试析马路红灯语音提示之信息量.docx

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1、试析马路红灯语音提示之信息量学 院：学 科：姓 名：学 号：电 话：摘要：从信息传递角度分析马路红灯语音提示器的特点及实用性，并建立马路红灯语音提示的信息通信模型，利用信息论的信息度量方法，计算“现在是红灯，请不要闯红灯”的提示音的信息量，结果表明语音提示器为行人提供行进方向是否为红灯的信息量为零，故提出一些合理建议，呼吁加强市民交通意识。关键词：信息量；有效信息；数学模型Abstract: It introduces and analyzes the characteristic and applicability of the voice prompting device for the

2、traffic red light based on the information transmission. In the study, an information transmission model of voice prompt for the red light is formulated, and the information volume of “not running across the road while its read light” is calculated with the method of information measurement. The res

3、ults show that the voice prompting device cant provide any information of the red light for pedestrians. It is necessary to improve the prompting device for the traffic red light and strengthen the citizens awareness of traffic.Key words: information content; effective information; mathematical mode

4、l0 引言交通事故对人生安全构成重大威胁；对社会资源、公共财产造成重大损失。如何有效的控制交通事故，已成为交通管理部门亟需研究的一个课题。南京市率先在全市各主要路口安装人行横道提示音装置。希望能通过“现在是红灯，请不要闯红灯”这样的提示音使得闯红灯现象逐步较少到完全消失。在设有人行道斑马线的十字路口，4个方向共有4组、8个人行过街信号灯，每个信号灯下分别固定着一台字典大小的语音提示器，高度约离地2米。提示器与信号灯的显示屏用电线相连，当行人过街红灯亮起时，语音提示器将反复传出柔和的女声提醒“现在是红灯，请不要闯红灯”；而绿灯亮起时，则是清脆的鸟鸣声。据路人、辅警表示，安装语音提示器后，闯红灯的

5、行人比以前至少减少了一半，效果非常明显。但也有市民表示，一个路口有两个信号灯，其中一个方向是绿灯时，另一个方向必然是红灯，所以耳朵中会一直听到“现在是红灯”的提示，在一定程度上会对不明所以的行人造成困扰。本文从信息学的角度来研究和评价马路红灯语音提示器，建立马路红灯语音提示的信息传输模型，利用信息论的信息度量方法，计算马路红灯语音提示的信息量。1马路红灯语音提示的信息通信模型1.1 信息通信模型从信息论的角度，通信系统的一般模型1如图1所示：信息由信息源产生，由发送设备编码转换成信号，经过信道载有信息的信号甲地传输到乙地。在传输到乙地过程中，由于噪声源的干扰等因素有部分信号绕过干扰到达接收设备

6、，接收设备将信号再“翻译”成信息传给受信者。图1 信息通信系统模型1.2 马路红灯语音提示的信息通信模型从本质上说，行人对马路红灯语音提示的接收是一个交通信息的通信过程。马路红灯语音提示信息通信模型如图2所示。图2 马路红灯语音提示的信息通信模型红灯语音提示器为信源，当行人过街红灯亮起时发出“现在是红灯，请不要闯红灯”的声音。过街行人为信宿，听到语音提示器的提醒，获取到红灯信息。2 基于信息理论的马路红灯语音提示信息量2.1 信息的度量方法信息的传递过程就是一个从不确定到确定的过程。收到某信息获得的信息量等于不确定性减少的量。信息量2也称信息熵，单位为比特。事物所承载的信息量的大小与该事物承载

7、的内容要素出现的概率大小有关。 狭义的信息论，也即香农信息论，是由香农和维纳创立，创立伊始即剔除了信息概念上的主观因素，给出了信息量的数学模型，如式(1)所示。 (1)式中， 表示某一事件，表示事件发生的概率，表示事件出现所带来的信息量。在此基础上，又提出了香农熵，它与热力学熵形式一样，符号相反，又称负熵。如式(2)所示。 (2a) (2b)式中，为信息结构，代表抽象的随机事件集是遍于事件上定义的概率分布。是与选取单位有关的常数，当取2为底时，信息单位是比特，。2.2 马路红灯语音提示信息量计算南京市在十字路口行人通道的红绿灯下方增设的红灯语音提示装置，每当对应方向的红灯亮起时就有“现在是红灯

8、，请不要闯红灯”的语音提示，根据实测，该提示音的传播几乎没有方向性且在嘈杂环境下亦能传得很远3。假设在十字路口四角的两个通行方向出现红、绿灯分别用事件、和、表示，行人听到红灯提示用事件表示，它们对应的概率分别为、和。行人听到红灯提示音获取的信息量为，由自信息量的定义，有，其中。3 马路红灯语音提示之信息量计算实例十字路口行人通道的红绿灯通行模型可以简单的分为两种情况4。第一种情况是十字路口的两个通行方向放行方式是一样的，即出现红、绿灯的概率是相同的。第二种情况是有一个通行方向是主要干道，则两个通行方向放行方式不同，出现红、绿灯的概率也不同。分别计算两种情况下行人听到提示音时获取的信息量。3.1

9、 两个通行方向绿灯等概率假设东西、南北两个通行方向上绿灯出现的概率是一样的，即，此时两个通行方向上出现红、绿灯的可能性可用如下的概率矩阵表示：其中，为出现红灯的概率，为出现绿灯的概率。此时，因为对于行人行进方向来说只有红灯和绿灯，因此在情况下，故，即由于行人总能一直听到红灯提示音并且无法辨别其来自的方向，听到红灯提示时获取的信息量为0，亦即说明红灯提示音并没有给出行人行进方向是否为红灯的任何信息。3.2 两个通行方向绿灯不等概假设东西通行方向上绿灯出现概率为，南北通行方向上绿灯出现概率为，此时两个通行方向出现红、绿灯的可能性可用如下的概率矩阵表示：此时，即此时红灯提示音也没有给出行人行进方向是

10、否为红灯的任何信息。4 马路红灯语音提示的信息量分析从狭义信息论的观点来看，根据计算出的信息量为0，可以得到该红灯语音提示没有给行人提供关于行进方向是否为红灯的任何信息的结论5。究其原因是因为始终出现“现在是红灯”的事件，即行人总能听到红灯提示音，而且由于喇叭声音具有四周的发散性，行人无法辨别其来自的方向。狭义信息论讨论的仅是客观问题，当讨论信息的作用、价值等问题时，必然涉及到主观因素，这就引出了广义信息论。广义信息论研究包括所有与信息有关的领域，如心理学，社会学等。下面从广义信息论的角度来分析马路红灯语音提示的信息量6。据一些路人、辅警表示，安装语音提示器后，闯红灯的现象比以前少了。这是因为

11、有些行人暂时没有养成遵守红绿灯过街的习惯，有了语音提示这种“温柔”的劝导提醒后，他们至少会抬头看一下再做出判断。同时这种劝导提醒也会给意图闯红灯的行人的心理上造成压力，使其有意识的去遵守交通规则。语音提示器的使用也会减轻了辅警的工作负担。但更多的市民认为这种红灯语音提示方式在遏制行人闯红灯上并没有多少效果。刚开始，人们对语音提示觉得新鲜，也乐于听从与遵守。但时间长了，行人就变得麻木。而且机械的提示一直重复，会令行人感到烦躁，产生抵触心理。再加上提示音代替了交通协勤人员的工作，使得部分协勤人员更加形同虚设了，原本就不怎么遵守交通规则的一些行人便开始我行我素起来。另外，由于一直出现“现在是红灯”的

12、事件，而语音提示器没有提供任何方向信息，导致行人仅通过语音提示器并不能判断出是哪个方向上出现红灯。对于视力残障者来说，同样是无法获得任何红绿灯信息。因此，无论是从狭义信息论的角度还是从广义信息论的角度来看，马路红灯语音提示器并没有给出行人行进方向是否为红灯的任何信息。因此，应当改进语音提示器的性能。同时，还应加强宣传教育，提高市民的交通意识，以减少闯红灯行为的出现。5 结论下面讨论一下通过何种改进能够让行人获取更多的信息量：1）根据分析可知，这一语音提示装置带给行人的信息量为0。所以，这一举措是有很大缺陷的。但是，另一方面，“现在是红灯，请不要闯红灯”的语音提示信息给行人带来的警示信息和道德约

13、束，则需要进行更广泛的社会调查。2）为了给行人带来信息量，提示信息需要改进，告诉行人十字交叉路口哪一个方向现在是红灯。比如：将两个方向的语音提示装置物理空间上分开，使得行人能够区分出语音提示音到底是在提示哪个方向上的红灯情况，将语音改为“行人请注意，现在南北（东西）方向是红灯，请在人行线外等候” 之类的提醒。3）从提示音的内容考虑，如此生硬的话语并不会带来太大的警示和道德约束，可以去除“现在是红灯”的判定，将语音改为“请按红绿灯指示通行，不要闯红灯”之类的提醒。参考文献1 Proakis，J.G.著，张力军,张宗橙,郑宝玉等译.数字通信M.电子工业出版社.北京.20102 沈连丰, 叶芝慧.信息论与编码M科学出版社.北京.2004.3左淑霞,席建锋,肖殿良,等.“特色交通标志”设计及其信息量度量方法研究J. 中国安全科学学报, 2010, 20(11): 139-144.4卢亮,石建军.基于信息量的交通标志信息表达方式比较研究J. 交通标准化, 2009, 15: 65-69.5黄凯,何勇,韩文元,等.公路指路标志极限信息量研究J. 市政技术, 2008, 26(6): 471-475.6曹鹏,吴文静,隽志才. 基于信息度量的交通标志视认性研究J. 公路交通科技, 2006,(09)