《信息：定性解析》PPT课件

Chapter2信息：定性解析,本章主要内容,2.1信息的定义2.2特征、性质与功能2.3分类与描述,2.1DefinitionsofInformation,Someoftheexistingdefinitions,N.Wiener:Neithermatter,norenergy.,C.Shannon:Somethingthatcanbeusedtoremoveuncertainty.,L.Bertalanffy:Thecomplexityofasystem.,G.Longo:Thedifferenceamongthings.,不同的作者从不同的角度在不同的条件下对信息进行描述。为避免“以偏概全”，应根据不同条件，区分不同层次来给出信息的定义，同时根据约束条件的增减，使信息的定义随之进退。没有任何约束条件的层次是最高层次，也是最普遍使用的层次，通常称为“本体论层次”（Ontological）,OurUnderstandingofInformation,OurUnderstandingofInformation(Continued),DefinitionofOntologicalInformation（本体论层次的信息定义）,Theontologicalinformationaboutaneventistheself-descriptionconcerning,-thestatesatwhichtheeventexistsand,-thewaywithwhichthestatesvary.,1)theevent:eitherinrealworldorinmind.,3)thevariation:motioninanysense.,Thepopularityandcompletenessofthedefinition:,2)thestate:internalstructureandexternallinkage.,DefinitionofEpistemologicalInformation（认识论层次的信息定义）,Theepistemologicalinformationaboutanobjectpossessedbyasubjectiswhatheperceived/mediatedconcerning,theform,thecontent,andthevalueofthestates-waysoftheobject,States/Ways,Object,Subject,Form,Content,Value,Semantic（语义的）,Syntactic（语法的）,Pragmatic（语用的）,ComprehensiveInformation,IntegrativeSemantic（综合语义信息）,ComprehensiveInformation（全信息）,Pragmatic,Semantic,Syntactic,ComprehensiveInformation:antrinityofsyntactic,semantic,andpragmaticinformation.,同时考虑事物运动状态及其变化方式的外在形式、内在含义和效用价值的认识论层次信息称为“全信息”形式因素的信息部分称为“语法信息”含义因素的信息部分称为“语法信息”效用因素的信息部分称为“语用信息”,因此，认识论层次的信息是同时包含语法信息、语义信息和语用信息的全信息。研究语义信息要以语法信息为基础研究语用信息要以语义信息和语法信息为基础,本体论层次的信息与认识论层次的信息是最基本的信息定义。引入更多约束条件，定义的层次就越低，由此形成信息定义体系。所有关于信息的说法就可在这个定义体系的相应层次上找到自己适当的位置。,实在信息：指某事物本身实际所具有的信息。先验信息：指主体在观察该事物之前已经具有的关于该事物的信息。实得信息：指主体在观察该事物的过程中净得的关于该事物的信息。,取决于事物本身的运动状态及其变化方式，与认识主体没有关系。,既与事物本身的运动状态及其变化方式，也与认识主体有关系。,既与事物本身的运动状态及其变化方式，也与主体的观察能力与实际观察条件有关系。,返回,主体R关于事物X的实得信息量I(X;R)是X的实在信息量I(X)与R关于X的先验信息量I0(I;R)之差，即I(X;R)=I(X)-I0(X;R),2.2特征、性质与功能,1、信息的特征,2、信息的性质,3、信息的功能,2.2特征、性质与功能,1、信息的特征,物质相对独立的存在；,精神不限于精神领域；,能量与能量有质的区别；,知识信息知识；,信息是具体的，可被感知、提取、识别、传递等；,信息可以被复制，可以被共享；,语法信息在传递和处理中永不增值；,在封闭系统中，语法信息的最大值不变。,作为事物做功的本领，能量提供动力来源；作为事物运动的状态及其变化的方式，信息是知识和智慧的来源。,2.2特征、性质与功能,2、信息的性质,普遍性：信息是普遍存在的。,无限性：即使在有限空间，信息也是无限的。,相对性：不同观察者对同一事物获得的信息量可能不同。,传递性：在时空中从一点传递到另一点。,变换性：可由不同的载体用不同的方法来载荷。,有序性：可消除系统的不定性，增加系统的有序性。,动态性：有实效、有“寿命”。,转化性：一定条件下可转化为物质、能量、时间等。,2.2特征、性质与功能,3、信息的功能,智慧链：信息知识智能InformationKnowledgeIntelligence,物质资源被加工成材料，为一切工具提供“实体”能量资源被加工成动力，为各种工具提供“活力”信息资源被加工成知识和智能策略，为各种工具注入“智慧和灵魂”物质、能量、信息是人类利用的战略资源的三位一体；实体、活力、智慧是一切智能工具要素的三位一体。,返回,2.3分类与描述,有限无限,连续离散,模糊明晰,随机半随机确定,语法语义语用,性质：,事物运动状态数：,事物运动状态连续与否：,事物运动状态明晰与否：,事物运动状态变化方式：,ClassificationofInformation(Continued),Deterministic,Semi-random,Random,Clear,Fuzzy,Finite,Discrete,Syntactic,Semantic,Pragmatic,Deterministic,Continuous,Infinite,CategoriesInformation,ShannonInformation,2.3DescriptiononInformation,KeyPointsinInformationDescription,Thestateandthewayofstatevarying:arethekeypointsforinformationdescription.,Table,Curve,Graph,Tree,StateSpace,Network,andDifferentialEquations,etc.,arepossiblyusedforthedescriptionofinformation.,Fuzzy-Deterministic（模糊信息的描述）,Random（概率信息的描述）,Semi-random（偶发信息的描述）,Syntactic,Semantic,Pragmatic,Deterministic（确定信息的描述）,LogicTruth（指称逻辑）,Utility（效用度）,1、语法信息Random,xxx,ppp,1,N,1,N,n,n,Thedescriptivematrix:,指状态性质为离散、状态数目为有限、状态划分为明晰、状态变化方式服从概率规律的信息。,X=xi|i=1,n状态集合P=pi|i=1,n概率集合,1、语法信息Random,X=xi|i=1,n状态P=pi|i=1,n先验概率（实验前）P*=p*i|i=1,n后验概率（实验后）,xi,pi|i=1,n,xi,p*i|i=1,n,先验信息,后验信息,（实得信息）,（2.3.1）,1、语法信息Random,大多实际场合，后验概率pi|i=1,n是一个0-1型分布：,1、语法信息Random,（2.3.1）,（2.3.2）,（2.3.3）,表示均匀型先验概率,观察者获得最大的实得信息量,若P*=P0，观察者获得的实得信息量为0。,2、语法信息Semi-random,xxx,qqq,1,N,1,N,n,n,Thedescriptivematrix:,X=xi|i=1,n状态集合q=qi|i=1,n可能度集合,（2.3.4）,2、语法信息Semi-random,实际观察结果，各种状态发生可能度为：,先验可能度分布，用符号Q表示,后验可能度分布，用符号Q*表示,2、语法信息Semi-random,Q和Q*比较P和P*,2、Q的数值，由观察者经验确定,观察半随机试验X的过程中所获得的实得信息：,（2.3.5）,Q是观察者关于X的主观经验性的先验可能度分布,可能度也叫主观概率、经验概率、形式概率或主观置信度。,3、语法信息Deterministic,确定型信息：是指由确定试验所提供的信息。确定型试验：是指具有确定的试验机构，但初始条件和环境条件具有动态或时变性的试验。,3、语法信息Deterministic,Equations（P382.3.6）Graph（P382.3.4/5）Table（P392.3.1）,3、语法信息Deterministic,A种子状态B植物状态C开花状态D已授粉的植物状态E未授粉的植物状态F种子的死亡状态q种子成长成植物的概率p开花植物授粉成功的概率,若p=q=1，则E和F成孤立顶点（确定性运动）。,4、语法信息Fuzzy-Deterministic,模糊集合：集合各元素的隶属度（对集合性质的满足程度）是模糊的。如：“远大于1的正实数集”是模糊集。,P40图2.3.6和2.3.7,模糊集合规范表述：所谓给定了论域U上的一个模糊子集X是指：对于任意uU，都指定了某个数fx(u)0,1，叫做u对于X的隶属度。这个映射fx:U0,1叫做X的隶属度函数。,4、语法信息Fuzzy-Deterministic,xxx,fff,1,N,1,N,n,n,Thedescriptivematrix:,记模糊集元所具有的隶属度为f，第i个元的隶属度为fi，整个集上的隶属度分布为F，则,4、语法信息Fuzzy-Deterministic,用F表示试验前的隶属度分布用F*表示试验后的隶属度分布,理想试验场合，模糊性可被消除。此时，F*的元只取0或1，即,记为,5、语义信息Semantic,采用指称逻辑的概念来处理事物运动状态及其变化方式的含义表征。,采用指称逻辑的概念来处理状态含义的表征，需要解决事物各种运动状态在逻辑上的真实程度的描述。,设t为“状态逻辑真实度”,0t1,（2.3.9）,且,状态逻辑为真,状态逻辑不定,状态逻辑模糊,状态逻辑为伪,5、语义信息Semantic,xxx,ttt,1,N,1,N,n,n,LogicTruth（指称逻辑）,若事物X具有N个可能的运动状态：xn,n=1,N状态xn的逻辑真实度为tn,5、语义信息Semantic,事物X的逻辑真实度空间：,T称为X的逻辑真实度广义分布。“广义”是因为tn的总和不一定归一，即：,表示“可能大于、小于或等于1”，而不是必然等于1,6、语用信息Pragmatic,采用效用度的概念来处理事物运动状态及其变化方式的价值表征。,采用效用度的概念来处理状态价值的表征，需要解决事物各种运动状态对主体的价值大小的描述。,设u为“状态效用度”,0u1,6、语用信息Pragmatic,xxx,uuu,1,N,1,N,n,n,Utility（效用度）,u,n,=,1,MaximumUtility,0,MinimumUtility,0b1,Unclear,6、语用信息Pragmatic,事物X的效用度空间：,U称为X的效用度广义分布。“广义”是因为un的总和不一定归一，即：,表示“可能大于、小于或等于1”，而不是必然等于1,7、全信息ComprehensiveInformation,某事物X有N种可能状态xn,n=1,N；在试验前的先验参量分别为：cn(表征状态变化方式的形式)、tn(逻辑真实度)和un(效用度)，相应的先验广义分布为C、T、U；试验后，后验广义分布为C*、T*、U*，那么与观察事物X相关的语法、语义、语用信息过程就可分别描述为：,（2.3.19）,（2.3.20）,（2.3.21）,7、全信息ComprehensiveInformation,xxx,ccc,ttt,uuu,1,N,1,1,1,N,N,n,n,n,n,N,Thedescriptivematrix:,t,n,=,1,True,0,False,0a1,Indefinite,u,n,=,1,MaximumUtility,0,MinimumUtility,0b1,Unclear,c=,n,n,n,n,p,q,f,xisrandom,xissemi-random,xisfuzzy,综合逻辑真实度：,综合逻辑真实度空间：,综合逻辑真实度广义分布：,综合效用度：,综合效用度空间：,综合效用度广义分布：,综合语义信息综和语用信息,先验综合逻辑真实度广义分布,后验综合逻辑真实度广义分布,先验综合效用度广义分布,后验综合效用度广义分布,ProblemsHaveBeenConcernedWith,HowwouldyougiveadefinitiontoInformation?WhatarethetypicalfeaturesofInformationcomparedwi