信息技术导论课件 第1.4章信息学科与相关学科关系.ppt

1、1,1.4 信息学科与相关学科关系,理论：控制论、信息论、系统论、人工智能、计算科学、复杂性理论以及信息与通信技术。 技术：计算机、微电子、通讯、网络、多媒体、人工智能。 1.4.1计算科学 1.4.2系统科学 1.4.3数学 1.4.4信息哲学 信息哲学被定义为批判性研究的哲学领域，它涉及到信息的概念本质和基本原理，包括信息的动力学、利用和科学以及对哲学问题的信息理论和计算方法论的提炼和应用。 1.4.5认知科学与认知心理学,1.4.1计算科学,计算科学(计算数学)是一门包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科，从抽象的算法分析、形式化语法等等，到更具体的主题如编程语言、程序设计、软件

2、和硬件等。作为一门学科，它与数学、计算机程序设计、软件工程和计算机工程有显著的不同，却通常被混淆，尽管这些学科之间存在不同程度的交叉和覆盖。数学计算数学设计程序 计算科学（或计算机科学）是对描述和变换信息的算法过程,包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统的研究,2,计算科学研究的课题是： 计算机程序能做什么和不能做什么 （可计算性）； 如何使程序更高效的执行特定任务 （算法和复杂性理论）； 程序如何存取不同类型的数据 （数据结构和数据库）； 程序如何显得更具有智能 （人工智能）； 人类如何与程序沟通 界面设计！ （人机互动和人机界面）。,3,1.4.2 系统科学,图1-16 系统科

3、学的层次结构,系统科学：以系统思想为中心、综合多门学科的内容而形成的一个新的综合性科学门类。 狭义的系统科学一般是指贝塔朗菲著作一般系统论：基础、发展和应用中所提出的将“系统”的科学、数学系统论、系统技术、系统哲学三个方面归纳而成的学科体系。 广义的系统科学包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学、突变论、运筹学、模糊数学、物元分析、泛系方法论、系统动力学、灰色系统论、系统工程学、计算机科学、人工智能学、知识工程学、传播学等一大批学科在内，是20世纪中叶以来发展最快的一大门综合性科学。,5,1.4.3数学,数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透过抽象化和逻辑推理的使用

4、，由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念，为了公式化新的猜想以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。 名称来源:mathematics有学习、学问、科学，以及另外还有个较狭意且技术性的意义“数学研究”，原意是数和数数的技术。 我国古代把数学叫算术，又称算学，最后才改为数学。,6,1.4.4信息哲学,信息哲学：批判性研究的哲学领域，涉及信息的概念本质和基本原理，包括信息动力学、利用和科学以及对问题的信息的理论和计算机方法论的提炼和应用。弗洛里迪 定义涉及到作为信息哲学的核心信息做出详尽、明确和清晰的解释，即“信息的本质是什么？”这是一个新领域的首要标志

5、。信息哲学提供了不同于数据通信的定量理论(信息论)的批判性研究。从整体上看，它的任务不是要发展一种关于信息的统一理论，而是一个整合的理论体系，目的是分析、评价和解释信息的各种原理和概念，信息的动力学和利用，它所特别关注的是来自不同应用背景和与其它主要哲学概念，诸如存在、知识、真理、生命或意义相关的系统问题。,7,1.4.5认知科学与认知心理学,认知心理学是二十世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，二十世纪70年代开始其成为西方心理学的一个主要研究方向。它研究人的高级心理过程，主要是认知过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等。 与行为主义心理学家相反，认知心理学家研究那些不能观察的内

6、部机制和过程，如记忆的加工、存储、提取和记忆力的改变。,8,以信息加工观点研究认知过程是现代认知心理学的主流，可以说认知心理学相当于信息加工心理学。它将人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工，包括感觉输入的编码、贮存和提取的全过程。按照这一观点，认知可以分解为一系列阶段，每个阶段是一个对输入的信息进行某些特定操作的单元，而反应则是这一系列阶段和操作的产物。信息加工系统的各个组成部分之间都以某种方式相互联系着。而随着认知心理学的发展，这种序列加工观越来越受到平行加工理论和认知神经心理学的相关理论的挑战。,9,认知科学,认知科学是20世纪世界科学标志性的新兴研究门类，它作为探究人脑或心智

7、工作机制的前沿性尖端学科，已经引起了全世界科学家们的广泛关注。 认知科学是一门相当年轻的学科，然而却为揭示人脑的工作机制这一最大的宇宙之谜作出了不可磨灭的贡献。但是，认知科学尚未成熟，作为一个独立的学科，也尚未得到足够的统一和整合。对于什么是认知科学，也还存在着很大的分歧。,10,认知科学的基本观点最初散见40年代到50年代中的一些各自分离的特殊学科之中，60年代以后得到了较大的发展。根据奥尔登大学认知科学研究所所长席勒尔（E. Sheener）的意见，“认知科学”（Cognitive Science）一词于1973年由朗盖特系金斯开始使用，20世纪70年代后期才逐渐流行。1975年，“斯隆基

8、金会”（Alfred P. Sloan Foundation，系纽约市的一个私人科研资助机构）开始考虑对认知科学的跨学科研究计划给予支持，该基金会的资助一直持续至今，对这门新学科的制度化起了重要的作用。因为斯隆基金会通过组织第一次认知科学会议并确立研究方案，在推动认知科学方面起了决定性作用。,11,1978年10月1日，“认知科学现状委员会”递交斯隆基金会的报告，（席勒尔，仕琦译，1989）把认知科学定义为“关于智能实体与它们的环境相互作用的原理的研究”。该报告沿着两个方向展开这一定义。第一个是外延的：列举了人认知科学的分支领域以及它们之间的交叉联系。列举的分支领域有计算机科学、心理学、哲学、

9、语言学、人类学和神经科学。第二种展开是内涵的，指出共同的研究目标是“发现心智的表征和计算能力以及它们在人脑中的结构和功能表示”。以上对认知科学的界定集中体现了“符号处理”或“信息处理”范式，但是随着20世纪80年代中期联结主义重新崛起之后，关于认知科学的定义也就出现了及其微妙的变化。但是，符号主义和联结主义二者的争执主要影响到的认知科学定义的内涵，而对其外延却是没有什么影响的，因为这两种范式都能包含上面所提及的认知科学的分支学科。,12,对认知科学范围的了解，还可以从认知科学的内容上来看，到目前为止认知科学所涉及的主要内容，有感知觉（包括模式识别）、注意、记忆、语言、思维与表象、意识等。这似乎

10、都是心理学家们所关注的问题，但其实也同样是哲学家、语言学家、计算机科学家、神经生理学家、人类学家们所关心的内容。只是不同专业背景的研究者，对这些同一个问题，所采取的具体研究方法不同罢了。我国学者李伯约指出，人工智能、认知心理学和心理语言学是认知科学的核心学科，神经科学、人类学和哲学是认知科学的外围学科。,13,由于认知系统的复杂性，对它要进行多维度的研究，认知科学需要运用多门学科所使用的工具和方法，从完整的意义上对认知系统进行全方位的综合研究。认知科学迄今为止所取得的成就，是与其跨学科的研究方法紧密联系在一起的，也带来了不少问题和挑战。 认知科学是研究人类感知和思维信息处理过程的科学，包括从感觉的输入到复杂问题求解，从人类个体到人类社会的智能活动，以及人类智能和机器智能的性质。认知科学是现代心理学、信息科学、神经科学、数学、科学语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。,14,认知科学的兴起和发展标志着对以人类为中心的认知和智能活动的研究已进入到新的阶段。认知科学的研究将使人类自我了解和自我控制，把人的知识和智能提高到空前未有的高度。生命现象错