信息科學

信息科學是研究信息運動規律和套用方法的科學，是由資訊理論、控制論、計算機理論、人工智慧理論和系統論相互滲透、相互結合而成的一門新興綜合性科學。其支柱為資訊理論、系統論和控制論。

信息技術就是能夠擴展人的信息器官功能的一類技術。

基本介紹

• 中文名：信息科學
• 外文名：Information Science
• 拼音：xìn xī kē xué
• 注音：ㄒㄧㄣˋ ㄒㄧㄎㄜ ㄒㄩㄝˊ

定義

（1） 信息技術是指能夠完成信息的獲取、傳遞、加工、再生和施用等功能的一類技術。

（2） 信息技術是指感測、通信、計算機和智慧型以及控制等技術的整體。

信息科學是指以信息為主要研究對象，以信息的運動規律和套用方法為主要研究內容，以計算機等技術為主要研究工具，以擴展人類的信息功能為主要目標的一門新興的綜合性學科。

信息是物質、能量、信息及其屬性的標示；信息是確定性的增加。信息是事物現象及其屬性標識的集合。[2006年,醫學信息(雜誌)，鄧宇等].

以信息作為主要研究對象，這是信息科學區別於其他科學的最根本的特點之一，也是信息科學之所以能夠成為一門獨立學科的最根本的前提。

信息從本體論的意義上來說，它是事物運動的狀態和（狀態改變的）方式；從認識論的意義上說，它是認識主體所感知或所表述的事物運動的狀態和方式。“事物”，既可以是外部世界的實在客體，也可以是主觀世界的精神現象；“運動”既可以是物體在空間中的位移，也可以是一切意義上的變化；“運動的狀態”是指事物在特定時空中的性狀和態勢，“運動的方式”是指事物運動狀態隨時空的變化而改變的式樣和規律。

第一， 信息是普遍存在的一類研究對象。

第二， 信息與物質是既有聯繫又有區別的兩個概念。

第三， 信息與能量也是既有聯繫又有區別的兩個概念。

第四， 人類要認識事物就必須要取得信息，要變革事物也必須要有信息。

·既然信息對於人們認識事物（世界）和變革事物（世界）是十分必要的，那么，為了能夠更好地完成認識世界和改造世界的使命，就有必要深入的研究信息問題。

·既然信息是普遍存在的一類研究對象，那么，人們對信息問題的研究就具有普遍的意義。

·既然信息不等同於物質也不等同於能量，那么，對信息問題的研究就自然成為一門獨立的學科。

基本理論

資訊理論

資訊理論是信息科學的前導，是一門用數理統計方法研究信息的度量、傳遞和交換規律的科學，主要研究通信和控制系統中普遍存在著的信息傳遞的共同規律，以及建立最佳地解決信息的獲取、度量、變換、存儲、傳遞等問題的基礎理論。

控制論

控制論的創立者是美國科學家維納，1948年他發表《控制論》一書，明確提出控制論的兩個基本概念--信息和反饋，揭示了信息與控制規律。控制論是關於動物和機器中的控制和通信的科學，它研究各種系統共同控制規律。在控制論中廣泛採用功能模擬和黑箱方法。控制系統實質上是反饋控制系統。負反饋是實現控制和使系統穩定工作的重要手段。控制論中，對系統控制調節通過信息的反饋來實現。在制定方針政策過程中，哈佛經理的決策可看作是信息變換、信息加工處理的反饋控制過程。

系統論

系統論的基本思想是把系統內各要素綜合起來進行全面考察統籌，以求整體最最佳化。整體性原則是其出發點，層次結構和動態原則是其研究核心；綜合化、有序化是其精髓。系統論是國民經濟中廣泛運用的一大組織管理技術。

研究內容

課題方向

信息科學正在形成和迅速發展，人們對其研究內容的範圍尚無統一的認識。現在主要的研究課題集中在以下六個方面：

1. 信源理論和信息的獲取，研究自然信息源和社會信息源，以及從信息源提取信息的方法和技術；
2. 信息的傳輸、存儲、檢索、變換和處理；
3. 信號的測量、分析、處理和顯示；
4. 模式信息處理，研究對文字、圖像、聲音等信息的處理、分類和識別研製機器視覺系統和語音識別裝置；
5. 知識信息處理，研究知識的表示、獲取和利用，建立具有推理和自動解決問題能力的知識信息處理系統即專家系統；
6. 決策和控制，在對信息的採集、分析、處理、識別和理解的基礎上作出判斷、決策或控制，從而建立各種控制系統、管理信息系統和決策支持系統。

課題內容

1.光通訊技術：光通訊的基本概念，光通訊的發展趨勢，光通訊的重要意義和套用。

2.通信與信息系統：介紹通訊與信息系統的基本概念，通信與信息系統的套用領域，通信與信息系統的歷史和最新進展等。

3.物理電子與納米技術：電子學與物理的關係、納米材料技術、納米電子學、納米表征技術等。

4.無線通信技術：無線通訊的基本概念，無線通訊的發展現狀與趨勢等。

5.量子電子學與雷射技術：量子電子器件的基本知識、發展歷史和現狀、量子電子的套用領域等。

6.計算機軟體：介紹計算機軟體的概念、計算機軟體的主要研究內容，計算機軟體的發展趨勢，軟體工程

等。

7.計算機體系結構：：計算機體系結構的基本概念，計算機體系結構的發展歷史、現狀與趨勢。

8.計算機網路與信息系統：計算機網路的基本概念，計算機網路的基礎知識，計算機網路的主要作用。

9.數字多媒體技術：數字媒體技術的基礎知識、標準以及國內外的發展現狀和未來。

信息科學

發展簡況

二十世紀40年代末，美國數學家香農發表了《通信的數學理論》和《在噪聲中的通信》兩篇著名論文，提出信息熵的數學公式，從量的方面描述了信息的傳輸和提取問題，創立了資訊理論。於是資訊理論首先在通信工程中得到廣泛套用，為信息科學的研究奠定了初步的基礎。

隨著自動化系統和自動控制理論的出現，對信息的研究開始突破原來僅限於傳輸方面的概念。美國數學家維納在這個時期發表了著名的《控制論》和《平穩時間序列的外推、內插和平滑問題》，從控制的觀點揭示了動物與機器的共同的信息與控制規律，研究了用濾波和預測等方法，從被噪聲湮沒了的信號中提取有用信息的信號處理問題，建立了維納濾波理論。

60年代中，由於出現複雜的工程大系統需要用計算機來控制生產過程，系統辨識成為重要研究課題。從信息科學的觀點來看，系統辨識就是通過輸入輸出信息來研究控制系統的行為和內部結構，並用簡明的數學模型來加以表示。控制就是根據系統結構和要求對信息加工、變換和利用。信息和控制是信息科學的基礎和核心。70年代以來，電視、數據通信、遙感和生物醫學工程的發展，向信息科學提出大量的研究課題，如信息的壓縮、增強、恢復等圖像處理和傳輸技術，信息特徵的抽取、分類和識別的模式、識別理論和方法，出現了實用的圖像處理和模式識別系統。

信息科學

香農最初的資訊理論只對信息作了定量的描述，而沒有考慮信息的其他方面，如信息的語義和信息的效用等問題。而這時的資訊理論已從原來的通信領域廣泛地滲入到自動控制、信息處理、系統工程、人工智慧等領域，這就要求對信息的本質、信息的語義和效用等問題進行更深入的研究，建立更一般的理論，從而產生了信息科學。

為了解決控制和決策中的非數值問題，和適應80年代以後智慧型機研究的需要，以及要解決知識信息處理的問題，遂產生了知識工程，並已研製成專家系統、自然語言理解系統和智慧型機器人等。

重要意義

信息科學是資訊時代的必然產物。信息科學是一門新興的跨多學科的科學，它以信息為主要研究對象。

信息科學

信息科學研究內容包括：闡明信息的概念和本質（哲學資訊理論）；探討信息的度量和變換（基本資訊理論）；研究信息的提取方法（識別資訊理論）；澄清信息的傳遞規律（通信理論）；探明信息的處理機制（智慧型理論）；探究信息的再生理論（決策理論）；闡明信息的調節原則（控制理論）；完善信息的組織理論（系統理論）。

擴展人類的信息器官功能，提高人類對信息的接收和處理的能力，實質上就是擴展和增強人們認識世界和改造世界的能力。這既是信息科學的出發點，也是它的最終歸宿。信息技術包括通信技術、計算機技術、多媒體技術、自動控制技術、視頻技術、遙感技術等。通信技術是現代信息技術的一個重要組成部分。通信技術的數位化、寬頻化、高速化和智慧型化是現代通信技術的發展趨勢。計算機技術是信息技術的另一個重要組成部分。計算機從其誕生起就不停地為人們處理著大量的信息，而且隨著計算機的不斷發展，它處理信息的能力也在不斷地加強。計算機已經滲入到人們的社會生活的每一方面。計算機將朝著並行處理方向發展。現代信息技術一刻也離不開計算機技術。多媒體技術是80年代才興起的一門技術，它把文字、數據、圖形、語言等信息通過計算機綜合處理，使人們得到更完善、更直觀的綜合信息。在未來多媒體技術將扮演非常重要的角色。信息技術處理的很大一部分是圖像和文字，因而視頻技術也是信息技術的一個研究熱點。

信息科學與技術的發展不僅促進信息產業的發展，而且大大地提高了生產效率。事實已經證明信息科學與技術的廣泛套用已經是經濟發展的巨大動力，因此，各國的信息技術的競爭也非常激烈，都在爭奪信息技術的制高點。

機器智慧型

下面概述機器智慧型、特別是機器感知方面最新的研究現狀與成果，並且展望其未來的研究方向。

智慧型信息處理技術：主要介紹計算智慧型、智慧型信息處理、智慧型感知與目標識別技術、數據挖掘與知識發現技術。

信號與信息處理：介紹信號與信息處理的基本概念，信號與信息處理的套用領域，信號與信息處理的發展歷史、現狀和未來。

微電子機械系統：微電子機械系統的基本概念、重要的幾種微電子機械系統器件介紹、微電子機械系統的發展現狀及其趨勢。

微電子學與積體電路技術：微電子學的基本概念，微電子科學技術發展的歷史，微電子學的基本概念，微電子技術在國民經濟中的重要性，微電子科學技術及產業發展趨勢等。

信息過程普遍存在於生物、社會、工業、農業、國防、科學實驗、日常生活和人類思維等各種領域，因此信息科學將對工程技術、社會經濟和人類生活等方面產生巨大的影響。