计算机科学导论第十一周课后总结

信息

《信息简史》中说过“一切皆信息”，信息无论是对于计算机，还是对于我们的生活，其重要性都不言而喻。关于信息主要有以下几个方面。

1.信息的定义

信息作为科学术语最早出现在哈特莱（R.V.Hartley）于1928年撰写的《信息传输》一文中。20世纪40年代，信息的奠基人香农（C.E.Shannon）给出了信息的明确定义，此后许多研究者从各自的研究领域出发，给出了不同的定义。
——百度百科

历史上，关于信息的定义，不同的人都有着不同的定义。经过总结，有以下几个比较经典的定义可以使我们更好地认识信息这一概念。

维纳的信息定义

1948年，美国著名数学家、控制论的创始人维纳在《控制论》一书中，指出：“信息就是信息，既非物质，也非能量。”。这一概念十分简单，但是也解释了信息的基本含义。此外，他还指出了信息就是我们在适应外部世界，并改造即反作用于外部世界的这一过程中，同外部世界进行互换的内容的名称。
可以说，维纳这一简单直接的定义帮助我们打开了信息这一大门，也有了日后关于信息的百家争鸣。

信息的差异类定义

信息的本性在于事物本身具有变异度。
——阿希贝
信息存在于不同客体的差别之中，而不是客体的本身。

如上图所示，我们通过分析不同类型孩子的特点，优点，不足这三个方面之间的差异，便可以清晰的得到他们之间的区别与联系，进而得到我们所需要的养育重点的这一信息。

信息量的大小，也主要与客观事物之间的区别大小呈正比。上面的例子只是比较不同孩子之间的不同点，我们很好理解，因为信息量并不是特别大。但如果将其换成不同国家，不同制度之间的特点，优点，与缺点，恐怕要无休止地讨论下去，因为其区别实在太大了，信息量因此也巨大，使我们无法一次性全部接受。

钟义信的信息定义

我国的北京邮电大学钟义信教授分别在本体论和认识论层次上提出了信息定义体系。

本体论即是事物的运动状态及其变化方式的自我表述。从哲学中可知，运动是所有物质都具备的一大必要属性。因此本体论即是在事物自身的属性中所抽象出来的。

其中认识论层次的包含：
1.语法信息
指主体所感知的事物的运动状态和方式的形式化关系。

2.语义信息
指主体所感知的事物的运动状态和方式的逻辑含义。

3.语用信息
指主体所感知的事物的运动状态和方式相对于某种目的的效用。

4.先验信息
指主体在观察客体之前所感知的事物的运动状态和方式。

5.实得信息
与先验信息不同，指主体在观察客体之后所感知的事物的运动状态和方式。

6.实在信息
是实得信息的升华，指在理想的观察条件下主体在观察客体之后所感知的事物的全部的运动状态和方式。

属加种差的定义

这个定义可以由一个公式来进行直观的描述：
被定义的概念=邻近的属概念+种差
例如书上的一个例子，如果要给人下一个定义，首先找到与“人”这一概念最近的属概念，即“动物”，种差即人与这个属的其他客体即其他动物的区别，即“人可以生产工具”，将如上的属概念与种差加在一起，即构成了人的定义“人是能生产工具的动物”。

2.信息熵

信息熵：信息的基本作用就是消除人们对事物的不确定性。多数粒子组合之后，在它似像非像的形态上押上有价值的数码，具体地说，这就是一个在博弈对局中信息混乱的现象。

——百度百科

香农指出，它的准确信息量应该是
-(p1*log(2,p1) + p2 * log(2,p2) +　．．．　+pn *log(2,pn))，
上述公式即信息熵的计算方法

其中，p1，p2 ，　．．．，pn 分别是对应的随机变量的概率。香农把它称为“信息熵”，一般用符号 H 表示，单位是比特。
信息熵是从平均意义上对信息不确定性的度量，也称为平均自信息量。

3.信息的表示

信息的表示大致可分为五种，分别为：
1.文本的表示
2.数值的表示
3.音频的表示
4.图像的表示
5.视频的表示
通过了解以上几种形式，我们不难得知，在计算机中主要是以数值的表示进行信息的处理的，更加具体地来说，应该是数制中的二进制。而其他四种信息的表示方式也都可以转化为数值的表示在计算机中进行表示。

计算机采用二进制原因

首先，二进位计数制仅用两个数码。0和1，所以，任何具有二个不同稳定状态的元件都可用来表示数的某一位。而在实际上具有两种明显稳定状态的元件很多。例如，氖灯的"亮"和"熄"；开关的”开“和”关“; 电压的”高“和”低“、”正“和”负“；纸带上的”有孔“和“无孔”，电路中的”有信号“和”无信号“, 磁性材料的南极和北极等等，不胜枚举。 利用这些截然不同的状态来代表数字，是很容易实现的。不仅如此，更重要的是两种截然不同的状态不单有量上的差别，而且是有质上的不同。这样就能大大提高机器的抗干扰能力，提高可靠性。而要找出一个能表示多于二种状态而且简单可靠的器件，就困难得多了。

其次，二进位计数制的四则运算规则十分简单。而且四则运算最后都可归结为加法运算和移位，这样，电子计算机中的运算器线路也变得十分简单了。不仅如此，线路简化了，速度也就可以提高。这也是十进位计数制所不能相比的。

第三，在电子计算机中采用二进制表示数可以节省设备。可 以从理论上证明，用三进位制最省设备，其次就是二进位制。但由于二进位制有包括三进位制在内的其他进位制所没有的优点，所以大多数电子计算机还是采用二进制。此外，由于二进制中只用二个符号 “ 0” 和“1”，因而可用布尔代数来分析和综合机器中的逻辑线路。 这为设计电子计算机线路提供了一个很有用的工具。

二进制

二进制是计算机的数据表达方式，一切数据在计算机中都化为二进制进行处理。
而二进制又分为三种表达方式，分别为：
源码，补码，和反码。
通过二进制数得到其上述三种不同形式属于基本的运算。
其中求补码的快捷方法是：
从低位向高位，遇见第一个1之后，其后的各位都取反。