[PPT模板]系统科学概论20112.ppt

通神明之德 类万物之情 系统科学概论 Systems Science 中国农业大学　　王卫华 电话 邮箱：cauweihua@163.com 公邮：cauweihua2010@163.com (weihua) 主 要 内 容 　　　　一、系统的概念 　　　　二、系统理论 三、信息与控制 四、系统建模技术 　　　　五、系统动力学建模 　　　　六、自组织与混沌　　　　　 第三讲 　信息与控制 1．信息论引例 2. 什么是信息 3. 信源与信息熵 4. 信息的传递 5. 控制与控制系统 6. 黑箱原理与系统辨识 7. 状态空间模型 8. 控制论的应用领域 1.信息论引例 我写下一个1至100之间的数，你来猜猜是什么。 你只能问可以用“是”或“否”回答的问题。 为了保证不论在什么情况下都能以尽量少的次数猜中，你应该如果提问呢？ (最小化平均信息量） 猜世界杯冠军 假如我错过了看世界杯，赛后我问一个知道比赛结果的观众“哪支球队是冠军”？ 他不愿意直接告诉我， 而要让我猜，并且我每猜一次，他要收一元钱才肯告诉我是否猜对了。 那么，如何才能花最少的钱就可以猜出呢？ 用几个信号灯 有人发明了一个可以检测空气质量的仪器，假定用红色指示灯亮不亮表示空气质量状况。 　　a.只显示是否超标； 　　b.分5个等级报告。 　　问：最少分别需要几只灯？ 称出坏球 给出12个外观和大小一样的球，其中一个重量和别的球不同，姑且称之为坏球。 现在给你用一个没有砝码的天平，通过比较称量决定哪个是坏球，并说出它比别的球轻还是重。 问：最少需要几次计量？ 2．什么是信息 信息无处不在 　 信息论之父 — 香农博士 　　　　 　　　　香农（Claude Elwood Shannon）1916年生于美国，1940年获得麻省理工学院数学博士学位和电子工程硕士学位。1941年他加入了贝尔实验室数学部。 2001年去世。 　　1948年，由贝尔实验室出版的《贝尔系统技术》杂志连载了香农博士的文章《通讯的数学原理》，该文奠定了香农信息基本理论的基础。他在文中用非常简洁的数学公式定义了信息时代的基本概念：熵。在此基础上，他又定义了信道容量的概念，指出了用降低传输速率来换取高保真通讯的可能性。这些贡献对今天的通信工业具有革命性的影响。 信息定义 Shannon： 能够消除系统不确定性的知识。以信号为传输方式。 　Shannon信息论也称为数学信息论、狭义信息论。 　广义信息： 是指一切开放系统自我生成和自律过程中赖以取得自修补的输入。人的感知、认识只是一种特例。 语法信息：又称句法信息，只表述客观事物运动状态的符号排列和组合,而不考虑其意义。是狭义信息论的研究对象（宪法）。 语义信息：不仅反映事物运动变化的状态，而且还要揭示事物运动变化的意义。（具体含义—民法、刑法） 语用信息：指信息内容对信宿的有用性。 （对观测者的作用效果—主观价值：法庭审判） 信息系统模型（通信模型） 信源：产生消息和消息序列的源。可以是人、生物、机器或其他事物。（0、1） 编码器：对信号变换和处理。可分信源编码器、信道编码器、必威体育官网网址编码器三种。 信道：信道是指通信系统把载荷消息的信号从甲地传输到乙地的媒介（电缆、波导、光纤、无线电波）。存储信号（延迟线） 噪声源：人为或天然的干扰和噪声。 译码器：反变换，恢复信源消息。编码器可分信源译码器、信道译码器、必威体育官网网址译码器三种。 信宿：消息传送的对象。（机器、人）（合法、非法） 香农信息论 以客观概率信息为研究对象，从通信的信息传输问题中总结和开拓出来的理论。 主要研究的问题： 信源的描述，信息的定量度量、分析与计算。 信道的描述，信道传输的定量度量、分析与计算。 信源、信道与通信系统之间的统计匹配，以及通信系统的优化。 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，包括语言、文字的处理、图像识别、学习理论及其各种应用。 基于概念论的广义信息论；基于复杂系统的广义信息论。 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。 是狭义信息论在各个领域的应用和推广。 信息的特征 　与概率成反比。 　　 例：“生了小孩”；“生了双胞胎”；“生了三胞胎”。 　可加性。 　　 例：某大楼共4层，每层6个房间。 　　　 　信息关系：16号房间＝第3层＋第4间 　　　　 概率关系：1/24＝(1/4