信息经济与管理 Information Economics & Management Wang Jian Ph.D & Professor

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信息经济与管理 Information Economics & Management Wang Jian Ph.D & Professor. 河北农业大学经管学院 2002年7月. 目 录 绪论 ………………………………………………… (1) 第一章 信息与社会生产力发展的关系 ………… (1) 第一节 信息革命推动了人类历史进程 …… (2) 1.人类的第一次信息革命 2.人类的第二、三次信息革命 3.人类的第四次信息革命 4.今天我们所面临的新的信息革命
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信息经济与管理Information Economics & ManagementWang Jian Ph.D & Professor河北农业大学经管学院2002年7月目 录绪论 …………………………………………………(1)
  • 第一章 信息与社会生产力发展的关系 …………(1)
  • 第一节 信息革命推动了人类历史进程 ……(2)
  • 1.人类的第一次信息革命
  • 2.人类的第二、三次信息革命
  • 3.人类的第四次信息革命
  • 4.今天我们所面临的新的信息革命
  • 第二节 21世纪中国信息化建设的目标 ……(7)
  • 1.资源环境与可持续发展的建设目标
  • 2.国民经济宏观调控体系的建立
  • 3.国家信息化的概念和建设方针
  • 4.我们的学习任务
  • 第二章 信息经济与管理研究的内容……………(12)
  • 第一节 信息经济与管理研究的概况………(12)
  • 1.国内对信息经济的研究
  • 2.西方的信息经济研究
  • 第二节 信息经济与管理研究的内容………(16)
  • 1.信息经济
  • 2.信息资源管理
  • 第三章 信息经济与管理研究的方法…………………(21)
  • 第一节 实证分析的方法…………………………(21)
  • 1.实证分析的概念
  • 2.实证分析的程序
  • 第二节 系统化方法………………………………(25)
  • 1.系统的概念
  • 2.系统分析的方法
  • 各章思考题……………………………………………(30)
  • 第一篇 信息理论…………………………………………(31)
  • 第四章 信息概述…………………………………………(32)
  • 第一节 信息的概念…………………………………(32)
  • 1.信息的概念
  • 2.信息的科学定义问题
  • 3.信息与知识、情报的关系
  • 第二节 申农(Shannon)信息熵 ……………………(36)
  • 1.Shannon的信息熵
  • 2.信息熵的量度
  • 3.平均信息量的意义
  • 第三节 随机事件熵的定义和性质…………………(42)
  • 1.概率的公理化及熵定义
  • 2.随机事件熵的基本性质
  • 3.熵函数和若干性质定理
  • 第五章 连续分布熵及最大化信息原理………………(52)
  • 第一节 连续分布的熵……………………………(52)
  • 1.连续分布及熵定义
  • 2.连续分布熵的性质
  • 第二节 最大化信息熵的准则……………………(57)
  • 1.几个常见的定理
  • 2.应用举例
  • 第六章 通信系统模型…………………………………(66)
  • 第一节 通信系统的一般描述……………………(66)
  • 1.信息的传输
  • 2.信息的串联传递与并联传递
  • 3.信息传递的效率
  • 第二节 信息的控制与反馈………………………(71)
  • 1.信息控制
  • 2.正反馈与负反馈
  • 3.控制直方图的计算
  • 第三节 通信系统的理论模型……………………(80)
  • 1.通信系统的抽象表达
  • 2.通信系统熵的描述
  • 本篇各章思考题……………………………………(84)
  • 第二篇 信息资源管理…………………………………(86)
  • 第七章 物质、能量和信息的关系………………………(87)
  • 第一节 信息、物质和能量之间的内在联系………(87)
  • 1.系统和环境的交换关系
  • 2.质、能守恒定律
  • 3.物理熵和信息熵
  • 第二节 物质、能量和信息的区别…………………(93)
  • 1.信息和能量的区别
  • 2.信息和物质的区别
  • 第三节 在资源管理中的分类……………………(97)
  • 1.材料
  • 2.能源
  • 3.信息
  • 第八章 人在资源管理中的作用………………………(101)
  • 第一节 人是资源的管理者………………………(101)
  • 1.信息资源开发利用的特征
  • 2.系统中的三个基本关系
  • 3.耗散结构的理论解释
  • 第二节 人的信息接收处理过程…………………(107)
  • 1.人的信息流动与信息加工过程
  • 2.人在信息处理过程中的几个基本特性
  • 第三节 人对(信息、物质、能量)的支配能力…(111)
  • 1.直接需求与间接需求
  • 2.人的能力评价方法
  • 第九章 微观经济信息管理……………………………(117)
  • 第一节 企业信息流………………………………(117)
  • 1.企业信息流的特性和功能
  • 2.企业信息流的运行原则
  • 3.企业管理信息系统的结构
  • 4.企业管理信息系统的实例
  • 第二节 微观经济信息系统的建设………………(125)
  • 1.财务信息管理子系统
  • 2.财务信息管理子系统的反馈控制
  • 3.审计的反馈控制
  • 第三节 农村经济信息资源的开发………………(130)
  • 1.农村经济信息的典型调查
  • 2.以信息为龙头的农业综合配套服务体系建设
  • 3.综合性农村经济信息资源的开发
  • 4.农村信息经济发展中存在的问题和对策建议
  • 第十章 宏观经济信息管理……………………………(140)
  • 第一节 我国宏观经济信息系统概况……………(140)
  • 1.信息资源的配置
  • 2.存在的问题和差距
  • 3.国家信息资源状况(附录)
  • 第二节 宏观经济信息系统的建设………………(155)
  • 1.宏观经济信息系统建设的目标和原则
  • 2.信息系统结构设计及其功能
  • 3.发展形势之分析
  • 第三节 宏观经济信息系统的管理、领导和维护…(165)
  • 1.系统的领导体制
  • 2.系统的管理体制
  • 3.系统的维护体制
  • 4.系统领导、管理、维护之间的关系
  • 本篇思考题…………………………………………(174)
  • 第三篇 信息经济………………………………………(175)
  • 第十一章 信息经济的建立……………………………(176)
  • 第一节 信息稀缺性和信息成本…………………(176)
  • 1.信息稀缺性
  • 2.信息成本
  • 3.二次信息部门与信息劳动
  • 第二节 信息的生产与交换………………………(181)
  • 1.信息的生产
  • 2.信息的交换
  • 3.信息的生产与交换的规律
  • 第三节 信息的消费与分配………………………(186)
  • 1.信息的消费
  • 2.信息的共享
  • 3.信息的分配
  • 第四节 信息的价值和效益………………………(190)
  • 1.信息的价值
  • 2.信息商品的劳动价值
  • 3.信息商品的效用和效益
  • 第十二章 信息市场……………………………………(196)
  • 第一节 信息市场的种类和特征………………… (196)
  • 1.信息市场的分类
  • 2.信息市场的特征
  • 第二节 信息商品的价格决定…………………… (201)
  • 1.信息商品的市场供求定价法
  • 2.信息商品的基础价格定价法
  • 第三节 信息商品的弹性………………………… (206)
  • 1.信息商品需求的价格弹性
  • 2.信息商品需求的收入弹性
  • 3.信息商品供给的价格弹性
  • 4.信息商品的价格预期弹性
  • 第十三章 信息经济的适度规模………………………(212)
  • 第一节 信息资源的有效利用…………………… (212)
  • 1.生产有效性
  • 2.资源开发利用的原则
  • 3.资源有效利用的综合评价
  • 第二节 微观经济中的信息配置…………………(219)
  • 1.信息活动
  • 2.微观模型
  • 3.最优配置原则
  • 第三节 信息经济的规模与结构…………………(224)
  • 1.信息经济的测定
  • 2.信息经济的规模
  • 3.信息经济的结构
  • 第十四章 非对称信息下的经济行为………………(215)
  • 第一节 次品市场………………………………(215)
  • 第二节 信息传递………………………………(218)
  • 1.信息传递模型
  • 2.信息筛选模型
  • 第三节 委托代理……………………………… (222)
  • 1.保险市场
  • 2.激励机制
  • 3.最优激励设计
  • 第十五章 信息化社会…………………………………(232)
  • 第一节 信息化社会的特征………………………(232)
  • 1.信息与国民经济增长
  • 2.信息化社会的特征
  • 3.社会信息化所带来的影响
  • 第二节 信息化社会的里程碑……………………(237)
  • 1.Internet的起源和发展
  • 2.Internet的应用
  • 第三节 信息立法…………………………………(247)
  • 1.信息立法的环境和必要性
  • 2.信息社会的法律问题
  • 3.法律法规框架
  • 本篇思考题………………………………………………(253)
  • 参考文献…………………………………………………(255)
  • 作者:河北农业大学经贸学院经济系主任、教授、博士生导师
  • 电话:0312-7521853;Email:wjianxj1999@sina.com.cn。
  • 课程准备和要求
  • 1、《信息经济与管理》课程的开设与发展过程;
  • 2、与其他课程的关系及必要的知识准备;
  • 3、教学内容和课程目标;
  • 4、教学计划安排和考核要求;
  • 5、参考书目;
  • 6、其它。
  • 绪论
  • 第一章 信息与社会生产力发展的关系
  • 信息是社会生产过程的一般条件。信息、物质、能量是现代科学技术的三大支柱,而信息提供的是知识和智慧,物质提供的是材料,能量提供的是动力。
  • 第一节 信息革命推动了人类历史进程
  • 第一次信息革命产生了语言。劳动和语言使猿变成人(恩格斯),从猿到人的演变有百万年之久;
  • 第二次信息革命创造了图画和文字(殷商的甲骨文、西方的象形和楔形文字);
  • 第三次信息革命发明了造纸和印刷术。从西汉蔡伦到宋代毕升(1041-1048)。“人类留下的创造的痕迹是人类进化的阶梯”(布鲁诺斯基);
  • 第四次信息革命是电信技术的开发。20世纪30年代-80年代,电报、电话、雷达、电视等;
  • 第五次信息革命把远程通信技术和电子计算机相结合,是一场全面的、现代化的信息革命。包括信息的获取、传输、存贮、识别和处理,形成世界性和地区性的信息网络(Internet),可以看作一场综合性的信息技术革命。
  • 第二节 21世纪中国信息化建设的目标
  • 1.资源、环境与可持续发展的建设目标
  • 2.国民经济宏观调控体系的建立
  • 3.国家信息化的概念和建设方针
  • 国家信息化:在国家的统一规划和组织下 ,在农业、工业、科学技术、国防及社会生活各个方面应用现代信息技术,深入开发、广泛利用信息资源,加速国家现代化的进程。
  • 方针:统筹规划,国家主导;统一标准,联合建设;互联互通,资源共享。
  • 原则:市场牵引,政府调控;政企分开,有序竞争;维护主权,保证安全;军民兼顾,专同结合;产用结合,自主发展;重视人才,强化创新;讲求实效,因地制宜;依法治业,加强管理。
  • 目标:到2000年,初步形成一定规模和比较完整的国家信息化体系;到2010年,将建立起健全的、具有相当规模的、先进的国家信息化体系。
  • 4.我们的学习任务
  • 第二章 信息经济与管理研究的内容
  • 第一节 信息经济与管理研究的概况
  • 1.国内对信息经济的研究
  • “信息经济以信息技术为物质基础,以信息产业为部门构成,以信息活动作用的强化为主要特征。在信息经济中,经济活动对信息活动的依赖达到了空前密切的地步”
  • 2.西方的信息经济研究
  • “假定每个人都开始就具有从自然及社会环境中接受某些信号的能力,但这种能力并不是无限的。并且,为了理解组织的和个体的行为,信息的稀缺性是一个必不可少的特征” 这就从西方经济学角度为研究信息经济问题奠定了基础,首先是信息稀缺性所引起的信息成本,因为“不确定性具有经济成本,因而,不确定性的减少就是一项收益。”其次是信息与经济决策的关系,肯尼思·阿罗说:“决策必然是信息的一个函数”。再次是信息与组织、管理和人的行为方面的研究。
  • 第二节 信息经济与管理研究的内容 1.信息经济 信息经济是相对于物质经济而言的,以信息形态的转换为主要特征。作为经济学,信息经济学同样必须回答生产什么信息,生产多少?如何去生产这些信息,采用什么样的生产方式?如何去分配和利用这些信息,为谁生产等问题?
  • 2.信息资源管理
  • 一般对信息资源有两种理解,狭义的理解是指信息内容本身;广义的理解是指除信息内容之外,还包括与之相关的信息设备,信息人员、信息系统和信息网络等。因此,可把信息内容及与之有关的信息材料、信息能量统称为信息资源。这样就限定了广义信息资源的内涵,认为凡是与信息的生产、分配、交换(流通)、消费过程无关,即与信息周转过程相脱离的物质、能量等不属于信息资源 。 充分认识“信息+管理=财富”这一方程的意义。 “信息资源的合理配置实质上是信息资源管理的核心要求。信息资源的充分开发和有效利用则是信息资源管理的基本目标。” 现代的管理信息系统应该是一个由人、计算机等组成的能进行管理信息收集、传递、贮存、加工、维护和使用的系统。 第三章 信息经济与管理研究的方法
  • 从方法论角度来看,在马克思主义的唯物辩证法指导下突出表现了运用两种科学方法。一个是实证分析方法,强调研究问题的实证材料,按照实证分析程序,采用数量分析工具,将所得结论进行实践检验和客观评价。第二是系统化方法,要反映信息经济与管理问题的复杂性、整体性和综合性,跨学科地进行合作 。
  • 第一节 实证分析的方法
  • 因为,减少不确定性,以准确、及时、有效为信息的中心价值。所以,必须坚持“实事求是”的原则,以事实为准绳去追求信息实现的价值 。
  • 1.实证分析的概念
  • 实证分析要以事实为依据,以减少主观对客观反映的不确定性为原则。信息经济学的实证分析原则基本上解决的是“是什么”、“是多少”的问题,而没有解释“应该是什么”和“为什么”的问题。它提供的是一般化的知识体系,这个体系可用于对环境的任何变化所致后果作出一定程度上的准确预测,其结果的好坏是通过它所得的预测与事实经验相对照的精确度、涵盖率和一致性来进行判断的。
  • 2.实证分析的程序
  • 包括客观事实的原始信息资料,主观的假设、假说,客观结果的经济预测和验证,以减少人的主观认识上的不确定性为目的来体现信息价值。
  • 原始的事实材料人为的定义、假设理论假说修改假说预测放弃假说验证理论图1-1实证分析程序
  • 首先,对信息经济研究对象进行调查,收集有关问题的详细资料。其次,对问题中的主要现象形成概念、定义,对有关数据指标的变动范围和取值进行假设和界定。第三,根据变量定义、指标和数据之间的关系,形成理论假说,第四,通过比较、分析,统计处理或模拟计算,对假说进行预测和判断。第五,将预测方案和判断结果用事实来检验。如果无错误就最后形成理论;如若有错误就应放弃假说或对理论假说进行修改。
  • 第二节 系统化方法
  • 1.系统的观念
  • 认为系统是由相互作用和相互依赖的若干部分按照一定结构所组成的具有确定功能的有机整体。
  • 首先是从整体性的观念出发来讨论问题,这种整体性是指系统的整体性,系统的总体结构和功能。
  • 其次,是问题的层次性,结构性。认为系统中的信息分布具有层次、结构规律。
  • 第三,是系统的动态性。要求我们对系统规律的考察按时间上的不确定性来进行,认为在不同的时点上系统的结构与功能状态是不同的。
  • 第四,是系统的综合性。要求我们对于系统的考察必须从其结构、功能以及各个部分的相互关系和历史发展等方面进行全面的分析研究。
  • 第五,是最优化原则。人能够利用信息进行自组织,这种功能本身就具有一种最优化的选择,因为人们总是按照某种目的和要求去自发地做出最优选择。
  • 第六,是系统的目的性。系统论认为人及其社会系统具有很强的目的性。自然过程往往是盲目的,而人类除了自我繁衍与生存发展的需要外,还形成了一定的社会目的性,宇宙观,世界观,价值观和人生目标。
  • 2.系统分析的方法和原则
  • 从系统的观点出发,对研究对象进行分析或综合,找出各种可行方案以供决策者,系统设计者进行理想选择,选择的标准总是与费用、效果和效益等相联系。这种由一系列的步骤和技巧构成的,实施对系统的分析与综合的过程就称为系统分析。系统分析的目的是为管理者、决策者提供管理信息系统开发、设计、运行、维护的可行性方案。
  • 系统分析的过程往往包括一系列准则、指标和具体方法的运用,在实践中形成了一庞大的方法论知识体系。常用的系统分析准则有:1)系统的外部条件与内部条件相结合;2)当前利益与长远利益相结合;3)系统的局部利益与整体利益相结合; 4)定量分析与定性分析相结合;5)协调性与递阶性原则;6)从实际出发的客观性原则。
  • 系统分析过程中要依据系统分析的准则建立系统分析的指标体系,指标体系的建立一般包括由技术的、经济的、社会的,生态与环境发展方面的一系列、不同系统层次具体指标构成。系统分析的程序、步骤就是从系统的目标确定开始,通过系统内外的资料收集,分析确定主次影响因素及其范围,建立各种可能的模型,分析预选方案的数量指标与质量指标,求得系统的最佳方案。
  • 系统分析就是这样一个由多种方法、一系列步骤、跨学科的合作研究,用系统的观念形成的解决实际问题的步骤和技巧。
  • 第一篇 信息理论
  • 信息作为一个科学的概念是1948年申农(C.E.Shannon)在研究通讯理论时首先提出来的,所以,信息论早期又叫通讯理论。他所创立的信息论是一门应用概率与数理统计方法研究信息的处理和信息传递的科学。
  • 第四章 信息概述
  • 信息的概念普遍存在于自然界、人类社会以及思维活动之中。信息几乎无时不有,无处不在,无物不生。
  • 第一节 信息的概念
  • 1.信息的概念
  • “信息是物质的普遍属性,它表示它所属的物质系统,在同任何其它物质系统全面相互作用(或联系)的过程中,以质、能、波动的形式所呈现的(物质)结构的状态和历史”(黎鸣 《中国社会科学》1984. 4)。
  • 维纳 (Nobert Wiener) 在《控制论和社会》中写道:“信息是我们用于适应外部世界, 而且在使这种适应为外部世界所感知的过程中,同外部世界进行交流的内容和名称。”
  • 威尔伯(Willbur,S.)与威廉(Willian,E.P.)则说:“凡在特定条件下,能减少不确定性的任何事物都叫信息。”
  • 2.信息的科学定义问题
  • 信息的本质究竟是什么?应该怎样给信息下一个科学的定义?哲学家认为信息是认识论的一部分,数学家认为信息是概率论的发展,物理学家认为信息是熵的理论,通讯专家认为信息是不确定度的描述,经济管理学家认为信息是经济管理中的统计数据等等。
  • 在众多的信息定义中,有的是从语义角度出发的,有人称之为广义信息。有的是从知识或情报的角度出发,常被称之为狭义信息。关于信息的本质定义,我们认为,我们所研究的信息是一个与人类相关的部分。首先,应做到使信息一词的字面定义或日常用法相符。其次,应有量的概念,应使信息成为一定时间和空间中能够测量的概念。另外,还应尽可能的简洁、深刻,具有普遍意义,应能反映客观世界中各种质、能之间的相互作用,及有序性。 做到上述三个方面为信息所下的定义是一个科学定义,也可称之为信息本质定义的边界和前提假说。
  • 3.信息与知识、情报的关系
  • 信息就是日常生活中的消息、情报、知识、指令及密码等等。其实,信息、知识、情报三个概念是既有密切联系,又有一定区别的。
  • 知识是信息的集合体。知识是人类社会实践经验的总结,是人类在信息的基础上对自然界、人类社会运动规律的认识和掌握。知识可以通过人脑对信息的加工而获得,也可通过人对信息的生产而体现。
  • 情报是含有最新消息的信息,它是知识的一部分。情报是指经过人的智力劳动而获得的成果部分,它必须具有鲜明的传递性。经过传递获得的情报要包含有人们思考和行动所需要的知识。情报应该新颖、及时,包括至少一条以上的完整的消息。
  • 第二节 申农(Shannon)信息熵
  • 信息理论的诞生有两个主要来源,一个来自于物理学的熵理论,另一个来源于人们对于电报通讯的研究。1948年美国工程师申农(C.E.Shannon)在贝尔实验室杂志上发表了长篇论文:《通讯的数学理论》(Shannon, C. E. Bell System Technical Journal,1948)。
  • 1.Shannon的信息熵
  • 申农的信息熵(Information Entropy)是和信号的发生概率及条件概率有关的,是对信息的客观的、一种狭义的定义。
  • 定义,假设一个试验有几个可能的结果A1,A2,A3,......,An分别具有概率P1,P2,P3,......,Pn满足条件:
  • 则规定的申农信息熵就是如下的量:
  • 按照Shannon的定义:“信息熵
  • 是关于信息、选择和不确定性的度量。”
  • 2.信息熵的量度 按照申农的信息熵,必须研究随机事件的概率。我们知道,客观世界中的事件往往有三种可能的结果,设0Pi 1为事件Ai发生概率Pi的取值范围。(1)在一定条件下必然发生的事件称为必然事件,记为Pi=1。 (2)在一定条件下必然不可能发生的事件称为不可能事件,记为Pi=0。(3)在一定条件下可能发生,也可能不发生的事件称为不确定性事件, 也称随机事件,记为0<Pi<1。 以掷21个点、6个面的骰子为例,质量均匀的骰子每一面作为一个事件出现都是等概率的, Pi = 1/6, i=1,2,...,6。于是,共有6种可能的结果,这时用对数来表达问题的不确定性就是log6。 1/6log6 = 1/6(log6-log1) = -1/6(log1 - log6) = - 1/6log (1/6)=0.13 (bit) 信息量的单位按不同的对数的底可以有三种情况:bit读作“比特”,是以2为底计算的信息量;以10为底计算的信息量单位为哈特(Hart);以e为底计算的信息量单位是 (nit)奈特。3.平均信息量的意义举例:公安局破案;学生成绩等。4.平均信息量的意义和产业结构熵数定义:产业结构熵数Hs表示产业结构的集中度。Hs越大说明产业结构越分散,即发展趋于多元化;其值越小则表示产业结构越集中,即专业化越强。用公式表示如下:式中Hs产业结构熵数;qi为某行业产值的百分比构成。4.平均信息量的意义和产业结构熵数定义:产业结构熵数Hs表示产业结构的集中度。Hs越大说明产业结构越分散,即发展趋于多元化;其值越小则表示产业结构越集中,即专业化越强。用公式表示如下:式中Hs产业结构熵数;qi为某行业产值的百分比构成。表4-1某县1990年和1994工业行业产值及百分比构成年份 1990年 1994年 构成 产值 比重% 产值 比重%化 工 4290 37.94 6429 26.40 造 纸 2441 21.59 3609 14.82 纺 织 2451 12.91 6429 26.40 食 品 1241 10.98 2119 8.70 建 材 885 7.83 1275 5.24 皮 革 989 8.75 2553 10.48 合计 11307 100.00 24352 100.00计算结果: 该县1990年的工业产业结构熵数为: Hs(1990)=1.617;1994年的工业产业结构熵数为:Hs(1994)=1.604。从Hs值的变化该县的工业产值结构发展越来越趋向于集中化,即经营向着专业化方向发展。第三节 随机事件熵的定义和性质
  • 1.概率的公理化及其熵定义设Ω是一集合,它的一些子集构成Borel域β,存在一个映射 P:β[0,1],它满足条件:
  • (1) P(Ω)=1;
  • (2) 对任一事件 Aiβ,有0≤P( Ai )≤1;
  • (3) 若Ai和 Aj互不相交,则P( Ai UAj )=P( Ai)+P( Aj)称P为β上的概率测度。式(3)称为概率的可加性。概率的规一化条件是: , 其中 k=1,2,…i,… ,j,…n。如果,对于事件 Ai的概率P(Ai)=P满足上述的公理化定义,则事件Ai(i=1,2,……,n)的熵可有如下定义:设H(P)为定义在(0,1)上的一个单减实值函数,并且满足以下性质:
  • (1) H(P)≥0, P(0,1), H(1)=0;
  • (2) H(p,q)=H(p)+H(q), p,q (0,1);
  • (3) H( 1/2 )=1;则称H(p)为随机事件Ai 的熵。
  • 对于两个事件A, B,其概率性质满足 P(AUB)≥P(A), P(AUB)≥P(B)。则相应随机事件的熵具有如下关系:
  • H[P(AUB)]≤H[P(A)]; H[P(AUB)]≤H[P(B)]。
  • 2.随机事件熵的基本性质
  • 1)随机事件的熵只与事件发生的概率有关,而与事件的内容无关。
  • 2)随机事件的熵是相应概率的单减实值函数。即概值愈高,熵值愈小。对必然事件,必然发生的概率为P=1,显然,其相应熵值为0。对不可能事件,即完全想不到的事,其概值P=0,相应的熵值也规定为0(表示没有不确定性)。同时,可以证明 。 3)随机事件的熵是一个非负实数。尽管在申农的公式前有一个负号, 而当Pj1时,恒有logPj ≤0。所以,实际计算的熵值总是正的或0。
  • 4)随机事件的熵具有可加性。设A∩B=φ,即A,B是相互独立的事件,则信息熵 H[P(A)∪P(B)]=H[P(A)]+H[P(B)]。
  • 3.熵函数的若干性质定理(略)第五章 连续分布熵(基本定义)
  • 1.连续分布及熵定义:设随机变量x()定义在连续样本空间上,其分布规律可用P{a<xb}=F(a,b) (a,b)给出,随机变量x()的取值在区间(a,b)内的概率大小。这个概率等于概率函数密度P(x)在区间(a,b)上的积分,即 它同时兼有如下属性: P(x)≥0 则,
  • 定义1:设随机变量x的概率密度为P(x),其中(-<x<+); 则称 为随机变量x的熵或连续分布P(x)的熵。信号信号+噪声消息消息信源编码信道译码 信道噪声第六章 通信系统模型
  • 第一节 通信系统的一般描述
  • 1.信息的传输
  • 信息传输的理论一般遵守申农的模型。它包括信息从产生、传输到接收的系统过程,常可用如下(图6-1)的通信系统框图来描述。信源:是指发出信息之源,产生信息的地方。 编码:编码是指把信息变成信号的过程和措施。码”是指符号的有序排列。信道:是指信息传递的通道,是信息传输的媒介。噪声:是指信息传输过程中带来的干扰信号。接收到的消息与发送的消息之间常常因此而产生差别,造成某种失真而影响通信效果。译码:将信道传递来的信号序列经过翻译,复制成消息。信宿:信息的最终接收者,可以是人、机器、任何特定的信息接收物、信息接收处理系统或管理子系统。信道1信道2信宿信源信道3信道n2.信息的串联传递与并联传递 在信源与信宿之间建立固定的信息传递网络,将信道逐级连接起来,称为信息的串联传递(图6-2) 信息的并联传递又称多元传输。这时信源与信宿之间有多条信道联接,同时传递同一条信息。如下图6-3所示。现实生活中人们总是处于既有串联,又有并联的复杂信息网络中。 3.信息传递的效率
  • 测定信息传递方式传输效果的指标是信息传递效率。信息传递效率T(x),是指信道信息传递速率V(x)与信源发出的信息总容量C(x)之比。用公式表为:
  • T(x)
  • 信息传递效率的取值范围是:0≤T(x)≤1,计算的实际值愈趋近于1,则表示信道传输信息的效果愈好, 反之亦然。信息效率是指实际信息熵与最大信息熵的比值。它反映了系统不受约束的程度。信息的剩余度或冗余度。它反映的是系统受约束的程度,一般用R(x)表示同样有:0≤R(x)≤1。R(x)越接近于1,系统就越受约束,当R(x)=1时系统x处于完全确定的状态。图6-4反馈控制的一般概念第二节 信息的控制与反馈
  • 1.信息控制
  • 控制是信息科学中的一个重要基本概念,通常是指某个主体使其它的对象按照一定目的来动作。所谓“其它的对象”可以是一种过程、机械系统、生产系统、社会系统或经济系统。一般将这些称为控制对象。所谓“某个主体”从根本上说是人,或控制过程中部分代替了人的机器。一般将其称之为控制机构。而所谓“动作”是指“其它对象”的“状态”的变化。状态的变化通常用变量来表示,称为状态变量。而所谓“按照一定目的”,是指在给定条件下动作所按照的目的。包含控制对象和控制机构在内的全部系统称为控制系统。系统的输入为目标值,系统的输出为被控制量。所谓反馈控制,就是将目标值和被控制量进行比较来决定控制的动作。这种把输出端的信息重新返回到输入端,对系统信息的再输出产生影响的过程就称为信息反馈。利用信息的反馈对系统运行的状态和运行结果进行调整、控制,称为反馈控制。图6-6闭环反馈控制2.正反馈与负反馈 控制常被分为前馈控制和后馈控制。所谓前馈控制就是事先计划和预测好系统的运行情况,制定控制措施,不需届时的信息反馈和回顾控制的结果。 然而,多数情况下系统运行是需要有反馈或后馈环节的,就是对系统每一个输出结果与目标值进行比较,根据前次执行情况调整下一次输出。这样反馈就带有事后修正、改进、调节的意义。一个实际的控制系统往往是这种前馈与后馈同时存在的闭环反馈控制系统,如下图6-6所示。控制系统中的信息流动常有两种状态,正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信息的作用效果不能消除信息本身存在的偏差,使系统运动更加偏离既定目标,远离平衡而出现不稳定。相反的情况是,当反馈信息的作用效果能够及时修正原有的输入信息,调整系统再输入信息的偏差,使其更为精确,更符合实际情况和接近系统的预定目标,就能促使系统向均衡状态,趋向平稳的运行。这就是信息控制的负反馈效应。即: 对单一的输入-输出系统,具有方程: 3.控制直方图的计算 首先,假设C为系统的输入(原因),E为系统的输出(结果)。如果系统的输出依赖于系统的输入,则输出结果的变化应反映输入原因的变动。以△C为系统的输入的增量,△E为系统输出的增量,原因和结果之间的变化是成比例的,即△E∝△C (1) 可以把系统的输入与输出关系看成为原因与结果成比例的关系。这种简单的微分运算可以推广到复杂的系统网络分析之中。 当二者取任意极限时,则可用微分形式来表达:de∝dc (2)考虑△C的变动关系时,定义一个反映输入-输出关系的比例函数,则e=g(e,c)c (3) g(e,c)可称为“系统的核”,用微分形式表为:de=g(e,c)dc (4)用直方图表示为:反馈核f(e,c)前馈控制反馈控制系统的核 g(e,c) ec其中,f(e,c)称为“反馈核”,假定反馈核与系统的输出结果也是成比例的。当我们考虑增加系统的反馈关系时,对于系统的总输入就有两个来源,即外界的输入源和系统的反馈源。这两部分之和如下式:f(e,c)令称为具有反馈的系统核。当系统没有反馈存在时(如f(e,c)=0),系统的核就是g(e,c),反馈核的消失使系统变为开环。讨论:1)正反馈(Positive feedback)增益2)负反馈(Negative feedback)增益于是,整个系统的输出可以表为: de=g(e,c)dc+f(e,c)de经整理得:3)中性的反馈(neutral feedback)增益造成系统破坏或强烈的不稳。4)极端情况图6-9 经济分析的直方图其中,于是:dx=积分得柯布─道格拉斯(Cobb-Douglas)函数:A为技术系数,α,β分别为劳动和资本投入的生产弹性系数,且一般有α+β=1。举例:将一个经济中的总产出用x表示;劳动投入用L表示,资本投入用K表示。如图6-9所示:假设,投入和产出是成比例的,令α,β分别为其比例系数,使第二篇 信息资源管理
  • 信息资源的概念要比前面的信息狭义定义包含内容广泛得多,它包括信息处理,操作和传递中所用到的一切人、机械、产品、服务和设施、数据和程序等等。在信息产品以及信息服务的生产、处理和流通中所消费的一切含有信息活动的资源,都被称为信息资源。
  • 第七章 物质 能量和信息的关系 第一节 信息、物质和能量之间的内在联系1.系统和环境的交换关系一般地,根据系统与环境的关系,可以把系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统。所谓孤立系统是指不受外界任何影响的系统, 这种系统与外界环境之间既没有物质交换,也没有能量交换。封闭系统则是指系统与外界有能量交换,但没有物质交换的系统。开放系统,不言而喻是指系统与外界环境之间既有能量交换,又有物质交换的系统。2.质、能守恒定律“热力学第一定律”是关于包括内能变化的能量守恒定律,指出能量既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一种形式转化为另一种形式,而且,孤立系统中总的能量是守恒的。质量守恒定律是另一重要的原理,它指出,在任何普通的物理、化学过程中, 物质既不可能创造,也不可能消灭,在一个过程之前的质量总是等于过程之后的质量。这显然要以封闭系统为条件。 1905年爱因斯坦相对论中修正了物质和能量的概念,指出质量和能量在个别过程中是不分别守恒的,但作为总体称为“质量─能量”是守恒的。他提出了著名的质能关系式,指出粒子的能量可以用公式表示:3.物理熵和信息熵热力学第二定律表明了自然界中一切自发过程都具有单向性。按照克劳修斯的表述:不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其它影响,或热量不可能自动地从低温物体传递到高温物体。或者说:“自然过程中熵总是增加的”,因此,又称为熵的定律。克劳修斯在研究热物理学中引进了一个态函数S, 称为熵 (Entropy)。孤立系统熵的变化dS等于热量的变化dQ,除以此系统的绝对温度T。 在热孤立系统内,由一个状态变化到另一个状态时熵永远不会减少。如果过程是可逆的,Sb=Sa,则系统的熵不变 dS=0;如果过程是不可逆的,则系统的熵将增加 dS>0,或Sb>Sa。这一规律我们称之为熵增加原理。第二节 物质、能量和信息的区别1.信息和能量的区别 信息的传递离不开能量, 能量是传递信息的媒介,但能量不是信息,其区别在于: (1)信息所包含的内容和其功能通常不依赖于能量,但能量是信息的载体。实际上,信息的传输可以不完全依赖于我们使用的是什么能量和消耗了多少能量。它依赖于信源信息,信息所起的作用更主要的取决于其内容。(2)能量是可以相互转化的,而且是守恒的。信息则不遵守能量守恒定律。常常由于信息传递过程受到干扰而造成信息的丢失。而且,信息从信源传出后,信源仍然可完全保持它,能量的传递则是一个耗散过程,信源能量要有实际消耗。自然过程中能量耗散时,熵沿着一维过程增加具有不可逆性,相应的信息传递也是不可逆的。2.信息和物质的区别 信息的生产、表达、传递、存贮等离不开物质。我们注意到信息主要是系统间间接相互作用,作用过程常以物质、能量为载体,当然还有电磁波,引力波。信息决不可能不依赖于物质而存在,而是物质之间相互作用及生命物质产生自组织功能的重要条件。但是,信息不同于物质,其区别至少有如下几个方面。 (1)实现信息的生产、表达、转化、储存和处理离不开物质, 除了信息与物质的量纲不同之外,同样的信息内容可以采用不同的物质媒介来传递。而且,信息量的大小,并不依赖于其所占用的物质多少而决定,尽管它们之间具有一定的依存关系。这就为信息技术的开发提供了经济上的选择性。 (2)信息从信源中发出和传递给信宿,信源往往仍能保持传出的信息,而物质转移后就不会继续存在。 (3)自然界的物质是一定的,但信息熵表达的是不确定性。由于人的感官和识别能力的局限性,获取了信息就意味着减少了不确定性,这在一定意义上还依赖于人类的科技进步。第三节 在资源管理中的分类
  • 1.材料
  • 在前面我们曾经讲过材料与物质和质量的关系。材料一般是物质的具体表现形式。材料是指能够制成有用物件、器件或物品的物质。材料可以分为结构材料、功能材料、功能复合材料、生物材料等等。
  • 从经济管理的角度来看,我们还可以把材料分为天然材料(非经济材料)和人工材料(经济材料)。 1)天然材料,如空气、水源和土地等;这些都是大自然所赋予的,不经人类劳动可直接从自然界索取的。2)人工材料,如有机材料,无机材料、合成材料,等等。这些材料是经过人类劳动所生产的产品,获取这些材料往往需要人类大量的经济投入。
  • 2.能源
  • 能量是物质作功本领的度量。根据经济管理的要求,能量也可依其来源,划分为两类能源。1)天然能源,指自然界中的太阳能,风能、水能、地热能和动物能等等。天然能量是指未经人类加工、生产可以直接从自然界索取的能量,特别是生态系统中对天然能量的转化,固定和消散过程,为人类积蓄了大量的有用能源。2)人工能源,也称经济能源。包括,燃料能、机械能、电能、电磁能、核能等等。
  • 3.信息经济生活中所指的信息,作为生产与生活资料的一部分,往往包括信息媒介,信息技术和信息(内容)服务。从信息与经济的关系看,信息资源也可分为经济信息资源和非经济信息资源。经济信息资源是指经济信息产品和经济信息服务,一般是指那些可以作为商品进行流通的信息产品、技术设施和服务。非经济信息则是指密级较高的政治、军事信息、政府、企业和人们生活、文化方面的一些信息、大众传播中的共享信息等。这些虽有使用价值,但不能作为商品交换,包括一些可以自由索取的信息,一般认为是非经济信息资源。对信息资源可以划分为:1)信息媒介:如敏感器、发送器、记忆器、计算器、处理器和显示器等等。这些介质或元件可以被用于转换或处理有关光、声、力、磁、离子、温度和湿度信号等等。2)信息技术:如无线电、电视、电报、电话,图象设备,计算机,数据库,人工智能,专家系统,视听器,全息摄影,遥感等等,是目前发展最快的一类。3)信息服务,其内容广泛地包括了社会生产、交换、分配、消费,及科技文化和艺术交流等方面,一切有关人们之间的经济相互作用过程中的信号传递和信息交换。物质、能量和信息被看作是现代科技发展的三大支柱,并驾齐驱、鼎足而立。能行使独立功能的三个要素子系统往往构成一个有机系统,在同一系统结构,同一运行机制下,三者各自发挥着其独立的系统功能,具有不可替代性。三者的替代关系只有在系统结构演化的过程中,系统结构变革时才能出现。第八章 人在资源管理中的作用众所周知,搞好(物质、能量、信息)资源的开发和利用要靠人、信息和技术。本章首先要确立人在资源开发、利用和管理中的重要地位,在研究人对于物质、能量和信息的支配作用时,必须建立完善的信息服务体系,必须研究人的作用、人的信息处理能力。第一节 人是资源的管理者1.信息资源开发、利用的特征(1)获取信息能使人减少对系统状态的不确定性是信息的中心价值。在资源的开发、利用与管理控制的过程中,信息的意义在于真实、可靠和有效。(2)在不同系统层次上信息的分配是不同的。利用信息可以产生合理的系统组织与结构,信息成为提高系统有序性的前提条件。因此,在不同系统层次上和网络结点上,对信息进行扩充、压缩、搞好信息贮存和提取利用是信息经济与管理的重要内容。(3)信息的重要特性是能够实现间接相互作用。这为人们的经济活动和科技交流创造了几乎无限的机遇、空间。信息成为系统间联系的纽带,因此,对信息的泄漏和弥散性问题要加强管理、对信息传递的载体要认真选择。(4)信息的扩散和共享已成为促进经济发展的重要战略。信息的共享使得人们对信息的欲望得到了不同程度的、广泛的满足,使资源利用的效率得到了普遍提高。信息的稀缺性则影响了信息共享作用的正常发挥,并不可避免地引起对信息的激烈竞争。所以,信息安全、信息保持,大众传播等,已引起了全球性的关注,使越来越多的设施,信息网络及信息市场围绕着社会经济发展的不同要求迅速建立起来。2.系统中的三个基本关系把社会生态系统作为一个可持续的典型,可以看到人类社会、自然环境和生物生长之间的关系是系统中的三个基本关系,存在着物质、能量和信息三种系统要素的流动。而人在系统中处于控制和调节者的地位。人对生态系统进行调节、控制的目的是为了利用生态系统中的物理、化学和生物反应, 加大系统产出的物质、能量流,获得更多的价值增值。在图(8-1)的投入–产出关系中,投入的物质、能量是指人们将社会经济系统中的物质、能量作为生产要素投入到自然生态系统之中,根据人们长期获得的科学知识和经验(系统信息的集合),有目的促进系统的生物产出和转化过程。3.耗散结构的理论解释按照普利高津(I.Prigogine)的理论,一个合成的社会生态经济系统,可以被看成是一个开放、有序的耗散结构。系统中的熵是作为一个无序的量度,人的作用或生命过程往往在于为系统加入了一个负熵流。在开放系统中,由于不断地接受来自外部的物质、能量和信息,加大了系统中的能量转化和物质合成的流量,形成了新的组织,提高了产品的品质,就是产生了负熵的作用,增强了系统的有序性,从而也提高了系统产出的效率。 耗散结构理论建立了孤立系统与开放系统这两种不同系统既有区别,又有相互联系的方程。指出,任何一个系统的“熵的变化”ds可以分为两部分,系统内部的“熵产生”dis和系统与环境交换的“熵流”des,故有ds = dis + des 其中dis是系统内部自发产生的熵;des是系统与外界交换物质和能量引起的熵流;ds是系统的总熵。按照热力学第二定律,假定熵的产生总是正的、或是零,对于系统的内熵总有dis≥0;而对于交换熵des,普利高津认为可以是正的,也可以是负的,故有如下几种情况:按照热力学第二定律,假定熵的产生总是正的、或是零,对于系统的内熵总有dis≥0;而对于交换熵des,普利高津认为可以是正的,也可以是负的,故有如下几种情况:孤立系统没有交换熵流,即des=0,所以ds≥0,表示系统的熵总是增加的,当系统的无序度最大(最可几的情况)时,ds=0(如图8-2(1)),系统达到平衡态。孤立系统是开放系统的特例。在开放系统中des≠0,这会出现三种可能情形:
  • (1)热力学平衡态:des>0将使系统的总熵增加,加速系统趋向平衡的运动, 造成无序和混乱。
  • (2)线性非平衡态:des≈0将使系统在开始时存在一些有序结构,但最终抵抗不了系统内部自发产生的熵增(dis>0),从而导致最终趋于平衡。系统中不可能出现任何新的组织结构。
  • (3)系统远离平衡态:des《0使系统不断把从外界环境中获取物质和能量,给系统带来负熵,结果使整个系统的有序性的增加大于无序性的增加,新的结构和新的组织就能自发地形成。这种远离平衡态的,对外不断交换物质或能量的开放系统, 就称为“耗散结构”。
  • 孤立的平衡结构是一种“死”的结构。而耗散结构是一个活的结构,它只有在开放的、非平衡条件下才能形成。由于它内部不断产生熵,就要不断从外界引入负熵流,促进系统内的新陈代谢过程。普里高津举例说:“在地球上,太阳辐射产生了一个熵增加,这种熵增加一般是光子形式的耗散,同时,仍然存在着负熵产生, 表现为生命的产生和延续,写成表达式为:
  • 第二节 人的信息接收处理过程 要研究为人们的生产和生活服务的信息系统,首先要了解有关人的信息传递特征,这可加深我们对信息概念和信息理论的理解,为更好地开发、利用信息资源创造条件。1.人的信息流动与信息加工过程人体是一个协同有序的系统,它是作为一个系统整体与外部环境相联系,主要是间接相互作用。作用过程是借助于物质、能量和信息的传递来实现的。物质、能量的传递具有一定的直观性,而信息的传递往往是以能量或物质为载体的。 关于人的信息传递理论涉及信息学及生理心理学等学科,目前已经形成关于人体系统在与外界相互作用时,对外界信息的感觉、传递和加工等方面的“人的信息传递理论。” 苏联心理学家巴甫洛夫(N..aBoB)在实验资料的基础上,曾提出了关于人的神经通路的假设,即:“反射弧”这一参与从刺激到反应的反射活动的神经通路, 包括感受器、传入神经、大脑皮层、传出神经和效应器五个环节。 反射孤由三个组成部分构成称为分析器学说,包括分析器、结合器和执行器。分析器由传入神经未梢开始,至脑内感受细胞为止。分析器有光分析器,声分析器,味分析器,运动分析器等。每个分析器包括三个组成环节,即外周部分是感受器, 中间部分是传入神经与脊髓、延髓及间脑的神经细胞,最终部分是高
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