第一章课堂内容总结

Posted 2020-11-23 whutmc

1.1信息在生活中无处不在。 

    &1 关于信息的定义

  ①维纳的信息定义：“信息是信息，不是物质，也不是能量。“”信息是人们在适应外部世界并使这种适应反作用于外部的过程中，同外部世界进行相互交换的内容的名称。

  ②钟义信的信息定义：本体论层次——是指事物运动的状态及其变化方式的自我描述

                                      认识论层次——是指认识主体所感知或所表述的事物运动的状态和方式，包括这种状态或方式的形式、含义和效用。

  ③香农的信息定义：信息是事物运动状态或存在的不确定性描述。

  ④信息的差异类定义：信息存在于客体间的差别之中；信息的本性在于事物本身具有异度。

  ⑤种加属差定义：被定义概念=邻近的中概念+属差。

 总的来说：一切客观存在都有信息。信息是一般事物释放出来的消息、情报、指令、数据或信号，它是人们认识客观世界的媒介。

   &2 信息的种类

①按产生信息的物体的性质：自然信息（声光热电）、生活信息（生物为繁殖生存而表现出来的各种形态和行为，包括遗传信息等）、机器信息和社会信息等。

②按人类活动领域：科技信息、经济信息、政治信息、军事信息、文化信息等。

③按信息所依附的载体：文献信息（资料，书本）、口头信息（声音传播）、电子信息、生活信息等。

④按携带信息的信号性质：连续信息（与离散信息对应）、口头信息（语言交流）、电子信息（E-mail）、离散信息等。

⑤按信息所起的作用：无用信息、有用信息、干扰信息（目前在计算机领域研究的重点）

   &3 信息的度量

一条信息的信息量大小和它的不确定性有直接的关系，由于不确定性的大小可以度量，因此信息也是可以度量的。不确定性越大，我们需要的信息就越多，所以信息的度量就等于其不确定性的多少。

自信息量：是指一个事件本身所包含的信息量，是对单位事件不确定性的度量

公式：I（xi）=-Log2 P（xi）=Log2 1/P（xi）（比特，bit，常用单位，1 nat≈1.443bit，1 hat≈3.322bit）

 信息熵：信息中排除了多余重复信息之后的平均信息量。

公式：H(x) = E[I(xi)] = E[ log(2,1/p(xi)) ] = -∑p(xi)log(2,p(xi)) (i=1,2,..n)

 1.2计算机信息处理

 &1.位模式的信息表示

  信息在计算机内部的存储是以位模式进行的，在输出时也是通过位模式还原再输出。

位模式：是一个有序序列，也叫位串，它是0和1的组合，通常一个字节的位模式长度为8，一个字由若干字节组成。

1.文本的表示：文本表示一个长的位串，相应位模式代表原文中相应符号。

2.数值的表示：ASCII编码、二进制（分无符号和有符号）。

    原码：原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值

    反码：正数的反码是其本身，负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变，其余各个位取反.

    补码：正数的补码就是其本身负，数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)

               *另一种简便的方法：从右往左数第一个为1的数之后取反。（100010，111110）

3.音频的表示：音频与文本不同，它是不可数的，是随时间变化的实体。一般用声波表示音频信息，声波必须经过数字化处理（采样、量化、编码）才能在计算机上表示。

4.图像的表示：是对客观对象的一种真实描述，是各种图形和影像的总称。

位图：一个图像用点的集合表示，每个点叫做像素。像素越高，图像越清晰。

矢量图：计算机图形学中用点、直线或者多边形等基于数学方程的几何图元表示的图像，根据客观事物而形成。

5.视频的表示：即运动图像，由一幅接一幅的随时间变化的静止图像组成。

                        由一系列帧组成，帧是通过电信号方式对一个静态图像进行捕捉、记录、处理、存储、传输与重现形成的。

&2.计算机信息处理过程

有以下环节：接收、存储、转化、传输和发布等。其中：

信息接收：包括对信息的感知、测量、识别、获取、输入等

信息存储：把计算机接收的信息或处理的中间信息通过存储设备进行缓冲、保存、备份等处理。

信息转化：将信息根据人们的特定需要进行分类、计算、分析、检索、管理和综合等处理。s

信息传输：通过计算机内部指令或计算机间的网络把信息从一个位置传送到另一个位置。

信息发布：把信息通过各种形式展示出来。

1.3计算机处理信息的几个例子

1.从方程看代数  P13

2.从随机生成迷宫地图看几何  P15

3.从测谎看逻辑  P17

1.4图灵机

英国数学家图灵提出，用机器模拟人们进行数学计算的过程。简化为两个基本动作：①写、擦除某个符号②转意注意力到其他位置

图灵机的组成：无限长的纸带TAPE（可左右两端无限伸展）、一个读写头HEAD（读出和改变符号）、一个控制器（控制规则集合和状态寄存器：图灵机的状态数目是有限的）。

1.5计算机科学的定义

1.计算机科学的学科形态：理论研究（数学家）、模型抽象（科学家）、工程设计（工程师）。

理论是数学的根本；抽象是自然科学的根本；设计是工程的根本。

2.含义和基本问题 ：P23

小结：

计算机是信息处理的工具，最初源于数学（重要基础），但计算机本身是一门学科，具有三个学科形态。

在这个世界上，信息无处不在，计算机的出现无疑颠覆了人们对信息处理的认知，计算机的强大到可以将我们生活的真实世界完整的复制一遍，并根据一些复杂的规则和状态使其运转，这让我想到之前看过的三部科幻巨作《黑客帝国》系列，影片正是讲述一个在计算机制造的世界中发生的事，而在这样的世界中，人们可以做到很多现实生活中很难实现的事情，同时也会收到计算机规则的束缚。回想起来，结合本课程对计算机和信息的学习，让我不禁感慨计算机的强大力量，同时也诱发了我对计算机学科学习的渴望，引发了很多思考。我会在今后的学习中带着这些问题，一步步揭开计算机学科的神秘面纱，去领略她那无穷尽的奥秘~

如今随着计算机的普及和广泛应用，计算机科学发展迅猛，极大的推动了科技进步。所以作为一名计算机专业的学生，需要不断了解、学习、更新计算机学科的知识，紧跟时代步伐，开拓更好的未来。