第2講信息的定性解析2.1信息科學的定義信息科學是以信息為主要研究對象、以信息運動過程的規律為主要研究內容、以信息科學方法論為主要研究方法、以擴展人的信息功能（全部信息功能形成的有機整體就是智力功能）為主要研究目標的一門科學。信息科學導論2.2信息的定義從本體論的意義上說，它是事物運動的狀態和狀態改變的方式；從認識論的意義上說，它是主體所感知的“事物運動狀態和狀態改變的方式”，包括主體所關心的這些運動狀態及其變化方式的形式、含義和價值。“事物”泛指一切可能的研究對象，包括外部世界的物質客體，也包括主觀世界的精神現象；“運動”泛指一切意義上的變化，包括機械運動、物理運動、化學運動、生物運動、思維運動和社會運動等；“運動狀態”是指事物運動在空間上所展示的性狀和形態；“運動狀態的變化方式”是指事物運動狀態隨時間而變化的過程樣式。信息科學導論2.2信息的定義由于引入主體這一條件，認識論層次的信息概念就具有了比本體論層次的信息概念豐富得多的內涵。這是因為，首先，作為認識的主體，他具有感覺能力，能夠感知事物運動狀態及其變化方式的外在形式；其次，他也具有理解能力，能夠理解事物運動狀態及其變化方式的內在含義；再者，他還具有目的性，因而能夠判斷事物運動狀態及其變化方式對其目的而言的價值。因此，在認識論層次上研究信息問題的時候，“事物的運動狀態及其變化方式”就不像在本體論層次上那樣簡單了，它必須同時考慮到形式、含義和效用三個方面的因素。信息科學導論2.2信息的定義我們把這樣同時考慮事物運動狀態及其變化方式的外在形式、內在含義和效用價值的認識論層次信息稱為“全信息”，而把僅僅計及其中的形式因素的信息部分稱為“語法信息”，把計及其中的含義因素的信息部分稱為“語義信息”，把計及其中的效用因素的信息部分稱為“語用信息”。換言之，認識論層次的信息乃是同時計及語法信息、語義信息和語用信息的全信息。信息科學導論2.2信息的定義下圖是關于“全信息”概念的一個圖示。狀態和狀態變化方式的形式化關系是抽象的語法信息；其與它的相應客體相關聯則將給語法信息賦予具體的含義，因而產生語義信息；而語法語義信息與主體的關聯則將表現這樣的語法和語義信息對主體的目的而言所具有的效用或價值，從而形成語用信息。信息科學導論2.2.1信息的特征第一特征：信息來源于物質，但又不是物質本身；第二特征：信息也來源于精神世界，但是又不限于精神領域；第三特征：信息與能量緊密相關，但是又與能量有質的區別；第四特征：信息可以被提煉成為知識，但信息本身不等于知識；第五特征：信息是具體的，可以被主體所感知、處理和利用；第六特征：信息可以被復制，可以被共享；第七特征：語法信息在傳遞和處理過程中永不增值；第八特征：在封閉系統中，語法信息的最大值不變。信息科學導論2.2.2信息的性質性質一普遍性；性質二無限性；性質三相對性；性質四傳遞性；性質五變換性；性質六有序性；性質七動態性；性質八轉化性。信息科學導論2.2.3信息的功能信息具有是一切生物進化的導向資源，是知識的來源；信息是控制的靈魂；信息是思維的材料。信息的最重要的功能是：信息可以通過一定的算法被加工成知識，并針對給定的目標被激活成為求解問題的智能策略，進而按照策略求解實際的問題。這是信息的最核心最本質的功能。信息-知識-智能（策略），這是人類智慧的生長鏈，或稱為智慧鏈。信息科學導論2.3信息科學的研究內容下圖給出了一種最抽象也是最一般的信息問題模型。被主體所感知的對象運動狀態及其變化方式是一種認識論意義的信息，稱之為第一類認識論意義的信息；由主體思維（也是一種事物）產生的運動狀態及其變化方式（代表主體的意志）也是一種認識論意義的信息，稱為第二類認識論意義的信息。顯然，這些信息的運動規律應當是信息科學的研究內容。信息科學導論2.3信息科學的研究內容主體通過獲取信息和傳遞信息來把對象的本體論信息轉變為第一類認識論信息，通過處理和認知信息來深入認識系統的運動狀態和方式，形成知識；“再生”第二類認識論意義的信息（策略信息）；控制的作用則是執行策略信息，產生控制行為，引導系統達到預定的目的狀態，完成主體對對象施行的變革。信息科學導論2.3信息科學的研究內容模型的真正最后環節應當是“信息組織”。它涉及到上述的信息全過程，即整個信息系統的優化。優化是系統的要害，它的重要標志是系統由非優（或低序）狀態轉化為優化（有序）狀態，這是系統自組織的標志。沒有優化（序化）的系統集成不但無益，往往反而有害。但是系統的優化（序化）過程又離不開利用系統的信息—知識—智能策略。“信息認知”和“信息再生”兩者共同構成了信息過程的核心，通常稱為“思維過程”，也被稱為“狹義智能”，因為的確，知識和智能策略都是在這里產生的。然而，一個“完整智能”，或者稱為“全義智能”，卻應當包括全部的信息過程。信息科學導論2.4信息科學的研究方法三個方法和兩個準則，即信息系統分析方法、信息系統綜合方法、信息系統進化方法、功能準則和整體準則。其中三個方法是整個方法論體系的靈魂，兩個準則是保證信息科學方法能夠正確實施的法則。信息科學方法論的基本要點是：在研究高級復雜的事物的時候，應當首先從信息（而不是物質或能量）的觀點出發，通過分析該事物所包含的信息過程來揭示它的復雜工作機制的奧秘，通過建立適當的信息模型和合理的技術手段來模擬或實現高級事物的復雜行為。信息系統分析方法主要解決高級復雜事物的工作機制的認識問題，信息系統綜合方法解決高級復雜事物的工作機制的實現問題，信息系統進化方法解決高級復雜系統的優化與發展問題。信息科學導論2.5信息科學的研究目標信息科學的研究目標–擴展人類的信息功能，后者的有機整體便是智力功能。只要信息科學確定了以信息作為它的主要研究對象，只要信息科學緊緊地抓住信息運動規律并進行深入研究，那么，擴展人類的信息功能特別是擴展它們的有機整體——智力功能——這個目標就勢在必達。信息科學導論2.6信息技術概述按照信息功能的天然流程，信息技術主要就包括傳感技術，通信技術，存儲技術，計算機技術，人工智能技術、控制技術和信息系統的優化技術等。傳感技術的任務是實現和擴展人的感覺器官獲取信息的功能；通信技術的任務是實現和擴展人的神經系統傳遞信息的功能；存儲技術的任務是實現和擴展人的記憶器官存儲信息的功能；計算機技術的任務是實現和擴展人的思維器官處理信息的功能，人工智能技術的任務是實現和擴展人的思維器官認知和決策的功能，控制技術的任務是實現和擴展人的行動器官執行策略信息的功能。信息科學導論2.6信息技術概述按照實現手段的不同，信息技術就有“機械信息技術”、“電子信息技術”、“光波信息技術”、“生物信息技術”以及“機械電子信息技術”、“光電子信息技術”、“生物電子信息技術”等分類。信息技術還可以產生更細的分類。比如，在電子信息技術內部，又可以由電子傳感技術、電子通信技術、電子存儲技術、電子計算機技術、基于電子的人工智能技術、基于電子的控制技術等等。同樣，在光波信息技術范疇，也可以有“光傳感技術”、“光通信技術”、“光存儲技術”、“激光計算技術”、“激光控制技術”等等。信息科學導論2.6信息技術概述基于全信息理論的信息科學對于信息技術最重要的啟示：這些表面看來似乎互相無關的技術實質上都是信息技術體系中一系列互相聯系、互相補充和互相支持的技術分支。一旦揭示了信息技術各個分支之間的本質聯系，一個具有更加重大意義的新的信息技術領域便登上了技術舞臺，而且對經濟的發展和社會進步發揮出更為巨大的推進作用，這就是“信息網絡技術”，更準確地說是“大規模智能化信息網絡技術”。它是信息時代最先進、最強大的通用社會生產工具，是當代信息技術發展的集中體現。信息科學導論2.6信息技術概述智能信息網絡技術的重要性在于：既然人類認識世界和改造世界的全部活動可以歸結為一種有目的的信息獲取、信息傳遞、信息認知、信息決策、信息施效的過程，那么，由于信息網絡也在相當程度上具備信息獲取、信息傳遞、信息認知、信息決策、信息施效的全部功能，它就可以在很大程度上幫助甚至在很大程度上部分地代替人類勞動者從事各種體力和腦力的勞動。而由于現代信息技術的突飛猛進，智能信息網絡的工作速度、工作精度、工作力度、工作的規范程度等等都大大優于人類自身的能力，因此，智能信息網絡對人類勞動者的幫助和某些方面的替代，將給經濟發展和社會進步帶來多么偉大的意義，就不言而喻了！信息科學導論信息獲取信息傳輸信息處理信息存儲信息利用語音獲取圖像獲取物理參數獲取遙感技術雷達GPS定位等編碼、調制、檢測固定通信移動通信光纖傳輸電波天線微波中繼等語音處理圖像處理文字處理信號處理信息處理神經網絡模式識別等磁存儲光存儲半導體存儲網絡存儲納米存儲等控制顯示信息服務網絡信息檢索等內容2.6信息技術概述信息科學導論通信技術與通信網集成電路控制科學與工程電子科學與技術信息與通信工程計算機科學與技術光電信息技術互聯網電磁波與無線電微波技術與微波集成電路數字媒體技術圖像信息處理與應用學科產業信息安全網絡信息檢索信息服務業2.6信息技術概述信息科學導論2.6信息科學與信息論

信息科學Shannon信息論研究面向智能系統（信息的全程系統）通信系統（智能系統的一個環節）研究目標擴展智力功能（信息功能的整體）擴展信息傳遞功能（智力功能的一部分）研究對象全信息（語法、語義、語用的整體）統計語法信息（全信息的一個部分）研究內容信息全過程信息傳遞過程（全過程的子過程）研究方法信息科