2016系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ)管理學(xué)院

1、1,第二章 系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ),一、系統(tǒng)科學(xué)的學(xué)科體系二、 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)三、系統(tǒng)工程理論的發(fā)展趨勢(shì),,,錢(qián)學(xué)森提出的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系——四個(gè)層次一座橋梁,后增加地理科學(xué)，建筑科學(xué),工程技術(shù)：亦稱生產(chǎn)技術(shù)，是在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)。技術(shù)科學(xué)：研究指導(dǎo)生產(chǎn)技術(shù)的基本理論學(xué)科。與自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、哲學(xué)、數(shù)學(xué)并列，被認(rèn)為科學(xué)的五大基本部類之一。基礎(chǔ)科學(xué)：以自然現(xiàn)象和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式為研究對(duì)象，探索自然界發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。包括數(shù)學(xué)、

2、物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)?、地理學(xué)、生物學(xué)6門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科及其分支學(xué)科、邊緣學(xué)科。哲學(xué):社會(huì)意識(shí)形態(tài)之一，是關(guān)于世界觀的學(xué)說(shuō)。是理論化、系統(tǒng)化的世界觀，是自然知識(shí)、社會(huì)知識(shí)、思維知識(shí)的概括和總結(jié)，是世界觀和方法論的統(tǒng)一。,3,,,5,第二章 系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ),一、系統(tǒng)科學(xué)的學(xué)科體系二、 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)三、系統(tǒng)工程理論的發(fā)展趨勢(shì),,,6,從系統(tǒng)工程的定義可以看出，系統(tǒng)工程是一門(mén)跨學(xué)科的邊緣性交叉學(xué)科，它包括自然、社會(huì)及工程設(shè)計(jì)分析

3、等方面的知識(shí)，它是由一般系統(tǒng)論、經(jīng)濟(jì)控制論、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科相互滲透、交叉發(fā)展而形成的。,1、一般系統(tǒng)論,亞里斯多德說(shuō)過(guò)“整體大于部分之和”。但作為現(xiàn)代系統(tǒng)論的基本思想最初產(chǎn)生于本世紀(jì)20年代初由奧地利生物學(xué)家貝朗塔菲（L.Von.Bertalanffy）提出的，強(qiáng)調(diào)生命現(xiàn)象不能用機(jī)械論觀點(diǎn)，而只能把它看作一個(gè)整體或系統(tǒng)來(lái)加以考察。1948年，貝朗塔菲發(fā)表了《生命問(wèn)題》該書(shū)標(biāo)志著系統(tǒng)論的正式誕生。1968年，他又發(fā)表了《一般系統(tǒng)理論——

4、基礎(chǔ)發(fā)展與應(yīng)用》。成為系統(tǒng)論的代表著作。,生物機(jī)體論,生物機(jī)體論主要觀點(diǎn)：1、系統(tǒng) 觀點(diǎn)，即有機(jī)體都是一個(gè)系統(tǒng)，并把系統(tǒng)定義為相互作用的諸要素的復(fù)合體；2、動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)，即生命機(jī)體是一個(gè)能保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)；生命過(guò)程是生物體和環(huán)境的相互作用?；畹臇|西的基本特征是組織。處于積極的活動(dòng)狀態(tài)，3、等級(jí)觀念，即有機(jī)體是按等級(jí)組織起來(lái)的，生物系統(tǒng)是分等級(jí)的，從活的分子到多細(xì)胞個(gè)體，再到超個(gè)體的聚合體，可謂層次分明，等級(jí) 森嚴(yán)。,機(jī)械論的錯(cuò)誤,貝

5、塔朗菲認(rèn)為機(jī)械論的觀點(diǎn)主 要錯(cuò)誤是：1、簡(jiǎn)單相加的觀點(diǎn)，即把有機(jī)體 分解為各要素，并采用簡(jiǎn)單地相加來(lái)說(shuō)明有機(jī)體 的屬性；2、機(jī)械觀點(diǎn)，即把生命現(xiàn)象簡(jiǎn)單地比 作機(jī)器；3、被動(dòng)反映的觀點(diǎn)，即把有機(jī)體看作 只有受到刺激時(shí)才能反映。,一般系統(tǒng)論的方法啟示,1，整體論代替還原論2.思辨原則代替實(shí)驗(yàn)原則3，以目的論代替因果論,2、控制論,控制論是自動(dòng)控制、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)理邏輯、神經(jīng)生理學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、行為科學(xué)等多種科學(xué)技術(shù)相互

6、滲透形成的一門(mén)橫斷性學(xué)科。,1948年美國(guó)數(shù)學(xué)家維納出版了《控制論》一書(shū)，標(biāo)志著控制論的正式誕生。控制論一詞Cybernetics，來(lái)自希臘語(yǔ)，愿意為掌舵術(shù)，包含了調(diào)節(jié)、操縱、管理、指揮、監(jiān)督等多方面的涵義。,系統(tǒng)的行為和目的,行為——系統(tǒng)在外界環(huán)境作用（輸入）下所作的反應(yīng)（輸出）。 生物系統(tǒng)的目的性行為是指外界環(huán)境的改變對(duì)生物體的刺激對(duì)生物系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是一種信息輸入，生物體對(duì)這種刺激的反應(yīng)對(duì)生物系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是信息的輸出。推而廣之，

7、控制論認(rèn)為任何系統(tǒng)要保持或達(dá)到一定目標(biāo)，就必須具有一定的反饋行為。,2.1控制論的定義:,至今并沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的、比較完善的表述。,維納的定義：控制論 “是關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)”；我國(guó)學(xué)者錢(qián)學(xué)森的定義： “控制論是研究系統(tǒng)各個(gè)部分如何進(jìn)行組織，以便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和有目的的行動(dòng)”。,控制論發(fā)展的三個(gè)階段 ：,Ⅰ：50年代末以前，經(jīng)典控制論，黑箱理論 ，傳遞函數(shù) ，作用有限； Ⅱ：50年代末至70年代初，現(xiàn)代控制論、

8、最優(yōu)控制理論 ；Ⅲ：70年代初以后，大系統(tǒng)理論、動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制理 。,經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都是大系統(tǒng)。,2.2、控制論的基本概念控制系統(tǒng)的組成,控制系統(tǒng)：一般是由控制器、被控對(duì)象、傳感器、比較器等主要部分組成，對(duì)某種環(huán)境具有控制功能與行為的系統(tǒng)。。,閉環(huán)控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu),第一，傳感器。檢測(cè)比較裝置。作用主要是獲得反饋?！〉诙刂破?。作用是用來(lái)決定應(yīng)該怎樣做?！〉谌瑘?zhí)行器。作用是完成控制器下達(dá)的決定?！〉谒模?/p>

9、制量。這是我們自動(dòng)化機(jī)器所要達(dá)到的最終目的。,反饋,反饋——系統(tǒng)輸出信息返回輸入端，經(jīng)處理，再對(duì)系統(tǒng)輸出施加影響的過(guò)程。正反饋——反饋信息與原信息起相同的作用，使總輸入增大。系統(tǒng)目標(biāo)偏離。加劇系統(tǒng)不穩(wěn)定。負(fù)反饋——反饋信息與原信息起相反的作用，使總輸入減小。系統(tǒng)目標(biāo)偏離減小。系統(tǒng)穩(wěn)定。負(fù)反饋是控制論的核心問(wèn)題。,系統(tǒng)的穩(wěn)定性,系統(tǒng)穩(wěn)定性定義：當(dāng)一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)處于一個(gè)平衡的狀態(tài)時(shí)，如果受到外來(lái)作用的影響時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡過(guò)程仍然能夠

10、回到原來(lái)的平衡狀態(tài)，我們稱這個(gè)系統(tǒng)就是穩(wěn)定的，否則稱系統(tǒng)不穩(wěn)定。 穩(wěn)定性是對(duì)系統(tǒng)的一個(gè)基本要求，反饋對(duì)系統(tǒng)的控制和穩(wěn)定起著決定性的作用，無(wú)論是生物體保持自身的動(dòng)態(tài)平穩(wěn)（如溫度、血壓的穩(wěn)定），或是機(jī)器自動(dòng)保持自身功能的穩(wěn)定，都是通過(guò)反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)的穩(wěn)定機(jī)制與控制方式,2.3 控制論對(duì)系統(tǒng)工程方法論的啟示,黑箱——灰箱——白箱法,功能模擬法,形式化、數(shù)量化、最優(yōu)化方法,2.4控制論的應(yīng)用：經(jīng)濟(jì)控制論,英國(guó)，古典政治經(jīng)濟(jì)學(xué)家，亞

11、當(dāng)?斯密：商品的市場(chǎng)價(jià)格像一只“看不見(jiàn)的手”維持著市場(chǎng)供需的均衡；,完美體現(xiàn)了控制論思想,,經(jīng)濟(jì)控制模型：,也稱為經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型、經(jīng)濟(jì)模型是在一組基本假設(shè)條件下，用數(shù)學(xué)關(guān)系式定量描述經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)特征的模型。所描述的數(shù)量關(guān)系必須符合經(jīng)濟(jì)因果關(guān)系和價(jià)值規(guī)律。,一定的使用條件； 合理的經(jīng)濟(jì)解釋。,經(jīng)濟(jì)控制模型分類：,按照建模方法的不同，可分為理論模型和仿真模型。理論模型：清楚經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理?根據(jù)基本經(jīng)濟(jì)理論?推理分析建模（白箱建模）

12、。仿真模型：不太了解經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)理?借助于辨識(shí)的方法建立的模型（灰箱或黑箱建模）。經(jīng)濟(jì)仿真模型在幫助人們認(rèn)識(shí)復(fù)雜經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。,實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué),經(jīng)濟(jì)控制模型分類：,按照數(shù)學(xué)表達(dá)式的不同，經(jīng)濟(jì)模型還可分為代數(shù)方程、差分方程、微分方程模型；離散、連續(xù)；靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模型；單變量、多變量模型；線性、非線性模型；輸入輸出模型、狀態(tài)空間模型等。,經(jīng)濟(jì)控制模型的應(yīng)用,（1）研究經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)：經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)

13、中各種因素之間的比例關(guān)系及變化規(guī)律。（經(jīng)濟(jì)總量、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)）（2）進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)和市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)。（3）規(guī)劃研究。為制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)的依據(jù)。,3、信息論,1948年申農(nóng)發(fā)表的《通訊的數(shù)學(xué)理論》一文，成為信息論誕生的標(biāo)志。申農(nóng)為解決通訊技術(shù)中的信息編碼問(wèn)題，把發(fā)射信息和接收信息作為一個(gè)整體的通訊過(guò)程來(lái)研究，提出發(fā)通訊系統(tǒng)的一般模型；同時(shí)建立了信息量的統(tǒng)計(jì)公式，奠定了信息論的理論基礎(chǔ)。,信息論的創(chuàng)始人是美貝爾電話研究所的數(shù)

14、學(xué)家申農(nóng)（C.E.Shannon1916——），,請(qǐng)解釋一下什么叫信息？ — “消息” 、“信號(hào)”、“知識(shí)”、“情報(bào)” —“消息” 信息信息論是怎樣的一門(mén)學(xué)科？,3.信息論,,“信息”是當(dāng)代使用頻率很高的一個(gè)概念，也是很難說(shuō)清楚的一個(gè)概念。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，信息的定義有好多種，它們都從不同的側(cè)面、不同的層次揭示了信息的某些特征和性質(zhì)，但至今仍沒(méi)有統(tǒng)一的、能為各界普遍認(rèn)同的定義。,信息的定

15、義,信息的定義,百余種流行的科學(xué)定義；1948，控制論創(chuàng)始人N．Ｗiener： 信息是信息，不是物質(zhì)，也不是能量 —《控制論— 動(dòng)物和機(jī)器中通情與控制問(wèn)題》 —首先將“信息”上升到“最基本概念”的位置香農(nóng)的信息定義鐘義信的信息定義,什么是信息？,香農(nóng)其人,20世紀(jì)中葉，信息論、控制論、系統(tǒng)論等標(biāo)

16、新立異的新理論相繼問(wèn)世，有力地“晃動(dòng)”著傳統(tǒng)的科學(xué)框架?？藙诘?#183;香農(nóng)是一位美國(guó)數(shù)學(xué)工程師，作為信息論的創(chuàng)始人，人們認(rèn)為他是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家之一。他在通信技術(shù)與工程方面的創(chuàng)造性工作，為計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程通信奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。人們尊崇香農(nóng)為信息論及數(shù)字通信時(shí)代的奠基之父。信息概念、“比特”,克勞德·香農(nóng) (Claude Elwood Shannon，1916-2001) 1916年4月30日誕生于美

17、國(guó)密西根州。父親是該鎮(zhèn)的法官，母親是鎮(zhèn)里的中學(xué)校長(zhǎng)，香農(nóng)的祖父是一位農(nóng)場(chǎng)主兼發(fā)明家，發(fā)明過(guò)洗衣機(jī)和許多農(nóng)業(yè)機(jī)械；此外，香農(nóng)的家庭與大發(fā)明家愛(ài)迪生還有遠(yuǎn)親關(guān)系。,香農(nóng)其人—家庭背景,2001年2月24日，香農(nóng)在馬薩諸塞州Medford辭世，享年85歲。貝爾實(shí)驗(yàn)室和MIT發(fā)表的訃告都尊崇香農(nóng)為信息論及數(shù)字通信時(shí)代的奠基之父。,香農(nóng)其人,1938年在MIT獲得獲得電氣工程碩士學(xué)位，碩士論文題目是《A Symbolic Analysis o

18、f Relay and Switching Circuits》 (繼電器與開(kāi)關(guān)電路的符號(hào)分析)。他注意到電話交換電路與布爾代數(shù)之間的類似性，即把布爾代數(shù)的“真”與“假”和電路系統(tǒng)的“開(kāi)”與“關(guān)”對(duì)應(yīng)起來(lái)，并用1和0表示。于是他用布爾代數(shù)分析并優(yōu)化開(kāi)關(guān)電路，這就奠定了數(shù)字電路的理論基礎(chǔ)。哈佛大學(xué)的伽登納(Howard Gardner)教授說(shuō)，“這可能是本世紀(jì)最重要、最著名的一篇碩士論文。”,香農(nóng)其人—攻讀學(xué)位,1940年香農(nóng)在MIT獲得

19、數(shù)學(xué)博士學(xué)位，而他的博士論文卻是關(guān)于人類遺傳學(xué)的，題目是 《An Algebra for Theoretical Genetics》 (理論遺傳學(xué)的代數(shù)學(xué))。,香農(nóng)其人—攻讀學(xué)位,1948年發(fā)表論文 ：《A Mathematical Theory of Communication 》 “通信的根本問(wèn)題是報(bào)文的再生，在某一點(diǎn)與另外選擇的一點(diǎn)上報(bào)文應(yīng)該精確地或者近似地重現(xiàn)” 這篇論文建立了信息論這一

20、學(xué)科，給出了通信系統(tǒng)的線性示意模型的新思想 在這篇論文中，香農(nóng)首次引入“比特”(bit)一詞,香農(nóng)其人—信息理論,通信的數(shù)學(xué)理論是香農(nóng)在數(shù)學(xué)與工程研究上的頂峰。他把通信理論的解釋公式化，對(duì)最有效地傳輸信息的問(wèn)題進(jìn)行了研究。后來(lái)，寫(xiě)道： “信息理論可能像一個(gè)升空的氣球，其重要性超過(guò)了它的實(shí)際成就”,香農(nóng)其人—信息理論,香農(nóng)理論的重要特征是熵(entropy)的概念，他證明熵與信息內(nèi)容的不確定程度有等價(jià)關(guān)系。熵曾經(jīng)是波

21、爾茲曼在熱力學(xué)第二定律引入的概念，可以把它理解為分子運(yùn)動(dòng)的混亂度。 信息熵也有類似意義。,香農(nóng)其人—信息理論,熱能不能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只能從高溫物體傳到低溫物體,香農(nóng)可以熟練地玩一套雜技。 一個(gè)膾炙人口的故事：他經(jīng)常騎著獨(dú)輪車(chē)、手里拋著三個(gè)球來(lái)到貝爾實(shí)驗(yàn)室的大廳。 發(fā)明過(guò)有兩個(gè)座位的獨(dú)輪車(chē)，不過(guò)恐怕沒(méi)有人敢與他 享；他還把獨(dú)輪車(chē)造成偏離地心的，騎在上面忽高忽 低，像鴨子行走似的 這些活動(dòng)表

22、明了香農(nóng)的主張，即好奇心比實(shí)用性對(duì)他的 刺激更大。 他的名言是：“我感到奇妙的是事物何以集成一體?！?香農(nóng)其人—業(yè)余愛(ài)好,1941年香農(nóng)以數(shù)學(xué)研究員的身份進(jìn)入新澤西州的AT&T貝爾電話公司，并在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作到1972年；從24歲到55歲，整整31年。1956年他當(dāng)了MIT的訪問(wèn)教授，1958年成為正式教授，1978年退休。二戰(zhàn)時(shí)期，香農(nóng)博士是一位著名的密碼破譯者。1949年香農(nóng)發(fā)表了另外一篇重要論文

23、 《Communication Theory of Secrecy Systems》 意義：使保密通信由藝術(shù)變成科學(xué)！,香農(nóng)其人—參加工作,香農(nóng)其人—榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng),是使我們的世界能進(jìn)行立即通信的少數(shù)科學(xué)家和思想家之一 是美國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)工程院院士、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、美國(guó)哲學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員 獲得 ：1949年Morris獎(jiǎng)、1955年Ballantine獎(jiǎng)、1962年Kelly獎(jiǎng)、1966年的國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)隆EEE的

24、榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)隆?978年Jaquard獎(jiǎng)、1983年Fritz獎(jiǎng)、1985年基礎(chǔ)科學(xué)京都獎(jiǎng),佛蘭克林研究所的巴蘭亭獎(jiǎng)?wù)?美國(guó)工業(yè)電子工程協(xié)會(huì)頒發(fā)的凱萊獎(jiǎng),美國(guó)電機(jī)和電子工程協(xié)會(huì)的榮譽(yù)獎(jiǎng),收到兩封信（消息） ：一封談的是其同學(xué)最近的工作、學(xué)習(xí)狀況；一封是家信，談的是家人的健康狀況 ； 有同事問(wèn)：你從那一封信中獲得了更多的信息？進(jìn)一步問(wèn)： 家信含有的信息比同學(xué)來(lái)信中多多少？#很難回答—經(jīng)驗(yàn)性的把“信息”與“消息”混為一談,信息的定義

25、,香農(nóng)的三個(gè)觀點(diǎn)：1）形式化假說(shuō) 通信的基本問(wèn)題是在消息的接收端精確或近似地復(fù)制發(fā)送端發(fā)出的消息。通信中消息的意義和效果與通信工程沒(méi)有關(guān)系。@ 臺(tái)灣將于2008年舉行總統(tǒng)大選！,信息的兩種定義,2）非決定論 一個(gè)實(shí)際的消息總是從可能發(fā)生的消息集合中選擇出來(lái)的；因此，系統(tǒng)必須對(duì)每種選擇都能工作。3）不確定性 人們只有在兩種情況下采用通信的需要：一是自己有某種形式的消息要告知對(duì)方，而估計(jì)對(duì)方“不知道”

26、這個(gè)消息；二是自己有某種“疑問(wèn)”要詢問(wèn)對(duì)方，而估計(jì)對(duì)方能做出一定的解釋。,,香農(nóng)的信息定義： 信息是用來(lái)消除 不確定性的東西。,信息的兩種定義,（1）定義的出發(fā)點(diǎn)是假定事物狀態(tài)可以用一個(gè)以經(jīng)典集合論為基礎(chǔ)的概率模型來(lái)描述，在實(shí)際中要尋找一個(gè)合適的概率模型往往是非常困難的。有時(shí)是否存在這樣一種模型還值得探討。（2）定義沒(méi)有考慮收信者的主觀特性和主觀意義，不顧信息的具體含意、具體用途、重要程度和引起后果等因素。這就與實(shí)際情

27、況不完全一致。其實(shí)，信息有很強(qiáng)的主觀性和實(shí)用性。,香農(nóng)信息定義的局限性,鐘義信的信息定義： 信息是 事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)與方式， 是物質(zhì)的一種屬性。,信息的兩種定義,預(yù)備知識(shí),消息是用語(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)、符號(hào)、音符、圖像等能被人們的感覺(jué)器官所感知的形式，對(duì)客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和主觀思維活動(dòng)的一種表述。,消息： 中國(guó)男子足球隊(duì)將獲得2008年奧運(yùn)會(huì) 團(tuán)體冠軍。,人們也常常錯(cuò)誤地把信息等同于消息，認(rèn)為得

28、到消息，就是得到了信息。例如，當(dāng)人們收到一封電報(bào)，接到——個(gè)電話，收聽(tīng)了廣播或看了電視等以后，就說(shuō)得到了“信息”。人們通過(guò)通信，接收到消息后，得到的是關(guān)于描述萊事物狀態(tài)的具體內(nèi)容。例如，聽(tīng)氣象廣播，氣象預(yù)報(bào)為“晴間多云”，這就告訴了我們某地的氣象狀態(tài)．而“晴間多云”這廣播語(yǔ)言則是對(duì)氣象狀態(tài)的具體表述。,預(yù)備知識(shí),消息中包含信息，是信息的載體。得到消息，從而獲得信息。,知識(shí)是人們根據(jù)某種目的，從自然界收集得來(lái)的數(shù)據(jù)中，整理、概括、提取

29、得到有價(jià)值的、人們所需的信息。知識(shí)是一種具有普遍和概括性質(zhì)的高層次的信息。,預(yù)備知識(shí),例：有一堆A、B兩所大學(xué)學(xué)生的考試成績(jī)數(shù)據(jù)。 為了了解A、B兩所大學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)水平的差別，而進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到—張曲線圖。,預(yù)備知識(shí),知識(shí)是以實(shí)踐為基礎(chǔ)，通過(guò)抽象思維，對(duì)客觀事物規(guī)律性的概括。知識(shí)信息只是人類社會(huì)中客觀存在的部分信息。,知識(shí)是信息、但不等于信息的全體,情報(bào)學(xué)中定義： 情報(bào)是人們對(duì)于某個(gè)特定對(duì)象所見(jiàn)、所聞、所理解而產(chǎn)生

30、的知識(shí)。如“對(duì)敵方情況的報(bào)告”、 “文獻(xiàn)資料中對(duì)于最新情況的報(bào)道或者進(jìn)行資料整理的成果”等！,預(yù)備知識(shí),在各種實(shí)際通信系統(tǒng)中，往往為了克服時(shí)間或空間的限制而進(jìn)行通信，必須對(duì)消息進(jìn)行加工處理。把消息變換成適合信道傳輸?shù)奈锢砹?，這種物理量稱為信號(hào) (如電信號(hào)，光倍號(hào)，聲信號(hào)，生物信號(hào)等等)。 信號(hào)攜帶著消息，它是消息的運(yùn)載工具。例、漢文消息不能直接在信道中傳輸。一般，需先將漢文(例如“借錢(qián)5分”)變換成四位碼，

31、然后變換成由點(diǎn)、劃和空隔三種符號(hào)組成的莫爾斯碼，再轉(zhuǎn)換成脈沖電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)調(diào)制變成高頻調(diào)制電信號(hào)，才能在信道中傳輸。此時(shí)，脈沖電信號(hào)或高頻調(diào)制電信號(hào)都載荷著漢文消息，表述借了5分錢(qián)的一種狀態(tài)。,預(yù)備知識(shí),信息理論,信息論－統(tǒng)計(jì)信息理論 四十年代末期C.E.Shannon，以客觀概率信息為研究對(duì)象，從通信的信息傳輸問(wèn)題中總結(jié)和開(kāi)拓出來(lái)的理論。發(fā)展的觀點(diǎn)－－信息科學(xué)所不可缺少的理論基石,什么是信息理論？,一般通信系統(tǒng)模型,消息,消息

32、+ 噪聲,消息,信息量數(shù)學(xué)公式,申農(nóng)的公式：H(x) =ΣP(xi)h(xi)= －ΣP(xi)·log2P(xi)其中：H（x）表示信息量， P(xi)表示某狀態(tài)xi不確定的概率， h(xi) = —log2P(xi)，表示某狀態(tài)xi的不定性數(shù)量或所含的信息量。若P(xi)=1，則h(xi) =0；若P(xi)=0，則h(xi) =∞；當(dāng)ｎ=2，且P1=P2=1/2時(shí)，H(x)=1比特。因此可見(jiàn)一個(gè)等幾率的二中擇一的事件

33、具有1比特的不定性或信息量。,信息與熵關(guān)系,信息量所表示的是體系的有序度、組織結(jié)構(gòu)程度、復(fù)雜性、特異性或進(jìn)化發(fā)展程度。這是熵（無(wú)序度、不定度、混亂度）的矛盾對(duì)立面，即負(fù)熵。關(guān)于信息論的熵與的關(guān)系，布里淵、林啟茨和奧根斯坦等曾進(jìn)行過(guò)初步討論。比較：信息熵：Ｉ＝－log2P（xi）熱力學(xué)熵：S=KlnP有：Ｉ＝－log2e·S／Ｋ ——即信息是負(fù)熵。,信息特征,信息特征有：1、可識(shí)別；2、可轉(zhuǎn)換；3、可傳遞；4、可加工處理

34、；5、可多次利用（無(wú)損耗性）；6、在流通中擴(kuò)充；7、主客體二重性。8、信息的能動(dòng)性。9、可共享性。 信息是物質(zhì)相互作用的一種屬性，涉及主客體雙方；信息表征信源客體存在方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性，所以它具有客體性，絕對(duì)性；但接收者所獲得的信息量和價(jià)值的大小，與信宿主體的背景有關(guān)，表現(xiàn)了信息的主體性和相對(duì)性?？晒蚕硇允切畔⑴c物質(zhì)和能量的主要區(qū)別。,信息論,信息論 是研究信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存貯、處理識(shí)別及利用的學(xué)科。狹義信息

35、論——它以編碼理論為中心，主要研究信息系統(tǒng)模型、信息的度量、信息容量、編碼理論及噪聲理論等。一般信息論（通信理論）：主要是研究信息傳輸和處理問(wèn)題，除了香農(nóng)理論外，還包括噪聲理論、信號(hào)濾波和預(yù)測(cè)、統(tǒng)計(jì)檢測(cè)和估計(jì)理論、調(diào)制理論以及信息處理理論等。廣義信息論——又稱信息科學(xué)，主要研究以計(jì)算機(jī)處理為中心的信息處理的基本理論，包括評(píng)議、文字的處理、圖像識(shí)別、學(xué)習(xí)理論及其各種應(yīng)用。,信息論研究利用了類比方法和統(tǒng)計(jì)方法信息方法,信息論及其方法