第一章 学习目标

★ 理解信息、信息熵、信息技术、计算、计算科学的概念；

★ 理解数据、消息、信号与信息的区别；

★ 理解图灵机及其意义、计算机智能及图灵测试；

★ 理解计算机中的信息表示；

★ 掌握自信息量与信息熵的度量公式，并会计算；

★ 掌握十进制、二进制、八进制、十六进制数之间的转换；

★ 了解二进制数的算术运算和逻辑运算

★ 了解信息论发展的三个阶段、信息技术的核心技术、计算机科学研究的领域。

§1.1 探索信息的真谛

信息、物质和能量是现代社会主要依赖的三种资源。

如果没有物质，宇宙就会变得虚无；

如果没有能量，宇宙就会失去演化的动力；

如果没有信息，宇宙就会变得杂乱无章，无法理解。

信息作为一种客观存在，从远古直到当今的文明社会，一直都在积极发挥着人类意识到或没意识到的重大作用。今天人类所享受的一切现代文明，无一不直接或间接地与信息技术相关，当代的经济与社会发展在很大程度上都取决于信息产业的发展。

什么是信息?

信息的本质是什么？人类自有思考以来就始终在不断追问自己。有众多定义。

泛指人类社会传播的一切内容，人通过获得、识别自然界和社会的不同信息来区别不同事物，得以认识和改造世界。信息在人类社会的生活学习交流中产生，如视频传播，课堂探讨。信息的传播手段是多种多样的，而决定信息传播手段的是当时的信息技术。

信息的定义

至今没有大家都认同的唯一定义！！有众多定义。

1948年，信息论创始人，美国科学家香农(C.E.Shannon)从研究通信理论出发，第一次用数学方法定义“信息就是不确定性的消除量”。认为信息具有使不确定性减少的能力，信息量就是不确定性减少的程度。

1948年，控制论创始人之一，美国科学家维纳(N.Wiener)指出“信息就是信息，不是物质，也不是能量。”

香农(C.E.Shannon) 维纳(N.Wiener) 

现代“信息”的概念，已经与半导体技术、微电子技术、计算机技术、通讯技术、网络技术、信息服务业、信息产业、信息经济、信息化社会、信息管理、信息论等含义紧密地联系在一起，但没有一个令人信服的精准定义。 

从信息论到信息科学

信息论发展的三个阶段

第一阶段：狭义信息论或经典信息论

香农创立，以通信系统模型为对象，以概率论和数理统计为工具，主要研究通信过程中消息的信息量、信道容量和消息的编码等问题。它只是对信息的符号作定量的描述，而不考虑信息的意义和效用方面的问题，这是香农信息论的不足之处。

第二阶段：一般信息论

主要还是研究通信问题，新增加了噪声理论，信号的滤波、检测，信号的编码与译码，信号的调制与解调，以及信息的处理等问题，特别关心信号在通信过程中被噪声干扰时的处理问题。

第三阶段：广义信息论

随着现代科学技术纵横交错的发展而逐渐形成的。

在纵向上，人们突破了香农信息论的局限性，深入到考虑信息的语义和有效性问题。

在横向上，人们又把有关信息的规律和理论研究成果与系统论、控制论相互整合，并广泛运用于物理学、地质学、地理学、生物学、生理学、心理学、社会学、经济学、历史学、管理学等学科领域的研究中去，从而拓宽了信息论的研究方向，使得人类对信息现象的认识与揭示不断丰富和完善。形成一门研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理、显示、识别和利用的广义信息论，即信息科学。 

信息的主要特征

数据、消息、信号与信息的区别  

1.数据是对客观实体的一种描述形式，是信息的载体。

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。

2. 消息是信息的载体，信息则是包含在消息中的抽象的量。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)才能获取其中的信息的。

例如，甲告诉乙说：“你考上了研究生”，那么乙就从消息中获得了信息。如果丙又告诉乙同样的话，此时，对乙来说，他只是得到了一条消息，并没有获得其他任何信息。

3.信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等信号，而电信号还可分为模拟信号和数字信号。

图１-６ 数据(原材料木头)与信息(加工以形成的结构)的关系