1.1 信息科学、技术与社会

信息已经成为最活跃的生产要素和战略资源，信息技术正深刻影响着人类的生产方式、认知方式和社会生活方式，信息技术和应用水平已是衡量一个国家综合竞争力的重要指标。信息科学技术已经是一种典型的通用技术，它不再是与数、理、化、天、地、生平行的一门学科，而是与很多学科相关的横向学科。信息科学技术已不再是主要以研究信息获取、传输、存储、处理等为主的一门单独的学科，而是更加强调与社会、健康、能源、材料等其他领域的紧密联系。以美国工程院列出的21世纪工程科技重大挑战为例，其有关信息技术的内容包括“促进医疗信息科学发展、保障网络空间安全、提高虚拟现实技术、促进个性化学习和大脑逆向工程”等，这些几乎都不是单独的信息处理和通信技术，而是信息领域与其他领域的交叉。

1.1.1 数据、信息、知识与智慧

数据是对客观事物的性质、状态和相互关系等进行记载的物理符号，是信息的载体，主要有数值、文字、声音及图形图像等不同形式。

信息是人类对自然世界的事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。信息一般泛指包含消息、情报、指令、数据、图像、信号等形式的新知识和新内容。

数据与信息是信息科学中常用的术语，它们之间的区别可以理解为：数据是计算机加工处理的对象，是未加工的对象；而信息是数据经过加工以后能为某个目的使用的数据，是数据的内容或诠释。

从不同的角度和不同的层次出发，人们对信息概念有许多不同的理解。信息论的创始人香农认为，“信息是能够用来消除不确定性的东西”。控制论的创始人诺伯特·维纳（Norbert Wiener）认为，“信息是我们适应外部世界、感知外部世界的过程中与外部世界进行交换的内容”。

信息有两方面的含义：在客观上信息是反映某种客观事物的现实情况。在主观上信息是可接收的、可利用的，并能指导人们的行为。

一般而言，可以将信息定义为：信息是物质系统运动的本质特征，是物质系统运动的方式、状态及有序性的表现。其基本含义是：信息是客观存在的事实，是物质运动轨迹的真实反映。

信息按产生的先后或加工深度划分，可分为一次信息、二次信息、三次信息；按表现形式划分，可分为文献型、档案型、统计型、动态型、图像型；按来源划分，可分为书本、报刊、电视、人、具体事物。

一次信息是指未经加工的原始信息，可以是口头的、图片的、数字的，也可以是表格、清单等。

二次信息是指对一次信息进行加工处理后得到的信息。这种信息已经变成规则有序的信息，如文摘、索引、数据卡片等。经过加工后的二次信息易于存储、检索、传递和使用，有较高的使用价值。

三次信息是系统地组织、压缩和分析一次信息和二次信息的结果，是通过二次信息所提供的线索对某一范围的一次信息、二次信息进行分析、综合研究、整理加工生成的信息，是人们深入研究的结晶。综述、专题报告、辞典、年鉴等都属于三次信息。

文献型主要包括各种研究报告、论文、资料，以及它们的二次文献等。文献型信息的特点是以文字为主，有明确的专业或学术领域，可以进行编目、分类等排序处理。

档案型与文献型有很多相似之处，都以文字为主。不同之处在于档案型信息主要用于反映历史的事实和演变过程，是“事后的”、经过整理、筛选的文献，按时间序列贯穿始终。

统计型是数字型信息的集合，是反映大量现象的特征和规律的数字资料。统计型信息包括以数据为基础的情况分析、趋势分析等内容。区别于其他类型信息之处在于其以数据、图表为主要表现形式。

动态型主要是行情、商情、战况等瞬息万变的情况反映。它的特点是生命周期很短，强调时效性。动态型信息只有经过加工才能产生有价值的信息。动态型信息的收集、加工、存储和传递都与其他类型的信息不同，它对接收主体的要求很高，人们需要丰富的知识和分析能力，才能利用和判别动态型信息，从而得到正确的结论。

图像型比较容易理解，在此不再赘述。

来源于各种书本上的信息：这类信息比较稳定，随时间的变化不大。

来源于报纸、杂志、广播、电视和各种报告等消息：这类信息具有很强的时效性。超过一定的时间，其使用价值会大大降低。

来源于人与人之间的各种交流活动的信息：这类信息只在很小的范围内流传。

来源于具体事物的信息：这类信思是重要的，同时也最难获得，因为这类信息能增加整个社会的信息量，能给人们带来更多的财富。

消息与信息是有区别的。哈特来（信息论的先驱）于1928年在《信息传输》中阐述了消息与信息的关系和区别。他认为信息是包含在消息中的抽象，消息是具体的，其中蕴涵着信息。信息经过编码（符号化）成为消息以后才能由媒介传播；而信息的接收者收到消息以后，总是要经过译码（解读）才能获取其中的信息。

香农认为，在通信的过程中，消息是信息的载体，信息是消息的内容，信号在各种实际的通信系统中，为了克服时间或空间的限制而进行通信，必须对消息进行加工处理。把消息变换成适合在信道中传输的物理量，这种物理量称为信号。

信号携带消息，是消息的运输工具。信号是数据的电磁或光脉冲编码。信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号是一种随时间而连续变化的信号；数字信号是在时间上离散的一种信号。

知识是让信息从定量到定性的过程得以实现的、抽象的、具有逻辑的东西，知识是为生产有意义的信息而生的。

智慧是从完全不同的知识中导出的一般性原理。例如，1996年美国人口普查的出生数是490万，该数值表示一个数据值，将该数据和前40年的出生数关联，可以导出一个有用的信息——二战结束后的1950—1960年所形成的“婴儿潮”的缘由，也告诉“婴儿潮”中出生的人正在变老，他们正为其生育年龄结束前做最后的生育努力。

该人口普查数据还可以和其他好似无关的信息相关联，例如，将在下个十年需要的初级中学教师的数量；初级中级教育毕业的学生数；随着学生数量的增长而增加教师数量、教学校舍与场地等，这些义务教育支出增加需要纳入有关预算及规划，这也成为制订地方、国家的预算和发展规划的基础。同时，这些信息可以被组合和挖掘而成用知识表示的形式，根据该知识，一个个商业机会可能形成，社会上也将存在重要的机会去开发新的更有效的领域和模式。

1.1.2 信息的特点

信息的特点是指信息区别于其他事物的本质属性，主要表现在8个方面：①信息的普遍性、无限性和客观性。②信息的可共享性。③信息的可存储性。④信息的可传输性。⑤信息的可扩散性。⑥信息的可转换性。⑦信息的可度量性。⑧信息的可压缩性。

维系人类社会存在及发展的三大要素为：物质、能源、信息。信息的重要意义有以下5点。

（1）信息是人类认识客观世界及其发展规律的基础。

（2）信息是客观世界和人类社会发展进程中不可缺少的资源要素。

（3）信息是科学技术转化为生产力的桥梁和工具。

（4）信息是管理和决策的主要参考依据。

（5）信息是国民经济建设和发展的保证。

1.1.3 信息科学

“科学”是指探知事物的本质、特征、内在规律，以及与其他事物的联系，是关于自然、社会和思维的发展与变化规律的知识体系。“技术”是指运用科学规律解决实现某一目的的手段和方法，泛指根据生产实践经验和科学原理而发展形成的各种工艺操作方法、技能和技巧。“工程”是指将科学原理应用到工农业等生产部门中而形成的各门学科的总称。

信息科学（Information science）是研究信息现象及其运动规律和应用方法的科学，是以信息论、控制论、系统论为理论基础，以电子计算机等为主要工具的一门新兴学科。

信息论是研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理识别及利用的学科。信息论不仅研究信道的容量、消息的编码与调制的问题以及噪声与滤波的理论等方面的内容，信息论还研究语义信息、有效信息和模糊信息等方面的问题。

信息论有狭义和广义之分。狭义信息论是香农早期的研究成果，它以编码理论为中心，主要研究信息系统模型、信息的度量、信息容量、编码理论及噪声理论等内容。广义信息论又称信息科学，主要研究以计算机处理为中心的信息处理的基本理论，包括文字处理、图像识别、学习理论及其各种应用，它是一种物质系统的特性以一定形式在另一种物质系统中的再现，包括了狭义信息论的内容，但其研究范围却比通信领域广泛得多。它的规律也更加一般化，适用于各个领域，所以广义信息论也称为信息科学。

控制论、系统论主要研究如何利用信息，即研究如何利用信息进行有效控制和组织最优系统的原理和方法。

系统论的奠基人是贝塔郎菲（Bertalanffy, Ludwigvon），他创立了一门逻辑和数学领域的科学，其目的是探索确定适用于普遍系统的一般原则，研究一切客观现实系统共同的特征、本质、原理和规律。

系统论认为：世界上一切事物、现象和过程几乎都是有机整体，且又都自成系统、互为系统；每个系统都是在与环境发生物质、能量、信息的交换中变化发展的，并能保持动态稳定的开放系统；系统内部及系统之间保持一种有序状态。

诺伯特·维纳的研究对象是控制系统，是在机构、有机体和社会中的控制和通信、揭示不同系统的共同的控制规律为理论目的的科学。控制论方法有功能模拟法和黑箱法。维纳于1948年出版了《控制论》一书。

我国著名科学家钱学森于1954年出版的《工程控制论》，已成为工程控制论的奠基性著作之一。

1.1.4 信息技术

信息技术（Information technology）主要研究信息的产生、获取、存储、传输、处理及其应用，也就是扩展人类信息器官功能的技术。信息主体技术包括信息获取、传输、处理和存储技术。

信息技术的范畴包括传感技术、通信技术、计算机技术和控制技术。

传感技术是信息的采集技术，对应于人的感觉器官。

通信技术是信息的传递技术，对应于人的神经系统。

计算机技术是信息的处理和存储技术，对应于人的思维器官。

控制技术是信息的使用技术，对应于人的效应器官。

1.1.5 信息产业

1．信息产业的含义

日本学者认为信息产业是为一切与各种信息的生产、采集、加工、存储、流通、传播和服务等有关的产业。美国信息产业协会（AIIA）认为信息产业是指依靠新的信息技术和信息处理的创新手段，制造和提供信息产品和信息服务的生产活动组合。欧洲信息提供者协会（EURIPA）认为信息产业是指提供信息产品和服务的电子信息工业。我国有些学者认为信息产业是与信息的收集、传播、处理、存储、流通、服务等相关的产业的总称。还有人认为信息产业是指从事信息技术的研究、开发与应用，信息设备与器件的制造，以及为公共社会需求提供信息服务的综合性生产活动和基础结构。

一般进行信息的收集、整理、存储、传输、处理及其应用服务的产业称为信息产业。

2．信息产业的特征

信息产业的特征如下。

（1）信息产业是具有战略性的新兴主导产业。

（2）信息产业是高渗透型、高催化型产业。

（3）信息产业是知识、智力密集型产业。

（4）信息产业是更新快、受科技影响大的变动型产业。

（5）信息产业是需要大量智力和资金投入的高投入型产业。

（6）信息产业是效益高的高增值型产业。

（7）信息产业是增长快、需求广的新型产业。

（8）信息产业是就业面大、对劳动者的文化层次要求高的新职业供给型产业。

（9）信息产业是新兴、知识密集型、有资源无公害、高效益高增长型产业。

信息技术革命正迅猛改变人们所生存的社会，人类开始从工业社会进入信息时代。信息技术在世界新技术革命中，不仅作为一项独立的技术而存在，而且还广泛渗透于各个高技术领域以及生产、经营、管理等过程，成为它们发展的基本依据和重要手段。信息科学与技术的特色可以概括为：发展迅猛、影响深远、需求紧迫、淘汰迅速。目前信息产业已成为全世界第一大产业。