信息论与编码_第一章

• 根据这一思想，法裔美国科学家布里渊（Brillouin， 1956）在他的名著《科学与信息论》中直接了当地 指出：信息就是负熵。并且他还创造了Negentropy 这一词来表示负熵的概念。
• 美国数学家、控制论的主要奠基人维纳在1950年出 版的《控制论与社会》一书中对信息的理解是：
– “人通过感觉器官感知周围世界”，
……
• 组成客观世界的三大基本要素：物质、能 量和信息，材料科学、能源科学、和信息 科学一起被称为当代文明的“三大支柱”。
– Without materials, there is nothing. • 没有物质的世界是虚无的世界； – Without energy, nothing happens.
1928年，哈特利（Hartley）：通讯系统传递信息 的能力，并给出了信息度量的方法。
1948年，香农（Shannon）：通讯中的数学理论。 并由此创立了信息论学科，因此称他为信息论的 创始人。
1956年，布里渊（ Brillouin ）：《科学与信息
论》，信息就是负熵。
信息定义的概念
• 1928年，哈特利在《 Bell System Technical Journal 》上发表了一篇题为“信息传输”的论文。 在这篇论文中，他把信息理解为选择通信符号的方 式，并用选择的自由度来计量这种信息的大小。他 认为，发信者所发出的信息，就是他在通信符号表 中选择符号的具体方式。
• 美国数学家香农在《Bell System Technical Journal》 发 表 了 一 篇 题 为 “ A Mathe香m农a在ti进c行a信l 息T的h定eo量r计y算的o时f 候C明o确m地m把信un息i量cation” 的长文定（义1为9随4机8不）定。性程度的减少。这就表明了他对信
• 目前国内各高校的信息类专业研究生都 已把信息论与编码作为一门重要的专业 基础理论课．
信息论对于不同学科的重要性
• 通讯工程师说：当受信者对一个事件出现的先验 概率估计越小时，他获得的信息量就越大；
• 计算机科学家则说：微处理器时钟频率的大小， 决定着它处理信息的速度高低；
• 生物学家则高呼：脱氧核糖核酸上的信息是控制 子代和亲代相象的唯一源泉。
……
• 不同学科的信息有着不同的内涵，有着不同的研 究目的
主要参考文献
• 《信息理论与编码》 姜丹、钱玉美编著 中国科技大学出版 社（第一版，第二版，第三版）；
• 《信息论—基础理论与应用》 傅祖芸编著 电子工业出版社 2001年版；
• 《信息论与编码方法》西南交通大学勒蕃教授著； • 《信息论与编码》陈运、周亮、陈新编著 电子工业出版社； • 《信息论与编码》仇佩亮 编著 高等教育出版社；
需具备的相关数学知识： 高等数学 概率与统计理论 矩阵论 最优化理论
需了解的相关专业方面知识： 通信原理
本课程的主要教学目标： 信息论基本原理与应用
第一章、绪论
第一节、信息论起源和发展 第二节、信息的概念 第三节、信息论的研究内容和核心
第一节、信息论的起源及发展
1、起源
1924年，奈奎斯特（Nyquist）：信号带宽和信息 速率间的关系。
哈特利信息定义的局限性
• 哈特利的这种理解能够在一定程度上解释 通信工程中的一些信息问题，但是它也存 在着一些严重时局限性：
所定义的信息不涉及内容和价值，只考虑选择的 方式，
没有考虑到信源的统计性质；
把信息理解为选择的方式，就必须有一个选择的 主体作为限制条件。
这些缺点使它的运用范围受到很大的限制。
信息论与编码
(Information theory and coding)
学习的意义
• 信息论与编码理论是信息科学的基础理论， 对信息进行定量的分析，对信息处理给出理 论的指导，是20世纪后半叶数字化革命的主 要理论和技术支柱．
• 信息论与编码的许多思想和方法已广泛渗透 到许多领域：
[计算机]，[通信技术]，[统计学], [物理学]， [生物学]，[系统科学], [经济学], [社会学],
• 这篇论息文的理以解概：信率息论是用为来减工少具随机，不深确定刻性的阐东述西。了通信 工程的随一机不系确列定性基是本指由理于随论机问因素题所，造成给的不出能了肯定计算信Βιβλιοθήκη 的情形，在数值上可以用概率熵来计量。
源信息量和信道容量的方法和一般公式，得 到了一组表征信息传递重要关系的编码定理。
香农简介
1916-2001，信息论及数字通信时代的奠基人。美国科 学院院士、工程院院士，英国皇家学会会员，美国哲学学会 会员。
• 没有能源的世界是死寂的世界；
– Without information, nothing makes sense
• 没有信息的世界是混乱的世界。
信息论的奠基人：
美国科学家 Claude Elwood Shannon ， 1916年4月30日—2001年2月26日， 以60多年前Shannon的不朽论文《通信的数学理论》 为里程碑．
几十年来许多优秀的学者，工程师共同努力推动了 该理论和实践的发展．
• 信息论的学习有助于对其他学科的研究, 同时其他相关学科的研究也会促进信息 论的发展.
• 这些理论是属于21世纪的工程科学理论， 将对21世纪新科技产生巨大的作用．
• 国外的一流学校在20世纪50年代末就开 始设立信息论与编码课程．
– “我们支配环境的命令就是给环境的一种信息”，因此， “信息就是我们在适应外部世界，并把这种适应反作用于 外部世界的过程中，同外部世界进行交换的内容的名称”。
– “接收信息和使用信息的过程，就是我们适应外界环境的 偶然性的过程，也是我们在这个环境中有效地生活的过 程”。
维纳信息定义的缺陷
1936年获得密西根大学数学与电气工程学士学位。 1938年获MIT（麻省理工学院）电气工程硕士学位， 《继电器与开关电路的符号分析》。 1940年获MIT数学博士学位，《理论遗传学的代数论》。 二战期间：著名的密码破译者，在BELL实验室，主要 跟踪德国的飞机和火箭。 1948年发表《通信中的数学理论》。 1949年，另一著名论文《噪声下的通信》