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?信息論的產生和發展概述

信息論中有狹義和廣義之分。狹義的信息論是應用數理統計學研究信息處理和信息傳遞的科學。它研究通信和控制系統中存在的信息傳輸的* * *同構,以及如何提高各個信息傳輸系統的有效性和可能性。狹義信息論是神農在1948創立的。它的主要內容是研究信源、信宿、傳輸和編碼的問題,所以主要用於通信。後來信息論發展很快,神農的信息論被認為是研究壹切問題的理論,也就是廣義信息論。信息論是以信息為基礎的理論。所謂信息,即人類借助感覺器官感知到的我們周圍的壹切變化,都可以稱為信息。

實踐證明,世間萬物都在運動變化的過程中,而在這個運動變化的過程中,會發出各種信息,內部的變化可以反映到外部,外部的表現反映出內部的本質;整體的變化可以體現在局部,局部的變化影響整體。人類為了在世界上生存,必須認識和使用信息,否則無法生存,如預防和避免自然災害、發明和創造工具、發展生產、科學實驗等。,都是受到壹些信息的啟發。戰爭更離不開信息。例如,中國在周代使用烽火臺來傳遞戰爭信息。所有這些,總之,從有人類的那壹天起,人類就生活在信息的海洋裏,壹刻也離不開信息。關鍵問題是如何認識和利用信息來改變他們的生活狀況,創造更好的生活環境。正是根據世界環境的變化,人類對自己的行動做出調整,改變與自然抗爭的策略。所以,人類總是以信息為中心。信息論的觀點是把人對外界的行動概括為壹個信息和信息反饋的過程。人類之所以能夠保證正常的生活條件,不斷改善自己的生活條件,是因為人類具有獲取、使用、維護和傳遞信息的能力。這種識別和利用信息的能力,和其他問題壹樣,是由簡單到復雜的。

人類有獲取信息的權利,但信息不是人類獨有的,其他生物也有認識和利用信息的本能。俗話說“人話動物話”,就是這個意思。其他的,比如壹些動物的保護色,獵食等。,都是認識和利用信息的表現。植物也有自己的信息感,比如生物鐘,其實就是信息的反映。因此,可以說世界上所有的生物都與信息有關。不同的是,人類對信息的理解和利用比其他生物更廣更深,引進了創造性的船只,而其他生物只是為了生存。

人類需要信息,也要傳遞信息。語言的作用是傳遞信息,也是信息傳遞的最佳方法。但由於距離的限制,語言在聲音無法到達的地方失去了傳遞的功能,容易受到外界噪音的幹擾。所以人類發明了文字,文字也是壹種傳遞信息的方式,但是也有壹定的局限性,所以人類不斷創造出很多傳遞信息的方法。傳遞信息的目的是為了做出合理的決策,雖然人類對信息的理解和利用,也就是信息反饋的歷史很長。而真正的信息論研究只有半個多世紀的歷史,其突破點是從信息傳遞的方法開始的。1922卡陳闡述了邊帶問題的理論,提出了信號保護定律,即信號調制(編碼)過程中的頻譜展寬法。可以說是信息論的先行者。

1921年,美國的奈奎斯特和德國的凱夫曼證實了卡森的理論。1928年,哈特爾發表了《信息傳遞》,首次提出信息是代碼、符號和序列,而不是內容本身,排除了主觀因素,實現了概念上的突破。他還首次提出了信息量的概念,並嘗試用數值公式來描述,為信息的傳遞找到了理論基礎,促進了信息論的建立。1938年,美國人摩爾斯發明了高效率的編碼電報方法,人類終於找到了更先進的信息傳輸工具。65438-0940二戰期間,因為通信的軍事意義,美國人神農開始研究信息論。1945年,波特發表了聲音的視覺圖形。1947年,他和科普等人壹起寫了視覺語言,使信息論建立的條件越來越成熟。1948年,神農出版了《傳播的數學理論》。從而宣告信息論的建立。神農信息論的主要內容是研究信源、信宿、信道和編碼。戰後,由於通信的需要和電子技術的迅速發展,促進了信息論的進壹步發展,許多國家的學者對此做了大量的研究工作,取得了很大的成就。

由於信息論的成就,它給許多學科帶來了希望。人們試圖應用信息論的基本理論來解決組織、語義、聽覺、神經病學、生理學和心理學等壹些難題。1950在英國倫敦召開信息論會議,收到論文20多篇,其中6篇是關於信息論在心理學和神經生理學中的應用。1951年,美國無線電工程學會認可了信息論這壹新學科,成立了信息論組。65438-0955年在倫敦召開的第三屆信息論會議涉及了解剖學、動物健康、神經生理學、神經精神病學和心理學。65438-0956神農談到信息論的發展前景:“信息論的很多概念會對心理學、經濟學等壹些領域有用。」

20世紀50年代,英國人E.C. Cherley也對信息進行了歷史性的考察,發表了《信息論史》和《人類信息》兩篇文章。20世紀50年代見證了信息論對各種科學的影響。居住在美國的法國物理學家l .布裏淵將信息學擴展到了物理學領域。他的著作《生命——熱力學與控制論》認為:“為了可靠地將類似概念應用於與生命和智能相關的基本問題,除了物理熵這壹舊的經典概念之外,還需要壹些大膽的新的概括和概括。1956年發表《科學與信息論》,試圖將信息與具體的物理過程聯系起來,並將信息熵與熱力學熵直接聯系起來,提出了信息負熵原理,認為信息與負熵是等價的。在1979中,Carker根據這壹原理討論了人體腎臟的化學穩態功能的效率,並得出了更有實用價值的結論。

60年代是基於現有信息論的大建設時期,重點是信息和源碼編碼。這壹時期,信息論得到普及並應用於生物學,神經生理學方面是美國的阿什比。他指出“信息論本質上是組合論的壹個分支,其本質基本上是壹個數”。20世紀60年代,人們把信息分為三種:狹義信息論、廣義信息論和廣義信息論。

20世紀70年代,由於數字計算機的廣泛應用,通信系統的能力大大提高。如何更有效地利用和處理信息成為壹個日益緊迫的問題,人們越來越認識到信息的重要性。信息的概念和方法已經滲透到各個科學領域,迫切需要突破神農信息論的狹窄範圍,以促進許多新興學科的進壹步發展。70年代,信息傳輸有了新的進展,在新的條件下出現了幾種信源和信道編碼定理。Berg寫了壹本關於信息源和編碼的相當完整的書。在語義問題和有效性方面,高愛思在1971年提出了“有效信息”的概念。在1978中,在維爾馬等人修正的可加性的基礎上,將其推廣到非可加性的“廣義有效信息”。還有卡爾納普等人提出的“語義信息”,廷格爾提出的“非概率信息”,傑馬裏提出的“相對信息”等等。Chad在1965提出模糊數學後,有人在模糊集合論的基礎上建立了“熵”和信息的概念,並進壹步嘗試建立“模糊信息論”。還有人設想根據計算機中的信息問題建立“算法信息論”。在自然科學和哲學中,有人把信息作為基本參數來研究。他們認為形式、結構、關系和類似的東西比物質和能量更基本,這些不同的結構和關系以信息為特征。

總之,這十年的進步已經遠遠超出了神農信息論的範疇。正如大學者郎高在1975發表的文章《信息論、新方向與未解決的問題》中指出的那樣,“神農在貢獻中小心排除的,現在都包括在內了”。目前,信息論已廣泛應用於物理學、化學、生物學、心理學、管理學等學科,壹門研究信息的科學正在形成。