现代信息的真谛讲义.ppt

1,第1章信息、信息科学与信息技术,1.1信息的真谛世界三要素：物质、能量、信息(区别、联系)对信息的重视源于统计学、通讯、计算机（世界大战、通讯技术、火炮自动跟踪）N维纳:人有人的用处,2,“三大前沿科学”信息科学生命科学材料科学三种资源第一种资源：可再生资源（动植物）第二种资源：不可再生资源（矿物质）第三种资源：信息资源前两者已充分认识，后者还没有从意义、观念、技术等系统认识，只有笼统的口号式的“信息化”提法，看不到具体措施,3,本节讨论题、作业提出一个信息概念并讲解知识是系统化的信息？1、2、3,1.1.1信息,4,1.信息定义信息概念定义的难度人们普遍的认识到物质、能量、信息构成当今世界三大要素。所以，信息是一个上位概念，越是形而上的概念越不好定义。信息是一个抽象的概念，不同角度有各自的解释。,5,我国日常用语中的信息泛指音讯、消息。但不同学科关于信息定义的表述是不同的。73年曾有人统计，信息的定义在我国报刊上竟有39种不同的说法。到目前为止，围绕信息定义所出现的流行说法不下百种陈雨思，信息定义与信息本质，2001.8.1,6,根据我国国家标准中关于“信息”的解释：Informetion是物质存在的种方式、形态或运动状态，也是事物的一种普遍属性。一般指数据、消息中所包含的意义，可以使消息中所描述事件的不定性减少。情报与文献工作词汇基本术语（GB489485）是一种基于综合视点、立场的信息概念解释,7,又如：“泛指消息和信号的具体内容和意义”。辞海(1989年版)“信息论中的信息与信号中固有的意义无关”。简明不列颠百科全书（1991年版）：“信息就是谈论的事情、新闻和知识。”牛津字典“信息就是观察或研究过程中获得的数据、新闻和知识。”韦氏字典“信息是用来通信的事实、观察到的数据、新闻和知识。”美国韦氏大辞典“信息就是所观察事物的知识。”日广辞苑,信息既不是物质,也不是能量,信息就是信息,不懂得它,就不懂得唯物主义。N维纳著,郝季仁译:控制论1948,北京:科学出版社,1985年,第6263、63页。“信息这个名称的内容就是我们对外界进行调节并使我们的调节为外界所了解时而与外界交换的东西”N维纳:人有人的用处,9,2.信息的重要性,要有效地生活，就必须有足够的信息。人是束缚在他自己的感官所能知觉到的世界中的。举凡他所收到的信息都得通过他的大脑和神经系统来进行调整，只在经过存贮、核对和选择的特定过程之后，它才进入效应器，一般是他的肌肉。这些效应器又作用于外界，同时通过运动感觉器官末梢这类成受器再反作用于中枢神经系统，而运动感觉器官所收到的信息又和他过去存有的信息结合在一起去影响未来的行动。,10,物质、能量、信息关系第一层含义为：信息是事物的表征、事物的基本属性，不是事物的本身。这里的“物质”、“事物”，是涵盖所有要素的“物质、能量、信息”的统称。物质（质量）、能量守恒，质能转换（相对论）任何事物总是物质、能量、信息三者共存。1、人靠信息表征才得到认识，但不是本体。2、没有物质、能量没有信息（或噪声、垃圾信息）3、信息收集、转换、传递需要物质、能量。体育概莫能外！？图后,信息,11,人通过信息认识体育现象,人靠信息表征才得到认识，但不是本体,外过程,内过程,内过程,内过程,内过程,12,物质:耐饿：.耐饿：不断水90天，耐渴：16-230c10天,260c9天,330c5天,360c3天能量：耐热：720c-1小时，800c-49，930c-33，1400c-26信息：？人不能在无信息的环境中生存。,13,缺乏信息,德国科学家发现：处于完全没有声响环境使人产生恐惧不安、心律失常、食欲减退、特别对神经系统造成很大危害。采风报200美国航天局一次实验：人在全无声息（信息）密封舱中，可以听到心跳血流的声响。走动时可听到关节和衣服摩擦声，半小时后，对声音极度敏感，1小时后，极度恐惧，3、4小时后已经逐渐失去理性，这种环境给人一种一切都凝固、停止、有死神即将来临之感。中国妇女报（法国女心理学家实验，长期关押的犯人）,14,惊人的信息推理术（上海文化出版社五角丛书系列，1987年4月，山下定也.日，温元凯译）,1783年，浅间山火山爆发北半球灰尘笼罩农业歉收1789年法国大革命1982年2-3月，爱尔.基琼火山爆发日照减少20%灰尘为核造成大雨、久雨、大雪、气温下降内地干旱（水分一旦进入陆地），下雨释放能量引发寒流、北极交通断、澳洲3月出现寒流全球农业减产、美减少播种面积1/3，休耕地以1.6倍补贴苏联再也不能从阿根廷等购得粮食、只能从美国进口美国与农业有关的工业收入增加1.6倍苏联进口粮食费用增加、减少军费、抛售黄金、引起黄金价格下降，社会经济倒退战略武器谈判让步、美国入侵格林纳达、苏不管里根增加农民选票减少粮食援助，“控制人口”,15,“信息沟”信息流的增长往往产生负效应，即在某些群体内知识的增长远远超过其他群体；“信息沟”将会出现扩大一个社会群体与另一个社会群体之间在某一特定问题上的知识距离。蒂内奇（1970）认为：当一个社会体系中的信息流增长时，那些受过比较好教育、具有比较高社会地位的人们，将比受教育比较少、地位比较低的人们能更好地吸收信息。这样，信息增长导致了知识沟的扩大而不是缩小。,16,信息过量信息过量与信息缺乏一样危险，没有过滤能力会迷失方向、断送一生。过少信息易失误，过多信息降低功效。25%认为影响健康，延缓决策，分散注意力、精神紧张、易沮丧、忘记工作范围49%无力应付大量信息40%处于紧张、压力之下38%要花费大量时间筛选信息43%认为患上“信息疲劳症”94%不相信未来会有所改善英国路透商业信息公司一项调查（2000年，1300经理）,17,失眠症患者城市10-20%白领70岁以上15%患帕金森氏病蓝领则多老年痴呆症信息爆炸：每天出书60多万种，文献50多万篇大脑接受信息能力惊人1/10秒可接受1000bit但是一天让人看几万张不同照片，几天后就会患偏头痛网游长时间降低效率、患病读者2001-13-19现代都市病,18,信息少-灵活运用不完整信息推理论理一代信息多-不具备信息推理能力影像（电视）一代信息量与运用信息能力、论理能力不匹配、不平衡，（60-70后）MP3、4造就享受一代：物质观、精神观接受新事物快、流行快、更新快,不会自学、收集资料，等待施舍,19,3.信息的本质信息是物质的存在方式，是物质的属性信息表征事物存在方式、状态，信息是所有物质间接存在的标志信息是一切事物的表征信息依附其它要素存在知识是系统化的信息熵与信息,20,4.信息的层次第0次信息：对事物的原始表述，一次文献形成前的信息（描述、原始数据、记录）测量,21,第一次信息：原始文献、研究成果，是第0次信息的系统化,22,第二次信息：摘要、索引、摘编、汇总等,23,第三次信息：综述、辞典、年鉴、手册等第n次信息：逐步的集中、有序、系统化由简专博约融入系统问题：体育信息(技术)是针对哪个层次？,24,测量,调查,第0次信息,研究成果,第1次信息,研究摘编,第2次信息,年鉴综述,第3次信息,教科书,第n次信息,教学,第n+1次信息,事物,25,5.对信息认识的变化多年前，信息理论和信息科学的研究，已经由以消息为中心的测量、发送、转换、接收等信息传输“外过程”研究，扩展到以人为中心的感知、认识、记忆、译解、经验、思维、审美等信息处理“内过程”的研究即从工程技术领域延伸、扩展到心理学（信息心理学）、生理学（信息生理学）、哲学（信息哲学），以及美学（信息美学）等领域，即前消息第0次信息阶段，该阶段更具有专业特色。体育要全面推动信息技术在体育的应用，突出体育特色更需关注。,信息,26,人通过信息认识现象,人靠信息表征才得到认识，但不是本体,外过程,内过程,内过程,内过程,内过程,外过程,27,这样，自从经典信息论诞生以后，其信息的观念和研究范围已经从数学、通信理论、控制论、系统论领域，扩展到计算机科学、人工智能、电子学和自动化技术、以及物理学、生物学、生物工程、心理学等现代科学的诸多领域。“外过程”？“内过程”？,28,目前，即使以消息为基础的信息研究也还只限于数据处理（第1次以上信息），缺乏从信息角度的科学合理认识和解释。波士顿大学管理学院信息系统管理学教授托马斯H达文波特说：“过去的40年，更确切地应描述为数据时代，而不是信息时代”，“将数据转化为某种更有用的东西，需要相当多的人力投入和智慧，但大多数组织仅仅从技术的角度来看待这一问题。拥有一个数据库或数据挖掘系统，与拥有其它技术一样，是必要的，但对于高质量的信息和知识而言，则是不够的”。数据多媒体虚拟现实陈雨思，信息定义与信息本质，2001.8,29,关注对事物原始信息，即第0次信息及信息的质量，则信度、效度、客观性等测量的科学性又摆在面前。好像又回到了（体育）科研认识的起点。但是此要点不是彼起点，理念不同。令人遗憾的是传统的科研也还没有把测量与评价放在应有的位置，现有的体育测量与评价也没有从信息的角度阐述和认识。,30,自然科学,社会科学,经济学,政治学,人类学,心理学,数学,地质学,化学学,物理学,生物学,医学,体育学,教育学,31,1.1.2从信息论到信息科学,对信息的重视源于统计学、通讯、计算机（世界大战、通讯技术、火炮自动跟踪）信息论(InformationTheory)，这里主要指经典信息论，是关于信息的性质及其测量、传输的理论。其创始人是申农和韦弗。诞生的基础：？,32,17-19世纪自然科学领域中机械唯物论占统治地位，否认客观世界偶然因素，用拉普拉斯(P.Laplace,l7491827法国天文学家、数学家和物理学家)的决定论来解释一切只要知道了宇宙中所有的作用力及所有原子在某一时刻的坐标和速度，就能确定世界的全部过去和未来。1872年，美国物理学家吉布斯和奥地利物理学家波尔兹曼率先把统计学引进物理领域，使不确定性成为物理学以及其他科学的研究对象。波尔兹曼提出了信息与不定度间可测关系的概念。把熵函数引入统计物理学，指出熵是关于个物理系统分子运动状态的物理量，表示分子运动的混乱程度，并且把熵和信息联系起来，提出“熵是一个系统失去了的信息的度量”。,33,1918年费希尔（Fisher）以古典统计理论方法，探讨了信息的量度问题。1928年，哈特莱（Hartley）发表信息传输一文，提出：消息是代码、符号，它与信息有区别(消息是信息的载体，消息的形式是多样的、具体的，如各种语言、文字、图象等等，而信息是指包含在各种具体消息中的抽象量。他区分了信息和消息在概念上的差异，并提出用消息出现的概率的对数来度量其中所包含的信息，从而为申农的信息理论的建立奠定了初步的基础。但是，所有这些关于信息及其量度问题的思想，当时并没得到深入、系统的阐发，也未引起普遍的注意。,34,二战期间，由于通信技术、电子计算机、控制理论等科学技术的发展，人们开始重视信息研究问题。申农和韦弗的研究兴趣是寻求能够更有效地使用通信信道的途径和方法。他们所要解决的问题是：怎样在一个既定的信道（电话电缆和无线电波）中，发送出最大限量的信息；怎样计量任何一种信道的容量，以最恰当地传输信息。尽管他们各自在工程和数学方面的背景；但是，他们认为，他们的理论适用于整个人类交流传播问题的研究。韦弗说：通信一词在这里被用于一个非常宽泛的范围，它包括所有的一个人影响另一个人的过程。当然，它不仅相涉于书面的和口头的交流，而且也包括音乐，绘画艺术，戏剧，芭蕾事实上，一切人类行为。申农和韦弗：通信的数学理论第95页，1949年英文版。,35,1949年，申农和韦弗合作的通信的数学理论出版（注：在这前一年，申农曾在贝尔系统技术杂志上发表了同名论文）。它被公认为是经典信息论的发端之作。他们在本书中所提出的有关理论、概念和模式，对通信工程乃至人类交流传播研究产生了广泛的影响，成为过程学派把交流视作消息的转换、传输的一个样板。差不多就在同时，维纳在其控制论一书中，也提出了关于信息本质的各种看法，并独立地推导出了关于信息量的数学公式。在信息理论的许多方面，维纳的思想与申农等人的观点有着惊人的相似之处。,36,信息科学：50年代以后，信息理论得到了很大的发展：经典信息论一般信息论广义信息论相继形成了“技术信息理论”，“语义信息理论”，“信息效用理论”等；后来，还出现了形形色色的“信息处理理论”。到了60年代前后，以相关信息理论为基础，还出现了所谓“信息学”或“信息科学”。,37,信息科学（InformationSciences)的概念指与信息研究有关的所有科学；而且，其对信息的理解也更为宽泛一些：如人类信息和非人类信息，生物信息和非生物信息，语义和非语义信息等。,例如，美国著名学者F马克卢普所编写的信息研究：学科之间的通讯一书就这样认为：信息科学应包括哲学中有关信息范畴的研究；控制论和系统论中有关信息一般功能的研究；信息工程技术学、计算机和人工智能科学中关于信息的计量、传输、处理的专门研究；认识论、认知科学、以及脑科学中有关人类精神信息的研究；符号学、语义学、图书馆学、文献学、档案学、博物馆学、传播学、新闻学、教育学，以及其他信息科学的边缘学科，如信息社会学、信息经济学、信息管理学、信息心理学等所包含的各种与信息相关的研究领域。从这种意义上讲，信息科学是一门包罗所有信息研究的综合学科。,39,1.1.3香农对信息的定义,香农对信息定性和定量的描述信息是对某人在选择一个消息时所具有的选择自由度的计量。假如一个人面对这样一种基本情形：他必须从两个并行的消息中选择出一个，那么，就可以这样说：相关于该情形的信息是一种单位。注意，说这个或另一个消息载有信息易导致误解（尽管它是方便的）。因为信息的概念与其说适用于具体个别的消息（象意义的概念所作的那样），不如说它是就整个情形而言。也就是说在该情形中，信息意味着某人在选择一个消息时具有一定量的选择自由。只是出于方便，才将信息看作一种标准或数量单位。-申农和韦弗通信的数学理论第100页，1949年英文版。,40,P5香农将熵引进信息领域，并利用概率分布理论给出信息量熵的概念信息以它对事物不确定性的减少在经典信息论中，有两个十分重要的概念：“熵”与“冗余”。,41,香农的通讯系统模型,信道是在物理线路上划分的逻辑通道,信源,信道,信宿,42,1850年，德国物理学家、现代热力学奠基人克劳修斯提出了“熵”的概念，并以前人的研究为基础，正确阐述了热力学上两个重要的定律：热力学第一定律和第二定律。热力学的第一定律论述系统的一种特性能量的存在。它把能量定义为物质的一种属性。并隐含了“能量守恒”的思想：宇宙中的物质与能量是守恒的，既不能被创造也不能被消灭。它们只有形式的变化，而没有本质的变化。热力学的第二定律，研究热作为不同于功的另一种能量传递方式的本性，其最有影响的表述之一是“熵”。熵，作为物质系统的热力学态函数，是对不能再被转化作功的能量总和的计量。因此，热力学第二定律也被有人称之为“熵定律”。,熵：从热力学到信息论,43,如果说，热力学第一定律指出了一个令人乐观的事实：物质和能量是守恒的、不灭的，总是从一种形式转变到另一种形式，那么，热力学第二定律即熵定律则描述一个非常可悲的前景：能量纵然不灭，但却有“有功”和“无功”之别。而且，能量从“有功”到“无功”状态，即从“可利用”到“不可利用”、“有效”到“无效”状态的转化，是一个不可逆的过程。,例如，当我们用完一支粉笔，点完一支蜡烛，抽完一支烟，吃完一顿饭又感到饿了的时候，这些粉笔、蜡烛、香烟、食物所包含的能量尽管未消灭，却无可挽回地再也不能被利用了。这种被消耗的物质和有功能量愈多，宇宙间总的无功能量便积累得愈多。所以R克劳修斯在总结热力学第二定律时说：“世界的熵（即无效能量的总和）总是趋向最大量的”。科学家们，把有效能量全部转换为无效能量的状态，称之为“热寂”；把有效物质全部“用尽”后的境况，称之为“物质混乱”。两者导致的都是熵，都是物质与能量的耗散。,45,从这个意义上讲，“熵”的本质，也可以说是“混乱和无序”。波尔兹曼、吉布斯等人把熵被更明确地解释为一种混乱和无序状态、程度。他们认为：在由大量粒子(原子、分子)构成的系统中，熵就表示粒子之间无规则的排列程度，或者说，表示系统的紊乱程度，系统越紊乱，熵就越大；反之，系统越有序，熵就越小。所以里夫金（Rifkin）和霍华德（Howard）在他们的著作中说：“热力学第二定律实质上是说宇宙万物从一定的价值和结构开始，不可挽回地朝着混乱与荒废发展根据熵定律，无论在地球上还是宇宙或任何地方建立起任何秩序，都必须以周围环境里的更大混乱为代价。熵的定律摧毁了历史是进步的这一观念。熵的定律也摧毁了科学与技术能建立起一个更有秩序的世界这一观念。熵定律将使我们渐渐懂得现存世界观到底为什么已经分崩离析。”-里夫金等：熵：一种新的世界观，第4页，上海译文出版社，1987年。也正是从“混乱、无序和不定性”这个意义上，经典信息论引进了熵的术语和概念。,46,实践中，某情形或状态中的不确定性，来源于两个方面：一方面，它可以是信源或消息自身的特征。一幅很有新意的画，一部很有新意的文学作品、论文、教学方法、比赛成绩，所以“新，意味着它们具有较少出现的可能性，即发生概率较小；因此，较之于一般平庸的作品具有更高的熵，即更大的信息量。另一方面，某情形或状态中的熵，还可以指信宿（接收者）对信源或消息的估计、期望的不确定程度。例如，一个完全或基本上在预见范围之内的消息，意味着事先得知其发生的概率等于或接近1。那么，根据熵公式，该消息就完全或基本上不具有什么熵值即信息量。反之，一个几乎完全出乎我们意料之外的，即事先得知其发生概率较小的消息，根据信息量公式，它自然包含了较大量的信息。,47,从这个意义上讲，一个“爆炸性”的新闻，一部“轰动一时”的文艺作品，一个出乎意料的比赛结果，“新颖”的研究成果，等等，在当时，都是一“种高熵值的、也就是高信息量的消息。它们的出现或完全出乎意料之外的某种状态的发生或发展；或是重组了旧有的知识、技术、教学方法、训练手段、技战术等形成了新的认识、观点、表现形式、风格,48,一种语言消息文本，也可有熵值的高低之分。一般说来，一些完全使我们不易预见的消息，或是那些违背“情理”、“逻辑”和“习俗”、“惯例”的语言组合和文本，往往具有较高的熵值。因为“情理”、“逻辑”和“习俗”、“惯例”作为一种思维模式和参照系统，本身制约、规定着我们对语言组合或文本构成的预见和估计，而对这种思维模式和参照系统的“违背、“破坏”，势必造成我们在预见和估计时的“混乱”,49,当然，在一般情况下，这种起因于信源，以及相对于信宿而言的两种熵常常是互相关联，结合在一起的。以研究论文为例，一部优秀的、使人耳目一新的论文，常常本身既包含着新的观点、内容和方法，同时又出乎同行的预见和估计之外。这样，整个交流状态中的熵即信息量自然很高。相反，那些观点、内容、方法、结论陈旧平庸的论文，尽管洋洋数十万言，对于“眼熟”、“耳熟”的受众而言，就不包含多少熵，因而也就不含有多少信息量（冗余，有时必须，如语言、讲课比文字，小说-码字）。文学：语不惊人死不休不能.也要2008.7,50,同样，有些让人争辩不已，或耐人寻味的文章、诗歌，之所以让人争辩、寻味，除其他因素外，恐怕还相关于这样一种情形：该文章，要么本身就是“不完全的或“开放性”的，因而，使信源或消息仍保留着多种选择的可能性，或使之仍停留在不确定状态；或者要么该文章虽然被读完，但因作者有意或无意地没有提供全部的相关消息，而使受众无法排出信源或消息中的不确定性，从而仍使作品保留着一些无法精确“破译”“读解”的信息。曹雪芹的“半部”红楼梦，维纳斯的“断臂”，圆明园的“废墟”，李商隐的“无题诗”，甚至当代一度风行的“抽象派绘画”和“朦胧诗”等等，所激起的兴趣，无一不与信源或消息中包含的高熵值，以及人们对于消息估计、读解状态的高熵值相关。,51,1.1.4信息量,信息（量）视作是一定数量的、用以排除某情形状态中不确定性的选择。不确定必然涉及概率三层含义1.把信息理解为“概率分布的变动”或“概率的增加”。使概率的分配发生变动的东西。”迈伦特赖布斯等：能量和信息，载摘译外国自然科学哲学，1974年第2期，第4页。2.“信息”是“一种解除不确定性的量”。或者说信息量就是信宿一端知识变化的数量，即接收者收到消息后认知状态上不定性减少的数量。3.由消息的交流传播所解除的不确定性的程度来表示信息量的多少。信息与交流有关，要从信源与信宿双方概率考虑。计算公式略。,52,信息量可以描述解除不定性事件的程度。样本空间有m个元素，=x1,x2,xm,等概率，则P(X=xi)=p，则随机事件x所含的信息量为：其中I(x)为x的信息量，P(x)为事件x的出现概率。见下例：,53,如：掷硬币、判断题、2进制的一个位设两个结果出现的概率相等（等概率）。即在掷以前，根据大量统计得知：它们应当是等可能性事件即正、反面各自向上的概率为0.5。有2个元素，=x1,x2，xi为所有选择结果，则任一选择结果的概率P(x)=0.5，则信息量I(x)：这就是说，一次掷币选择结果x（正面或反面）所得到的信息是1比特。并且，我们在这“二中择一”的选择中，以1比特的信息量而排除了整个状态中的不确定性。于是，我们也就可以事后知道选择结果x原先的不确定性状态中包含了1比特的信息。,同理：三择一：1.585；四择一：2；五择一：2.32；六择一：2.58信息量是量度信息的一个物理量，与信息所代表的事件的随机性或各事件发生的概率有关，当事件发生的概率大，事先容易判断，有关此事件发生的不确定程度小，则包含的信息量就小；反之则大。或者说：信息量越小，事件发生的概率就越大，解除此事件发生的不确定程度小，该事件事先容易判断的可能性就大。信息量越大，事件发生的概率越小，解除此事件发生的不确定程度大，该事件事先容易判断的可能性就小。（填空）,54,55,熵与概率的关系无论在理论上还是在实践上，熵的大小，密切相关着概率问题，进而影响着交流文本（消息）的信息量。一般说来，一个事件或消息发生的概率愈小，即可能性愈小，其熵值便愈大；反之亦然。从熵的表达式亦可得出同样的结论：P(x)的值愈小，I(x)（熵）的值愈大；P(x)的值愈大，I(x)值愈小。熵与信息量的关系又由于熵是对于交流传播符号或文本发生的可能性乃至整个交流状态中不确定性的描述，因此，我们可以“直观地”这样说：某消息或状态中所包含的不确定性愈大，那么它所含有的信息量就愈大；反之亦然。,信息熵：信息源的总体信息量测度。反映信宿对信息源存在的平均不确定性。X为离散随机变量，在集合x1,x2,xn,P(X=xi)=pii=1,2,n则信息熵H(x)：,57,H(甲)=-（0.5（-1）+0.5（-1）=1体育比赛势均力敌H(乙)=-（0.99（-0.0145）+0.01（-6.64)=0.08亚运会,58,如，一场体育比赛结果是一种不定性，事先已知某事件发生的概率P1与事后得知信息后所知道关于该事件发生的概率P2越接近，则信息量0，因为它对并没有减少不确定性，或者说一直就是确定性。也就是说，得到的信息将不具有任何意义。相反，P2越大于P1，则信息量I(x)1，信息量越大。其意义在于，当信息量为0时，已经不具备信息的功能，因为它不能提供新的消息和知识，已属于垃圾信息，是造成信息污染的原因之一。体育教学、训练、报道、情报、做媒体、组织管理等等，不能消除不定性，提供的信息就不具有信息量，当然不具有信息价值。,59,也称为信息量传播公式：H表示信息量，单位比特，B表示带宽，T表示时间，P表示信号的功率，N表示噪声的功率.其意义在于，如果噪声很大，如N，即信宿无法接受或不接受、不感兴趣，信息量H0。也就是说，信息是否有信息量，不只是信源自己定义，要考虑信宿。没有信源、没有信息，有信宿也无用有信源，有信息，没有信宿，信息也无意义,信宿信息量计算：信道的传输受带宽、时间制约并有噪声干扰,60,教学信息单位,短时记忆容量：72组块，需要510秒组块(chunk教学中最小单位：一个数字、字母、词、成语、短语)(G.A.Miller,Psychol.Rev.63.1956,91)一个组块瞬时记忆转为长时记忆需要58秒一堂课能接受420个组快约3，一个产生式，占7%时间记住效果：读10%,听20%,看30%,自己说70%人能记忆15%听觉、25%视觉、65%听视觉多媒体教学效率提高38%，节省时间31%体育教学和训练课呢？,61,1.1.5香农信息的局限性,香农信息的定义：信息是有序性量度，使人们对事物了解的不确定性的消除和减少。信息是对组织程度的一种测度，信息能使物质系统的有序性增强，减少破坏、混乱和噪声。香农信息的定义仅是通信模型中的信息，扩展到其他领域时：难以找到合理的概率数学模型语义问题有效性问题,有待认识、解决,62,从信宿看，信息还可理解为信宿对于信源发送何种消息估计状态上的不确定性或不可预见性。也就是说，由于信源在挑选、发送何种消息上，具有一定量的自由度，存在多种可能性，因此，它们便形成对于信宿而言的不确定性信宿不能预先知道信源到底选择发送何种消息。正是这种意义，申农、维纳等人的“信息”术语和概念，常常与“选择”、“不确定性”乃至“熵”通用互换。同时，信息也成为信宿对信源到底选择发送何种符号或消息的不确定性和无预见性程度的计量。,63,综上所述，申农、韦弗乃至维纳的信息概念，实际上回避了信息本身的定义问题，而侧重于信息的计量问题。因此，他们的信息概念，都不提对于信息自身内容及其性质的规定，而只是对信源挑选、发送何种消息的选择可能性（自由度）、不确定性（不定性）的一种统计性测量。这样，他们的“信息“概念，在很大程度上是“信息量”的概念；而且，这些概念又密切地相关概率或概率论问题。,64,信息与主观需求(有效性问题),大雪纷纷落地师爷全是皇家锐气捕快下他十年何妨地主放你骂得狗屁樵夫后来：樵夫造反当官，旧地重游：“好大雪”中国哲学、思想方法（研究方法）付诸诗,65,花非花，雾非雾夜半来，天明去来如春梦不多时，去如朝云无觅处。唐白居易金鸭香销锦绣帏，笙歌丛里醉扶归。少年一段风流事，只许佳人独自知。宋圆悟克勤禅师美术画派、音乐流派（频呼小玉原无事愿叫檀郎闻则声）好诗都有禅的味道、“朦胧诗”。见下一首,含义？有用？,66,身是菩提树，心为明镜台。时时勤拂拭，勿使惹尘埃渐悟的理念。是一种入世的态度，通过的修行抗拒诱惑菩提本无树，明镜亦非台，本来无一物，何处惹尘埃。顿悟的理念。是一种出世的态度南北朝，五祖弘忍，神秀，,67,闺意献张水部唐朱庆馀洞房昨夜停红烛，待晓堂前拜舅姑。妆罢低声问夫婿：画眉深浅入时无？恰恰用心时，恰恰无心用。无心恰恰用，常用恰恰无。唐永嘉玄觉禅师,68,1.1.6信息与载体,数据、消息、信号与信息的区别信息伴随载体存在。(信息交流、传输、感受的工具，包括媒体、数据、身体、七情六欲)(情感、传感、残障、补偿)数据、消息、信号与信息的区别(载体)（1）数据“数据”是指数字、字母与符号的集合，是客观实体的一种表述形式，是信息的载体。信息与数据：信息经过加工、提炼和浓缩后，形成对人类社会活动（包括决策、生产、工作、学习、生活、娱乐等）产生影响的数据。,69,数据不仅仅是数字：文本、图像、声音.数据的表示：以数据形式出现的信息分别可以通过三代媒体来表示:传统形式媒体（语言、文字）模拟形式媒体（以电磁波为载体的文字、声频与视频等）数字形式媒体（二进制数字编码的文本、多媒体与程序等）,信息和数据的区别可以理解为：数据是未加工的信息，而信息是数据经过加工以后的能为某个目的使用的数据，信息是数据的内容或诠释。将数据加工为信息的过程称为信息加工或处理。数据可分为模拟数据和数字数据两种形式。模拟数据是在某个区间内连续的值。,71,（2）“消息”是指用适当的语言或代码从一个信息源向一个或多个目的地传送的情况，是信息的编码。信息是包含在消息中的抽象量，消息是具体的，其中蕴含着信息。按照香农理论，在通信过程中，信息总是经过编码(符号化)成为消息以后，才能经由媒介传播的，而信息的接收者收到信息后，总是要经过译码(解读)才获取其中的信息的。,（3）信号：由消息变换成的适合信道传输的物理量。是消息的载体。把消息变换成适合信道传输的物理量，这种物理量称为信号。信号是数据的电磁或光脉冲编码。信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号是一种随时间而连续变化的信号。数字信号则是在时间上的一种离散信号。信号携带着消息，它是消息的运载工具。但它们不是信息，是信息的载体。,（4）信息载体的层次信息是载体包含的意义，信息伴随载体出现。载体在信息技术中也称为媒体，具备以下几个层次：原始信息：状态、思想、行为、意思表现形式：语言、符号、图形、图像、动作物理载体：声、光、电等概念载体：情报、消息、知识、数据等形式载体：文字、图象、图形、语言等物质载体：书籍、文献、光盘、磁盘等。信息必须依靠载体产生、转换、传递、处理、识别，但信息不是载体，仅是载体所表达的内容或意义。目前的“Information”模糊了信息和载体,74,（5）信息对数据、消息、信号的选择信息可以不同载体出现，如体育比赛结果是一个信息，可以用同一层次中不同载体：可用消息也可用知识；可用文字也可用语言；可用报纸可以用无线电波等等。一条信息，可用多种载体，甚至动用所有的载体，如重大灾害信息，也可能仅用有限的载体，甚至一种载体，如军事情报，所以信息与载体是一对多的关系，信息不能没有载体。而没有信息，载体也就没有存在的必要。信息与载体的关系却不见得被人们所认识，甚至包括信息工作者。,75,波士顿大学管理学院信息系统管理学教授托马斯H达文波特：“过去的40年，更确切地应描述为数据时代，而不是信息时代”，“将数据转化为某种更有用的东西，需要相当多的人力投入和智慧，但大多数组织仅仅从技术的角度来看待这一问题。拥有一个数据库或数据挖掘系统，与拥有其它技术一样，是必要的，但对于高质量的信息和知识而言，则是不够的”。?,76,信道的传输受带宽制约并有噪声干扰信息量传播公式：H表示信息量，单位比特，B表示带宽，T表示时间，P表示信号的功率，N表示噪声的功率,2.信息的载体,77,带宽：音频：20-20000Hz，光频：410147.51014Hz，波长400-760毫微米增强亮度可达313-950毫微米视觉比听觉大900倍，30cm厚文章与30电视节目信息量一样大，所谓百闻不如一见,78,79,成人对不同信号反应时间,光信号为180ms声信号为140ms触觉信号为140ms阅读单个字母为409ms阅读短词为388ms阅读长词为431ms阅读一位数为360ms阅读两位数为396ms阅读三位数为443ms阅读长词为431msR.S.伍德沃斯，H.施洛斯贝格，实验心理学科学出版社，1965，P229-232,反应时间越短能吸收的信息就越多，反之越少；单位时间内信息量过多或过少都是低效率的教学。如多媒体转为长时记忆需要58秒，不是反应时间越多越好,80,获取信息：83%视觉11%听觉3.5%嗅觉1.5%触觉+1%味觉100%信息实验心理学家Treicher信息全部效果：55%来自面部表情38%来自声音7%来自词汇实验心理学家爱伯特.麦康比文摘1991.5p41,体育？,81,人获得的大部分信息来自“看”。人通过“看”获得了多少信息，大脑的一生又处理过多少信息呢？如果说人眼是照相机的话，视网膜（retina）就是照相机的底片。人看到的东西实际上是这些东西发射或反射的光线通过眼睛落在视网膜上成的像。视网膜深层有一类细胞叫节细胞（ganglioncell）。节细胞好像管道一样，把视觉信息从视网膜传输给大脑。人的视网膜有大约106节细胞，而平均每个节细胞以100位/秒(bits/s)的速率传输信息。,82,假设人眼每天睁开16小时，那么我们每天通过眼睛获得的信息量为：106*100*3600*16=5.8*1012b(bit)=670G字节相当于长度为91小时，分辨率为1024*768的mov文件。由此可以算出一个寿命为70岁的人一生共“看”到的信息量：670*70*365=1.7*107G字节（一千七百万G字节）如果用每本百万字的书去记载这些信息的话，总需书：1.7*107*(1024)3/(2*106)=90亿本,83,而这些信息所需的能量却很小。理论上传输1位的信息需要kT*ln2焦耳的能量。这里k是波尔兹曼常数，T是绝对温度。假设人的体温37度，则T=310凯尔文。那么人每天获得的670G字节的信息量需要的能量为：5.8*1012*1.381*10(-23)*310*ln2=1.7*10(-8)焦耳不过研究表明,神经细胞处理1位信息至少需要108*kT焦耳能量。(恰好当今世界上最好的电子元件处理1位信息也需要108*kT焦耳能量)按此计算,人每天要消耗能量为:5.8*1012*1.381*10(-23)*310*108=2.5焦耳这相当于人从一粒小麦摄取的能量。与人每天要摄取的107焦耳能量相比，这真是微不足道。,84,不过，大脑这个占全身体重2%的器官却要消耗20%的能量。大脑把一半这样的能量花在信息处理上。因此大脑每天用于处理信息的能量是：107*20*0.5=106焦耳而这些能量可以用来处理信息的量为:106/(108*kT)=2.3*1018b=2.7亿G字节人每天通过“看”获得670G字节的信息，相当于2.7亿G字节的百万分之二。即使把从其它感官（听觉触觉等）获得的信息算上，我们每天从外界获得的信息相对我们的大脑处理的信息还是微乎其微的。看来，我们的大脑把大部分精力都用在了对这些信息的后期处理上了。崔旭：我们每天“看”到多少信息？email:2002.06公布于,85,人的观察并非照相，在观察、认识事物之前，人的头脑早已存在着