《系统科学方法概论》——第三章 信息方法

一、信息科学简史
1、古代通信方式 ：语言、文字、光信号。
古代通信方式的缺点：通信距离短；通信速度慢；通信数量少；通信保密性差。
2、近代通信科学的产生：近代通信技术首先是从有线电通信发展起来的。
3、现代通信理论——申农信息论的创立：随着通信技术的迅速发展，从20世纪20年代起，人们就逐步对通信实践中遇到的问题展开了深人的理论研究。申农(C.E.Shannon，1916一2001)是美国贝尔电话研究所的数学家和
工程师。于1940年开始从事信息论的研究。主要贡献如下:
（1）从理论上阐明了通信的基本问题。
（2）提出了一种高度概括的通信系统的物理模型，反映了各种通信系统的共性。
（3）提出了信息量的度量公式：

（4）初步解决了如何从信息接收端提取有信息源发出来的消息的技术性问题。
（5）提出了如何充分利用信息的信息容量，如何在有限的信道中以最大的速率传递最大的信息量的基本途径。
（6）初步解决了如何编、译码才能使信源的信息被充分表达，信道的容量被充分利用的问题。
4、现代信息科学的发展：现代信息科学的发展主要表现在通信技术的高度进步和广义信息理论形成这两个方面。
（一）现代通信技术进步的基本内容：激光通信；网络化；移动性；数字化；综合性；量子通信。
（二）正在形成的广义信息论：
我们可以把广义信息论的内容确定为这么几个方面:
1.关于信息本质的理论。
2.关于信息运动规律的理论。
3.关于信息的度量方法的理论。
4.关于信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理、显示、识别和利用的理论。
5.关于高级信息交换系统的理论，如人工智能的理论和实现等等。
二、什么是信息和信息量
1、什么是信息：20世纪以
后，信息科学发展起来了，信息在社会生活中的地位日益重要，它甚至与物质、能量一起成为人类社会三大资源之一，这种情况才促使人们去研究什么是信息以及信息有哪些属性等问题，并形成了众多的有关信息的定义及观点。
2、信息产生的条件：
(一)信息是事物相互作用的产物。这种相互作用又可分为两种情况:
（1）事物之间的相互作用。其中又包括:物质实体之间的相互作用；精神实体之间的相互作用；精神实体对物质实体的作用；
物质实体对精神实体的作用。
（2）事物内部的相互作用。
(二)事物之间或内部的相互作用必须达到一定“阈值”才能形成信息
(三)信息必须借助载体才能存在：所谓信息载体即指附带有信息的物质实体或精神实体。
3、信息的本质：信息是事物的变异度。信息本质的变异有以下情况：
（一）事物空间状况的变异。
（二）事物时间状况的变异。
（三）事物属性的变异。
（四）如果一个事物内部和外部无任何变异，则其信息量为零，变化愈小、信息量愈小。
4、信息的功能
（一）信息的本质功能是可以标示致信物的存在方式和属性。
（二）信息可以引起生物行为或人类思想和行为的改变。
5、信息形式及分类
（一）信息基本形式
（1）语法信息。即单纯表示符号或符号关系(符号的数目、符号持续的时间以及符号的结构等)的信息。
（2）语义信息。即表示一定意义的信息。
（3）语用信息。即具有一定价值或效用的信息。
（二）信息分类
（1）根据信源的性质来分类。这样可将信息分为:人类信息，生物信息，机械信息。
（2）根据信息自身的性质来分类。这样可将信息分为:自然信息，社会信息，思想信息。
（3）根据信息的时间特征来分类。这样可将信息分为:历时信息，实时信息，预测信息。
（4）根据信息的真实度来分类。这样可将信息分为:真实信息，虚假信息，不定信息。
（5）根据信息的价值来分类。这样可将信息分为:有用信息，无用信息，干扰信息。
（6）根据信息载体的特征来分类。这样可将信息分为:实物信息，图形信息，符号信息。
（7）根据信息结构来分类。这样可将信息分为:连续信息，半连续信息。
（8）根据信息的状态来分类。这样可将信息分为:静态信息，动态信息。
（9）根据信息的环境特征来分类。这样可将信息分为:内部信息，外部信息。
三、信息属性及规律
1、信息的属性：信息有很多属性，信息方法是根据信息的属性而制定出来的，所以讲信息
方法之前，应首先把信息属性摘清楚。
（一）信息具有普遍性。
（二）信息具有标示性。所谓信息的标示性即指信息具有表现致信物的存在方式或属性的性质。
（三）信息可以消除信宿的不确定性。不确定性包括：客体本身所固有的多种可能状态；主题对客体的无知状态。
（四）重复不增值性。
（五）可存储型。
（六）可提取性。
（七）信息可以处理（复制、强化、转换、加工、分类等）。
（八）可传递性。
（九）非守恒性。原因：信息存在受时空条件的限制使然；信息结构的变化具有不可逆性使然。
（十）共享性。物质和能量是不可共享的。
2、感知信息发展的规律性：感知信息是一种特殊信息，也是信息的高级形式，它只存在于生物界和人类社:会两大领域。研究感知信息的规律性有利于我们把握一般信息发展的规律
性。
（一）感知信息随生物、人类主题及其客体相互作用的产生而产生。
感知信息的产生需要的条件：
（1）客体致信物作用于感知主体，这是感知信息产生的基础条件。
（2）主体感知器官的变化是感知信息产生的必要条件。
（二）感知信息随主体感知能力发展而发展。
（三）感知信息随主客体相互作用的发展而发展。主客体相互作用，这是感知信息产生的基本条件之一。主客体相互作用的途径越多，次数越多，主题产生的感知信息越多。
四、信息方法的基础：信息技术
1、信息获取技术：人们要认识事物，首先需获得有关事物的信息，这种信息获取得愈多、愈全面、愈及时，人们对事物的认识也就有可能愈正确、愈迅速。所以，信息获取是信息技术的首要内容。
信息获取方法：
（一）被动式获取信息。
(1)直接通过感官去获取事物的信息。
(2)通过媒体间接获取事物信息。
（二）主动式获取信息。
（1）口头调查。调查者直接找当事人问明情况，或开座谈会了解情况。
（2）问卷调查。研究人员将调查的内容和问题编排成统一的表格形式发放出去，再将被调查对象的回答加以回收，得出统计结果。
2、信息存储技术：信息是可以存储的。所谓信息存储就是把信息以某种方式固定并保存下来，以便需要时再将之提取出来。
（一）信息存储的类型。
根据信息形态可将信息存储划分两种类型：
（1）原形存储。即保持信息原有形式基础上的存储。原形存储比较简便易
行，但易受环境因素影响而导致信息丢失。
（2）变形存储。即把信息变换形式后再进行存储。这种变形必须与原型具有相似性和可复原性。
根据信息存储的空间特性可划分两种类型：
（1）内存储。把信息存储在系统内部，即为内存储。
（2）外存储。把信息存储在系统外部即为外存储。
（二）信息存储条件
（1）必须有存储信息的材料或载体。
（2）必须有信息转化手段。
（3）必须有一定的环境。
（三）信息存储是做好工作的基本条件：信息存储能力的大小是衡量信息系统功能高低的重要标志。
3、信息处理技术：人们要正确地认识事物，首先需获得有关事物的足够信息，然而光有这一步还不行，还要对这些信息进行分析和处理。信息处理的内容很多，但基本上可分为形式处理和内容处理两个方面:
（一）信息形式处理
内容主要包括以下方面：
（1）信息编码和译码。
（2）信息计算。
（3）信息显示。
（二）信息内容处理
信息内容处理包括信息分析和综合两个环节：
（1）信息分析：真实性分析；价值分析；类别分析；结构分析。
（2）信息综合：所谓信息综合就是把各种信息要素联系起来，使之形成一个信息系统的过
程。
信息综合的关键是信息建构：空间建构，即把各个信息要索综合为一个空间整体；时间建构，即按信息产生的时间次序将其连接起来，形成信息链；数量关系建构，即把获得的信息按数量关系排列起来，组成一个数量关系系列或模型；逻辑建构，即建立起各种理论、观点之间的内部关系。
（三）处理信息应注意应用计算机。
4、信息传递技术
模型:

5、信息交换技术：所谓信息交换技术即指把不同主体掌握的信息通过一定机构或途径加以交流、置换的技术。
现代信息交换技术的特点和发展趋势是:
1.交换的信息量巨大，号称海量信息。
2.综合性强↵语音信息、文字信息、图片信息、动画信息均可交换。
3.网络化。各个信息交换中心相互联结，形成一个网络。
6、信息安全技术。随着社会生活的日益信息化，信息安全问题显得越来越重要。
五、信息方法之一：利用信息认识事物的方法
1、利用信息认识事物的基本步骤
利用信息认识事物是信息方法的基本内容之一。它主要应遵守以下步骤:
（一）确定认识对象。利用信息认识事物，首先是确定认识对象。
（二）获取有关认识对象的信息并进行存储。
注意：
（1）要注意全面性和数量充足。
（2）要注意获取信息的真实性。
（3）要注意获取信息的及时性。
（4）获取信息切记主观性。
（5）要利用多种技术手段获取信息。
（三）处理信息。其内容包括信息识别、分析和综合等内容。信息识别是信息获取的关键，只有经过识别，确认是主体所需的信息，获取信息的任务才算完成。
（四）找出信息与致信物的对应关系及规律。
（五）根据信息与致信物的对应关系确认致信物。
2、利用信息认识的事物对象
（一）利用信息认识致信物的存在方式或属性。信息的重要功能是可以标示致信物的存在方式和属性。
（二）利用信息运动过程的观点来认识动物和人类行为过程。

六、信息方法之二：利用信息改造事物的方法
1、利用信息从事管理的方法
利用信息从事管理要遵循的步骤：
（1）确定管理对象。
（2）获取有关管理对象的信息
（3）利用信息制定管理方案，进行决策。决策时要遵循决策程序。
（4）实施决策方案。
（5）收集管理结果信息。在对某一对象实施管理时，必然会产生一定结果，对这些结果信息应及时加以收集并处理。
（6）修正管理决策。
（7）再实施修正管理决策方案，直至获得整个管理过程的成功。
2、利用信息改造事物的方法
（一）利用信息改造事物方法的适用条件
（1）被改造对象必须是能够接收人类信息的系统。
（2）改造对象必须是能够理解和相信人类信息的系统。
（3）被改造对象必须是能够执行信息指令的系统
（二）利用信息方法改造事物的步骤
（1）确定改造对象。
（2）确定导致对象变化的信息特征。
（3）收集、复制、模拟导致被改造对象行为变化的信息以备使用。
（4）通过给对象输入信息对其实施改造。
3、信息方法与其他方法的关系
（一）改造事物的方法分类。物质方法；能量方法；信息方法。
（二）三种方法之间的关系。首先，物质、能量方法是基础。世界是由物质构成的，能量是物质运动的表现形式，整个世界只有用物质和能量方法才能从根本上进行改造。其次，信息方法是主导。人们改造客观事物，虽然最基本的要靠物质方法和能量方法，但信息方法也不能忽视，它在改造客观事物时，对物质方法和能量方法起着主导和支配的作用。再次，物质方法、能量方法、信息方法相互结合，成为人类改造客观世界的综合手段。
（三）信息方法的优点。(1)其作用迅速且不受距离限制。(2)简便易行。（3）节省物质和能量。