计算机导论Chapter1.补充 (2).pptVIP

计算科学导论 华侨大学计算机科学系教授 陈锻生 博士 dschen@hqu.edu.cn 1.1 探索信息的真谛 什么是信息 ? 信息 就是差异。(Longo,1975) 评述∶此指信息量，而量与质是相关的，没有差异就没有结构，也就没有信息。因而信息量是结构的差异。 是集合的变异度?(Ashby,1956)? (狭义)是收信者事先不知道的报道 (广义)是对各种事物的存在方式、运动状态和相互联系特征的一种表达和陈述,是自然界,人类社会和人类思维活动普遍存在的一切物质和事物的属性。 （标准化）信息是事物及其属性标识的集合 确定性的增加 信息就是信息，信息是物质、能量、信息的标示。 评述∶ 在诸多信息定义当中，维纳的定义是很重要的。其重要性就在他指出构成系统要有三个要素，即物质、能量和信息。? 物质、能量和信息分别从不同侧面反映了系统三象性质缺一不可但又相互联系。? 1.2 信息技术与信息科学 1.2.1 信息技术的发展与定义 信息技术是人类开发和利用信息资源的所有手段的总和； 信息技术既包括有关信息的产生、收集、表示、检测、处理和存储等方面的技术，也包括有关信息的传递、变换、显示、识别、提取、控制和利用等方面的技术。 1.2 信息技术与信息科学 1.2.2 信息技术主要包括 计算机技术（人的思维器官处理信息和决策的功能的扩展）、 微电子技术（扩展了人对信息的存储和使用能力）; 通信技术（扩展人的神经系统传递信息的功能），以及 传感技术（扩展人的感觉器官收集信息的功能）和 控制技术。 1.2 信息技术与信息科学 1.2.3 信息科学 主要研究信息的产生，获取，存储，传输，处理及其应用。是研究信息及其运动规律、扩展人的信息功能(特别是智力功能为主要研究目标)的新兴、边缘、综合性学科。 信息科学的崛起，是信息现象日趋复杂化、信息爆炸性增长、知识重要性增加、信息技术飞速发展等因素相互作用的结果。是信息时代的必然产物。 信息科学是以信息为基本研究对象，传统科学都是以物质和能量为主要研究对象，这是信息科学有别于一切传统科学最基本的特征。 1.3 计算与计算科学 1.3.1 探索计算(computing)之源 计算：即符号串的变换。 算法：求解某类问题的通用法则或方法，即符号串变换的规则。 1.3 计算与计算科学 1.3.2 计算模型与图灵(Alan Turing)机。 图灵机计算模型 1.3 计算与计算科学 图灵机是一种抽象计算模型，用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个概念如此简单的机器，理论上却可以计算任何直观可计算函数。图灵在设计了上述模型后提出，凡是可计算的函数都可用这样的机器来实现，这就是著名的图灵论题（1934）。 图灵机为现代计算机的出现提供了重要的依据： 带子——存储设备 命令——相当于一组预先设计、存储好的程序 控制器——决定读写头的每一步操作 1.3.3 图灵测试 图灵试验的方法：被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类智力的机器。测试时，测试人与被测试人是分开的，测试人只有通过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题随便是什么问题都可以。 问过一些问题后，如果测试人能够正确地分出谁是人谁是机器，那机器就没有通过图灵测试，如果测试人没有分出谁是机器谁是人，那这个机器就是有人类智能的。 图灵试验对智能问题从行为主义的角度给出了定义 图灵为这项测试亲自拟定了几个示范性问题： 问： 请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。答：不要问我这道题，我从来不会写诗。 问：34957加70764等于多少？答：（停30秒后）105721 问：你会下国际象棋吗？答：是的。 问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现在轮到你走，你应该下那步棋？答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！ 图灵指出：“如果机器在某些现实的条件下，能够非常好地模仿人回答问题，以至提问者在相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可以被认为是能够思维的。” 从表面上看，要使机器回答按一定范围提出的问题似乎没有什么困难，可以通过编制特殊的程序来实现。然而，如果提问者并不遵循常规标准，编制回答的程序是极其困难的事情。 例如，提问与回答呈现出下列状况： 问：你会下国际象棋吗？答：是的。 问：你会下国际象棋吗？答：是的。 问：请再次回答，你会下国际象棋