其含义比“信息”窄的多。情报(intelligence)与信息(information)有着严格的区别，前者是指经过慎密分析得到的特殊的信息，作为决策的依据。后者为泛指。 “信息”不同于信号。 信号是承载消息的物理量。 “信息”不同于知识。 知识是人们根据需要，从自然界收集得来的数据中提取得到的有价值的信息，它们是对客观事物规律性的概括，是一种具有普遍性和概括性的高层次的信息。,1.1 信息的一般概念,在通信中对信息的表达分为三个层次：信号、消息、信息。 信号

11、：是信息的物理表达层，是三个层次中最具体的层次。它是一个物理量，是一个载荷信息的实体，可测量、可描述、可显示。 消息(或称为符号)：是信息的数学表达层，它虽不是一个物理量，但是可以定量地加以描述，它是具体物理信号的进一步数学抽象。 可将具体物理信号抽象为两大类型： 离散(数字)消息：由随机序列描述的一组未知量： X=(X1, , Xi , , Xn) 连续(模拟)消息：由随机过程描述的未知量：X( t, ) 信息：是信号与消息的更抽象的表达层次。,1.1 信息的一般概念,信息、消息和信号是既有区别又有联系的三个不同的概念。 消息中包含信息，是信息的载体。 信号携带着消息，它是消息的运载工具。

12、信息是由具体的物理信号、数学描述的消息的内涵，它是信号具体载荷的内容，也是消息描述的含义。 信号是抽象信息在物理层表达的外延；消息是抽象信息在数学层表达的外延。 同一信息，可以采用不同的信号形式(比如文字、语言、图象等)来载荷；也可以采用不同的数学表达形式(比如离散或连续)来定量描述。 同一信号形式，比如“0”与“1”，可以表达不同形式的信息，如无与有、断与通、低与高(电平)等等。,1.1 信息的一般概念,“信息”一词，来源于拉丁文，原意指解释、陈述，在英文、法文、德文、西班牙文中均为“information”。根据牛津大词典记载，information在14世纪时被解释为传播的行为，在192

13、0世纪则被解释为传播的内容。从其英语语源上看，“in”是接收到消息， “formation”是顺理成章。也就是说，信息用于增长人们的知识、传播各种事物，把我们不明确的知识弄清楚后整理成章，再传递给需要的人。 作为科学术语，信息一词最早出现在哈特莱(R. V. Hartley)于1928年撰写的信息传输一文中：“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”。定义不涉及到信息的价值和具体内容，只考虑选择的方式。即使考虑选择的方法，但没有考虑各种可能选择方法的统计特性。,1.1 信息的一般概念,1948年，维纳 (N. Wiener)首次将信息与物质、能量相提并论。在控制论-动物和机

14、器中通信与控制问题一书中指出：“机械大脑不能像初期唯物论者所主张的 如同肝脏分泌出胆汁 那样分泌出思想来，也不能认为它像肌肉发出动作那样能以能量的形式发出思想来。信息就是信息，不是物质也不是能量。不承认这一点的唯物论，在今天不能存在下去”。将“信息”上升到“最基本概念”的位置。后来，维纳在人有人的用处一书中提出：“信息是人们适应外部世界并且使这种适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行互相交换的内容的名称。”,1.1 信息的一般概念,从维纳的观点，物质、能量和信息是相互有区别的，是人类社会赖以生存、发展的三大基础：世界由物质组成，能量是一切物质运动的动力，信息是人类了解自然及人类社会的凭据

15、。如果说，香农主要是从信息的发送端来研究信息的，那么，维纳则着重从接受端如何利用信息来加以研究。正是在写于1948年的这段话里，维纳第一次把信息同哲学相关联，尖锐地触及了信息的本质定位问题。也正是这段话，启示人们将信息与物质、能量并列为人类生存的三大要素。,1.1 信息的一般概念,1948年，香农 (C. E. Shannon) 发表了一篇著名的论文，“通信的数学理论”。 他从研究通信系统传输的实质出发，对信息作了科学的定义，并进行了定性和定量的描述。 香农信息定义：信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。(information is a measure of ones freedom

16、 of choice when one selects a message) 纵观信息的定义，强调的主要有三点：其一，信息能够减少不确定性的讯息，并以符号的形式存储、处理和传播；其二，信息是一切通信和反馈控制系统的构成要素；其三，信息能够再现或部分再现物质与能量过程。,1.1 信息的一般概念,诞生于20世纪4060年代的系统理论，还包括奥地利生物学家贝塔郎非(Karl Ludwig von Bertalanffy)（1901年9月19日1972年6 月12日）创始的一般系统论(General Systems Theory)，与信息论(Information Theory)、控制论(Cybernetics)一起形成所谓的“老三论”。,1.1 信息的一般概念,不光“老三论”突出地强调信息的意义，包括耗散结构论、超循环论和协同论在内的所谓“新三论”，对信息的重视程度也相当高。例如耗散结构论就认为，一个远离平衡状态的开放系统，是不断地在和外界交换物