第一章 信息科学与信息技术,1.1 信息科学与信息技术概述 1.2 信息的采集、检索与加工 1.3 信息技术应用热点 1.4 信息技术的应用和社会信息化 习题,广义地说，信息就是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的信号和消息。一切存在都有信息。信息的积累和传播，是人类文明进步的基础。信息同物质、能源一样重要，是人类生存和社会发展的3大基本资源之一。,1.1 信息科学与信息技术概述 1.1.1 信息,对人类而言，人的五官生来就是为了感受信息的。它们是信息的接收器，它们所感受到的一切都是信息。然而，大量的信息是五官不能直接感受的，人类正通过各种手段，发明各种仪器来感知它们，发现它们。 不过，人们一般说到的信息多指信息的交流。信息本来就是可以交流的，如果不能交流，信息就没有用处了。信息还可以被存储和使用。读过的书，听到的音乐，看到的事物，想到或者做过的事情，这些都是信息。,1. 信息的分类 根据信息来源，人们一般把它分为宇宙信息、地球自然信息和人类社会信息3类。 （1） 宇宙信息是指在宇宙空间，恒星不断发出的各种电磁波信息和行星通过反射发出的信息，形成了直接传播的信息和反射传播的信息。 （2） 地球自然信息是指地球上的生物为繁衍生存而表现出来的各种行动和形态，生物运动的各种信息以及无生命物质运动的信息。,（3） 人类社会信息是指人类通过手势、眼神、语言、文字、图表、图形和图像等所表示的关于客观世界的间接信息。 信息还可以其用途分为决策信息、预测信息、统计信息、行为信息、控制信息、反馈信息、销售信息、市场信息、商品信息、计划信息、管理信息和经济信息等。 另外，信息也可以根据其他标准进行分类，例如，根据信息的准确性程度，可将其分为确定性信息和不确定性信息，其中不确定信息又可分概率信息和模糊信息。,2. 信息的形态 所谓形态是指事物的形状和神态。在当代，由于科学技术的发展，信息一般表现为4种形态： 数值、文本、声音和图像。 （1） 数值。数据通常被人们理解为“数字”，这不算错，但不全面。应该说，纯粹由数字及某些特殊符号表示的传统意义上的数据称为数值或数字。 （2） 文本。文本是指书写的语言，即“书面语”，以表示它同“口头语”的区别。从技术上说，口头语言只是声音的一种形式。文本可以用手写，也可以用机器印刷出来。,（3） 声音。声音是指人们用耳朵听到的信息，在目前的经济阶段，人们听到的基本上是两种信息： 说话的声音和音乐。收音机、录音机、电话、唱片等，都是人们用来处理声音信息的工具。 （4） 图像。图像是指人们能用眼睛看见的信息。它们可以是黑白的，也可以是彩色的。它们可以是照片，也可能是图画。它们可以是艺术的，也可以是纪实的。它们可以是一些表述或描述、印象或表示，只要能被人们看见就行。,（5） 信息形态的转化。数值、文本、声音、图像等信息形态还能相互转化。一张图画可能相当于1000个字，并由10万个点组成。“点”又可能是数字、文字或符号。乐谱上的乐曲之所以能被乐师演奏，是因为技术人员把像点一样的图像转化成了声音。秘书记录别人口授的语言，则是把声音变成了文字。当数字化了的信息被输入计算机或从计算机中输出，数字又可以用来表示上述这些形态中的任何一种或所有的形态。于是，过去曾被视为毫不相干的行业，如计算机、通信、电视、出版等，现在却又成了“亲戚”。,3. 信息的功能 信息的功能同信息的形态密不可分，并往往融合在一起。打个比方，信息的形态是指信息“是什么模样”，而信息的功能是指信息通过它的形态，信息“能干什么”。 信息的功能包括处理信息、存储信息和传输信息等3个方面。 （1） 处理信息。处理信息是计算机为人类做出的一大贡献。计算机不但可以进行数值数据处理，而且可以进行文字处理、声音处理和图像处理等。,（2） 存储信息。存储信息通常是指用信息的4种形态中的一种形态来取得信息，并将其保存下来，供日后之用。而信息时代，信息则有可能存储在计算机的硬盘、软盘和光盘之中。 （3） 传输信息。传输信息是信息的又一功能。信息传输之所以能够实现，是由于有了电话等手段。在当代有线通信中，传输就是在同轴电缆上用电磁波的速度，或在光纤电缆上用光的速度，把各种形态的信息从一端传向另一端。,4. 信息的特点 （1） 不灭性。信息不像物体和能量，物质是不灭的，能量也是不灭的，其形式可以转化，但信息的不灭性同它们不一样。一个杯子被打碎了，构成杯子的陶瓷的原子、分子没有变，但已不成为一个杯子。又如能量，可以把电能变成热能，但变成热能后电能已经消失。而信息的不灭性是一条信息产生后，其载体可以变换，可以被毁掉，如一本书、一张光盘，但信息本身并没有被消灭，所以，信息的不灭性是信息的一个很大的特点。,（2） 复制性。信息可以廉价复制，广泛传播。信息的复制不像物体的复制，一条信息复制成 100万条信息，其费用十分低廉。尽管信息的创造可能需要很大的投入，但复制只需要载体的成本，可以大量地复制，广泛地传播。 （3） 时效性。某些信息的价值具有很强烈的时效性。一条信息在某一时刻价值非常高，但过了这一时刻，可能一点价值也没有。,5. 信息的基本作用 (1) 人类认识客观世界及其发展规律的基础。 (2) 客观世界和人类社会发展进程中不可缺少的资源要素。 (3) 科学技术转化为生产力的桥梁和工具。 (4) 管理和决策的主要参考依据。 (5) 国民经济建设和发展的保证。,6. 信息的应用 信息的应用非常广阔，认知、科学探索、知识传播、生产流程的控制、管理（宏观管理、微观管理）、娱乐（声像设备）以及人与人之间的交流等发展都很迅速，这些都是非常大的信息应用领域。目前，信息对各行各业的渗透已不完全是控制的问题，一些行业的发展本身就是信息发展的过程，如现代金融业其本身的物理过程就是个信息过程，现在的银行就是电子银行，货币是电子货币，实物货币以及纸币已基本被取代。绝大部分金融业务已不再通过纸币或支票的方式，而是通过电子的方式在进行。,信息科学是研究信息及其运动规律的科学。它是以香农创立的信息论为理论基础，以信息作为主要研究对象，以信息的运动规律作为主要研究内容，以现代科学方法论作为主要研究方法，以扩展人的信息功能为主要研究目标的一门科学。信息科学包括对信息的描述和测度、信息传递理论、信息再生理论、信息调节理论、信息组织理论、信息认识理论等内容。,1.1.2 信息科学,信息科学是信息时代的必然产物，它的创立具有很重大的意义。它提出了全新的研究对象，开辟了广阔的研究领域，给整个科学技术的发展带来了新的动力和希望。不仅如此，新的学科往往还启迪新的科学观点和思想，发掘新的研究途径和方法。作为一门新兴的学科，信息科学创造了一套在现代科学发展中具有极其重要意义的独特的研究方法，即信息分析综合法、行为功能模拟法和系统整体优化法。,1. 什么是信息技术 凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术（Information Technology，IT）。可以说，这就是信息技术的基本定义。它主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。 具体来讲，信息技术主要包括以下几方面：,1.1.3 信息技术,（1） 感测与识别技术，其作用是扩展人获取信息的感觉器官功能。这类技术总称为“传感技术”，包括信息识别、信息提取、信息检测等技术，它几乎可以扩展人类所有感觉器官的传感功能。传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生的遥感技术，更使人感知信息的能力得到进一步的加强。 （2） 信息传递技术，其主要功能是实现信息快速、可靠、安全的转移。各种通信技术都属于这个范畴。广播技术也是一种传递信息的技术。由于存储、记录可以看成是从“现在”向“未来”或从“过去”向“现在”传递信息的一种活动，因而也可将它看做是信息传递技术的一种。,（3） 信息处理与再生技术，信息处理包括对信息的编码、压缩、加密等。在对信息进行处理的基础上，还可形成一些新的更深层次的决策信息，这称为信息的“再生”。信息的处理与再生都有赖于现代电子计算机的超凡功能。 （4） 信息施用技术，是信息过程的最后环节。它包括控制技术、显示技术等。 由上可见，传感技术、通信技术、计算机技术和控制技术是信息技术的四大基本技术，其中现代计算机技术和通信技术是信息技术的两大支柱。,2. 信息技术的发展 （1） 信息技术的发展历史。综观信息技术的发展历史，人类社会已经历了4次信息技术革命： 第一次革命是人类创造了语言和文字，接着出现了文献。语言、文献是当时信息存在的形式，也是信息交流的工具。 第二次革命是造纸和印刷术的出现。这次革命结束了人们单纯依靠手抄、篆刻文献的时代，使得知识可以大量生产、存储和流通，进一步扩大了信息交流的范围。, 第三次革命是电报、电话、电视机及其他通信技术的发明和应用。这次革命是信息传递手段的历史性变革，它结束了人们单纯依靠烽火和驿站传递信息的历史，大大加快了信息的传递速度。 第四次革命是电子计算机和现代通信技术在信息工作中的应用。电子计算机和现代通信技术的有效结合，使信息的处理速度、传递速度得到了惊人的提高，人类处理信息、利用信息的能力达到了空前的高度。,（2） 信息技术的发展趋势。 高速、大容量。速度越来越高、容量越来越大，无论是通信还是计算机发展都是如此。 综合化。包括业务综合以及网络综合。 数字化。 一是便于大规模生产，过去生产一台模拟设备需要花很多时间，模拟电路每一个单独部分都需要进行单独设计、单独调测。数字设备是单元式的，设计非常简单，便于大规模生产，可大大降低成本。,二是有利于综合，每一个模拟电路其电路物理特性区别都非常大，要达到一个复杂的性能用模拟方式往往综合不起来，而数字电路由二进制电路组成，非常便于综合。 个人化。即可移动性和全球性。一个人在世界任何一个地方都可以拥有同样的通信手段，可以利用同样的信息资源和信息加工处理的手段。,信息高速公路是当今社会的热门话题。1992年，当时的参议员、后任美国副总统的阿尔戈尔提出美国信息高速公路法案。1993年9月，美国政府宣布实施一项新的高科技计划国家信息基础设施（national information infrastructure，NII），旨在以因特网为雏形，兴建信息时代的高速公路信息高速公路，使所有的美国人方便地共享海量的信息资源。,1.1.4 信息高速公路,1. 信息高速公路的建设目标 （） 在企业、研究机构和大学之间进行计算机信息交换。 （） 通过药品的通信销售和光照片图像的传送，提高以医疗诊断为代表的医疗服务水平。 （） 使在第一线的研究人员的讲演和学校里的授课发展成为计算机辅助教学。 （） 广泛提供地震、火灾等的灾害信息。 （） 实现电子出版、电子图书馆、家庭影院、在家购物等。 （） 带动信息产业的发展，产生巨大的经济效应，增强国际实力，提高综合国力。,2. 信息高速公路的组成 （） 信息高速通道，即信息高速公路之“路”。这是一个能覆盖全国的以光纤通信网络为主的，辅以微波和卫星通信的数字化大容量、高速率的通信网。 （） 信息资源，即信息高速公路上行驶的“车”。把众多的公用的、未用的数据、图像库连接起来，通过通信网络为用户提供各类资料，影视、书籍、报刊等信息服务。,（） 信息处理与控制，主要是指通信网路上的高性能计算机和服务器、高性能个人计算机和工作站对信息在输入输出、传输、存储、交换过程中的处理和控制。 （） 信息服务对象。使用多媒体经济，智能经济和各种应用系统的用户进行相互通信，可以通过通信终端享受丰富的信息资源，满足各自的需求。,3. 信息高速公路的主干线： 互联网络 互联网络（Internet），即因特网，是跨越全球，连接上百万个子网、上亿台主机的国际性互联网络，是最高层次的骨干网络。 互联网络源于美国国防部在1969年资助建立的ARPANET网，分为军用和民用两部分。民用部分在1989年改名为INTERNET。,4. 信息高速公路的诱人的画卷 （1） 可视电话。不仅可闻其声，而且可见其人。 （2） 网络购物。足不出户，通过互联网络浏览世界各地的商品，购买可下载的数字化信息产品或办理传统的商品邮购。 （3） 无纸贸易。利用互联网络实现方便、清洁、安全的电子结算和信用卡付账，纸币将逐渐退出流通领域。 （4） 电视会议。多媒体会议系统将世界各地的与会者组织在一个虚拟的会议厅里，人们远隔万里也可举行会议，大大节省时间和费用开支。,