信息科学技术导论教学课件汇总完整版电子教案全书课件(最新).ppt

《信息科学技术导论教学课件汇总完整版电子教案全书课件(最新).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信息科学技术导论教学课件汇总完整版电子教案全书课件(最新).ppt（253页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、04-3月-231Welcome to the Lectures ofIntroduction to IST 信息科学技术导论信息科学技术导论 04-3月-232您认为什么是信息科学技术？您认为什么是信息科学技术？04-3月-233目目 录录第一章第一章 大科学观大科学观第二章第二章 基础概念基础概念第三章第三章 信息获取信息获取第四章第四章 信息传递信息传递第五章第五章 信息处理信息处理第六章第六章 策略执行策略执行第七章第七章 学科定位学科定位第八章第八章 学习方法学习方法第九章第九章 未来趋势未来趋势第十章第十章 放眼社会放眼社会参考文献参考文献信息科学与技术导论（第二版），北京邮电大学

2、出版社信息科学与技术导论（第二版），北京邮电大学出版社信息科学原理（第三版），北京邮电大学出版社信息科学原理（第三版），北京邮电大学出版社04-3月-234 第一章第一章 大科学观大科学观-为什么我们能够有幸学习和研究信息科学技术？为什么我们能够有幸学习和研究信息科学技术？04-3月-235什么是科学和技术？什么是科学和技术？什么是科学？什么是科学？关于世界本质及其运动规律的知识体系。关于世界本质及其运动规律的知识体系。04-3月-236科学的特点科学的特点科学是抽象的、开放的、动态更新的。科学是抽象的、开放的、动态更新的。知识是如何形成的？知识是如何形成的？自然科学、社会科学自然科学、社会科

3、学基础科学、应用科学基础科学、应用科学生物进化论取代上帝造人说生物进化论取代上帝造人说太阳中心说取代地球中心说太阳中心说取代地球中心说狭义相对论修正经典力学理论狭义相对论修正经典力学理论在实践过程中有所发现和创新；在实践过程中有所发现和创新；在实践过程中经历严格的检验和确证。在实践过程中经历严格的检验和确证。04-3月-237科学发展的原理科学发展的原理需求牵引与知识支撑原理需求牵引与知识支撑原理不是自由意志的创造。不是自由意志的创造。社会需求和社会知识状况的双重约束。社会需求和社会知识状况的双重约束。04-3月-238什么是技术？什么是技术？什么是技术？什么是技术？关于认识和改造自然的工艺方

4、法体系。关于认识和改造自然的工艺方法体系。技术的存在形态技术的存在形态抽象形态：技术方法。软形态。抽象形态：技术方法。软形态。具体形态：技术工具。硬形态。具体形态：技术工具。硬形态。04-3月-239技术的特点技术的特点技术也是开放的、动态更新的。技术也是开放的、动态更新的。技术的创造技术的创造“需求牵引需求牵引”更加明显和直接。更加明显和直接。性价比。性价比。新技术的发明：在实践过程中有所发现和创新；新技术的发明：在实践过程中有所发现和创新；新技术的检验：在实践过程中经历严格的检验和确证。新技术的检验：在实践过程中经历严格的检验和确证。04-3月-2310科学与技术的关系科学与技术的关系都是

5、人类创造的关于某种问题的有用的知识。都是人类创造的关于某种问题的有用的知识。科学理论回答科学理论回答“是什么是什么”的问题，的问题，技术方法回答技术方法回答“怎么做怎么做”的问题。的问题。相互作用、相互促进相互作用、相互促进科学理论指导人们发明创造更好的技术方法和工具；科学理论指导人们发明创造更好的技术方法和工具；技术方法和工具帮助人们更好的认识对象的本质和运动规技术方法和工具帮助人们更好的认识对象的本质和运动规律。律。04-3月-2311科学技术是怎样发生的？辅人律科学技术是怎样发生的？辅人律 世界上本没有科学，也没有技术，当然也没有工具。世界上本没有科学，也没有技术，当然也没有工具。人类凭

6、着赤手空拳与环境打交道。人类凭着赤手空拳与环境打交道。面对环境这个庞然大物，为了生存与发展，人类只能寻求面对环境这个庞然大物，为了生存与发展，人类只能寻求外力（工具）的帮助。外力（工具）的帮助。认识环境的变化规律和工具制造的知识，就是科学；而认识环境的变化规律和工具制造的知识，就是科学；而掌握工具制造的工艺，就是技术。掌握工具制造的工艺，就是技术。可见，科学与技术是人类进化到一定阶段为了生存与发展可见，科学与技术是人类进化到一定阶段为了生存与发展而摸索和创造的产物。它们的作用是而摸索和创造的产物。它们的作用是辅人辅人。04-3月-2312 科学技术的发生规律：辅人律科学技术的发生规律：辅人律生

7、产工具生产工具劳动对象劳动对象劳动者劳动者扩展能力扩展能力的需求的需求对劳动对象对劳动对象的认识的认识 videovideo04-3月-2313科学技术是怎样发展的？拟人律科学技术是怎样发展的？拟人律 科学技术的本质功能是科学技术的本质功能是“辅人辅人”：辅助人类认识世界和改：辅助人类认识世界和改造世界。那么，怎样辅助才有效呢？造世界。那么，怎样辅助才有效呢？根据人类生存发展（社会进步）的实际需要，科学与技术根据人类生存发展（社会进步）的实际需要，科学与技术就要研究：如何利用外部的资源制造工具来模拟和扩展人类就要研究：如何利用外部的资源制造工具来模拟和扩展人类认识世界和改造世界的能力：拟人律。

8、认识世界和改造世界的能力：拟人律。04-3月-2314科学技术发展的规律科学技术发展的规律 拟人律拟人律 已有的已有的 能力能力差距差距实践实践活动活动科学科学发展发展需要的需要的 能力能力 更高的更高的生存发生存发展目标展目标04-3月-2315科学技术拟人的路线是什么？科学技术拟人的路线是什么？而人的能力进化规律是：而人的能力进化规律是：体质体质体力体力智力智力。因此，科学与技术发展的具体进程必然是：因此，科学与技术发展的具体进程必然是：材料科学技术材料科学技术能量科学技术能量科学技术信息科学技术信息科学技术 人类认识世界和改造世界的能力包括三类基本成分：人类认识世界和改造世界的能力包括三

9、类基本成分：体质能力，体质能力，体力能力，智力能力。体力能力，智力能力。（合理性和强健性；充沛性和持久性；聪慧性和敏捷性）04-3月-2316 古代古代近代近代现代现代 支持的支持的 社会生产力社会生产力物质物质人力人力工具工具动力动力工具工具智能智能工具工具农业时代生产力农业时代生产力工业时代生产力工业时代生产力信息时代生产力信息时代生产力科技辅人的历史轨迹科技辅人的历史轨迹创制的创制的 工具工具所用的所用的 资源资源物质物质能量能量物质物质能量能量信息信息加工的加工的 产物产物材料材料材料材料动力动力材料材料动力动力知识知识时代时代扩展的扩展的 能力能力体质体质体力体力智力智力04-3月-

10、2317科学技术的使命是什么？科学技术的使命是什么？利用外在资源、创制先进工具、扩展人类能力。利用外在资源、创制先进工具、扩展人类能力。04-3月-2318信息科学技术：最先进的社会生产工具信息科学技术：最先进的社会生产工具认识世界认识世界改造世界改造世界04-3月-231904-3月-2319社会生产方式的转变规律社会生产方式的转变规律农业时代农业时代工业时代工业时代信息时代信息时代马克思：随着大工业的充分发展，劳动者不再是生产流程中的一个环节；马克思：随着大工业的充分发展，劳动者不再是生产流程中的一个环节；而是站在生产流程的旁边，对生产流程进行监督与管理。而是站在生产流程的旁边，对生产流程

11、进行监督与管理。人力工具人力工具传感工具传感工具动力工具动力工具信息获取信息获取信息传递信息传递信息处理信息处理知识生成知识生成策略制定策略制定策略传递策略传递策略执行策略执行什么是信息科学与技术？什么是信息科学与技术？信息科学是信息科学是以信息为研究以信息为研究对象对象、以信息全部运动过程的规律为研究以信息全部运动过程的规律为研究内容内容、以信息科学方法论为研究以信息科学方法论为研究方法方法、以扩展人的全部信息功能（智能）为研究以扩展人的全部信息功能（智能）为研究目标目标的新型综合学科。的新型综合学科。信息技术是实现信息功能的工具与工艺。集传感、计算机、信息技术是实现信息功能的工具与工艺。集

12、传感、计算机、自动控制、激光、通信、光电子、光导、人工智能之大成。自动控制、激光、通信、光电子、光导、人工智能之大成。04-3月-2321 掌握并普遍应用掌握并普遍应用基于信息科学技术的智能工具基于信息科学技术的智能工具是发展是发展现代化生产力的必由之路。现代化生产力的必由之路。也是工业也是工业-农业社会走向信息农业社会走向信息-智能社会的必由之路。智能社会的必由之路。为什么要学习信息科学技术？为什么要学习信息科学技术？面向未来、面向世界、面向现代化的有志青年，应当肩面向未来、面向世界、面向现代化的有志青年，应当肩负历史大任，为信息化、智能化、现代化做出积极贡献！负历史大任，为信息化、智能化、

13、现代化做出积极贡献！有机会学习、掌握和创新发展信息科学技术，既是当代有机会学习、掌握和创新发展信息科学技术，既是当代青年的幸运，也是当代青年肩负的伟大历史使命。青年的幸运，也是当代青年肩负的伟大历史使命。04-3月-2322思考题思考题1 1，您怎样理解科学技术发展的辅人律、拟人律和共生律？，您怎样理解科学技术发展的辅人律、拟人律和共生律？2 2，您同意，您同意“机器终将统治人类机器终将统治人类”的说法吗？为什么？的说法吗？为什么？3 3，为什么信息科学技术会成为现代社会标志性的科学技术？，为什么信息科学技术会成为现代社会标志性的科学技术？04-3月-23 第二章第二章 基础概念基础概念 -什

14、么是信息？什么是信息？Introduction to Information Science&Technology04-3月-23什么是信息？什么是信息？消息？消息？信号？信号？数据？数据？情报？情报？N.Wiener:Neither matter,nor energy.C.Shannon:Something that can reduce uncertainty.知识？知识？狭义的信息狭义的信息用来表示信息的载体用来表示信息的载体信息的一种记录和表示信息的一种记录和表示一种专门领域的信息一种专门领域的信息由信息提炼的高级产物由信息提炼的高级产物04-3月-23什么是信息？什么是信息？梦断美人

15、沉信息，梦断美人沉信息，目穿长路倚楼台。目穿长路倚楼台。唐代诗人唐代诗人 李中李中 暮春怀故人暮春怀故人N.Wiener:Neither matter,nor energy.控制论：动物与机器中的通信与控制问题控制论：动物与机器中的通信与控制问题（1948年）年）C.Shannon:Something that can reduce uncertainty.通信的数学理论通信的数学理论（1948年）年）04-3月-23什么是信息？什么是信息？信息就是负熵。信息就是负熵。Brillouin 科学与信息论科学与信息论（1956年）年）信息就是使概率分布发生变动的东西。信息就是使概率分布发生变动的东

16、西。M.Tribes能量与信息能量与信息（1971年）年）信息是反映事物的形式、关系和差别的东西，它包含在事物信息是反映事物的形式、关系和差别的东西，它包含在事物的差异之中，而不在事物本身。的差异之中，而不在事物本身。G.Longo信息论：新的趋势与挑战信息论：新的趋势与挑战（1975年）年）04-3月-23试回答一个问题：试回答一个问题：在人类出现之前，地球上是否存在信息？在人类出现之前，地球上是否存在信息？可见，信息的定义不简单。关键要看定义所依赖的条件。依据可见，信息的定义不简单。关键要看定义所依赖的条件。依据定义的定义的条件条件不同，信息的概念就会不同。不同，信息的概念就会不同。复杂对

17、象有许多不同的观察角度，成为许多不同的定义条件。复杂对象有许多不同的观察角度，成为许多不同的定义条件。因而会产生许多不同的定义。因而会产生许多不同的定义。04-3月-23定义复杂概念的一般方法定义复杂概念的一般方法约束条件约束条件 定义名称定义名称 定义层次定义层次 适用范围适用范围关注约束条件：条件不同，定义就不同；但可依条件而进退。关注约束条件：条件不同，定义就不同；但可依条件而进退。无无 最高最高 最广最广 最少最少 次高次高 次广次广 最多最多 最低最低 最窄最窄.04-3月-23 定义信息概念的方法定义信息概念的方法约束条件约束条件 定义名称定义名称 定义层次定义层次 适用范围适用范

18、围关注约束条件：条件不同，定义就不同；但可依条件而进退。关注约束条件：条件不同，定义就不同；但可依条件而进退。无无 本体论本体论 最高最高 最广最广 主体主体 认识论认识论 次高次高 次广次广 最多最多 最低最低 最窄最窄.04-3月-23本体论信息：本体论信息：事物本身所呈现的运动状态及其变化方式。事物本身所呈现的运动状态及其变化方式。认识论信息：认识论信息：认识主体所表述的事物运动状态及其变化方式。认识主体所表述的事物运动状态及其变化方式。由于认识主体具有：感知能力、理解能力、目的判断能力。由于认识主体具有：感知能力、理解能力、目的判断能力。因此，认识论信息的内涵变得更加丰富和复杂：可以定

19、义为：因此，认识论信息的内涵变得更加丰富和复杂：可以定义为：认识主体所表述的事物认识主体所表述的事物运动状态及其变化方式运动状态及其变化方式，包括它的，包括它的形式形式、内容内容和和价值价值，分别称为，分别称为语法信息语法信息、语义信息语义信息和和语用信息语用信息。它们的它们的整体整体则称为则称为全信息全信息。04-3月-23 本体论信息概念的诠释本体论信息概念的诠释本体论信息：本体论信息：事物事物关于自身运动状态及变化方式关于自身运动状态及变化方式的表述的表述。-可能的运动状态可能的运动状态-状态变化的方式状态变化的方式S1SNSn1)事物：泛指物质客体和精神现象事物：泛指物质客体和精神现象

20、2)运动：泛指一切意义上的变化运动：泛指一切意义上的变化04-3月-23认识论信息概念的诠释认识论信息概念的诠释主体主体关于某事物运动状态及其变化方式关于某事物运动状态及其变化方式的表述的表述：符号序列符号序列客体客体主体主体形式形式内容内容价值价值语义语义语法语法语用语用 全信息全信息04-3月-23全信息的度量全信息的度量其中（其中（1）针对标准分布；（）针对标准分布；（2）针对广义分布）针对广义分布04-3月-23 信息的特征信息的特征1，信息来源于物质，但又不是物质本身，因此，它从物质的运动，信息来源于物质，但又不是物质本身，因此，它从物质的运动中产生出来，又可以脱离物质而寄生于其他物

21、质（媒体），相对中产生出来，又可以脱离物质而寄生于其他物质（媒体），相对独立的存在。独立的存在。2，信息也来源于精神世界，但是又不限于精神领域。，信息也来源于精神世界，但是又不限于精神领域。3，信息与能量紧密相关，但是又与能量有质的区别。，信息与能量紧密相关，但是又与能量有质的区别。04-3月-23 信息的特征信息的特征4，信息可以被提炼成知识，但信息本身不等于知识。（现象与本，信息可以被提炼成知识，但信息本身不等于知识。（现象与本质）质）5，信息是具体的，可以被主体所感知、处理和利用。，信息是具体的，可以被主体所感知、处理和利用。6，信息可以被复制，可以被共享。，信息可以被复制，可以被共享。

22、7，语法信息在传递和处理过程中永不增值。，语法信息在传递和处理过程中永不增值。8，在封闭系统中，语法信息的最大值不变。，在封闭系统中，语法信息的最大值不变。04-3月-23 信息的性质信息的性质1，普遍性：信息是普遍存在的。，普遍性：信息是普遍存在的。2，无限性：在整个宇宙时空中，信息是无限的，即是是在有限空，无限性：在整个宇宙时空中，信息是无限的，即是是在有限空间中，信息也是无限的。间中，信息也是无限的。3，相对性：对于同一个事物，不同的观察者所获得的信息量可能，相对性：对于同一个事物，不同的观察者所获得的信息量可能不同。不同。4，传递性：信息可以在时空中从一点传递到另一点。，传递性：信息可

23、以在时空中从一点传递到另一点。04-3月-23 信息的性质信息的性质6，有序性：信息可以用来消除系统的不定性，增加系统的有序性。，有序性：信息可以用来消除系统的不定性，增加系统的有序性。7，动态性：信息是有时效的、有，动态性：信息是有时效的、有“寿命寿命”的、随时间变化的。的、随时间变化的。8，转化性：在一定的条件下，信息可以转化为物质、能量、时间，转化性：在一定的条件下，信息可以转化为物质、能量、时间及其它。及其它。5，变换性：信息是可变换的，可以由不同载体用不同方法来载荷。，变换性：信息是可变换的，可以由不同载体用不同方法来载荷。04-3月-23 为什么信息那么重要？为什么信息那么重要？物

24、质及其运动物质及其运动人类人类本体论信息本体论信息智能策略智能策略信息是一种资源，是人类一切智慧的源泉。信息是一种资源，是人类一切智慧的源泉。04-3月-23 为什么信息那么重要？为什么信息那么重要？信息最重要的功能是：信息最重要的功能是：信息可以通过一定的算法被加工成知识，并针对给信息可以通过一定的算法被加工成知识，并针对给定的目标被激活成为求解问题的智能策略，进而按定的目标被激活成为求解问题的智能策略，进而按照策略求解实际的问题。这是信息的最核心、最本照策略求解实际的问题。这是信息的最核心、最本质的功能。质的功能。信息信息-知识知识-智能（策略），这是人类智慧的生长智能（策略），这是人类智

25、慧的生长链，或智慧链。链，或智慧链。04-3月-23为什么信息科学技术那么重要？为什么信息科学技术那么重要？信息信息，是，是信息时代的信息时代的标志性标志性战略资源战略资源，信息科学技术信息科学技术，是信息时代的是信息时代的标志性标志性的科学技术领域。的科学技术领域。资源资源产品产品科学技术科学技术物质资源物质资源 材料科学技术材料科学技术 优质材料优质材料能量资源能量资源 能量科学技术能量科学技术 高效动力高效动力信息资源信息资源 信息科学技术信息科学技术 智能策略智能策略 资源，是人类生存发展的基础。资源，是人类生存发展的基础。把资源转换为产品，是科学技术的根本使命。把资源转换为产品，是科

26、学技术的根本使命。04-3月-23重温信息科学与技术的定义重温信息科学与技术的定义信息科学是信息科学是以信息为研究对象、以信息为研究对象、以信息全部运动过程的规律为研究内容、以信息全部运动过程的规律为研究内容、以信息科学方法论为研究方法、以信息科学方法论为研究方法、以扩展人的全部信息功能（智能）为研究目标以扩展人的全部信息功能（智能）为研究目标的新型横断学科。的新型横断学科。信息技术是实现信息功能的工具与工艺。信息技术是实现信息功能的工具与工艺。04-3月-23信息科学技术：最先进的社会生产工具信息科学技术：最先进的社会生产工具认识世界认识世界改造世界改造世界04-3月-23信息科学的研究方法

27、信息科学的研究方法信息系统分析方法：解决高级复杂事物的工作机制信息系统分析方法：解决高级复杂事物的工作机制的认识问题。的认识问题。信息系统综合方法：解决高级复杂事物的工作机制信息系统综合方法：解决高级复杂事物的工作机制的实现问题。的实现问题。信息系统进化方法：解决高级复杂事物的优化与发信息系统进化方法：解决高级复杂事物的优化与发展问题。展问题。功能准则功能准则整体准则整体准则04-3月-23附：信息科学与信息论的联系与区别附：信息科学与信息论的联系与区别基本概念基本概念 形式形式-内容内容-价值三位一体价值三位一体 概率型的形式信息概率型的形式信息基本内容基本内容 信息运动全程的规律信息运动全

28、程的规律 信息传递的规律信息传递的规律基本方法基本方法 信息科学方法论信息科学方法论 统计方法统计方法基本目标基本目标 扩展人的全部信息功能扩展人的全部信息功能 扩展人的信息传递功能扩展人的信息传递功能应用范围应用范围 全部信息过程全部信息过程 随机场合随机场合（如通信等）（如通信等）信息论，原名信息论，原名“通信的数学理论通信的数学理论”，是信息科学的一个部分。，是信息科学的一个部分。信息科学信息科学 信息论信息论04-3月-23思考题思考题1，什么是本体论信息？什么是认识论信息（全信息）？，什么是本体论信息？什么是认识论信息（全信息）？2，为什么要研究全信息？没有全信息会有什么问题？，为什

29、么要研究全信息？没有全信息会有什么问题？3，什么是信息科学？它与信息论之间的关系是什么？，什么是信息科学？它与信息论之间的关系是什么？4，试论物质、能量、信息之间的相互关系。，试论物质、能量、信息之间的相互关系。04-3月-23 第三章第三章 信息获取信息获取Introduction to Information Science&Technology04-3月-23千里眼、顺风耳千里眼、顺风耳望远镜、显微镜望远镜、显微镜380780nm的可见光的可见光20Hz20KHz的音频的音频人类视觉、听觉、味觉、触觉等感知的响应是以神经生人类视觉、听觉、味觉、触觉等感知的响应是以神经生理电信号表示的。理

30、电信号表示的。04-3月-23信息获取在信息过程中的地位信息获取在信息过程中的地位认识世界认识世界改造世界改造世界04-3月-231，本体论信息的获取，本体论信息的获取04-3月-23怎样才能获取本体论信息？使用相应的传感器系统。怎样才能获取本体论信息？使用相应的传感器系统。传感器，就是对某种事物运动状态及其变化方式（即事物的物传感器，就是对某种事物运动状态及其变化方式（即事物的物理理/化学化学/生化参量的状态及其变化方式）敏感的器件。生化参量的状态及其变化方式）敏感的器件。例：用摄像机获取物景信息（物景运动状态及其变化方式）例：用摄像机获取物景信息（物景运动状态及其变化方式）事物事物光敏光敏

31、器件器件显示显示单元单元注意：传感系统（感觉器官）只能获得语法信息。注意：传感系统（感觉器官）只能获得语法信息。04-3月-23传感器，将被测的非电量变换成电量的装置。传感器，将被测的非电量变换成电量的装置。能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。器件或装置。(GB7665-87)敏感元件敏感元件传感元件传感元件变换元件变换元件电磁感应定律：当穿过导电回路所包围的面积的磁通量发生变电磁感应定律：当穿过导电回路所包围的面积的磁通量发生变化时，回路中就有感应电动势产生，感应电动势与磁通量对时化时，回路中就有感应电动势产

32、生，感应电动势与磁通量对时间的变化率的负值成正比。间的变化率的负值成正比。霍尔效应：通电的导体或半导体，在垂直于电流和磁场的方向霍尔效应：通电的导体或半导体，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势的现象。上将产生电动势的现象。04-3月-23光生伏特效应：光照使得（不）均匀半导体中产生光生电子和光生伏特效应：光照使得（不）均匀半导体中产生光生电子和空穴，并在空间分开而产生电位差的现象，即光能空穴，并在空间分开而产生电位差的现象，即光能电能。电能。力电传感：利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、力电传感：利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等的仪

33、器）。加速度等）转化为电学信号（电压、电流等的仪器）。热电传感：热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化。热电传感：热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化。04-3月-23传感器应当满足的基本性能：传感器应当满足的基本性能：对某种物理对某种物理/化学化学/生物参量及其变化方式敏感生物参量及其变化方式敏感具有一定的敏感度具有一定的敏感度具有一定的敏感域具有一定的敏感域具有一定的选择性具有一定的选择性具有一定的保真度具有一定的保真度04-3月-23传感器是人类感觉器官功能的扩展。现已有：传感器是人类感觉器官功能的扩展。现已有：扩展视觉功能的光敏传感系统（红外、可见光、紫外）扩展视觉功能的光敏传感系统（红

34、外、可见光、紫外）扩展听觉功能的声敏传感系统（声纳、音频、超声）扩展听觉功能的声敏传感系统（声纳、音频、超声）扩展嗅觉功能的化学传感系统（各种气味的监测）扩展嗅觉功能的化学传感系统（各种气味的监测）扩展触觉功能的压力传感系统（压敏、应力、振动）扩展触觉功能的压力传感系统（压敏、应力、振动）扩展味觉功能的化学传感系统（各种食品的监测）扩展味觉功能的化学传感系统（各种食品的监测）其它各种传感器：温度、湿度、磁敏，热敏，电子，其它各种传感器：温度、湿度、磁敏，热敏，电子，.04-3月-23对于复杂事物，需要利用多种传感器，并对它们加以综合，对于复杂事物，需要利用多种传感器，并对它们加以综合，称为称为

35、“多传感器的信息融合多传感器的信息融合”。光敏传感光敏传感 系统系统声敏传感声敏传感 系统系统信息融合信息融合 系统系统04-3月-23对于遥远事物，可以利用对于遥远事物，可以利用“传感系统传感系统+通信系统通信系统”获取其信息，获取其信息，这就称为这就称为“遥感系统遥感系统”。传感系统传感系统通信系统通信系统例如，雷达就是例如，雷达就是一种典型的遥感一种典型的遥感系统。系统。04-3月-23对那些处于敏感度（或敏感域）以下的事物，可以借助于相对那些处于敏感度（或敏感域）以下的事物，可以借助于相应的变换器把它的观测参量变换到可感知的范围内，然后用应的变换器把它的观测参量变换到可感知的范围内，然

36、后用传感器感知。传感器感知。放大镜、望远镜、各种形式的变换器都可以起这种作用。放大镜、望远镜、各种形式的变换器都可以起这种作用。变换器变换器传感器传感器04-3月-23信号规整：将传感器输出的信号变换成具体接入系统所需要信号规整：将传感器输出的信号变换成具体接入系统所需要的接口形式。的接口形式。传感器传感器 放大器放大器 A/D 处理器处理器D/A 放大器放大器没有测量，就没有科学。没有测量，就没有科学。【门捷列夫门捷列夫】测量误差：系统误差、随机误差等测量误差：系统误差、随机误差等04-3月-2304-3月-2359传感应用：物联网传感应用：物联网智能信息智能信息网网04-3月-2359问题

37、问题-目标目标传感传感计算计算计算计算控制控制通信通信通信通信知识生成知识生成计算决策计算决策策略制定策略制定智能控制智能控制04-3月-232，认识论信息（全信息）的获取，认识论信息（全信息）的获取04-3月-23为什么需要获取为什么需要获取“全信息全信息”？利用信息作决策。利用信息作决策。只当拥有了全信息，才能做出合理的决策。只当拥有了全信息，才能做出合理的决策。有决策能力的系统，才是有智能的系统。有决策能力的系统，才是有智能的系统。获取信息的目的是什么？获取信息的目的是什么？04-3月-23怎样获取全信息？第一类信息转换原理怎样获取全信息？第一类信息转换原理 计算计算-体验体验 逻辑推演

38、逻辑推演 知识库知识库:X,Z;G 传感传感本体论信息本体论信息 S语法信息语法信息 X语用信息语用信息 Z语义信息语义信息 Y语法信息语法信息 X :S XZ Cor X,GY (X,Z)Z X and X,Z04-3月-23信息的表示信息的表示符号表示：文字或语言符号表示：文字或语言机器表示：高低电平、有无电流、机器表示：高低电平、有无电流、0/1语音表示：抽样、量化、编码。语音表示：抽样、量化、编码。PCM编码。编码。信号表示：离散和连续信号表示：离散和连续图形图像表示：位图。矢量图。图形图像表示：位图。矢量图。04-3月-23（特征）信息融合（特征）信息融合特征层融合：先对原始信息进行

39、特征提取，再对特征信息进特征层融合：先对原始信息进行特征提取，再对特征信息进行综合分析。行综合分析。数据层融合：原始层融合。数据层融合：原始层融合。预处理之前进行数据的综合分析。预处理之前进行数据的综合分析。04-3月-23终端侧：搜索引擎终端侧：搜索引擎网络侧：数据库系统网络侧：数据库系统 关键词关键词（检索词）（检索词）特征表示特征表示信息显示信息显示信息输出信息输出搜索搜索匹配匹配信息记录信息记录信息记录信息记录信息记录信息记录.（互联网）信息检索原理模型（互联网）信息检索原理模型04-3月-23信息检索效果的评价信息检索效果的评价查全率查全率=A/(A+C)查准率查准率=A/(A+B)

40、漏查率漏查率=C/(A+C)误查率误查率=B/(A+B)相关信息量相关信息量不相关信息量不相关信息量检出信息量AB未检出信息量CD04-3月-23机器学习机器学习H.Simon认为：能够让系统在执行同一任务或同类的另一任认为：能够让系统在执行同一任务或同类的另一任务时，比前一次执行的更好的任何改变都可称为学习。务时，比前一次执行的更好的任何改变都可称为学习。机器学习：研究机器如何模拟或实现人类的学习行为，以获机器学习：研究机器如何模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识和能力，重新组织已有的知识结构，使之不断增取新的知识和能力，重新组织已有的知识结构，使之不断增强自身性能。强自身性能。1959

41、年美国的年美国的Samuel设计了一个具有学习能力的跳棋程序。设计了一个具有学习能力的跳棋程序。4年后，展示了设计者本人。又过了年后，展示了设计者本人。又过了3年，战胜了美国年，战胜了美国8年不年不败的冠军。败的冠军。04-3月-23机器学习原理模型机器学习原理模型04-3月-2368世界世界学习学习知识库知识库执行执行效果效果目标目标调整调整04-3月-23机器学习策略机器学习策略示教学习：学生从环境（教师或书等）获取信息、适当表示，示教学习：学生从环境（教师或书等）获取信息、适当表示，并把新知识与原有知识结合为一体。并把新知识与原有知识结合为一体。机械学习：直接记忆和检索，不需计算和推导机

42、械学习：直接记忆和检索，不需计算和推导类比学习：利用类比学习：利用source和和target的知识相似性，通过类比，的知识相似性，通过类比，实现学习。实现学习。演绎学习：从公理出发，经逻辑变换，推导出结论。演绎学习：从公理出发，经逻辑变换，推导出结论。04-3月-23机器学习策略机器学习策略解释学习：学生根据教师提供的目标概念解释学习：学生根据教师提供的目标概念C、该概念的一个、该概念的一个例子例子E、领域理论及可操作准则、领域理论及可操作准则R，首先构造一个解释，首先构造一个解释D来说来说明为什么这个例子明为什么这个例子E满足目标概念满足目标概念C，然后将解释，然后将解释D推广为目推广为目

43、标概念标概念C的满足可操作准则的满足可操作准则R的充分条件。的充分条件。强化学习：试探评价过程。系统选择一个动作用于环境，环强化学习：试探评价过程。系统选择一个动作用于环境，环境状态发生变化并产生一个效果（奖或惩）反馈给系统，于境状态发生变化并产生一个效果（奖或惩）反馈给系统，于是系统选择受奖概率大的新动作，强化受奖动作。是系统选择受奖概率大的新动作，强化受奖动作。归纳学习：从个别到一般从部分到整体的推导方法。归纳学习：从个别到一般从部分到整体的推导方法。04-3月-2304-3月-2371例：进化学习模型例：进化学习模型S(0)=Sn(0)fSn(0)Pn(t)Sn(t+1)初始状态：含有初

44、始状态：含有 N N 个生物样本个生物样本 Sn(0)计算每个样本相对于目标的计算每个样本相对于目标的适应度适应度相对相对适应度适应度计算它们的再生概率计算它们的再生概率 Pn(t)根据根据Pn(t)择优父代并生成新一代择优父代并生成新一代Sn(t+1)RSn(t)通过通过基因操作获得更好的样本基因操作获得更好的样本RSn(t)04-3月-23思考题思考题1，什么场合需要本体论信息？怎样获取本体论信息？，什么场合需要本体论信息？怎样获取本体论信息？2，什么场合需要认识论信息（全信息）？，什么场合需要认识论信息（全信息）？3，您对第一类信息转换原理有什么评述？您能举出实例，您对第一类信息转换原理

45、有什么评述？您能举出实例 来说明这一原理的正确性吗？来说明这一原理的正确性吗？4，您认为互联网信息检索有什么优缺点？您觉得应当怎样，您认为互联网信息检索有什么优缺点？您觉得应当怎样 改进？改进？04-3月-23 第四章第四章 信息传递信息传递Introduction to Information Science&TechnologyHongLiang LIANG04-3月-23需要关注和思考的问题需要关注和思考的问题1，什么是通信？通信在信息科学技术中的地位是什么？，什么是通信？通信在信息科学技术中的地位是什么？2，人类社会为什么需要通信？通信对社会发展的贡献是什么？，人类社会为什么需要通信？

46、通信对社会发展的贡献是什么？3，人类社会对通信技术的基本要求是什么？，人类社会对通信技术的基本要求是什么？4，通信技术的发展趋势（挑战和机遇）是什么？，通信技术的发展趋势（挑战和机遇）是什么？04-3月-23什么是通信？什么是通信？信息输入信息输入信息输出信息输出传递系统传递系统 通信，就是信息传递，即信息在空间域通信，就是信息传递，即信息在空间域/时间域中从一时间域中从一点到另一点的转移。点到另一点的转移。从原始社会的面对面通信，到古代的烽火通信，到从原始社会的面对面通信，到古代的烽火通信，到现代的现代的卫星通信卫星通信、移动通信移动通信和和光纤通信光纤通信，它们的任务都，它们的任务都是信息

47、的传递，实现信息的共享。是信息的传递，实现信息的共享。04-3月-23F 发展能力；发展能力；p 人口资源数量；人口资源数量；r 信息距离，信息距离，-系数系数信息在空间域中的转移称为通信；在时间域中的转移称为存储。信息在空间域中的转移称为通信；在时间域中的转移称为存储。通信和存储，都只涉及认识论信息的通信和存储，都只涉及认识论信息的“语法信息语法信息”！为什么需要信息传递？为什么需要信息传递？人类社会发展的水平，取决于人类合作的水平；人类人类社会发展的水平，取决于人类合作的水平；人类合作的水平又取决于人际通信的水平。合作的水平又取决于人际通信的水平。04-3月-23信息传递在信息过程中的地位

48、信息传递在信息过程中的地位认识世界认识世界改造世界改造世界信息获取信息获取信息传递信息传递信息处理信息处理知识生成知识生成策略制定策略制定策略传递策略传递策略执行策略执行04-3月-23反变换反变换“通信系统通信系统”模型是怎样发展起来的？模型是怎样发展起来的？解调解调译码译码 调制调制信道信道 编码编码噪声噪声 变换变换信号信号信息信息信源信源信宿信宿有效有效可靠可靠安全安全信道匹配信道匹配04-3月-23信道信道编码器编码器编码器的组成编码器的组成调制器调制器信源信源编码器编码器消息消息信源编码器：按照一定的规律将信源输出符号转换成编码输信源编码器：按照一定的规律将信源输出符号转换成编码输

49、出符号，以提高传输的有效性。出符号，以提高传输的有效性。信道编码器：按照一定的规律给信源编码符号增加保护符号，信道编码器：按照一定的规律给信源编码符号增加保护符号，以增加信号抵抗干扰的能力，提高传输的可靠性。以增加信号抵抗干扰的能力，提高传输的可靠性。调制器：将信道编码输出信号转换为便于传送的形式；选择调制器：将信道编码输出信号转换为便于传送的形式；选择适当的调制方式，提高抗干扰能力，有效利用频带资源。适当的调制方式，提高抗干扰能力，有效利用频带资源。符号符号 符号符号信号信号04-3月-23通信系统的类型通信系统的类型按信道性质分：无线通信（卫星通信，移动通信）；按信道性质分：无线通信（卫星

50、通信，移动通信）；有线通信（电缆通信，光纤通信）有线通信（电缆通信，光纤通信）按终端性质分：电话通信（话音通信）按终端性质分：电话通信（话音通信）计算机通信（数据通信）计算机通信（数据通信）电视通信（图像通信）电视通信（图像通信）按电磁波波段分：短波通信按电磁波波段分：短波通信 微波通信微波通信 光波通信光波通信04-3月-23通信系统的类型通信系统的类型按传送信号的复用方式分：按传送信号的复用方式分：频分复用（频分复用（FDM：Frequency Division Multiplexing）；）；不同信号占据不同的频段。如无线电广播、广播电视和有线不同信号占据不同的频段。如无线电广播、广播电