信息技术导论课件-第1.2章信息科学

11.2信息科学1.2.1科学的含义1.2.2科学、技术与工程的界定1.2.3信息科学1.2.4信息科学的研究内容与体系1.2.1科学的含义1、科学词义科学：中国古汉语，原意为“科举之学”，宋陈亮《送叔祖主筠州高要簿序》：“自科学之兴，世之为士者往往困於一日之程文，甚至於老死而或不遇。”科：分类，条理，项目之意，学：为知识，学问。科学一词，英文为science，源于拉丁文的scio，后来又演变为scientin，最后成了今天的写法，其本意是“知识”、“学问”。日本著名科学启蒙大师福泽瑜吉把“science”译为“科学”。1893年，康有为引进并使用“科学”二字。严复在翻译《天演论》等科学著作时，也用“科学”二字。此后，“科学”二字便在中国广泛运用。意为各种不同类型的知识和学问。22、科学定义“科学：运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质的规律的知识体系。”——《辞海》1999年版“科学首先不同于常识，科学通过分类，以寻求事物之中的条理。此外，科学通过揭示支配事物的规律，以求说明事物。”——法国《百科全书》“可以简单地说，科学是如实反映客观事物固有规律的系统知识。”——《现代科学技术概论》1888年，达尔文曾给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。34science科学指人们所知道的东西，指发现、积累并公认的普遍真理或普遍定理的运用,已系统化和公式化了的知识。Thechiefsciencesarechemistry,physicsandbiology.主要的自然科学是化学、物理和生物。学科，某门科学；学问,学术如社会科学socialscience5目前的科学并不能完美解释自然和社会的所有现象，因此不断发展、有生命力。因为它是人造的。科学分类流行的说法是：自然、社会、人文科学。其中：社会科学从人文分离出来大约200—300年，目前两者的区别界限模糊。人文科学：人类价值和精神表现，是有关人类思想和文化研究，更偏向艺术。63、科学发展的轨迹科学的发展逻辑:图腾崇拜宗教（天主教、儒、道、佛、回教）哲学数学自然科学（科学院）社会科学(社会科学院)横断科学技术科学(工程院)图1科学发展示意图图腾崇拜宗教（天主教、儒、道、佛、回教）哲学数学自然科学（科学院）社会科学(社会科学院)横断科学(管理、信息)技术科学(工程院)天文3、科学发展的轨迹科学的发展逻辑:8没有宗教的科学是瘸子，没有科学的宗教是瞎子——爱因斯坦宗教培养热忱、献身、认识人生的意义，提高人生的境界，遇到烦恼，付诸宗教。而在中国付诸诗。——陈寅恪91.2.2科学、技术与工程的界定1、科学科学来源于实践并得到实践验证，反映自然界特定事物本质和属性和规律的理论知识体系。具有：客观性、实践性、理论性、逻辑性、真理相对性、发展性。科学是对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算、核实验，从而发现规律、并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。科学的任务是揭示事物发展的客观规律、探求真理、作为人们改造世界的指南。——《大百科全书》科学是解决是什么、为什么的知识体系，是人造的认识客观世界的知识体系，是认识客观世界的知识体系——姜达维《关于体育的科学化》）102.技术：技术、工艺technic在劳动生产方面的经验、知识和技巧,也泛指其他操作方面的技巧[technology;art;skill;technique]technology希腊文原意是完美而实用的技艺，关于具体工艺的学问、解释的工艺学或技艺学，是有关具体工艺的学问，也可理解为关于技术的学问和理论。—1615年11中外古代的技术指制革行业，后泛指各行业技巧、手段、方法、专长、艺术等具共同特征的一般表述。为社会生产和社会需要而使用的各种物质手段、工艺技巧、劳动经验和作业方法的综合，是科学、生产的中介，是技术手段的集合。—《大百科全书》人类在利用自然和改造自然的过程中积累出来的在生产劳动中体现出来的经验和知识。也泛指其他操作技巧。——（现代汉语词典）12技术是人类改造自然、创造人工自然的技能、方法、手段或活动的总和。人类为了满足社会需要而依靠自然规律和自然界的物质、能量和信息，来控制、应用和改进人工—自然系统的活动和方法。技术是技能、技艺、技巧和经验及创造性等能力的综合。是生产经验、技能和科学知识的物化或生产性与非生产性物质手段的统一。技术的更高层次是技艺（大师、国宝）。13技术科学：运用基础科学理论探讨技术机制、可行性和共同规律的科学、技术理论，解决生产实践中提出的带有普遍性的问题，包括经验形态、知识形态、经验与知识的物化。143.工程工名,本义:工匠的曲尺[carpenter'ssquare]工,巧饰也,象人有规榘也。——《说文》工形.精巧,精致[delicate]工动.擅长;善于[begoodat]工程[construction(engineering)project]将自然科学的理论应用到具体工农业生产部门中形成的各学科的总称。如:水利工程、化学工程、土木建筑工程、遗传工程、系统工程——亦称“工程学”用较大而复杂的设备来进行的工作。如:城市改建工程、京九铁路工程、菜蓝子工程1518世纪，工程专指作战兵器的制造和执行服务于军事目的的工作，后来引伸出一种看法，把服务于特定项目的各项工作的总体称之为工程。如果这个特定的目的是组织、管理一种系统就有系统工程，总是要求实现的目标的效果最好——最优化概念。工程学：将基础科学应用于工业生产以提高生产力的应用科学技术的总称。工程学是以提高生产力为目的应用科学和技术，包括经营管理技术，因为经营管理也是生产力。16工程：土木建筑或其它生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作。——汉语辞典泛指一切工作、工事及程式。——辞源将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。是劳动人民经验积累发展而来的，在实践—认识的过程中不断总结提高，其目的是利用自然、改造自然为人类服务。其主要内容是：对工程勘察、设计、施工、原材料的选择研究、设备和产品制造、工艺和施工方法的研究等。——大百科全书.工程技术分册174.操作操（撡）动(形声。从手。本义:拿着,握在手里)本义[grasp，hold]操,把持也。――《说文》体字.doc作动(会意。从人,从乍。人突然站起为作。甲骨文字形,象衣领初作的形状。本义:人起身)本义[getup]作,起也。――《说文》体字.doc操作[operatemanipulatehandlemanage]按规范和要领操纵动作18操作：按照一定的程序和技术要求进行的活动。（现代汉语词典）操作是怎样做的动作，是熟练的操作工，按规范和要领操纵动作。水1000C汽化、沸腾（科学理论），加热解决（技术），具体加热方法（操作）问题：当前的信息（体育）技术的主要内容教的是什么？科学、技术还是操作？技术完全是教出来的吗？举例说明19知识是系统化的信息，是实践认识和经验总和。理论是由实践中概括出来的知识，有系统的结论。？201.2.3信息科学信息科学（InformationSciences)的概念指与信息研究有关的所有科学；信息和控制是核心和基础。其对信息的理解也更为宽泛一些：如人类信息和非人类信息，生物信息和非生物信息，语义和非语义信息等。例如，美国著名学者F·马克卢普所编写的《信息研究：学科之间的通讯》一书就这样认为：信息科学应包括哲学中有关信息范畴的研究；控制论和系统论中有关信息一般功能的研究；信息工程技术学、计算机和人工智能科学中关于信息的计量、传输、处理的专门研究；认识论、认知科学、以及脑科学中有关人类精神信息的研究；符号学、语义学、图书馆学、文献学、档案学、博物馆学、传播学、新闻学、教育学，以及其他信息科学的边缘学科，如信息社会学、信息经济学、信息管理学、信息心理学等所包含的各种与信息相关的研究领域。信息科学是一门包罗所有信息研究的综合学科。21另一种说法：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。它研究信息提供、信息识别、信息变换、信息传递、信息存贮、信息检索、信息处理、信息施效等一系列问题和过程。信息科学是在信息论的基本上发展起来的。包括系统论、控制论、信息论、耗散结构论、协同论、突变论、超循环论等学科。随着现代科学技术的发展，信息科学也在不断向纵深方向深化和发展。现代信息科学实际上是以信息作为研究核心的一系列主导学科与边缘学科群。22二十世纪40年代末，美国数学家香农发表了《通信的数学理论》和《在噪声中的通信》两篇论文，提出信息熵的数学公式，从量的方面描述了信息的传输和提取问题，创立了信息论。信息论首先在通信工程中得到广泛应用，为信息科学的研究奠定了初步的基础。随着自动化系统和自动控制理论的出现，对信息的研究突破原来仅限于传输方面的概念。美国数学家维纳在这个时期发表了著名的《控制论》和《平稳时间序列的外推、内插和平滑问题》，从控制的观点揭示了动物与机器的共同的信息与控制规律，研究了用滤波和预测等方法，从被噪声湮没了的信号中提取信息的信号处理问题，建立了维纳滤波理论。23申农的贡献主要有：揭示通信信息的实质是消除随机不确定性，提出信息熵概念，建构通信系统模型，发现三个编码定理，系统地给出通信中信息运动的定量描述，建立如何在通信中同噪声作斗争的科学理论。维纳的贡献有：独立提出信息的度量方法，建立滤波理论，阐明信息与控制的关系等。这些都属于技术科学层次的工作，不涉及科学世界图景的描绘。申农本人曾强烈反对把通信的数学理论引申应用于通信工程之外，甚至“在他的出版物中避免信息论这个称谓”24信息科学：50年代以后，信息理论得到了很大的发展：经典信息论一般信息论广义信息论相继形成了“技术信息理论”，“语义信息理论”，“信息效用理论”等；后来，还出现了形形色色的“信息处理理论”。到了60年代前后，以相关信息理论为基础，还出现了所谓“信息学”或“信息科学”。60年代中，由于出现复杂的工程大系统需要用计算机来控制生产过程，系统辨识成为重要研究课题。从信息科学的观点来看，系统辨识就是通过输入输出信息来研究控制系统的行为和内部结构，并用简明的数学模型来加以表示。控制就是根据系统结构和要求对信息加工、变换和利用。2570年代以来，电视、数据通信、遥感和生物医学工程的发展，向信息科学提出大量的研究课题，如信息的压缩、增强、恢复等图像处理和传输技术，信息特征的抽取、分类和识别的模式、理论和方法，出现了实用的图像处理和模式识别系统。为了解决控制和决策中的非数值问题，和适应80年代以后智能机研究的需要，以及要解决知识信息处理的问题，遂产生了知识工程，并已研制成专家系统、自然语言理解系统和智能机器人等。26这样，自从经典信息论诞生以后，其信息的观念和研究范围已经从数学、通信理论、控制论、系统论领域，扩展到计算机科学、人工智能、电子学和自动化技术、以及物理学、生物学等现代科学的诸多领域。与此同时，信息理论和信息科学的研究重心，也由以消息为中心的测量、发送、转换、接收等信息传输“外过程”研究，扩展到以人为中心的感知、认识、记忆、译解、经验、思维、审美等信息处理“内过程”的研究——即从工程技术领域，延伸、扩展到心理学（信息论心理学）、生理学（信息论生理学）、哲学（信息论哲学），以及美学（信息论美学）等领域。把信息科学与生命科学、材料科学并称为世界“三大前沿科学”。“外过程”？“内过程”？27信息科学定义：定义1-2信息科学以研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理、显示、识别和利用的科学，是一门结合了数学、物理、天文、生物和人文基础学科的新兴与综合学科。——国家科学技术部《国家“十一五”基础研究发展规划》国科发计字[2006]436号28定义1-3信息科学是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内