系统科学工程-7信息与智能系统.ppt

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1、第七讲：信息与智能系统主要内容主要内容：引言、现代社会与时代的理论基础一、信息、信息系统二、知识，知识系统三、智能，智能系统四、智能社会与智能管理一、引言信息，知识与智能是知识经济时代三个最重信息，知识与智能是知识经济时代三个最重要的概念，也是现代社会的三大基本资源。要的概念，也是现代社会的三大基本资源。信息、知识与智能的系统和网络是与人信息、知识与智能的系统和网络是与人们关系最密切的系统和网络，人们生在其中，们关系最密切的系统和网络，人们生在其中，并且自身就是其中的一类，因此搞清它们的特并且自身就是其中的一类，因此搞清它们的特殊性态，结构和演化规律对个人，组织乃至整殊性态，结构和演化规律对个

2、人，组织乃至整个人类都有及其重要和特殊的意义。个人类都有及其重要和特殊的意义。尽管人们对信息和知识进行了长期的研究，尽管人们对信息和知识进行了长期的研究，出版了大量论著，但迄今对它们的本质还远不出版了大量论著，但迄今对它们的本质还远不清楚，更不用说建立完整的理论，这就使我们清楚，更不用说建立完整的理论，这就使我们的行动常常陷于被动和盲目，如何摆脱面临的的行动常常陷于被动和盲目，如何摆脱面临的困境？从系统和网络的视角对其展开深入研究困境？从系统和网络的视角对其展开深入研究是一条可选的路径。是一条可选的路径。研究信息，知识与智能的意义“信息就是金钱”这现代人的深切体会。“知识就是力量”，是培根的名

3、言；“科学技术是第一生产力”是知识经济时代的新认识。而“知识创新”能力则是市场经济组织的核心竞争力。现代管理的核心内容是对复杂系统的智能管理。这也是当代管理科学一个新的研究领域。21世纪是人类历史的转折点。其标志就是智能劳动成为社会生产的主体，它的生产方式将带来全新的社会结构和形态。人类必须学会适应这种变化。如何提高我们的能力？对于现代人来讲能力主要不再是体能，而是智能，即运用信息与知识发现、分析、解决问题，达到目标，满足需求的能力。对于个人来说，能力包括研究，办事，组织，管理，和创新能力。如何提高这些能力，进而提升自己的素质是大家苦苦追求的目标。而这些都有赖于对信息，知识，智能系统与网络深刻

4、的认识和把控。提高能力的关键在哪里？1.正确理解需求，明确问题，确定目标2.高效地收集，采掘用于解决问题的信息（资料数据）3.合理运用已有的知识，提高预测的准确性和决策的正确性4.按需求对相关信息和知识进行组合，集成5.创造新的知识以解决新老问题人类的三种思维模式对于如何解决问题，人们历来有三种思维模式1、经验思维：运用从本人或别人亲身经历过的事件中获得的经验，教训和启迪，处理同类问题2、理论思维：运用从大量经验总结上升为具有一定普适性的原理，原则进行预测，指导思想和行动3、悟性思维：运用联想，虚构揭示现象背后的本质，在头脑中建构一个关于对象的虚拟映像或模型进行预测，决策，以趋利避害，达到自己

5、的目标。社会发展以信息技术，智能水平为里程碑1、语言（思维与交流的工具）的产生、语言（思维与交流的工具）的产生-脱离动物界脱离动物界2、文字（符号）形成、文字（符号）形成极大地提高思维极大地提高思维效率效率-3、电信技术的出现扩大信息传输距、电信技术的出现扩大信息传输距离，提高传输速度离，提高传输速度4、计算机技术信息处理的机械化、计算机技术信息处理的机械化5、人工智能系统信息的高效处理、人工智能系统信息的高效处理 人机智能系统一种新型的信息系统人机智能系统一种新型的信息系统6、人类智能（智能处理加球网络）、人类智能（智能处理加球网络）从通信理论到智能科学19世纪末电信（电话，电报，无线电）事

6、业世纪末电信（电话，电报，无线电）事业的发展与概率统计的研究的发展与概率统计的研究20世纪两次世界大战的激励世纪两次世界大战的激励40年代末，申农：年代末，申农：“通信的数学理论通信的数学理论”40年代电子计算机的产生年代电子计算机的产生50年代以后的网络年代以后的网络70年代微型计算机的作用年代微型计算机的作用80年代以来信息科学与技术年代以来信息科学与技术90年代以来知识经济与知识创新年代以来知识经济与知识创新2000年以来：智能社会年以来：智能社会当代信息技术的三大突破当代信息技术的三大突破20世纪的信息技术这要解决远程通信和信息处世纪的信息技术这要解决远程通信和信息处理问题，主要关注：

7、理问题，主要关注：1、多种媒体技术多种媒体技术 解决人机连接问题，形成人机智能解决人机连接问题，形成人机智能2、互联网技术、互联网技术 全球联网全球联网,电子商务电子商务,解决人际关联问题，形成人类智能解决人际关联问题，形成人类智能3、虚拟现实技术、虚拟现实技术 预测与决策预测与决策 解决思维创新问题，形成智能社会解决思维创新问题，形成智能社会信息、知识、智能知识经济时代的三大资源信息通过通信来获得；知识通过学习来获得；智能通过实践来获得能力的来源1、信息，资料数据是解决问题的素材，人们只有通过通信，从他与对象构成的从信息系统中才能获得；，2、知识，消除状态与路径不确定性的前提是对信息，资料数

8、据进行处理，得到消除行动不确定性。知识是帮助人们进行选择，消除不确定性的机器和工具。3、智能，信息和知识还只是解决问题的材料和机器，还需要对它们进行有效地加工，即运用，智能来生产能消除行动不确定性指令。二、信息与信息系统二、信息与信息系统信息运动是一类特殊事物之间的特殊联系方式，具体来讲就是具有目的性的生命系统之间的一种特殊联系，在一般生命系统内表现为遗传基因，在生命系统之间表现为群体之间的联系，在人类社会中则还要加上文化与教育这样的横向与纵向联系；信息系统是承载信息活动的系统，如通信系统，信息储存，处理，转换系统等等，它们的共同特点是必须包含一个生命元素。1、信息的含义与定义学术界关于信息集

9、中定义与界定学术界关于信息集中定义与界定信息是“事物的普遍属性”信息是一类特殊系统的属性信息既非物质也非能量的“第三者”信息是负熵信息是包含新内容的消息信息是对事物性态的表证信息是一类特殊系统的“功能”通信与通信系统虽然人类一直在使用信息和信息系统，但真正理论上加以研究是从通信活动开始的信息存在于通信活动之中；信息（符号）的利用导致人类社会的源起通信系统：信源信道信宿编码解码发送接收应用：消除不确定信息产生信息系统的含义一类特殊（有目的性）系统-消除不确定性的系统信息系统广泛存在于生命与社会之中。通信系统：信息发送，接收，编码系统信息处理与转换系统信息效用系统，信息的表达与使用控制与控制论系统

10、信息系统：广义的通信系统信息系统：广义的通信系统信息系统运行包括信息的接收、处理（转换）、信息系统运行包括信息的接收、处理（转换）、传递、表达、使用。传递、表达、使用。信息系统的整体性体现在它的基本信息系统的整体性体现在它的基本功能：信宿通过接收功能：信宿通过接收信息来信息来消除对消除对信源的不确定性信源的不确定性，进而消除自己认，进而消除自己认识的不确定和行动的不确定性。也识的不确定和行动的不确定性。也就是用来帮助信源（生命体，人）就是用来帮助信源（生命体，人）作出作出准确预测；正确决策，合理评准确预测；正确决策，合理评价价管理中的信息系统事务与办公自动化系统（TranscationProc

11、ession;OfficeAutomations通信系统（Communicationsystem)生产制造中的信息系统（如MRP：制造资源计划Ma*nufacturiResourcesPlannin）金融与保险中的信息系统提供信息服务与咨询系统决策支持系统与主管支持系统（DecisionSupport；ExecutiveSupportSystem）专家系统与智能管理系统信息内容的分类：信息内容的分类：1、状态信息2、运行信息3、指令信息从形式上讲，信息包括，定性，定量信息，资料与数据是一类特殊的，定量化的信息三种不确定性三种不确定性统计不确定性统计不确定性不确定性原本是一个与“确定”，“决定”

12、相对应的定性概念，但这里涉及由来“决定”“确定”的复杂问题，因而在信息论发展初期，为了给出一个定量测度，引进一个描述“不确定状态”的“量”-信息熵 统计不确定性是指，某种状态是否出统计不确定性是指，某种状态是否出现，以何种几率出现的不确定性现，以何种几率出现的不确定性意义（语义）不确定性意义（语义）不确定性信息的意义涉及到信息内容信息的意义涉及到信息内容：1 1、事件的归属，即某事件属于那个类型。、事件的归属，即某事件属于那个类型。2 2、信息系统内部的关系的类型、信息系统内部的关系的类型价值（语用）不确定性价值（语用）不确定性信息的价值体现在：1、接收到信息后产生的实际效果接收到信息后产生的

13、实际效果对信息接收与使用者的价值2、信息自身的价值：消除多少关于价值的不确定性、信息量与申农熵、信息量与申农熵信宿获得信息量的多少可以信宿获得信息量的多少可以用把消除的不确定性的多少来量用把消除的不确定性的多少来量度。度。申农熵：年美国工申农熵：年美国工程师申农提出，一个用来描述不程师申农提出，一个用来描述不确定性程度的量。它与热力学熵确定性程度的量。它与热力学熵有着类似的含义。有着类似的含义。不确定性的量度信息熵统计不确定性的量度（申农信息熵其中K是与单位选取有关的常数。当对数以二为底时，K1；为一个“二择一”，信息量单位为比特。例如、从投硬币中获得的信息量为一个比特；从个英文符号中选出一个

14、所需的信息量大约.比特。信息、负熵与系统中的秩序物理系统中的能量过程：FETS系统的自由能有序性的含义序的量度信息与负熵信息的四大特征 1、关联与有序性：关联与有序性：信息存在于元素的关联和系统的关信息存在于元素的关联和系统的关联之中联之中：特定的系统与系统之间，元素与元素之间都有某种特殊的联系方式和模式。信息就是这种特殊性的表现。信息作为整体的标识，不能脱离事物（物质与能量）而单独存在；2、标识与虚拟性：标识与虚拟性：“标识的操作可以代替对事物的操作”3、功能与价值性功能与价值性：信息对接受，使用者具有一定的功：信息对接受，使用者具有一定的功效与价值效与价值：信息总是和系统的目的联系在一起；

15、体现出一定的价值4、传输与流动性传输与流动性：信息存在于运动之中，即没有停止：信息存在于运动之中，即没有停止的信息。的信息。、信息过程、信息过程从使用信息的目标实现的角度来看，任何信息都有一个它自己的生命周期，它包含四个阶段：第一阶段、信息需求的提出与识别第二阶段、信息的传输：发送，获取，编码，解码第三阶段、信息的使用与服务第四阶段、信息的退出每个阶段又分别包含信息的收集、传输、加工、储存、维护、使用六项活动。信息活动信息的产生信息的编码（信源编码，信道编码）信息的发送信息的传输信息的接收信息的解码信息的表达信息的使用信息的储存信息加工信息加工信息加工过程就是将信息从状态信息经过规律信息变为指

16、令信息的过程：具体包括1、载体变换2、排序3、校对4、合并5、更新（增加、删除、更换）6、摘录（选择）7、分筛8、生成（产生新文件）、通信与信息系统的基本问题信息系统（信息全过程）信息系统（信息全过程）目的性问题，需求与供给的关系传输速率，测量，带宽问题，效率问题可靠性。安全性问题，误差，失真问题编码与解码问题信息系统的建构问题。排除环境干扰与噪音的问题信源产生与发送信息信道传输与储存信息信宿接收与使用信息 信信息息系系统统是是完完成成或或实实现现某某种种信信息息过过程程的的系系统统，如如通信，计算机，决策，管理信息，人脑系统等。通信，计算机，决策，管理信息，人脑系统等。信息系统的评价指标信息

17、系统的评价指标 评评价价目目的的：贡贡献献，性性能能，运运行行，效效果果，问问题题 评评价价的的阶阶段段：事事先先评评估估，中中期期评评价价，事事后后鉴定鉴定 评评价价指指标标：建建设设评评价价；性性能能评评价价；应应用用评评价价、信息系统的评价指标三、知识，知识系统1、什么“知”？什么是“识”？两种有何关系？2、知识系统如何构成，如何运行？3、什么是知识经济？它有何特征？与其他经济有何区别？进入知识经济时代的标志是什么？它将带来哪些社会变动？4、知识经济对人和企业（组织）有何影响和要求？、知识的原始含义什么是“知”？“知道”就是获得信息什么是“识”？识就是“理解”对象，将对象归入某一类型中去

18、，并赋予其意义与价值。隐性知识隐性知识专属个体的知识显性知识。（可表达）显性知识。（可表达）在群体中交流共享知识什么是知识？“知识”（knowledge）是一种能够改变某些人或某些事物的信息（information）这既包括使信息成为行动的基础的方式，也包括通过对信息的运用使某个个体（或机构）有能力进行改变或进行更为有效的行动的方式。”PeterF.Drucker新现实知识系统与系统知识知识系统是能将信息转化为指令的信息加工系统。它由一些概念，原理，原则，推论等组成。运用这个系统能解决某类问题。系统知识是关于整体的知识；强调的是知识之间的联系与完备性组织内部的知识系统决策层的ESS，决策支持系

19、统知识层的KWS，提供专业知识知识层的OAS，办公自动化系统管理层的MIS，管理信息系统（狭义的）管理层的DSS，为管理者提供决策支持作业层的TPS，事务处理系统（事务处理系统（Transaction Transaction Processing Systems)Processing Systems)如订票、订单管理、工资发放仓库进出管理。、知识经济的含义、知识经济的含义从基本资源来看基本资源来看“不同的时代经济的基础不同：农业经济自然资源，人力物力农业经济自然资源，人力物力工业经济有形的资产，资金设备工业经济有形的资产，资金设备知识经济信息、知识、智能知识经济信息、知识、智能知识经济的就是以

20、知识为基础的经济知识经济的就是以知识为基础的经济,。产品（智能与体能的结合）产品（智能与体能的结合）知识经济是把科学技术作为第科学技术作为第一生产力一生产力的经济形态。知识经济的核心问题和核心竞争力知识经济的核心问题和核心竞争力是：是：1、知识挖掘、知识挖掘2、知识创新、知识创新3、知识管理、知识管理知识经济时代对人的要求具有一个由扎实的专业知识与社会人文知识结合成的，属于个人的知识体系；学习能力，获取新知识的能力运用知识的能力知识创新的能力四、智能，智能系统及其管理四、智能，智能系统及其管理智能是人类的核心能力，如何提高个人，组织与人类的智能水平是当代最重要，最迫切，最关键的问题。这里包含一

21、系列基本的问题，如智能的含义？智能劳动与智能社会的特征？智能系统如何运行，建构，发展？如何实现智能化？如何管理智能活动等等，、智能的含义与定义“人类认识改造社会的一种特殊能力”“运用知识解决问题，达到目标的能力运用知识解决问题，达到目标的能力”人脑的智能是通过对社会活动的结果和规律进行预测的基础上主动介入社会实践的。智能的核心是智能的核心是“悟性悟性”，即联想与虚拟的能力，即通过局部信息建构（虚拟）整体，实现知识创新，科学发现与技术发明。智能的定义：智能的定义：“智能就是高效获取，处理表达信息用以创造新智能就是高效获取，处理表达信息用以创造新知识、提出与解决问题的能力。知识、提出与解决问题的能

22、力。”为了提高这种能力，应从国家，集体（群体）和为了提高这种能力，应从国家，集体（群体）和个人三个层面上努力。个人三个层面上努力。1、国家应加强宣传与立法国家应加强宣传与立法，提倡和培养运用智，提倡和培养运用智能解决问题的社会氛围、制定促进知识创新，保能解决问题的社会氛围、制定促进知识创新，保护智能成果的相关政策；护智能成果的相关政策；2、企业与社会组织应积极营造激励知识创新的企业与社会组织应积极营造激励知识创新的内部环境内部环境，建立智能劳动与智能管理的，建立智能劳动与智能管理的“游戏规游戏规则则”；3、个人应努力提高智能素养个人应努力提高智能素养，不断学习与探索，不断学习与探索新的智能活动

23、途径，遵守知识经济时代的社会规新的智能活动途径，遵守知识经济时代的社会规范。范。、个体，群体与人类智能个体智能：人脑智能：产生于人与环境的相互作用机器智能：计算机“智能”；人工智能，人机智能：人与机器结合的产物群体智能：多智能主体之间的网络企业智能集体智慧人类智能：以有限智能主体构成的复杂网络关于群体智能的若干问题智能个体如何结合成具有群体智能的智能体：从多智能体到群智能体会议与会场中的同步与控制，某种思想意识的传播（推广或传染），博弈与合作进化问题，网上的动态定价问题，诚信与担保问题委托代理与信息经济学问题社会智能科学体系以为基础的计算机，通信和消费类电子产品相结合的世界。人们不仅生活在一个

24、物质世界之中，更是生活在一个精神世界之中，一个由智能活动建构起来的问题世界和虚拟世界之中社会智能科学来源于思维科学与系统科学、智能管理、智能管理现代管理的对象：资源管理（物质与资本）资源管理（物质与资本）信息管理（信息，数据，资料）信息管理（信息，数据，资料）知识管理（隐性与显性知识的创新）知识管理（隐性与显性知识的创新）智能管理（管理个体与群体智能，用以智能管理（管理个体与群体智能，用以解决认识与实践的问题）解决认识与实践的问题）智能管理的两个含义：、用智能技术对复杂系统，包括、用智能技术对复杂系统，包括物理，事理、人理（社会系统工程）物理，事理、人理（社会系统工程）进行高效管理。进行高效管

25、理。智能技术包括：多Anget技术，群决策技术自适应技术，复杂适应系统；自主学习随机，偶发事件（机遇，风险，危机，灾害）识别，预测，控制管理机器证明，数据采掘，知识发现、对智能活动的科学管理、对智能活动的科学管理核心：知识创新与管理；核心：知识创新与管理；前题：搞清与知识生产方式的特点；前题：搞清与知识生产方式的特点；关键：智能劳动的评价与定价；关键：智能劳动的评价与定价；要害：观念的转变要害：观念的转变智力资产的管理近二十年来出现的许多新的管理理论和方法，共同点都是将智力资产的管理作为管理的核心。如：学习型组织、流程再造、团队协作、虚拟企业等、智能管理系统IntelligentManagem

26、entSystem(IMS)1994年涂序彦给下了个定义：IMS=MISOASDSS：应用人工智能、专家系统、知识工程、模拟识别、人工神经网络等技术，进行集成化、协调化的新一代计算机系统。智能管理系统的功能：智能管理系统的功能：1 1、案例管理功能、案例管理功能：包括成功/失败案例录入、修正、查询、下载，通过对案例涉及的人名、公司名称、行业名称以及数据等语素进行文本挖掘，整理出必要的客户信息，作为企业开展业务的参照。2 2、企业人员管理功能、企业人员管理功能：通过对内部人员对知识库的使用情况进行跟踪整理，进行人员业绩的考核。3 3、自然语言查询功能：、自然语言查询功能：主要是使员工可以利用自然

27、语言与系统进行互动问答，了解公司产品信息、产品报价、成功案例、技术支持、客户信息等与企业经营相关的信息。4 4、用户管理功能：、用户管理功能：根据不同的用户进行权限设定，便于系统的梯级管理。、知识劳动与未来社会知识劳动也就是智能劳动，核心是知识创新，特点是效率依赖于劳动者的创造精神。创造的前提是独立、自由，其中最为重要的是精神自由，而精神自由的基本保障是人的自由。包括：1、人身自由，2、言论与思想自由，3、财产权利（获取财产，从财产获取收入和支配财产与收入的自由）未来社会的结构社会结构必须适应和促进社会生产，必须按主要社会生产方式来改造。智能劳动是当今和未来社会的主要生产方式。社会化的智能劳动还刚刚出现，它的特点，规律都与体能劳动有着区别，需要进行全新的，更深入的研究。智能社会只露出冰山一角本讲思考题：如何提高自己的信息与知识素养？1、如何运用关于信息与智能系统的知识来主动从哪里获得新的信息与知识？检索，寻找所需要的资料，数据，消息，指令？2、知识与经验有何异同？如何使经验上升为知识？如何从隐性（个人）到显性（共享）知识？3、如何建立新的知识体系？，如何进行数据采掘和知识发现，4、如何实现信息与知识的价值？运用知识与信息解决认识与实践中的问题；