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1、11第1章 数据、信息技术和信息系统第1章 数据、信息技术和信息系统1.1 数据、信息和信息技术的基本概念在计算机和信息处理领域，数据、信息是经常使用的概念，它们有着各自的特定内涵。本节将给以简单介绍。1.1.1 数据和信息1数据和信息数据和信息是信息系统中最基本的术语，数据是指记录下来的事实，是客观实体属性的值。数据不仅包括以数量形式表达的属性值，也包括以文字形式表达的属性值。其记载方式可以是多种多样的。例如书面上的文字、卡片上的孔位、商品上印刷的条码、磁盘上磁介质的状态等等。国际标准化组织（ISO）对数据所下的定义是“数据是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式，这种特殊表达形式可以用人工的
2、方式或者用自动化的装置进行通信，翻译转换或者进行加工处理。”根据这个定义，就人类活动而言，常规意义下的数字、文字、图形、声音、图像（静态和活动图像）等，经编码后都被视为数据。信息是构成一定含义的一组数据。信息论的奠基人维纳说过：“信息就是信息，不是物质、也不是能量。”“信息是人们在适应外部世界并且使之反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行交换内容的名称。”由此可见，信息是对各种事物的特征、事物运动变化的反映，又是事物之间相互作用和联系的表示。当事物之间相互联系、相互作用时就产生了信息。信息以其不断扩展的内涵和外延渗透到人类社会和科学技术的众多领域，且与材料、能源一起，被列为现代社会和科技发展
3、的3大支柱。信息的增长速度和利用程度，已成为现代社会文明和科技进步的重要标志之一。一个事物由于另一个事物的影响而使自身的某种属性发生变化，从信息的观点来看，是因为该事物从后者得到某种信息。通常把信息的发生者称为信源，信息的接受者称为信宿，传播信息的媒介称为载体，信源和信宿之间信息交换的途径与设备称为通道。信源和信宿是相对的，这就是说，一个信源可能就是某个信源的信宿，一个信宿也可能是一个新的信源。2信息的传递信息的传递与能源和物资不同，能源与物资在运输时，当发出点发出能源或物资后，发出点现有的数量将减少，它的减少量与接收点所得到的数量相等（假定在运输途中没有损失）。一定数量的能源或物资，接收点愈
4、多，每个接收点所得到的数量就相应地减少。信息的传递则不同，当信源发出信息后，它自身的信息量并不减少，而信宿都可以得到信息。同一信源可以供给多个信宿，每个信宿都可以得到同样多的信息，并不因为信宿的增加而使得每个信宿所得到的信息减少。信息在传递中的这一特性使得同一信息的作用在时间和空间上能得到很大的扩展。3信息的特性（1）信息必须依附于某种载体进行传输。承载信息的物体称为载体。信息由信源发出后，可以借助于载体以相对独立的形式运动，即信息可以脱离信源进行传输，且在传输过程中可以转换载体而不影响信息的内容。（2）信息是可以识别的。信息可以采取直接观察、比较和间接识别等方式给以识别。（3）信息是可以处理
5、的。信息可以通过一定的手段进行处理，如扩充、压缩、分解、综合、抽取、排序、决策、创造等。（4）信息能够以不同的形式进行传递，还原再现。信息可以通过不同的方法进行处理，然后可以用不同的形式进行传输，到达信宿后，通过相应的处理还原再现。例如人与人之间进行信息传递，则以感情、声音、文字、动作、图像、表格等形式，通过视觉、听觉、嗅觉、仪器、仪表和各种传感器来传递和再现。（5）信息是可以共享的。信息具有扩散性，如前所说，同一信源可以供给多个信宿，因此信息是可以共享的。（6）信息有时效性和时滞性。某些信息在一定的时间内是有效的信息，在此时间之外就是无效信息。信息如不能及时反映事物的最新变化，其时效性就会降
6、低。任何信息从信源传播到信宿都需要经过一定的时间。信宿得到的信息都是反映信源已经出现的状态。信息时滞性是与载体运动特性和通道的性质有关。（7）信息是可多次利用的。如前所说信息不会因信宿的多少而减少，并且一种信息是可以多次被反复利用。（8）信息是可以存储的。信息可以用不同的方式存储在不同的介质上。人类发明的文字、摄影、录音、录像、各式各样的存储器等都可以进行信息存储。（9）信息是可以转换的。信息可以从一种形态转换为另一种形态。如自然信息可转换为语言、文字、图像等形态，也可转换为电信号或代码。（10）信息是有价值的。信息是一种资源，因而信息是有价值的。信息的价值与信息反映事物的时间快慢有关，反映的
7、时间愈快，信息的价值就愈大。4信息的形态信息一般有4种形态：数据、文本、声音、图像。这4种形态又可以相互转化。例如乐谱被乐师演奏，就把图像（乐谱符号）转化成声音；一幅图画被扫描仪扫描进入计算机，就把图像转化成数字，通过打印机（或绘图仪）又把数字转换成图像；速录师记录了他人的语言，就把声音转化成文本（或数字）。5信息类型信息可以从不同角度被分类。按照重要性可分为战略信息、战术信息和作业信息；按照应用领域可分为管理信息、社会信息、科技信息和军事信息；按照加工顺序可分为一次信息、二次信息和三次信息等；按照反映形式可分为数字信息、图像信息和声音信息等。6数据和信息的关系数据和信息既有联系又有区别。数据
8、是记录客观事物的可以被鉴别的符号（或载荷信息的特征符号），其本身并无意义，信息则是数据所蕴含的关于客观事物的知识。数据只有经过处理和解释后并赋予一定的意义才成为信息。数据能够表示信息，但并不是任何数据都能够表示信息。信息不随载荷它的物理介质改变而变化，数据却不然，由于载体的不同，数据的表现形式也可以不同。例如同一数据在普通纸上、穿孔卡片上、磁盘和光盘上的表现形式是不同的。在一些数据处理场合，数据和信息具有相对性，它们既是前一处理过程的结果（信息），又是下一处理过程的数据。如图1-1所示。图1-1 数据与信息的关系1.1.2 信息处理信息处理（Information Processing）是指获
9、取原始信息，采用某种方法和设备，按一定的目的和步骤对原始信息进行加工，使之转变成为可利用的有效信息过程的总称。可见，信息处理包括了信息的采集（获取）、存储、加工和传输。1信息的采集信息的采集是信息处理链中的第一个基本环节。没有好的信息采集技术，信息处理过程就会成为无米之炊，无本之木。信息采集过程通常分为三个阶段： 信息的识别，以得到正确的信息。 根据不同的目标需求，采用不同的信息采集方法进行信息的采集。 信息的表达，采用文字或符号、数字或编码和声像三种信息表达形式对采集到的信息进行表达。2信息的存储采集到的信息根据需要进行存储。信息存储中需要确定存储的内容、存储的时间、存储的方式及存储的介质。
10、3信息的加工现今信息的加工是指以计算机为工具对信息进行鉴别、选择、比较、分类、归并、查询、统计、预测、模拟以及进行各种数学计算等工作，使采集到的信息成为有用的信息。4信息的传输信息的传输是利用装置和设备，实现信息有目的流动，满足人们对信息的需求。1.1.3 信息技术信息技术是当代高技术中发展最快的具有带头性作用的技术，它正在把人类数千年来的种种梦想变成现实，并为信息能在当今社会政治经济发展中发挥关键作用提供了必不可少的支撑条件。正因如此，研究、开发利用信息技术就成了我们这个时代的重要特征。1信息技术定义信息技术定义有多种。下面是一些常用的信息技术定义。 信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的一
11、类技术。 信息技术是指能够完成信息的获取、传递、加工、再生和施用等功能的一类技术。 信息技术是应用信息科学的原理和方法有效地利用信息资源的技术体系。信息技术可能是机械的，也可能是激光的；可能是电子的，也可能是生物的。 现今人们更趋向用“信息技术是指感测、通信、计算机和智能以及控制等技术的整体。它们分别延伸了人体的信息器官：感觉器官、神经网络、思维器官、效应器官。”来定义信息技术。感测技术包括测量技术和传感技术，如遥感和遥测技术等。感测技术的任务是延长人的感觉器官收集信息的功能，使人们可以更好地从外部世界获取各种有用的信息。人类捕获信息通常用眼、耳、鼻、舌和身几种感觉器官。随着光学技术和电子技术
12、的发展，借助于观测仪器可以获取更多、更微小、更精确的信息。如使用放大镜、显微镜、望远镜、照相机、摄像机、侦察卫星和扫描仪等帮助我们识别微小的、遥远的或高速运动的物体；电话机、收音机、声波测量仪等则可以看做是人耳功能的延伸；电子鼻以及其他测量各种气味的装置可以看做是人的嗅觉器官功能的延伸；温度表、湿度表以及各种测量振动、压力的仪表可以看做是人的皮肤温度感觉和压力感觉功能的延伸。现代感测技术设备，不仅能替代人的感觉器官捕获各种信息，而且还能从人力不及的微观世界和宏观世界以中获取信息。上述这些技术使人类更方便和更准确地从外部世界获得信息。此外，现代感测技术捕获的信息常常是精确的数字化数据，特别适合于
13、电子计算机处理。图1-2描述了人的信息器官和与之相对应的信息技术。图1-2 信息器官与信息技术对应关系在当今和未来信息社会中，通信是人们获取、传递、交换和分配信息的重要手段。通信技术是人们传导神经网络功能的延长，包括信息的空间传递和时间传递技术，它是人们能更有效地利用信息资源的技术。信息只有通过交流才能发挥效益。信息的交流直接影响着人类的生活和社会的发展。人类历史上曾用烽火狼烟、击鼓飞鸿和飞马传书等方法传递信息，到了近代才开始使用电报、电话、电视和广播等通信手段。近几十年，微波、光缆、卫星和计算机网络、手持移动通信等通信技术的迅猛发展，使得“任何人可以在任何时间、任何地方同任何人通信”的时代已
14、经到来。 智能技术包括计算机技术、人工智能技术和人工神经网络技术等。智能技术是人们思维器官处理信息和决策能力的延长，使人们能更好地加工和再生信息。作为一门新兴的技术，计算机技术在短短的几十年内获得了空前的发展，其应用已渗透到社会生产、生活的各个方面。计算机技术的应用不仅正在改变着人类生产和生活的方式，而且在一定程度上决定着许多学科的新发展。人工神经网络是由大量简单的神经元相互连接而成的自适应非线性动态系统，其作为生物控制论的一个成果，其触角几乎已延伸到各个工程领域。图1-3描述了智能技术在社会生产中的作用。 图1-3 智能技术在社会生产中的作用控制技术则根据输入的指令信息（决策信息）对外部事物
15、的运动状态和方式进行干预，即信息施效。控制技术是效应器官的延长，包括一般的伺服调节技术和自动控制技术，其目的是更好地应用信息，使信息能够在改造自然的过程中发挥作用。感测、通信、智能和控制这4大技术在信息系统中虽然各司其职，但是从技术要素层次上看，它们又是相互包含、相互交叉、相互融合的。感测、通信、智能都离不开控制；感测、智能、控制也都离不开通信；感测、通信、控制更是离不开智能。2信息技术的分类按照信息技术是否可转化为实物形态，可将其划分为“硬”信息技术和“软”信息技术两大类。前者通常是指各种已经或即将转化为信息设备的信息技术，如复印机、计算机、通信卫星等；后者通常是指那些人类在长期从事信息活动
16、过程中积累而形成的有关信息处理的经验、知识、方法与技能，如语言、文字、信息压缩技术、信息组织技术、统计技术、预测技术、决策技术等。按照专业信息工作的基本环节可将信息技术划分为信息获取技术、信息传递技术、信息存储技术、信息检索技术、信息加工技术、信息标准化技术。信息获取技术是把人们的感觉器官不能准确感知或不能感知的信息转化为人能感知的信息，如显微镜、望远镜、气象卫星、行星探测器、温度计等；信息存贮技术是指跨越时间保存信息的技术，如印刷术、照相术、录音机、录像机、磁盘、光盘等；信息检索技术是准确、快速地从信息库中找出所需信息的技术，或称技巧、策略、方法，它主要包括手工检索技术、机械检索技术和电子计算机检索技术3大类，
