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信息科学的研究领域

 昵称497592 2009-11-18

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容,以计算机等技术为主要研究工具,以扩展人类的信息功能为主要目标的一门新兴的综合性学科。

  而信息是物质、能量、信息及其属性的标示;信息是确定性的增加。信息是事物现象及其属性标识的集合。[2006,医学信息(杂志),邓宇等].

  信息科学由信息论、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相结合而形成的。

  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》两篇著名论文,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。于是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,对信息的研究开始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有用信息的信号处理问题,建立了维纳滤波理论。

  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。

  信息和控制是信息科学的基础和核心。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、识别理论和方法,出现了实用的图像处理和模式识别系统。

  香农最初的信息论只对信息作了定量的描述,而没有考虑信息的其他方面,如信息的语义和信息的效用等问题。而这时的信息论已从原来的通信领域广泛地渗入到自动控制、信息处理、系统工程、人工智能等领域,这就要求对信息的本质、信息的语义和效用等问题进行更深入的研究,建立更一般的理论,从而产生了信息科学。

  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。

  信息科学正在形成和迅速发展,人们对其研究内容的范围尚无统一的认识。现在主要的研究课题集中在以下六个方面:

  信源理论和信息的获取,研究自然信息源和社会信息源,以及从信息源提取信息的方法和技术;

  信息的传输、存储、检索、变换和处理;

  信号的测量、分析、处理和显示;

  模式信息处理,研究对文字、图像、声音等信息的处理、分类和识别研制机器视觉系统和语音识别装置;

  知识信息处理,研究知识的表示、获取和利用,建立具有推理和自动解决问题能力的知识信息处理系统即专家系统;

  决策和控制,在对信息的采集、分析、处理、识别和理解的基础上作出判断、决策或控制,从而建立各种控制系统、管理信息系统和决策支持系统。

  光通讯技术:光通讯的基本概念,光通讯的发展趋势,光通讯的重要意义和应用。

  通信与信息系统:介绍通讯与信息系统的基本概念,通信与信息系统的应用领域,通信与信息系统的历史和最新进展等。

  物理电子与纳米技术:电子学与物理的关系、纳米材料技术、纳米电子学、纳米表征技术等。

  无线通信技术:无线通讯的基本概念,无线通讯的发展现状与趋势等。

  量子电子学与激光技术:量子电子器件的基本知识、发展历史和现状、量子电子的应用领域等。

  计算机软件:介绍计算机软件的概念、计算机软件的主要研究内容,计算机软件的发展趋势,软件工程等。

  计算机体系结构:计算机体系结构的基本概念,计算机体系结构的发展历史、现状与趋势。

  计算机网络与信息系统:计算机网络的基本概念,计算机网络的基础知识,计算机网络的主要作用。

  数字多媒体技术:数字媒体技术的基础知识、标准以及国内外的发展现状和未来。

  机器感知与机器智能:概述机器智能,特别是机器感知方面最新的研究现状与成果,展望其未来的研究方向。

  智能信息处理技术:主要介绍计算智能、智能信息处理、智能感知与目标识别技术、数据挖掘与知识发现技术。

  信号与信息处理:介绍信号与信息处理的基本概念,信号与信息处理的应用领域,信号与信息处理的发展历史、现状和未来。

  微电子机械系统:微电子机械系统的基本概念、重要的几种微电子机械系统器件介绍、微电子机械系统的发展现状及其趋势。

微电子学与集成电路技术:微电子学的基本概念,微电子科学技术发展的历史,微电子学的基本概念,微电子技术在国民经济中的重要性,微电子科学技术及产业发展趋势等。

信息过程普遍存在于生物、社会、工业、农业、国防、科学实验、日常生活和人类思维等各种领域,因此信息科学将对工程技术、社会经济和人类生活等方面产生巨大的影响。

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