信息科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論教學(xué)課件電子教案全書課件

19-9月-241WelcometotheLectures

ofIntroductiontoIST《信息科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論》

19-9月-242您認(rèn)為什么是信息科學(xué)技術(shù)？信息傳遞-通信傳導(dǎo)神經(jīng)信息處理-計(jì)算初級(jí)皮層策略傳遞-通信傳導(dǎo)神經(jīng)策略執(zhí)行-控制效應(yīng)器官信息獲取-傳感感覺器官信息源-宿外部世界知識(shí)生成-智能聯(lián)合皮層策略制定-智能聯(lián)合皮層19-9月-243目錄第一章大科學(xué)觀第二章基礎(chǔ)概念第三章信息獲取第四章信息傳遞第五章信息處理第六章策略執(zhí)行第七章學(xué)科定位第八章學(xué)習(xí)方法第九章未來(lái)趨勢(shì)第十章放眼社會(huì)參考文獻(xiàn)信息科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論（第二版），北京郵電大學(xué)出版社信息科學(xué)原理（第三版），北京郵電大學(xué)出版社19-9月-244第一章大科學(xué)觀--為什么我們能夠有幸學(xué)習(xí)和研究信息科學(xué)技術(shù)？19-9月-245什么是科學(xué)和技術(shù)？什么是科學(xué)？關(guān)于世界本質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的知識(shí)體系。19-9月-246科學(xué)的特點(diǎn)科學(xué)是抽象的、開放的、動(dòng)態(tài)更新的。知識(shí)是如何形成的？自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)生物進(jìn)化論取代上帝造人說(shuō)太陽(yáng)中心說(shuō)取代地球中心說(shuō)狹義相對(duì)論修正經(jīng)典力學(xué)理論在實(shí)踐過(guò)程中有所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新；在實(shí)踐過(guò)程中經(jīng)歷嚴(yán)格的檢驗(yàn)和確證。19-9月-247科學(xué)發(fā)展的原理—需求牽引與知識(shí)支撐原理不是自由意志的創(chuàng)造。社會(huì)需求和社會(huì)知識(shí)狀況的雙重約束。19-9月-248什么是技術(shù)？什么是技術(shù)？關(guān)于認(rèn)識(shí)和改造自然的工藝方法體系。技術(shù)的存在形態(tài)抽象形態(tài)：技術(shù)方法。軟形態(tài)。具體形態(tài)：技術(shù)工具。硬形態(tài)。19-9月-249技術(shù)的特點(diǎn)技術(shù)也是開放的、動(dòng)態(tài)更新的。技術(shù)的創(chuàng)造“需求牽引”更加明顯和直接。性價(jià)比。新技術(shù)的發(fā)明：在實(shí)踐過(guò)程中有所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新；新技術(shù)的檢驗(yàn)：在實(shí)踐過(guò)程中經(jīng)歷嚴(yán)格的檢驗(yàn)和確證。19-9月-2410科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系都是人類創(chuàng)造的關(guān)于某種問(wèn)題的有用的知識(shí)?？茖W(xué)理論回答“是什么”的問(wèn)題，技術(shù)方法回答“怎么做”的問(wèn)題。相互作用、相互促進(jìn)科學(xué)理論指導(dǎo)人們發(fā)明創(chuàng)造更好的技術(shù)方法和工具；技術(shù)方法和工具幫助人們更好的認(rèn)識(shí)對(duì)象的本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。19-9月-2411科學(xué)技術(shù)是怎樣發(fā)生的？輔人律世界上本沒有科學(xué)，也沒有技術(shù)，當(dāng)然也沒有工具。人類憑著赤手空拳與環(huán)境打交道。面對(duì)環(huán)境這個(gè)龐然大物，為了生存與發(fā)展，人類只能尋求外力（工具）的幫助。認(rèn)識(shí)環(huán)境的變化規(guī)律和工具制造的知識(shí)，就是科學(xué)；而掌握工具制造的工藝，就是技術(shù)。

可見，科學(xué)與技術(shù)是人類進(jìn)化到一定階段為了生存與發(fā)展而摸索和創(chuàng)造的產(chǎn)物。它們的作用是輔人。19-9月-2412

科學(xué)技術(shù)的發(fā)生規(guī)律：輔人律生產(chǎn)工具勞動(dòng)對(duì)象勞動(dòng)者科學(xué)技術(shù)資源擴(kuò)展能力的需求對(duì)勞動(dòng)對(duì)象的認(rèn)識(shí)

video19-9月-2413科學(xué)技術(shù)是怎樣發(fā)展的？擬人律科學(xué)技術(shù)的本質(zhì)功能是“輔人”：輔助人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界。那么，怎樣輔助才有效呢？

根據(jù)人類生存發(fā)展（社會(huì)進(jìn)步）的實(shí)際需要，科學(xué)與技術(shù)就要研究：如何利用外部的資源制造工具來(lái)模擬和擴(kuò)展人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力：擬人律。19-9月-2414科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律–

擬人律技術(shù)進(jìn)步

已有的能力差距實(shí)踐活動(dòng)科學(xué)發(fā)展需要的能力更高的生存發(fā)展目標(biāo)19-9月-2415科學(xué)技術(shù)擬人的路線是什么？而人的能力進(jìn)化規(guī)律是：體質(zhì)體力智力。

因此，科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的具體進(jìn)程必然是：材料科學(xué)技術(shù)能量科學(xué)技術(shù)信息科學(xué)技術(shù)

人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力包括三類基本成分：體質(zhì)能力，

體力能力，智力能力。（合理性和強(qiáng)健性；充沛性和持久性；聰慧性和敏捷性）19-9月-2416

古代近代現(xiàn)代

支持的社會(huì)生產(chǎn)力物質(zhì)人力工具動(dòng)力工具智能工具農(nóng)業(yè)時(shí)代生產(chǎn)力工業(yè)時(shí)代生產(chǎn)力信息時(shí)代生產(chǎn)力科技輔人的歷史軌跡創(chuàng)制的工具所用的資源物質(zhì)＋能量物質(zhì)＋能量＋信息加工的產(chǎn)物材料材料＋動(dòng)力材料＋動(dòng)力＋知識(shí)時(shí)代擴(kuò)展的能力體質(zhì)體力智力19-9月-2417科學(xué)技術(shù)的使命是什么？利用外在資源、創(chuàng)制先進(jìn)工具、擴(kuò)展人類能力。19-9月-2418信息科學(xué)技術(shù)：最先進(jìn)的社會(huì)生產(chǎn)工具信息傳遞傳導(dǎo)神經(jīng)信息處理初級(jí)皮層策略傳遞傳導(dǎo)神經(jīng)策略執(zhí)行效應(yīng)器官信息獲取感覺器官信息源-宿外部世界知識(shí)生成聯(lián)合皮層策略制定聯(lián)合皮層認(rèn)識(shí)世界改造世界19-9月-241919-9月-2419社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變規(guī)律農(nóng)業(yè)時(shí)代工業(yè)時(shí)代信息時(shí)代馬克思：隨著大工業(yè)的充分發(fā)展，勞動(dòng)者不再是生產(chǎn)流程中的一個(gè)環(huán)節(jié)；而是站在生產(chǎn)流程的旁邊，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)督與管理。人力工具傳感工具動(dòng)力工具信息獲取信息傳遞信息處理知識(shí)生成策略制定策略傳遞策略執(zhí)行什么是信息科學(xué)與技術(shù)？信息科學(xué)是以信息為研究對(duì)象、以信息全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程的規(guī)律為研究?jī)?nèi)容、以信息科學(xué)方法論為研究方法、以擴(kuò)展人的全部信息功能（智能）為研究目標(biāo)的新型綜合學(xué)科。信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息功能的工具與工藝。集傳感、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、激光、通信、光電子、光導(dǎo)、人工智能之大成。19-9月-2421掌握并普遍應(yīng)用基于信息科學(xué)技術(shù)的智能工具是發(fā)展現(xiàn)代化生產(chǎn)力的必由之路。也是工業(yè)-農(nóng)業(yè)社會(huì)走向信息-智能社會(huì)的必由之路。為什么要學(xué)習(xí)信息科學(xué)技術(shù)？面向未來(lái)、面向世界、面向現(xiàn)代化的有志青年，應(yīng)當(dāng)肩負(fù)歷史大任，為信息化、智能化、現(xiàn)代化做出積極貢獻(xiàn)！有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)、掌握和創(chuàng)新發(fā)展信息科學(xué)技術(shù)，既是當(dāng)代青年的幸運(yùn)，也是當(dāng)代青年肩負(fù)的偉大歷史使命。19-9月-2422思考題1，您怎樣理解科學(xué)技術(shù)發(fā)展的輔人律、擬人律和共生律？2，您同意“機(jī)器終將統(tǒng)治人類”的說(shuō)法嗎？為什么？3，為什么信息科學(xué)技術(shù)會(huì)成為現(xiàn)代社會(huì)標(biāo)志性的科學(xué)技術(shù)？19-9月-24

第二章基礎(chǔ)概念

--什么是信息？IntroductiontoInformationScience&Technology19-9月-24什么是信息？消息？信號(hào)？數(shù)據(jù)？情報(bào)？N.Wiener:Neithermatter,norenergy.C.Shannon:Somethingthatcanreduceuncertainty.知識(shí)？狹義的信息用來(lái)表示信息的載體信息的一種記錄和表示一種專門領(lǐng)域的信息由信息提煉的高級(jí)產(chǎn)物19-9月-24什么是信息？夢(mèng)斷美人沉信息，目穿長(zhǎng)路倚樓臺(tái)。唐代詩(shī)人李中《暮春懷故人》N.Wiener:Neithermatter,norenergy.《控制論：動(dòng)物與機(jī)器中的通信與控制問(wèn)題》（1948年）C.Shannon:Somethingthatcanreduceuncertainty.《通信的數(shù)學(xué)理論》（1948年）19-9月-24什么是信息？信息就是負(fù)熵。Brillouin

《科學(xué)與信息論》（1956年）信息就是使概率分布發(fā)生變動(dòng)的東西。M.Tribes《能量與信息》（1971年）信息是反映事物的形式、關(guān)系和差別的東西，它包含在事物的差異之中，而不在事物本身。G.Longo《信息論：新的趨勢(shì)與挑戰(zhàn)》（1975年）19-9月-24試回答一個(gè)問(wèn)題：在人類出現(xiàn)之前，地球上是否存在信息？可見，信息的定義不簡(jiǎn)單。關(guān)鍵要看定義所依賴的條件。依據(jù)定義的條件不同，信息的概念就會(huì)不同。復(fù)雜對(duì)象有許多不同的觀察角度，成為許多不同的定義條件。因而會(huì)產(chǎn)生許多不同的定義。19-9月-24定義復(fù)雜概念的一般方法約束條件定義名稱定義層次適用范圍關(guān)注約束條件：條件不同，定義就不同；但可依條件而進(jìn)退。

無(wú)最高最廣

最少次高次廣

最多最低最窄….….….19-9月-24

定義信息概念的方法約束條件定義名稱定義層次適用范圍關(guān)注約束條件：條件不同，定義就不同；但可依條件而進(jìn)退。

無(wú)本體論最高最廣

主體認(rèn)識(shí)論次高次廣

最多最低最窄….….….….19-9月-24本體論信息：事物本身所呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式。認(rèn)識(shí)論信息：認(rèn)識(shí)主體所表述的事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式。

由于認(rèn)識(shí)主體具有：感知能力、理解能力、目的判斷能力。因此，認(rèn)識(shí)論信息的內(nèi)涵變得更加豐富和復(fù)雜：可以定義為：認(rèn)識(shí)主體所表述的事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式，包括它的形式、內(nèi)容和價(jià)值，分別稱為語(yǔ)法信息、語(yǔ)義信息和語(yǔ)用信息。它們的整體則稱為全信息。19-9月-24

本體論信息概念的詮釋本體論信息：事物關(guān)于自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及變化方式的表述。--可能的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)--狀態(tài)變化的方式S1SNSn1)

事物：泛指物質(zhì)客體和精神現(xiàn)象2)運(yùn)動(dòng)：泛指一切意義上的變化19-9月-24認(rèn)識(shí)論信息概念的詮釋主體關(guān)于某事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的表述：符號(hào)序列客體主體形式內(nèi)容價(jià)值語(yǔ)義語(yǔ)法語(yǔ)用

全信息19-9月-24全信息的度量其中（1）針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)分布；（2）針對(duì)廣義分布19-9月-24

信息的特征1，信息來(lái)源于物質(zhì)，但又不是物質(zhì)本身，因此，它從物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生出來(lái)，又可以脫離物質(zhì)而寄生于其他物質(zhì)（媒體），相對(duì)獨(dú)立的存在。2，信息也來(lái)源于精神世界，但是又不限于精神領(lǐng)域。3，信息與能量緊密相關(guān)，但是又與能量有質(zhì)的區(qū)別。19-9月-24

信息的特征4，信息可以被提煉成知識(shí)，但信息本身不等于知識(shí)。（現(xiàn)象與本質(zhì)）5，信息是具體的，可以被主體所感知、處理和利用。6，信息可以被復(fù)制，可以被共享。7，語(yǔ)法信息在傳遞和處理過(guò)程中永不增值。8，在封閉系統(tǒng)中，語(yǔ)法信息的最大值不變。19-9月-24

信息的性質(zhì)1，普遍性：信息是普遍存在的。2，無(wú)限性：在整個(gè)宇宙時(shí)空中，信息是無(wú)限的，即是是在有限空間中，信息也是無(wú)限的。3，相對(duì)性：對(duì)于同一個(gè)事物，不同的觀察者所獲得的信息量可能不同。4，傳遞性：信息可以在時(shí)空中從一點(diǎn)傳遞到另一點(diǎn)。19-9月-24

信息的性質(zhì)6，有序性：信息可以用來(lái)消除系統(tǒng)的不定性，增加系統(tǒng)的有序性。7，動(dòng)態(tài)性：信息是有時(shí)效的、有“壽命”的、隨時(shí)間變化的。8，轉(zhuǎn)化性：在一定的條件下，信息可以轉(zhuǎn)化為物質(zhì)、能量、時(shí)間及其它。5，變換性：信息是可變換的，可以由不同載體用不同方法來(lái)載荷。19-9月-24

為什么信息那么重要？物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)人類本體論信息智能策略信息是一種資源，是人類一切智慧的源泉。19-9月-24

為什么信息那么重要？信息最重要的功能是：信息可以通過(guò)一定的算法被加工成知識(shí)，并針對(duì)給定的目標(biāo)被激活成為求解問(wèn)題的智能策略，進(jìn)而按照策略求解實(shí)際的問(wèn)題。這是信息的最核心、最本質(zhì)的功能。信息---知識(shí)---智能（策略），這是人類智慧的生長(zhǎng)鏈，或智慧鏈。19-9月-24為什么信息科學(xué)技術(shù)那么重要？信息，是信息時(shí)代的標(biāo)志性戰(zhàn)略資源，信息科學(xué)技術(shù)，是信息時(shí)代的標(biāo)志性的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。資源產(chǎn)品科學(xué)技術(shù)物質(zhì)資源材料科學(xué)技術(shù)優(yōu)質(zhì)材料能量資源能量科學(xué)技術(shù)高效動(dòng)力信息資源信息科學(xué)技術(shù)智能策略

資源，是人類生存發(fā)展的基礎(chǔ)。把資源轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品，是科學(xué)技術(shù)的根本使命。19-9月-24重溫信息科學(xué)與技術(shù)的定義信息科學(xué)是以信息為研究對(duì)象、以信息全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程的規(guī)律為研究?jī)?nèi)容、以信息科學(xué)方法論為研究方法、以擴(kuò)展人的全部信息功能（智能）為研究目標(biāo)的新型橫斷學(xué)科。信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息功能的工具與工藝。19-9月-24信息科學(xué)技術(shù)：最先進(jìn)的社會(huì)生產(chǎn)工具信息傳遞通信信息處理計(jì)算策略傳遞通信策略執(zhí)行控制信息獲取傳感信息源-宿外部世界知識(shí)生成人工智能策略制定人工智能認(rèn)識(shí)世界改造世界19-9月-24信息科學(xué)的研究方法信息系統(tǒng)分析方法：解決高級(jí)復(fù)雜事物的工作機(jī)制的認(rèn)識(shí)問(wèn)題。信息系統(tǒng)綜合方法：解決高級(jí)復(fù)雜事物的工作機(jī)制的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。信息系統(tǒng)進(jìn)化方法：解決高級(jí)復(fù)雜事物的優(yōu)化與發(fā)展問(wèn)題。功能準(zhǔn)則整體準(zhǔn)則19-9月-24附：信息科學(xué)與信息論的聯(lián)系與區(qū)別基本概念形式-內(nèi)容-價(jià)值三位一體概率型的形式信息基本內(nèi)容信息運(yùn)動(dòng)全程的規(guī)律信息傳遞的規(guī)律基本方法信息科學(xué)方法論統(tǒng)計(jì)方法基本目標(biāo)擴(kuò)展人的全部信息功能擴(kuò)展人的信息傳遞功能應(yīng)用范圍全部信息過(guò)程隨機(jī)場(chǎng)合（如通信等）信息論，原名“通信的數(shù)學(xué)理論”，是信息科學(xué)的一個(gè)部分。

信息科學(xué)信息論19-9月-24思考題1，什么是本體論信息？什么是認(rèn)識(shí)論信息（全信息）？2，為什么要研究全信息？沒有全信息會(huì)有什么問(wèn)題？3，什么是信息科學(xué)？它與信息論之間的關(guān)系是什么？4，試論物質(zhì)、能量、信息之間的相互關(guān)系。19-9月-24

第三章信息獲取IntroductiontoInformationScience&Technology19-9月-24千里眼、順風(fēng)耳望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡380~780nm的可見光20Hz~20KHz的音頻人類視覺、聽覺、味覺、觸覺等感知的響應(yīng)是以神經(jīng)生理電信號(hào)表示的。19-9月-24信息獲取在信息過(guò)程中的地位信息傳遞通信信息處理計(jì)算策略傳遞通信策略執(zhí)行控制信息獲取傳感信息源-宿外部世界知識(shí)生成人工智能策略制定人工智能認(rèn)識(shí)世界改造世界19-9月-241，本體論信息的獲取19-9月-24怎樣才能獲取本體論信息？使用相應(yīng)的傳感器系統(tǒng)。傳感器，就是對(duì)某種事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式（即事物的物理/化學(xué)/生化參量的狀態(tài)及其變化方式）敏感的器件。

例：用攝像機(jī)獲取物景信息（物景運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式）事物光敏器件顯示單元注意：傳感系統(tǒng)（感覺器官）只能獲得語(yǔ)法信息。19-9月-24傳感器，將被測(cè)的非電量變換成電量的裝置。能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。(GB7665-87)

敏感元件

傳感元件

變換元件

電磁感應(yīng)定律：當(dāng)穿過(guò)導(dǎo)電回路所包圍的面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量對(duì)時(shí)間的變化率的負(fù)值成正比?；魻栃?yīng)：通電的導(dǎo)體或半導(dǎo)體，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。19-9月-24光生伏特效應(yīng)：光照使得（不）均勻半導(dǎo)體中產(chǎn)生光生電子和空穴，并在空間分開而產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象，即光能

電能。力電傳感：利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等的儀器）。熱電傳感：熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的變化而變化。19-9月-24傳感器應(yīng)當(dāng)滿足的基本性能：對(duì)某種物理/化學(xué)/生物參量及其變化方式敏感具有一定的敏感度具有一定的敏感域具有一定的選擇性具有一定的保真度19-9月-24傳感器是人類感覺器官功能的擴(kuò)展?，F(xiàn)已有：擴(kuò)展視覺功能的光敏傳感系統(tǒng)（紅外、可見光、紫外）擴(kuò)展聽覺功能的聲敏傳感系統(tǒng)（聲納、音頻、超聲）擴(kuò)展嗅覺功能的化學(xué)傳感系統(tǒng)（各種氣味的監(jiān)測(cè)）擴(kuò)展觸覺功能的壓力傳感系統(tǒng)（壓敏、應(yīng)力、振動(dòng)）擴(kuò)展味覺功能的化學(xué)傳感系統(tǒng)（各種食品的監(jiān)測(cè)）其它各種傳感器：溫度、濕度、磁敏，熱敏，電子，….19-9月-24對(duì)于復(fù)雜事物，需要利用多種傳感器，并對(duì)它們加以綜合，稱為“多傳感器的信息融合”。光敏傳感系統(tǒng)聲敏傳感系統(tǒng)信息融合系統(tǒng)19-9月-24對(duì)于遙遠(yuǎn)事物，可以利用“傳感系統(tǒng)+通信系統(tǒng)”獲取其信息，這就稱為“遙感系統(tǒng)”。傳感系統(tǒng)通信系統(tǒng)例如，雷達(dá)就是一種典型的遙感系統(tǒng)。19-9月-24對(duì)那些處于敏感度（或敏感域）以下的事物，可以借助于相應(yīng)的變換器把它的觀測(cè)參量變換到可感知的范圍內(nèi)，然后用傳感器感知。放大鏡、望遠(yuǎn)鏡、各種形式的變換器都可以起這種作用。變換器傳感器19-9月-24信號(hào)規(guī)整：將傳感器輸出的信號(hào)變換成具體接入系統(tǒng)所需要的接口形式。傳感器

放大器A/D處理器D/A放大器沒有測(cè)量，就沒有科學(xué)?！鹃T捷列夫】測(cè)量誤差：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差等19-9月-2419-9月-2459傳感應(yīng)用：物聯(lián)網(wǎng)

智能信息網(wǎng)19-9月-2459問(wèn)題-目標(biāo)傳感計(jì)算計(jì)算控制通信通信知識(shí)生成計(jì)算決策策略制定智能控制19-9月-242，認(rèn)識(shí)論信息（全信息）的獲取19-9月-24為什么需要獲取“全信息”？利用信息作決策。只當(dāng)擁有了全信息，才能做出合理的決策。有決策能力的系統(tǒng)，才是有智能的系統(tǒng)。獲取信息的目的是什么？19-9月-24怎樣獲取全信息？第一類信息轉(zhuǎn)換原理計(jì)算-體驗(yàn)邏輯推演知識(shí)庫(kù):{X,Z};G傳感本體論信息

S語(yǔ)法信息

X語(yǔ)用信息

Z語(yǔ)義信息

Y語(yǔ)法信息

X:SXZ~Cor{X,G}Y←(X,Z)Z←Xand{X,Z}19-9月-24信息的表示符號(hào)表示：文字或語(yǔ)言機(jī)器表示：高低電平、有無(wú)電流、0/1語(yǔ)音表示：抽樣、量化、編碼。PCM編碼。信號(hào)表示：離散和連續(xù)圖形圖像表示：位圖。矢量圖。19-9月-24（特征）信息融合特征層融合：先對(duì)原始信息進(jìn)行特征提取，再對(duì)特征信息進(jìn)行綜合分析。數(shù)據(jù)層融合：原始層融合。預(yù)處理之前進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析。19-9月-24終端側(cè)：搜索引擎網(wǎng)絡(luò)側(cè)：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

關(guān)鍵詞（檢索詞）特征表示信息顯示信息輸出搜索匹配信息記錄信息記錄信息記錄…….（互聯(lián)網(wǎng)）信息檢索原理模型19-9月-24信息檢索效果的評(píng)價(jià)查全率=A/(A+C)查準(zhǔn)率=A/(A+B)漏查率=C/(A+C)誤查率=B/(A+B)相關(guān)信息量不相關(guān)信息量檢出信息量AB未檢出信息量CD19-9月-24機(jī)器學(xué)習(xí)H.Simon認(rèn)為：能夠讓系統(tǒng)在執(zhí)行同一任務(wù)或同類的另一任務(wù)時(shí)，比前一次執(zhí)行的更好的任何改變都可稱為學(xué)習(xí)。機(jī)器學(xué)習(xí)：研究機(jī)器如何模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識(shí)和能力，重新組織已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，使之不斷增強(qiáng)自身性能。1959年美國(guó)的Samuel設(shè)計(jì)了一個(gè)具有學(xué)習(xí)能力的跳棋程序。4年后，展示了設(shè)計(jì)者本人。又過(guò)了3年，戰(zhàn)勝了美國(guó)8年不敗的冠軍。19-9月-24機(jī)器學(xué)習(xí)原理模型19-9月-2468世界學(xué)習(xí)知識(shí)庫(kù)執(zhí)行效果目標(biāo)調(diào)整19-9月-24機(jī)器學(xué)習(xí)策略示教學(xué)習(xí)：學(xué)生從環(huán)境（教師或書等）獲取信息、適當(dāng)表示，并把新知識(shí)與原有知識(shí)結(jié)合為一體。機(jī)械學(xué)習(xí)：直接記憶和檢索，不需計(jì)算和推導(dǎo)類比學(xué)習(xí)：利用source和target的知識(shí)相似性，通過(guò)類比，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)。演繹學(xué)習(xí)：從公理出發(fā)，經(jīng)邏輯變換，推導(dǎo)出結(jié)論。19-9月-24機(jī)器學(xué)習(xí)策略解釋學(xué)習(xí)：學(xué)生根據(jù)教師提供的目標(biāo)概念C、該概念的一個(gè)例子E、領(lǐng)域理論及可操作準(zhǔn)則R，首先構(gòu)造一個(gè)解釋D來(lái)說(shuō)明為什么這個(gè)例子E滿足目標(biāo)概念C，然后將解釋D推廣為目標(biāo)概念C的滿足可操作準(zhǔn)則R的充分條件。強(qiáng)化學(xué)習(xí)：試探評(píng)價(jià)過(guò)程。系統(tǒng)選擇一個(gè)動(dòng)作用于環(huán)境，環(huán)境狀態(tài)發(fā)生變化并產(chǎn)生一個(gè)效果（獎(jiǎng)或懲）反饋給系統(tǒng)，于是系統(tǒng)選擇受獎(jiǎng)概率大的新動(dòng)作，強(qiáng)化受獎(jiǎng)動(dòng)作。歸納學(xué)習(xí)：從個(gè)別到一般從部分到整體的推導(dǎo)方法。19-9月-2419-9月-2471例：進(jìn)化學(xué)習(xí)模型S(0)={Sn(0)}f{Sn(0)}{Pn(t)}{Sn(t+1)}初始狀態(tài)：含有N個(gè)生物樣本

{Sn(0)}計(jì)算每個(gè)樣本相對(duì)于目標(biāo)的適應(yīng)度相對(duì)適應(yīng)度計(jì)算它們的再生概率

{Pn(t)}根據(jù){Pn(t)}擇優(yōu)父代并生成新一代{Sn(t+1)}R{Sn(t)}通過(guò)基因操作獲得更好的樣本R{Sn(t)}19-9月-24思考題1，什么場(chǎng)合需要本體論信息？怎樣獲取本體論信息？2，什么場(chǎng)合需要認(rèn)識(shí)論信息（全信息）？3，您對(duì)第一類信息轉(zhuǎn)換原理有什么評(píng)述？您能舉出實(shí)例來(lái)說(shuō)明這一原理的正確性嗎？4，您認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)信息檢索有什么優(yōu)缺點(diǎn)？您覺得應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？19-9月-24

第四章信息傳遞IntroductiontoInformationScience&TechnologyHongLiangLIANG19-9月-24需要關(guān)注和思考的問(wèn)題1，什么是通信？通信在信息科學(xué)技術(shù)中的地位是什么？2，人類社會(huì)為什么需要通信？通信對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)是什么？3，人類社會(huì)對(duì)通信技術(shù)的基本要求是什么？4，通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)（挑戰(zhàn)和機(jī)遇）是什么？19-9月-24什么是通信？信息輸入信息輸出傳遞系統(tǒng)

通信，就是信息傳遞，即信息在空間域/時(shí)間域中從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的轉(zhuǎn)移。

從原始社會(huì)的面對(duì)面通信，到古代的烽火通信，到現(xiàn)代的衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信和光纖通信，它們的任務(wù)都是信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)信息的共享。19-9月-24F–發(fā)展能力；p–人口資源數(shù)量；r–

信息距離，

--

系數(shù)信息在空間域中的轉(zhuǎn)移稱為通信；在時(shí)間域中的轉(zhuǎn)移稱為存儲(chǔ)。通信和存儲(chǔ)，都只涉及認(rèn)識(shí)論信息的“語(yǔ)法信息”！為什么需要信息傳遞？

人類社會(huì)發(fā)展的水平，取決于人類合作的水平；人類合作的水平又取決于人際通信的水平。19-9月-24信息傳遞在信息過(guò)程中的地位外部世界認(rèn)識(shí)世界改造世界信息獲取信息傳遞信息處理知識(shí)生成策略制定策略傳遞策略執(zhí)行19-9月-24反變換“通信系統(tǒng)”模型是怎樣發(fā)展起來(lái)的？解調(diào)譯碼

調(diào)制信道

編碼噪聲

變換信號(hào)信息信源信宿有效可靠安全信道匹配19-9月-24信道編碼器編碼器的組成調(diào)制器信源編碼器消息信源編碼器：按照一定的規(guī)律將信源輸出符號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼輸出符號(hào)，以提高傳輸?shù)挠行?。信道編碼器：按照一定的規(guī)律給信源編碼符號(hào)增加保護(hù)符號(hào)，以增加信號(hào)抵抗干擾的能力，提高傳輸?shù)目煽啃?。調(diào)制器：將信道編碼輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于傳送的形式；選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式，提高抗干擾能力，有效利用頻帶資源。符號(hào)符號(hào)信號(hào)19-9月-24通信系統(tǒng)的類型按信道性質(zhì)分：無(wú)線通信（衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信）；有線通信（電纜通信，光纖通信）按終端性質(zhì)分：電話通信（話音通信）計(jì)算機(jī)通信（數(shù)據(jù)通信）電視通信（圖像通信）按電磁波波段分：短波通信微波通信光波通信19-9月-24通信系統(tǒng)的類型按傳送信號(hào)的復(fù)用方式分：頻分復(fù)用（FDM：FrequencyDivisionMultiplexing）；不同信號(hào)占據(jù)不同的頻段。如無(wú)線電廣播、廣播電視和有線電視等。時(shí)分復(fù)用（TDM：TimeDivisionMultiplexing）；不同信號(hào)占據(jù)不同的時(shí)段。如互聯(lián)網(wǎng)。碼分復(fù)用（CDM：CodeDivisionMultiplexing）；不同信號(hào)占據(jù)不同的碼段（相互正交的脈沖序列）。如衛(wèi)星通信和無(wú)線通信。19-9月-24通信網(wǎng)絡(luò)把眾多的通信系統(tǒng)按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合在一起，實(shí)現(xiàn)某一區(qū)域內(nèi)任意兩個(gè)終端用戶的相互連通，才構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)是通信系統(tǒng)的系統(tǒng)，由各種終端設(shè)備、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備、軟件（如標(biāo)準(zhǔn)、信令、協(xié)議）組成。20世紀(jì)60年代初，電話網(wǎng)，PCM時(shí)分通信，8000Hz抽樣：T-1傳輸系統(tǒng)：24路64kbits/s語(yǔ)音信道；E-1傳輸系統(tǒng)：30路64kbits/s語(yǔ)音信道20世紀(jì)60年代后期，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)。19-9月-24通信網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)80年代，第一代基于頻分多址FDMA技術(shù)的模擬蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)；2G無(wú)線傳輸技術(shù)：基于時(shí)分多址TDMA技術(shù)的GSM、基于碼分多址技術(shù)的IS95；3G無(wú)線傳輸技術(shù)：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。CDMA和分組傳送是3G的核心技術(shù)。19-9月-24信息傳遞的基本要求有效性：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳輸?shù)男畔⒘看螅ㄐ畔⒙剩┛煽啃裕簜魉偷男畔⒉铄e(cuò)少（誤碼率）安全性：傳送的信息可信（可信度）有效性可靠性安全性通信能力19-9月-24通信的有效性

通過(guò)有效性編碼實(shí)現(xiàn)信號(hào)壓縮，提高傳輸效率。它的工作原理是：消除信號(hào)中的相關(guān)性。預(yù)測(cè)法

若能根據(jù)x0,x1,x2預(yù)測(cè)出x3，則x3可以不發(fā)送，從而提高了單位時(shí)間傳輸?shù)男畔⒘俊Ｗ顑?yōu)編碼法通過(guò)編碼提高單位信號(hào)的信息含量，則同樣的信號(hào)量可傳送更多信息，因而提高了單位信號(hào)量傳輸?shù)男畔⒘俊?9-9月-24通信的可靠性

通過(guò)可靠性編碼實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。它的原理是：在信號(hào)中加入某種相關(guān)性。

在x0,x1,x2,x3中加入xk，使x0,x1,x2,x3和xk之間形成某種相關(guān)性（比如線性相關(guān)性）。那么，一旦在通信過(guò)程中這四個(gè)符號(hào)中的任何一個(gè)或幾個(gè)發(fā)生了差錯(cuò)，就會(huì)破壞這種相關(guān)性，因而可以發(fā)現(xiàn)“差錯(cuò)”，甚至可以“糾正差錯(cuò)”。19-9月-24通信的安全性

通過(guò)編碼和人工智能方法實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸。信息載體的安全

信息保密：通過(guò)加密，使信息不被未授權(quán)者獲得。信息網(wǎng)絡(luò)的安全

網(wǎng)絡(luò)安全：通過(guò)識(shí)別“入侵特征”，攔截網(wǎng)絡(luò)攻擊。保護(hù)網(wǎng)絡(luò)不受破壞。信息內(nèi)容的安全內(nèi)容安全：通過(guò)理解信息內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)不安全信息則予以濾除。19-9月-24保密安全信息載體的安全

信息保密：通過(guò)加密，使信息不被未授權(quán)者獲得。加密信源譯碼器

信道編碼器信道譯碼器解密信道

信源編碼器噪聲明文信息信源信宿密文信號(hào)明文信息密文信號(hào)+噪聲19-9月-24網(wǎng)絡(luò)安全信息戰(zhàn)原子武器、生物武器、化學(xué)武器、信息武器安全威脅：泄露信息、拒絕服務(wù)、非法使用、假冒、特洛伊木馬、抵賴、業(yè)務(wù)欺騙等網(wǎng)絡(luò)攻擊：身份和位置隱藏、目標(biāo)系統(tǒng)信息收集、漏洞挖掘、目標(biāo)權(quán)限獲取、攻擊行為隱藏、實(shí)施攻擊、開辟后門、攻擊痕跡清除網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)：防火墻、入侵檢測(cè)、安全協(xié)議、路由控制、公證機(jī)制等19-9月-24內(nèi)容安全安全威脅：信息破壞、內(nèi)容泄密、信息干擾等安全技術(shù)：信息內(nèi)容的獲取技術(shù)：主動(dòng)/被動(dòng)，實(shí)時(shí)性信息內(nèi)容理解與識(shí)別技術(shù)：識(shí)別的準(zhǔn)確度和速度控制與阻斷技術(shù)：信息內(nèi)容過(guò)濾，成功率和實(shí)時(shí)性信息內(nèi)容審計(jì)技術(shù)：反病毒技術(shù)：19-9月-24安全防范P2DR模型：Policy,Protection,Detection,Response,APPDRR模型：Analysis,Policy,Protection,Detection,Response,Recovery19-9月-24什么是多路通信？頻分多路：各路信息使用不同的頻帶，F(xiàn)DMA時(shí)分多路：各路信息使用不同的時(shí)隙，TDMA碼分多路：各路信息使用不同的編碼，CDMA頻帶時(shí)隙TF19-9月-24為什么需要用交換系統(tǒng)來(lái)組網(wǎng)？N無(wú)交換系統(tǒng)的通信網(wǎng)需要有交換系統(tǒng)的通信網(wǎng)只需要個(gè)系統(tǒng)個(gè)系統(tǒng)19-9月-24通信網(wǎng)的分類網(wǎng)絡(luò)名稱電信網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)有線電視網(wǎng)終端系統(tǒng)電話機(jī)計(jì)算機(jī)電視機(jī)尋址方式電路交換

分組交換電路調(diào)度主要業(yè)務(wù)話音通信數(shù)據(jù)通信電視廣播業(yè)務(wù)方式雙向通信雙向通信單向廣播服務(wù)方式移動(dòng)-固定移動(dòng)-固定固定-移動(dòng)19-9月-24下一代通信網(wǎng)絡(luò)（NGN）在新技術(shù)和新業(yè)務(wù)需求的驅(qū)動(dòng)下，基于TDM的話音網(wǎng)和基于IP的分組網(wǎng)的融合。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）：NGN是一個(gè)分組網(wǎng)絡(luò)，能夠利用多種帶寬提供多種業(yè)務(wù)（含電信業(yè)務(wù)），滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量要求（QoS），實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能與底層傳送技術(shù)的分離，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)業(yè)務(wù)使用的一致性和統(tǒng)一性?；咎卣鳎悍纸M傳送；控制功能從承載、呼叫會(huì)話、應(yīng)用業(yè)務(wù)中分離出來(lái)；業(yè)務(wù)的提供與網(wǎng)絡(luò)分離，提供開放接口；……適應(yīng)所有管理要求，如應(yīng)急通信、安全性和私密性等要求。19-9月-24下一代通信網(wǎng)絡(luò)（NGN）接入和傳輸層：將用戶連接至網(wǎng)絡(luò)，集中用戶業(yè)務(wù)并把它們傳遞至目的地。媒體層：把信息格式轉(zhuǎn)化為能夠在網(wǎng)上傳遞的格式，并路由至目的地?？刂茖樱喊ê艚兄悄??？刂频讓泳W(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)流的處理。業(yè)務(wù)/應(yīng)用層：在呼叫建立的基礎(chǔ)上提供額外的服務(wù)。19-9月-24通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋：全球化業(yè)務(wù)流量：高速化信號(hào)形式：數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)帶寬：寬帶化網(wǎng)絡(luò)制式：融合化服務(wù)方式：個(gè)人化安全保障：可信化業(yè)務(wù)類型：多樣化整體目標(biāo)：智能化19-9月-24本章思考題2，為什么只需要關(guān)心語(yǔ)法信息的傳遞？1，信息為什么能夠被共享？3，什么是信息傳遞的有效性、可靠性和安全性？怎樣保障信息傳遞的有效性、可靠性和安全性？4，通信對(duì)社會(huì)進(jìn)步有什么貢獻(xiàn)？您對(duì)通信的發(fā)展趨勢(shì)有什么判斷？19-9月-2499

第五章信息處理

IntroductiontoInformationScience&TechnologyHongLiangLiang19-9月-24100需要特別關(guān)注的問(wèn)題1，什么是信息處理？2，為什么需要信息處理？3，有哪些重要的信息處理方法？4，信息處理的一般原理是什么？19-9月-24101什么是信息處理？

籠統(tǒng)地說(shuō)，為了一定目的而對(duì)信息進(jìn)行的任何合理操作都稱為信息處理。

值得注意的是，信息要由信號(hào)來(lái)表示，信號(hào)是攜帶信息的載體。對(duì)信息的處理通常會(huì)涉及到信號(hào)載體；同樣，對(duì)信號(hào)的處理也可能涉及到它所攜帶的信息。

因此，更確切地說(shuō)，以信息為目標(biāo)的處理（即使這種處理會(huì)涉及到信號(hào)）稱為信息處理；以信號(hào)為目標(biāo)的處理（即使這種處理會(huì)涉及到信息）則稱為信號(hào)處理。19-9月-24102為什么需要信息處理？

直接的目的是使信息更便于被利用；進(jìn)一步的目的是希望從信息提煉知識(shí)和解決問(wèn)題的策略。

按照信息處理的深度和處理的目標(biāo)，信息處理可以分為三個(gè)深淺不同的層次：（1）預(yù)處理（計(jì)算機(jī)）（2）由信息提煉知識(shí)（人工智能）（3）由知識(shí)和目標(biāo)制定策略（人工智能）19-9月-24103信息處理在信息過(guò)程中的地位信息傳遞通信信息處理計(jì)算策略傳遞通信策略執(zhí)行控制信息獲取傳感信息源-宿外部世界知識(shí)生成人工智能策略制定人工智能認(rèn)識(shí)世界改造世界信號(hào)特性

信號(hào)通常是以電信號(hào)的形式反映信息的各種物理量。電信號(hào)通常是時(shí)間變量t的函數(shù)。信號(hào)隨時(shí)間變化的函數(shù)曲線稱為信號(hào)的波形。信號(hào)的特性可從三方面來(lái)描述：時(shí)域特性頻域特性空域特性時(shí)域特性空域特性頻域特性

示例：時(shí)域特性常見人體生理信號(hào):

EEG(腦電)ECG(心電)示例：時(shí)域特性

火車?guó)Q笛信號(hào)

示例：時(shí)域特性

一段語(yǔ)音信號(hào)信號(hào)時(shí)域與頻域描述示例心電信號(hào)及其頻譜

語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形及其頻譜

土星多光譜圖像及其2維頻譜

空域圖像頻域描述信號(hào)時(shí)域與頻域描述示例為什么進(jìn)行信號(hào)處理信號(hào)被淹沒在噪聲里；信號(hào)與干擾混合在一起；要從信號(hào)中提取有用特征（譜分析）；將信號(hào)構(gòu)建成易于有效傳輸?shù)男问健瓰槭裁催M(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理（1）計(jì)算機(jī)操作的是二進(jìn)制數(shù)碼信號(hào)二進(jìn)制數(shù)碼的信號(hào)波形（2）只有數(shù)字信號(hào)才能精確表示物理量模擬萬(wàn)用表模擬量根據(jù)表的指針讀數(shù)，一般只能精確到三位數(shù)。數(shù)字萬(wàn)用表二進(jìn)制數(shù)字可表示物理量所要求的精度。目前可精確到10位數(shù)以上（對(duì)應(yīng)采用32位二進(jìn)制數(shù)碼表示一個(gè)數(shù)值）。邏輯電路有兩個(gè)狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)“1”和“0”，計(jì)算機(jī)通過(guò)邏輯電路實(shí)現(xiàn)運(yùn)算。二進(jìn)數(shù)碼波形實(shí)際信號(hào)波形受干擾后的波形定時(shí)信號(hào)再生信號(hào)為什么進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理（3）數(shù)字信號(hào)受干擾后可以再生，消除干擾影響受干擾后的信號(hào)經(jīng)再生定時(shí)判決可正確恢復(fù)。3、Whydigitalsignalprocessing?（續(xù)2）（4）數(shù)字信號(hào)可采用時(shí)間復(fù)用提高傳輸效率例如：在閉路電視電纜上，原傳一路模擬電視信號(hào)的通道內(nèi)，可以同時(shí)傳4~8路數(shù)字電視節(jié)目（這涉及較多概念，在《通信原理》課程中會(huì)詳細(xì)講授）。（5）數(shù)字電路性能穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)、維護(hù)、生產(chǎn)方便，體積小，重量輕數(shù)字電路高頻模擬電路模擬與數(shù)字信號(hào)示例1:模擬與數(shù)字信號(hào)示例2:模擬與數(shù)字信號(hào)示例3:

數(shù)字化優(yōu)點(diǎn)性能穩(wěn)定、生產(chǎn)方便（五）便于計(jì)算機(jī)操作（一）傳輸效率高（四）抗干擾

能力強(qiáng)（三）精確表示物理量（二）為什么進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理19-9月-24124信號(hào)預(yù)處理

信息的預(yù)處理包括：信號(hào)處理。例如：

--有效性編碼（為了提高信號(hào)含信率但不改變信息）；

--可靠性編碼（為了提高信號(hào)抗擾力但不改變信息）；

--調(diào)制（為了頻譜遷移和提高信號(hào)能量效率）；

--安全性編碼（為了保護(hù)信息而不改變信息）；

--濾波（為了節(jié)約頻帶和減少噪聲）；--放大（為了使信號(hào)不被噪聲淹沒）；19-9月-24125信息的預(yù)處理

信息的預(yù)處理包括：淺層信息處理。

淺層信息處理（基于語(yǔ)法信息）的例子包括：

--對(duì)信息進(jìn)行分類（模式分類）；

--對(duì)信息進(jìn)行排序（也是一種分類）；

--壓縮信息（消除次要信息，提高信息效率）；

--計(jì)算信息的參數(shù)（以便有效地表示信息）；

--提取信息的特征（以便更有效地識(shí)別信息）。19-9月-24126

深層信息處理（智能信息處理）之一由信息生成知識(shí)舉例：由信息樣本歸納概念（知識(shí)的基元）

大規(guī)模信息樣本庫(kù)

信息處理的歸納算法概念19-9月-24127由信息生成知識(shí)的算法例：由信息樣本歸納概念（知識(shí)的基元）（1）給定信息樣本

x(1),提取它的特征

f(1);（2）給定信息樣本

x(2),提取特征

f(2)，檢驗(yàn)

f(2):

若

f(2)=f(1)，則保留x(2)；否則，丟棄x(2);（3）給定信息樣本x(n),重復(fù)步驟2的做法;（4）當(dāng)

n足夠大時(shí),必存在某個(gè)正整數(shù)

k<n

使得

k個(gè)樣本特征

f(1)=···=f(k)=f(x);（5）這

k個(gè)信息樣本（特征均為

f(x)）形成一個(gè)特殊集合,

稱為概念。其中

f(x)就是這個(gè)概念的內(nèi)涵，而所有這

k個(gè)樣本則是它的外延。

19-9月-24128

深層信息處理（智能信息處理）之二由知識(shí)制定策略知識(shí)庫(kù)目標(biāo)知識(shí)信息處理的演繹算法問(wèn)題策略例：深藍(lán)計(jì)算機(jī)（國(guó)際象棋弈棋機(jī)）物聯(lián)網(wǎng)：深層信息處理（人工智能）的應(yīng)用之一19-9月-2412919-9月-24129

問(wèn)題-目標(biāo)

傳感

計(jì)算計(jì)算控制

通信

通信

知識(shí)庫(kù)計(jì)算決策

智能決策

智能控制智能機(jī)器人：深層信息處理（人工智能）典型應(yīng)用19-9月-24130

問(wèn)題在目標(biāo)引導(dǎo)下制定策略解決問(wèn)題的行動(dòng)知識(shí)庫(kù)面臨問(wèn)題檢索知識(shí)理解問(wèn)題獲得知識(shí)19-9月-24131信號(hào)處理與信息處理的關(guān)系操作對(duì)象側(cè)重處理方式目的信號(hào)處理基于波形對(duì)信號(hào)操作形式波形常規(guī)處理提高效率提高信噪比等性能信息處理基于內(nèi)容對(duì)信息操作內(nèi)容意義智能處理學(xué)習(xí)功能獲取知識(shí)獲得智能19-9月-24132常規(guī)信息處理與智能信息處理的關(guān)系模式輸入輸出分類舉例1信號(hào)信號(hào)常規(guī)信息處理（信號(hào)處理）濾波，放大2信號(hào)信息檢測(cè)，分類，估計(jì)3信息信息編碼，壓縮4信息知識(shí)識(shí)別，融合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，推理系統(tǒng)5知識(shí)智能智能信息處理智能決策，智能機(jī)19-9月-24133信息處理的一般原理1，任何信息處理都必須具有明確的目的，否則將無(wú)所遵循。2，信號(hào)處理的目的是為了改進(jìn)信號(hào)的特性；不涉及或很少涉及信息的改變。3，淺層信息處理的目的是使信息更便于利用，通常是在語(yǔ)法信息層次上所進(jìn)行的處理。4，深層信息處理的目的是要把信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)和解決問(wèn)題的智能策略，因此需要全信息和相關(guān)知識(shí)的支持。本章思考題1，什么是信息處理？2，為什么需要信息處理？3，什么是深層信息處理？它和淺層信息處理有什么區(qū)別？4，怎樣才能從信息中提煉出知識(shí)？5，怎樣由知識(shí)制定策略？

第六章策略執(zhí)行

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需要特別關(guān)注的問(wèn)題抽象的策略是怎樣轉(zhuǎn)化為具體的行為的？有哪些策略執(zhí)行的有效方法？?jī)?nèi)容提要信息控制控制的基本概念由信息到行為的轉(zhuǎn)換機(jī)制典型的控制方法信息顯示信息顯示的基本原理信息顯示的作用信息顯示的基本方法6.1信息控制信息的價(jià)值在于能夠被加工成知識(shí)和解決問(wèn)題的策略，從中轉(zhuǎn)化成為解決問(wèn)題的行為。信息控制和信息顯示是實(shí)現(xiàn)信息執(zhí)行的有效手段和方式。6.1.1控制的基本概念自動(dòng)化技術(shù)：機(jī)器、設(shè)備、過(guò)程或系統(tǒng)脫離人的控制而自動(dòng)操作，并使其表現(xiàn)出人們所期望的預(yù)定行為的技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)歷史悠久，在我國(guó)東漢時(shí)期就出現(xiàn)了記里鼓車。東漢靈帝時(shí)期畢嵐所創(chuàng)造的汲水裝置——龍骨水車，是我國(guó)乃至世界上最早的水車，西方遲至1500年后才能制造這種以鏈輪傳動(dòng)、翻板提升為工作原理的水車。魏晉時(shí)期，馬鈞研制出利用差動(dòng)齒輪機(jī)械構(gòu)造原理傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車。1788年，瓦特發(fā)明了控制蒸汽機(jī)速度的離心式調(diào)速器。當(dāng)蒸汽機(jī)負(fù)載或蒸汽供給量發(fā)生變化時(shí)，離心式調(diào)速器能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門的開度，從而控制蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定。1948年美國(guó)數(shù)學(xué)家維納發(fā)表《控制論》，1954年我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森在美國(guó)發(fā)表《工程控制論》，這兩本專著的問(wèn)世標(biāo)志著自動(dòng)化作為一門科學(xué)技術(shù)基本形成?？刂频幕靖拍钭詣?dòng)化技術(shù)的核心是控制，而控制是以預(yù)期目標(biāo)為引導(dǎo)，以信息作為研究對(duì)象，研究如何將對(duì)象所呈現(xiàn)的信息經(jīng)加工處理后，形成控制信號(hào)作用于對(duì)象，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化行為。控制是將信息轉(zhuǎn)換成為控制行為的手段，那么控制是如何將信息轉(zhuǎn)換為控制行為的呢？人控制水溫的過(guò)程人控制的對(duì)象是水，控制目標(biāo)是使水溫到達(dá)某一恒值，閥門的方向和大小是控制水溫的手段。人調(diào)節(jié)水溫的關(guān)鍵因素是實(shí)際水溫信息能被反饋回來(lái)，并與期望水溫比較。反饋是實(shí)施控制的關(guān)鍵因素。人腦比較實(shí)際溫度與理想溫度的差值人手閥門水實(shí)際水溫期望水溫老鷹捉兔子的例子鷹捉兔子的過(guò)程示意圖控制目標(biāo)：鷹與兔子位置重合。鷹眼鷹腦鷹翅膀鷹的身體鷹的位置兔子位置+_典型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)+

輸入輸出控制器Controller執(zhí)行器Actuator被控對(duì)象Plant傳感器Sensor自動(dòng)控制系統(tǒng)與人或動(dòng)物的控制相似。維納把控制論定義為“關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)”，闡明了動(dòng)物和機(jī)器控制的相關(guān)性。6.1.2由信息到行為的轉(zhuǎn)換機(jī)制控制的研究對(duì)象不是物質(zhì)，也不是能量，而是信息。自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)使被控對(duì)象按照人的意志來(lái)自動(dòng)運(yùn)行的系統(tǒng)，它按照某種控制規(guī)律將被控對(duì)象呈現(xiàn)的信息轉(zhuǎn)換為施加于被控對(duì)象的控制行為?？刂破鲗⒄`差信息轉(zhuǎn)換為控制行為的指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)再根據(jù)這一指令產(chǎn)生控制行為作用于被控對(duì)象，使被控對(duì)象出現(xiàn)人們預(yù)期的行為。由信息到行為的轉(zhuǎn)換過(guò)程給定目標(biāo)(給定信號(hào))被控對(duì)象的信息執(zhí)行器的控制動(dòng)作控制裝置被控對(duì)象傳感器控制器執(zhí)行器6.1.3典型的控制方法比例－積分－微分控制

（PID控制）最優(yōu)控制自適應(yīng)控制智能控制（1）比例－積分－微分控制（PID控制）比例控制器采用簡(jiǎn)單的比例控制常常會(huì)使調(diào)節(jié)過(guò)程出現(xiàn)振蕩。比例＋微分控制器“微分”能夠預(yù)測(cè)誤差變化趨勢(shì)。對(duì)有較大慣性和（或）滯后元件的被控對(duì)象，能改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。比例＋積分控制器為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中引入“積分”項(xiàng)PID控制比例積分微分

被控對(duì)象

●r(t)c(t)e(t)●u(t)（2）最優(yōu)控制對(duì)于非常復(fù)雜的被控對(duì)象，例如電機(jī)拖動(dòng)控制、航天飛行器的控制等，這類控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求很高，簡(jiǎn)單的PID控制器顯得無(wú)能為力，很難達(dá)到技術(shù)要求。這類控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)與PID控制不同的是：通過(guò)設(shè)計(jì)控制器來(lái)使某個(gè)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到極值（極大或極?。?，這樣的控制稱為最優(yōu)控制。最優(yōu)控制研究的核心問(wèn)題是：在給定限定條件和性能指標(biāo)下，去尋求最優(yōu)的控制規(guī)律，使得系統(tǒng)性能或品質(zhì)的某個(gè)“指標(biāo)”在一定意義下達(dá)到最優(yōu)值。最優(yōu)控制系統(tǒng)控制主體執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象噪聲目標(biāo)誤差比較

如果控制系統(tǒng)的要求是：使控制對(duì)象實(shí)際輸出與控制目標(biāo)之間的“誤差最小”，則“策略調(diào)整”的任務(wù)就要按照“誤差最小化”的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。這里的控制目標(biāo)是固定的。策略調(diào)整調(diào)整實(shí)際輸出（3）自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制可以根據(jù)實(shí)際被控對(duì)象的變化，自動(dòng)調(diào)整控制器，以使得控制系統(tǒng)的性能維持在最優(yōu)狀態(tài)?；舅枷耄簩?shí)時(shí)、在線地獲得被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型變化，再根據(jù)模型變化來(lái)改變控制器的參數(shù)，達(dá)到保持控制系統(tǒng)性能的目的。自適應(yīng)控制系統(tǒng)控制主體執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象噪聲目標(biāo)誤差比較

如果控制系統(tǒng)的要求是：使控制對(duì)象實(shí)際輸出與控制目標(biāo)之間的“誤差最小”，而“目標(biāo)”本身是可變的，則“策略調(diào)整”的任務(wù)就要按照“自適應(yīng)”的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。策略調(diào)整調(diào)整實(shí)際輸出

這里的前提是：策略調(diào)整的速度要比目標(biāo)變化的速度快。（4）智能控制對(duì)于某些復(fù)雜被控對(duì)象，人可以很好的控制。人在控制過(guò)程中，沒有建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，而是憑著經(jīng)驗(yàn)對(duì)復(fù)雜被控對(duì)象進(jìn)行控制，控制效果卻很好。智能控制就是借助人工智能方法來(lái)模擬人的控制方式進(jìn)行控制的。根據(jù)所采用的人工智能方法，智能控制可分為模糊控制神經(jīng)控制專家系統(tǒng)控制智能控制——模糊控制模糊控制無(wú)需建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，是完全在操作人員控制經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。模糊控制的基本思想是把人類對(duì)特定對(duì)象或過(guò)程的控制策略總結(jié)成一系列“IF(如果)，THEN(那么)”形式的控制規(guī)則，通過(guò)模糊推理得到控制作用，作用于被控對(duì)象。在控制水溫過(guò)程中，假設(shè)E表示期望水溫與實(shí)際水溫的誤差，U表示人控制閥門的方向和開度，那么人控制水溫的控制規(guī)則為：

IFEis正大，THENUis負(fù)大

IFEis正小，THENUis負(fù)小

IFEis零，THENUis零

IFEis負(fù)小，THENUis正小

IFEis負(fù)大，THENUis正大智能控制——神經(jīng)控制基于人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，人們?cè)O(shè)計(jì)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬人類的學(xué)習(xí)和記憶能力，用于解決實(shí)際問(wèn)題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用作控制器，稱為神經(jīng)控制器。6.2信息顯示

信息顯示研究如何采用有效的手段將信息處理的結(jié)果直觀、迅速地傳輸給人的大腦，即把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成文字、圖形、圖像、語(yǔ)音等形式，通過(guò)智能行為者對(duì)信息的理解起到信息執(zhí)行的作用，從而形成有效的“信息表示”方法。6.2.1信息顯示的基本原理生活在客觀世界中的人，每時(shí)每刻都要從外部世界獲得信息。人類感知外界信息依靠眼、耳、鼻、舌、身(皮膚)所具有的視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺。研究表明，人的各種感覺器官?gòu)耐饨绔@得的信息中，視覺占60%，聽覺占20%，觸覺占15%，味覺占3%，嗅覺占2%。(1)信息的視覺顯示信息的視覺顯示是通過(guò)顯示器如儀表、信號(hào)燈、熒光屏來(lái)呈現(xiàn)的，這些顯示器的設(shè)計(jì)需要適合人眼的特點(diǎn)。

眼睛接收光線，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并傳遞給大腦。儀表是出現(xiàn)最早而且應(yīng)用最廣泛的一種視覺顯示器。汽車儀表盤飛機(jī)儀表盤信號(hào)燈是傳遞信息的重要手段交通燈機(jī)場(chǎng)的跑道燈熒光屏為多種類型的信息形象化顯示提供了一種方便手段雷達(dá)顯示屏電腦/電視顯示屏示波器顯示屏大型戶外廣告顯示屏(2)信息的聽覺顯示聽覺傳導(dǎo)系統(tǒng)可分成兩大類：聲音警覺系統(tǒng)和言語(yǔ)通信系統(tǒng)。聽覺由空氣中的振動(dòng)或聲波引起的，耳朵接收并傳播這些振動(dòng)到聽覺神經(jīng)。(3)信息的觸覺顯示皮膚感覺分為觸壓覺、溫度覺（冷覺和熱覺）和痛覺。大部分觸覺顯示器用手和手指作為信息的特定接收器，但并不是手部所有部分都有相等的觸感受性。觸屏手機(jī)(4)信息的嗅覺顯示嗅覺顯示器尚未普遍應(yīng)用，這是因?yàn)椴煌谋亲痈惺苄圆煌煌獾谋亲痈惺苄韵陆?。盡管如此，嗅覺顯示器依然在某些特殊場(chǎng)合得到了應(yīng)用，例如煤氣中添加特有臭味以示警報(bào)，美國(guó)的一些地下鐵礦里采用惡臭系統(tǒng)在危急情況下發(fā)出撤井信號(hào)。它們就是利用了嗅覺顯示器的強(qiáng)滲透性的優(yōu)點(diǎn)。6.2.2信息顯示的作用

信息顯示的作用就是通過(guò)不同的通道傳遞給人信息顯示的作用大體可以分為主動(dòng)執(zhí)行和被動(dòng)執(zhí)行兩個(gè)方面。主動(dòng)執(zhí)行是指信息顯示后，要求信息的接受者（可用是高等智能體，也可以是智能機(jī)器人等）必須給出恰當(dāng)?shù)幕貞?yīng)。被動(dòng)執(zhí)行是，信息系統(tǒng)完成信息的控制和執(zhí)行作用，通常需要顯示必要的信息，以驅(qū)動(dòng)信息接受者的執(zhí)行。此時(shí)，信息的接受者可以進(jìn)行選擇，考慮是否按照信息系統(tǒng)的本身目的和要求采取措施，或者采取進(jìn)行其他的行為。6.2.3信息顯示的基本方法計(jì)算機(jī)是信息顯示的最基本平臺(tái)。除音頻、視頻、圖形和動(dòng)畫等常規(guī)的計(jì)算機(jī)顯示外，還試圖將計(jì)算機(jī)開發(fā)成一臺(tái)“通用機(jī)器”，使它能完整地理解人的需要，并和人溝通信息。信息顯示的多樣性和多模態(tài)多媒體（多樣化、集成性和交互性）屏幕顯示字符的顯示字段的布局圖形與圖像自然語(yǔ)言對(duì)話(1)多媒體多媒體常常指信息表示的多樣化，常見的形式有文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等多種形式，那些可以承載信息的程序、過(guò)程或活動(dòng)也是媒體。同時(shí)，多媒體還具有交互性和集成性的特點(diǎn)。多媒體教室多媒體會(huì)議室車載多媒體系統(tǒng)(2)屏幕顯示屏幕顯示要求快速地查詢多種資源，同時(shí)最低限度的分散使用者的注意力，對(duì)大多數(shù)系統(tǒng)，顯示設(shè)計(jì)是成功設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵部分，密集或零亂的顯示能使人生氣，而前后不一致的格式也會(huì)抑制性能的發(fā)揮。(3)字符的顯示“房”機(jī)內(nèi)碼B7BF，區(qū)位碼=B7BF-0A0A=171F(H)，2331(10)(4)字段的布局(5)圖形和圖像(6)語(yǔ)音識(shí)別與生成(7)自然語(yǔ)言對(duì)話本章思考題1，策略執(zhí)行的本質(zhì)是什么？為什么信息可以變成行為？2，策略執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)方式有哪些？它們之間的異同是什么？3，相對(duì)于開環(huán)控制而言，閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是什么？4，什么是最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制？它們有什么異同？5，智能控制的智能表現(xiàn)在什么地方？它和自適應(yīng)控制有什么重要的區(qū)別？

第七章學(xué)科關(guān)系

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“學(xué)科”觀念的歷史演變

學(xué)科的觀念與當(dāng)時(shí)人類的認(rèn)識(shí)方法和認(rèn)識(shí)能力有關(guān)。

古代，人類的認(rèn)識(shí)方法比較原始，知識(shí)少，能力較差。所以，古代的學(xué)科概念是“籠統(tǒng)而直觀”。

近代人類利用工具認(rèn)識(shí)世界，認(rèn)識(shí)能力在廣度和深度上都突飛猛進(jìn)，形成了“分而治之”的方法論。因此，學(xué)科不斷被細(xì)分，新學(xué)科層出不窮。

現(xiàn)代人類發(fā)現(xiàn)，過(guò)分的“分而治之”割斷了學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系，不利于認(rèn)識(shí)事物的本來(lái)面目。于是，提出了“交叉學(xué)科”和“綜合學(xué)科”的理念。學(xué)科，是一個(gè)相對(duì)完整的學(xué)術(shù)系統(tǒng)

由若干相互聯(lián)系相互作用的要素所構(gòu)成且具有整體的功能和目標(biāo)者，謂之系統(tǒng)。

系統(tǒng)具有層次性：系統(tǒng)的要素可以稱為子系統(tǒng)，子系統(tǒng)的要素可以稱為子子系統(tǒng)，…。

系統(tǒng)具有相對(duì)性：系統(tǒng)內(nèi)部的要素是子系統(tǒng)，系統(tǒng)外部的條件是環(huán)境；若把子系統(tǒng)看作系統(tǒng)，則子子系統(tǒng)就成為子系統(tǒng)，原來(lái)的系統(tǒng)就成為它的環(huán)境；…

系統(tǒng)最重要的性質(zhì)是它的“整體性”：由于要素之間存在相互作用，因此，整體的作用不等于它的部分之和。一個(gè)良性的系統(tǒng)總有“1+1>2”的效應(yīng)。信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科體系信息傳遞通信信息處理計(jì)算策略傳遞通信策略執(zhí)行控制信息獲取傳感信息源-宿外部世界知識(shí)生成人工智能策略制定人工智能認(rèn)識(shí)世界改造世界智能信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)觀念下的信息科學(xué)技術(shù)體系網(wǎng)（圖）：若干節(jié)點(diǎn)和連接這些節(jié)點(diǎn)的邊的集合。外界傳感通信計(jì)算認(rèn)知決策通信控制這是一個(gè)網(wǎng)，一個(gè)信息網(wǎng)，一個(gè)有智能的信息網(wǎng)。網(wǎng)：系統(tǒng)的系統(tǒng)系統(tǒng)：若干要素及其相互作用構(gòu)成的有機(jī)整體。系統(tǒng)最重要的特性是：它的整體性。系統(tǒng)最重要的原理是：整體功能遠(yuǎn)大于部分功能的簡(jiǎn)單和。信息科學(xué)技術(shù)構(gòu)成了相對(duì)完整的體系

信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，它的整體功能就是：全面而有效地?cái)U(kuò)展了人類的信息能力，它的整體功能是智能能力，即認(rèn)識(shí)世界和優(yōu)化世界的能力。

信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科的各個(gè)要素對(duì)“認(rèn)識(shí)世界和改造世界”這個(gè)整體功能都有各自的貢獻(xiàn)，但是任何一個(gè)要素都不可能單獨(dú)完成這個(gè)整體的功能。

信息科學(xué)技術(shù)的極端重要性表現(xiàn)在它的整體功能上，而不是它的個(gè)別功能。信息科學(xué)技術(shù)的功能學(xué)科體系結(jié)構(gòu)

功能上的分支學(xué)科包括：

信息的本體理論（信息源：現(xiàn)實(shí)世界）

信息獲?。▊鞲信c識(shí)別）

信息傳遞（通信與存儲(chǔ)）

信息預(yù)處理（計(jì)算）

信息-知識(shí)-策略轉(zhuǎn)換（人工智能）

策略執(zhí)行（控制）

智能信息網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)）信息科學(xué)技術(shù)的技術(shù)學(xué)科體系結(jié)構(gòu)

制造技術(shù)上的分支學(xué)科包括：電子與微電子科學(xué)技術(shù)光電子科學(xué)技術(shù)生物信息科學(xué)技術(shù)量子信息科學(xué)技術(shù)機(jī)械與微機(jī)械技術(shù)分支學(xué)科的功能定位與擴(kuò)展計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)（硬件）計(jì)算理論與算法（軟件）計(jì)算機(jī)應(yīng)用

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由此可延伸到整個(gè)信息科學(xué)技術(shù)自動(dòng)化控制理論與技術(shù)執(zhí)行系統(tǒng)理論與技術(shù)系統(tǒng)工程–由此可延伸到整個(gè)信息科學(xué)技術(shù)通信工程通信系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)–由此可延伸到整個(gè)信息科學(xué)技術(shù)智能科學(xué)與技術(shù)狹義人工智能高等人工智能–由此可延伸到整個(gè)信息科學(xué)技術(shù)從不同角度看：信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科關(guān)系信息傳遞通信信息處理計(jì)算策略傳遞通信策略執(zhí)行控制信息獲取傳感信息源-宿外部世界知識(shí)生成人工智能策略制定人工智能認(rèn)識(shí)世界改造世界教育部發(fā)布的“工學(xué)”（部分）學(xué)科體系電氣類：電氣工程及其自動(dòng)化，智能電網(wǎng)信息工程電子信息類：電子信息工程，電子科學(xué)與技術(shù)，通信工程，微電子科學(xué)與工程光電信息科學(xué)與工程，信息工程，廣播電視工程，水聲工程電子封裝技術(shù)，集成電路設(shè)計(jì)與集成技術(shù)，醫(yī)學(xué)信息工程電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)，電波傳播與天線，電子信息科學(xué)與技術(shù)自動(dòng)化類：自動(dòng)化計(jì)算機(jī)類：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，軟件工程，網(wǎng)絡(luò)工程，信息安全，物聯(lián)網(wǎng)工程智能科學(xué)與技術(shù)，電子與計(jì)算機(jī)工程，空間信息與數(shù)字技術(shù)儀器儀表類：測(cè)控技術(shù)與儀器機(jī)械類：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其動(dòng)化，材料成型及控制工程，機(jī)械電子工程，過(guò)程裝備與控制工程，微機(jī)電系統(tǒng)工程管理學(xué)：信息管理與信息系統(tǒng)交叉類：數(shù)字媒體武器類：信息對(duì)抗技術(shù)如何妥善處理學(xué)科專業(yè)的問(wèn)題？1，尊重國(guó)家關(guān)于“學(xué)科專業(yè)”的現(xiàn)實(shí)安排2，了解學(xué)科專業(yè)本身的真正內(nèi)涵及其發(fā)展趨勢(shì)3，從“面向未來(lái)和面向現(xiàn)代化”的實(shí)際需求著眼4，寄希望于國(guó)家行政管理的改革5，精通所在的“小專業(yè)”，熟悉所在的“大學(xué)科”本章思考題1，什么是學(xué)科？劃定學(xué)科的根據(jù)是什么？越寬越好？還是越

窄越好？2，什么是信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科？它的整體功能是什么？3，通信、計(jì)算、智能、自動(dòng)化這些分支學(xué)科之間的關(guān)系是什么？它們?cè)凇靶畔⒖茖W(xué)技術(shù)學(xué)科”內(nèi)的功能定位是什么？4，您怎樣看待我國(guó)現(xiàn)行的“專業(yè)目錄”？怎樣對(duì)待您自己的

專業(yè)學(xué)習(xí)？

第八章學(xué)習(xí)方法

IntroductiontoInformationScience&Technology

一淺談知識(shí)與能力知識(shí)：人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造世界的實(shí)踐中獲得的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。事物之間存在有機(jī)的相互聯(lián)系。知識(shí)也如此。知識(shí)結(jié)構(gòu)：各種知識(shí)之間的有序邏輯關(guān)系構(gòu)成了知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)體系。層次上：基本知識(shí)、專門知識(shí)；深度上：感性知識(shí)、理性知識(shí)；知識(shí)和能力倒錯(cuò)現(xiàn)象：與知識(shí)結(jié)構(gòu)有關(guān)。結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)構(gòu)成的方式，即系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)要素相互聯(lián)系、相互作用的方式。合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，才具有潛在的創(chuàng)新功能。知識(shí)結(jié)構(gòu)：一般形態(tài)大規(guī)模多學(xué)科多層次動(dòng)態(tài)性相互聯(lián)系相互作用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)概念是知識(shí)的基元整體性：科學(xué)是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨(dú)的部門不是取決于事物的本質(zhì)，而是取決于人類認(rèn)識(shí)能力的局限性。實(shí)際上存在著由物理到化學(xué)，通過(guò)生物學(xué)和人類學(xué)到社會(huì)科學(xué)的鏈條。----普朗克層次性：基礎(chǔ)層次—普遍的基礎(chǔ)理論知識(shí)；中間層次—學(xué)科共同的理論知識(shí)；最高層次—專業(yè)最新知識(shí)和研究動(dòng)態(tài)；知識(shí)結(jié)構(gòu)：特征動(dòng)態(tài)性：不是凝固的、僵化的、不變的；是開放的、不斷更新和自我調(diào)控的。知識(shí)的生態(tài)學(xué)歸納目標(biāo)信息經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)驗(yàn)證規(guī)范性知識(shí)序化結(jié)構(gòu)性知識(shí)知識(shí)只有形成良性結(jié)構(gòu)，才能穩(wěn)固，也才便于理解和記憶。要有明確的目的（專業(yè)），才能形成良性的知識(shí)結(jié)構(gòu)。有結(jié)構(gòu)的知識(shí)（策略）才能真正成為解決問(wèn)題的能力。信息科學(xué)技術(shù)的知識(shí)內(nèi)涵通信計(jì)算通信控制信息源-宿外部世界認(rèn)知決策系統(tǒng)傳感探討信息的本質(zhì)，闡明其基本概念；建立信息的度量方法，包括語(yǔ)法、語(yǔ)義、語(yǔ)用信息的度量方法；研究信息運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，包括信息的感知、識(shí)別、表示、變換、傳遞、存儲(chǔ)、檢索、處理、認(rèn)知、再生、施效、優(yōu)化等過(guò)程的原理和方法；揭示利用信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化的方法；探索通過(guò)信息提煉知識(shí)、生成智能的工作機(jī)制與實(shí)現(xiàn)途徑。信息科學(xué)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)感測(cè)通信計(jì)算智能控制機(jī)械微機(jī)械電子微電子量子光電子生物電子新材料技術(shù)新能量技術(shù)社會(huì)-人文科學(xué)基礎(chǔ)自然科學(xué)基礎(chǔ)系統(tǒng)信息科學(xué)技術(shù)能力：人的內(nèi)在素質(zhì)的外化力量（哲學(xué)）；人順利完成某種活動(dòng)所必需的心理?xiàng)l件（心理學(xué)）；運(yùn)用知識(shí)和智力解決問(wèn)題的才能和技巧。是在知識(shí)和智力的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)踐而形成、發(fā)展和提高的。信息科學(xué)技術(shù)的能力結(jié)構(gòu)能力結(jié)構(gòu)：能力內(nèi)部各要素、成分之間合乎規(guī)律的組織形式，具有動(dòng)態(tài)性和綜合性。教育的最終目的是人的健全發(fā)展，其中，人的能力發(fā)展是核心內(nèi)容。信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科的能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)思維方法科學(xué)觀念基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)踐能力學(xué)習(xí)能力發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力解決問(wèn)題的能力人生觀道德觀責(zé)任觀身心素質(zhì)合作能力能力層次結(jié)構(gòu)信息素養(yǎng)獨(dú)立生活能力適應(yīng)能力審美鑒賞能力基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本方法研究創(chuàng)新能力政治識(shí)別能力系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力社交共事能力組織管理能力二關(guān)于學(xué)習(xí)方法的討論學(xué)習(xí)方法工欲善其事，必先利其器沒有正確的方法，即使有眼睛的博學(xué)者也會(huì)像瞎子一樣盲目摸索。---笛卡爾學(xué)習(xí)能力：獲得知識(shí)（技能）的能力；鞏固知識(shí)（技能）的能力；在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、運(yùn)用、駕馭知識(shí)的能力。大學(xué)與中學(xué)學(xué)習(xí)方法的差異

基礎(chǔ)教育

定向教育

教師主導(dǎo)教師引導(dǎo)

從師學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)

有限課堂

無(wú)限空間

共性教育個(gè)性發(fā)展啟蒙式學(xué)習(xí)

奠基型學(xué)習(xí)

建構(gòu)型學(xué)習(xí)大學(xué)學(xué)習(xí)的一般規(guī)律書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟?！爸鞠蚝团d趣”是最好的老師：有志者，事竟成。“以問(wèn)為學(xué)，自主建構(gòu)”是最有效的學(xué)習(xí)方法。“手腦互動(dòng)”是鍛造知識(shí)和能力的必要條件。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是創(chuàng)新的第一步。善于把失敗變?yōu)槌晒χ?。萬(wàn)丈高樓起于基礎(chǔ)，千里之行始于腳下。信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科特有的學(xué)習(xí)方法2，要努力確立“信息觀、系統(tǒng)觀、機(jī)制觀三位一體的科學(xué)觀”3，要了解和把握“信息轉(zhuǎn)換原理”這個(gè)普遍的科學(xué)規(guī)律1，要十分警惕“分而治之，機(jī)械還原”的傳統(tǒng)思維4，要明白“觀念正確和方法領(lǐng)先才能勢(shì)如破竹”的道理本章思考題1，什么是信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)？為什么？2，什么是信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科的學(xué)習(xí)方法？3，勤奮與聰明的關(guān)系是什么？4，您喜歡信息科學(xué)技術(shù)學(xué)科嗎？為什么？5，您是如何規(guī)劃您的大學(xué)階段的？

附言

國(guó)人貢獻(xiàn)IntroductiontoInformationScience&Technology

機(jī)制：科學(xué)創(chuàng)新的一般模型良性的知識(shí)結(jié)構(gòu)先進(jìn)的科學(xué)方法優(yōu)良的學(xué)術(shù)素質(zhì)發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題創(chuàng)新的學(xué)術(shù)成果優(yōu)良的學(xué)術(shù)素養(yǎng)：強(qiáng)烈熱愛科學(xué)，巨大的創(chuàng)新激情，堅(jiān)定的奉獻(xiàn)精神創(chuàng)新活動(dòng)機(jī)遇：科學(xué)方法論處在轉(zhuǎn)型期近代“分而治之”方法論不能完全適應(yīng)信息領(lǐng)域的研究需要信息科學(xué)研究方法論的基礎(chǔ)：信息觀，系統(tǒng)觀，機(jī)制觀西方學(xué)者熟悉并習(xí)慣于“分而治之”的經(jīng)典方法論我國(guó)學(xué)者的辯證思維方式，比較接近于信息科學(xué)的方法論幾個(gè)典型的創(chuàng)新案例認(rèn)知科學(xué)：人的認(rèn)知從全局開始（系統(tǒng)整體觀）可拓學(xué)：矛盾問(wèn)題的智能求解（辯證轉(zhuǎn)化）泛邏輯學(xué)：邏輯學(xué)的統(tǒng)一理論（系統(tǒng)觀）信息科學(xué)：全信息理論（信息觀，系統(tǒng)觀）人工智能：機(jī)制主義方法（信息觀，系統(tǒng)觀，機(jī)制觀）19-9月-24214

第九章未來(lái)趨勢(shì)

IntroductiontoInformationScience&TechnologyHongliangLianghliang@bupt

19-9月-24215信息領(lǐng)域近期出現(xiàn)的新技