信息技術導論課件 第1.4章信息學科與相關學科關系.ppt

1、1,1.4 信息學科與相關學科關系,理論：控制論、信息論、系統(tǒng)論、人工智能、計算科學、復雜性理論以及信息與通信技術。 技術：計算機、微電子、通訊、網(wǎng)絡、多媒體、人工智能。 1.4.1計算科學 1.4.2系統(tǒng)科學 1.4.3數(shù)學 1.4.4信息哲學 信息哲學被定義為批判性研究的哲學領域，它涉及到信息的概念本質和基本原理，包括信息的動力學、利用和科學以及對哲學問題的信息理論和計算方法論的提煉和應用。 1.4.5認知科學與認知心理學,1.4.1計算科學,計算科學(計算數(shù)學)是一門包含各種各樣與計算和信息處理相關主題的系統(tǒng)學科，從抽象的算法分析、形式化語法等等，到更具體的主題如編程語言、程序設計、軟件

2、和硬件等。作為一門學科，它與數(shù)學、計算機程序設計、軟件工程和計算機工程有顯著的不同，卻通常被混淆，盡管這些學科之間存在不同程度的交叉和覆蓋。數(shù)學計算數(shù)學設計程序 計算科學（或計算機科學）是對描述和變換信息的算法過程,包括其理論、分析、設計、效率分析、實現(xiàn)和應用的系統(tǒng)的研究,2,計算科學研究的課題是： 計算機程序能做什么和不能做什么 （可計算性）； 如何使程序更高效的執(zhí)行特定任務 （算法和復雜性理論）； 程序如何存取不同類型的數(shù)據(jù) （數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)庫）； 程序如何顯得更具有智能 （人工智能）； 人類如何與程序溝通 界面設計！ （人機互動和人機界面）。,3,1.4.2 系統(tǒng)科學,圖1-16 系統(tǒng)科

3、學的層次結構,系統(tǒng)科學：以系統(tǒng)思想為中心、綜合多門學科的內(nèi)容而形成的一個新的綜合性科學門類。 狹義的系統(tǒng)科學一般是指貝塔朗菲著作一般系統(tǒng)論：基礎、發(fā)展和應用中所提出的將“系統(tǒng)”的科學、數(shù)學系統(tǒng)論、系統(tǒng)技術、系統(tǒng)哲學三個方面歸納而成的學科體系。 廣義的系統(tǒng)科學包括系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結構論、協(xié)同學、突變論、運籌學、模糊數(shù)學、物元分析、泛系方法論、系統(tǒng)動力學、灰色系統(tǒng)論、系統(tǒng)工程學、計算機科學、人工智能學、知識工程學、傳播學等一大批學科在內(nèi)，是20世紀中葉以來發(fā)展最快的一大門綜合性科學。,5,1.4.3數(shù)學,數(shù)學是研究數(shù)量、結構、變化以及空間模型等概念的一門學科。透過抽象化和邏輯推理的使用

4、，由計數(shù)、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察中產(chǎn)生。數(shù)學家們拓展這些概念，為了公式化新的猜想以及從合適選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的真理。 名稱來源:mathematics有學習、學問、科學，以及另外還有個較狹意且技術性的意義“數(shù)學研究”，原意是數(shù)和數(shù)數(shù)的技術。 我國古代把數(shù)學叫算術，又稱算學，最后才改為數(shù)學。,6,1.4.4信息哲學,信息哲學：批判性研究的哲學領域，涉及信息的概念本質和基本原理，包括信息動力學、利用和科學以及對問題的信息的理論和計算機方法論的提煉和應用。弗洛里迪 定義涉及到作為信息哲學的核心信息做出詳盡、明確和清晰的解釋，即“信息的本質是什么？”這是一個新領域的首要標志

5、。信息哲學提供了不同于數(shù)據(jù)通信的定量理論(信息論)的批判性研究。從整體上看，它的任務不是要發(fā)展一種關于信息的統(tǒng)一理論，而是一個整合的理論體系，目的是分析、評價和解釋信息的各種原理和概念，信息的動力學和利用，它所特別關注的是來自不同應用背景和與其它主要哲學概念，諸如存在、知識、真理、生命或意義相關的系統(tǒng)問題。,7,1.4.5認知科學與認知心理學,認知心理學是二十世紀50年代中期在西方興起的一種心理學思潮，二十世紀70年代開始其成為西方心理學的一個主要研究方向。它研究人的高級心理過程，主要是認知過程，如注意、知覺、表象、記憶、思維和語言等。 與行為主義心理學家相反，認知心理學家研究那些不能觀察的內(nèi)

6、部機制和過程，如記憶的加工、存儲、提取和記憶力的改變。,8,以信息加工觀點研究認知過程是現(xiàn)代認知心理學的主流，可以說認知心理學相當于信息加工心理學。它將人看作是一個信息加工的系統(tǒng)，認為認知就是信息加工，包括感覺輸入的編碼、貯存和提取的全過程。按照這一觀點，認知可以分解為一系列階段，每個階段是一個對輸入的信息進行某些特定操作的單元，而反應則是這一系列階段和操作的產(chǎn)物。信息加工系統(tǒng)的各個組成部分之間都以某種方式相互聯(lián)系著。而隨著認知心理學的發(fā)展，這種序列加工觀越來越受到平行加工理論和認知神經(jīng)心理學的相關理論的挑戰(zhàn)。,9,認知科學,認知科學是20世紀世界科學標志性的新興研究門類，它作為探究人腦或心智

7、工作機制的前沿性尖端學科，已經(jīng)引起了全世界科學家們的廣泛關注。 認知科學是一門相當年輕的學科，然而卻為揭示人腦的工作機制這一最大的宇宙之謎作出了不可磨滅的貢獻。但是，認知科學尚未成熟，作為一個獨立的學科，也尚未得到足夠的統(tǒng)一和整合。對于什么是認知科學，也還存在著很大的分歧。,10,認知科學的基本觀點最初散見40年代到50年代中的一些各自分離的特殊學科之中，60年代以后得到了較大的發(fā)展。根據(jù)奧爾登大學認知科學研究所所長席勒爾（E. Sheener）的意見，“認知科學”（Cognitive Science）一詞于1973年由朗蓋特系金斯開始使用，20世紀70年代后期才逐漸流行。1975年，“斯隆基

8、金會”（Alfred P. Sloan Foundation，系紐約市的一個私人科研資助機構）開始考慮對認知科學的跨學科研究計劃給予支持，該基金會的資助一直持續(xù)至今，對這門新學科的制度化起了重要的作用。因為斯隆基金會通過組織第一次認知科學會議并確立研究方案，在推動認知科學方面起了決定性作用。,11,1978年10月1日，“認知科學現(xiàn)狀委員會”遞交斯隆基金會的報告，（席勒爾，仕琦譯，1989）把認知科學定義為“關于智能實體與它們的環(huán)境相互作用的原理的研究”。該報告沿著兩個方向展開這一定義。第一個是外延的：列舉了人認知科學的分支領域以及它們之間的交叉聯(lián)系。列舉的分支領域有計算機科學、心理學、哲學、

9、語言學、人類學和神經(jīng)科學。第二種展開是內(nèi)涵的，指出共同的研究目標是“發(fā)現(xiàn)心智的表征和計算能力以及它們在人腦中的結構和功能表示”。以上對認知科學的界定集中體現(xiàn)了“符號處理”或“信息處理”范式，但是隨著20世紀80年代中期聯(lián)結主義重新崛起之后，關于認知科學的定義也就出現(xiàn)了及其微妙的變化。但是，符號主義和聯(lián)結主義二者的爭執(zhí)主要影響到的認知科學定義的內(nèi)涵，而對其外延卻是沒有什么影響的，因為這兩種范式都能包含上面所提及的認知科學的分支學科。,12,對認知科學范圍的了解，還可以從認知科學的內(nèi)容上來看，到目前為止認知科學所涉及的主要內(nèi)容，有感知覺（包括模式識別）、注意、記憶、語言、思維與表象、意識等。這似乎

10、都是心理學家們所關注的問題，但其實也同樣是哲學家、語言學家、計算機科學家、神經(jīng)生理學家、人類學家們所關心的內(nèi)容。只是不同專業(yè)背景的研究者，對這些同一個問題，所采取的具體研究方法不同罷了。我國學者李伯約指出，人工智能、認知心理學和心理語言學是認知科學的核心學科，神經(jīng)科學、人類學和哲學是認知科學的外圍學科。,13,由于認知系統(tǒng)的復雜性，對它要進行多維度的研究，認知科學需要運用多門學科所使用的工具和方法，從完整的意義上對認知系統(tǒng)進行全方位的綜合研究。認知科學迄今為止所取得的成就，是與其跨學科的研究方法緊密聯(lián)系在一起的，也帶來了不少問題和挑戰(zhàn)。 認知科學是研究人類感知和思維信息處理過程的科學，包括從感覺的輸入到復雜問題求解，從人類個體到人類社會的智能活動，以及人類智能和機器智能的性質。認知科學是現(xiàn)代心理學、信息科學、神經(jīng)科學、數(shù)學、科學語言學、人類學乃至自然哲學等學科交叉發(fā)展的結果。,14,認知科學的興起和發(fā)展標志著對以人類為中心的認知和智能活動的研究已進入到新的階段。認知科學的研究將使人類自我了解和自我控制，把人的知識和智能提高到空前未有的高度。生命現(xiàn)象錯