图 2.2 空调机运作的闭环控制系统 ·18· 第2章 信息知识与信息处理(2)信息是由控制系统接收和加工 的物质特征 状态。从信息科学的 角度来 看,控制 系 统所接收到的信号都来自于某种 或某些 物质 的状态 特征。例如,空调机所感受到的 温度 就 是大气的一个状态特征;城市路灯自动点亮和熄灭系统所感受到的光线强弱是光的 亮度 特 征;春天种子发芽是感受到季节 的特征等。控制系统 粗纤维分析仪接收到这些信号后要能分析出 其中 包 含的物质特征,才能做出相应的反应,而这些蕴含在信号中的物质状态的特征就是信息。 例如,一个物体在运动,它的运动状 态和状 态改 变的 方式可 以被 高速 摄影机 拍摄 下来, 之后可以处理,还可以重现。产生运动状态和方式的物体(源物体)虽然已经离开了观察者, 但是它的信息却被记录并被保留起来。这时,保留下来的仅仅是信 息,而不是它的源物质 本 身。正是由于信息具有这个特征,精彩的文艺节目可以被复制下来 供人们 反复欣赏,太空 的 奇观可以被拍摄下来供人们仔细 研究等。由于物质的状态具有一定的可能的状 态数,因 此 它决定了信息可以达到的信息量(信息的 容量)。 例如,电灯 的状 态只 有两种:开 和关,因 此 有关信息的可能状态也只有两种;人的性别只有两种:男和女,因 此有关性别的信息 也只 有 两种。同理,可以认为控制系统所传递出的 输出信号中也包含 着一 定的 物质状 态特 征———信 息,它反过来对控制系统的环境产生影响。
因此,控制系统对外 界环境 进行感受和反应的 过 程都与一定物质的某一状态特征有关,即是与信息有关。可以说,信息 的传递是通过对信 息 形式的物质特征的状态进行接收、保存、加工、转换和输出来实现的。 当控制系统接收、感受和体会到 信息 的内容时,信息 才发生作用。但 对于同 一条 信息, 不同的控制系统,所感受到的具体内容及信息对系统产生的作用都 有差异,这将由控制系 统 自身的特点决定。 例如,根据天空的情况,普通市民可 以确定 天气 情况 是多云 还是 晴朗,从 而决定 穿衣 和 出行;对于农民则可能成为安排农活的依据;对于幼儿则可能意味着 是否可以 出外玩耍。 树 墩上的年轮表现了树木生长的年龄、规律和特征方面的信息,但 只有在 人们通过某棵树的 年 轮认识树的生长年龄时,年轮中所含有的信息才发挥作用。同样,海潮 的涨落体现了月亮 绕 地球运行规律的信息;树叶发芽和凋落包含了季节变化的信息等,它们 也只在被人或其他 动 植物感受时才成为信息。 当然,同样一个概念,人们基于不同的研究目的和关注层面,所 得到的 认识不同,本书 所 谈的信息是从信息科学的角度来看,因此它是一种由控制系统接收和加工的物质特 征的 状 态。只要有物质的地方,就一定有信息存 在,而信息又必 须以某种方式加 以组织 或表 述;否 则它就永远只能是纯本体性的。信息有三个基本点,即信源、信宿和 载体。发出信息的物 体 为信源,接受信息的物体为信宿,载有信息的载体为信息载体。 从记录的角度来看,信息可以包含在任何 事物之中。信息必须有某种“运载工 具”来 载 运并具备可识别性,即它可以从背景中区别出来。信息以物质为载 体和媒 介,信息之间相 互 通过物质来表现。信息是物质间存在的标志,是物质自身显示自身。信息 的产生源于物质, 2.1 信息的概念与类型 ·19·信息产生后必须依附于物质。信息一经产生必定要被接受并记载下 来,无 论是人脑的记录, 还是其他形态的记载,载体都是物质的。
物与物之间的信息传播依 赖于物 质间的相互作用, 若物质之间无相互作用(实际上是不可能的,这已被物理学证明),那么物体之间的信息传 播 就根本不可能。例如,在进行田径比赛时,运 动员听到信 号枪响后开始起 跑,这其中 的信 息 是可以起跑了,但信息的载体是 声音。又 如,出外旅游时,通 常会 借助地 图帮 助自己 确定 行 程,这时有关的信息主要通过地图上的图形和文字来表达。 2.1.2 信息的类型 我们生活在一个信息化社会里,信息虽然多不胜数,但并不是杂 乱无章的。根据不同 目 的,可以根据不同的分类标准对信息进行分类。当然分类标准不同,所 划分出的信息类型 也 不一样。 1.根据控制系统获取、处理和输出信息的过程进行分类 根据控制系统获取、处理和输出信息的过程,可以将信息分为外 部信息与 内部信息。 外 部信息是存在于某一控制系统外的信息,即输入信息和输出信息;内部 信息则是存在于某 一 控制系统内部的信息,即控制信息等。由于控制系统的范围大小不 同,某一控制系统可能 是 另一控制系统的组成部分,因此对于它所属的系统而言,这一控 制系统 的外部信息可能成 为 内部信息,即所谓内部信息和外部信息是相对的,而不是绝对的,如图 2.3所示。 图 2.3 外部信息和内容信息 例如,对于空调机来说,室外空气的 温度和 输出 空气 的温度 中所 含的 信息是 外部 信息, 而空调机的感应器根据外部温度发送给受控设备的控制信号中所包 含的则是 内部信息。 上 课时,同学们听到“起立”的命令会 全体 起立这 个过 程中,“起立”命 令所 含有 的信息 对于 人 来说是外部信息,它通过人的耳接收到后,在听觉神经系统、大脑 中产生的信息对人 来说 则 是内部信息。 2.根据信息的产生方式进行分类 根据信息产生方式可以将信息分为自然信息和约定信息。 自然信 息是由物质活动本 身 特征带来的信息,即由物质活动特点产生的信息;约定信息则是 由发送 和接受它的各个控 制 系统之间共同约定的,与本身物 质特点没有太大 关系的信息。人 们对于自然信息的 理解 来 ·20· 第2章 信息知识与信息处理自于长时间对自然信息内容和作用的认识和积累,对于约定信息的理解则来自于人 们最 初 的约定。例如,自然界中的阴晴圆缺、潮起潮落、花开花落、刮风 下雨等 自然现象都属于自 然 信息;人的高矮胖瘦、男女性别也是自然信息。人们通过 多年对于这些接 触,体会了 这些 信 息产生的作用,才逐渐对这些信息有了认识。例如,城市里的交 通灯带 给人们的信息是约 定 信息。人们在使用交通灯之前就规定“绿灯行,红灯停”,因此当行人和司机看到红绿灯信 号 时,才能明白其中所含的信息。又如,学校里上课的铃声也是一种约 定信息。不同学校可 以 规定用不同的铃声表示上课、下课,当学生和老师听到这些声音时,它们就知道是上 课了 还 是下课了。 3.根据信息的接收器官进行分类 控制系统在接收信息时,会使用 不同 的器官 来感 受和接 收信 息,因此,根 据不同 的信 息 接收器官可以将信息分为视觉信息、听觉信息、嗅觉信息、触觉信息和味 觉信息。
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