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第18章 信息科学技术与自动化科学技术

信息与自动化的区别与联系上节概要叙述了自动化科学技术的研究对象、研究内容、研究目标和研究方法。本节主要讨论它和信息科学技术的区别与联系,讨论的出发点是历史发生背景的角度、科学技术发展的角度和系统的观点。需要指出,学科的产生是在相关的理论、技术发展到一定阶段形成的,学科本身的内容也将随着时间的推移不断变化,学科之间的关系也是如此。

.从学科发展历史看两者的关系在科学发展史上,信息科学技术与自动化科学技术的产生具有相同的渊源。系统论、控制论、信息论、相关的决策与博弈论以及计算机算法和体系结构等作为一个学科群(学科群是具有某一共同属性的一组学科,每个学科群包含了若干个分支学科)的基础理论均是在20世纪40年代由同一批科学家提出和形成的,只是这些科学家们研究的侧重点有所不同。

最早对信息进行科学定义的哈特莱(Hartley),他在1928年发表的《信息传输》一文中,首先提出信息度量的想法。1948年,控制论的创始人维纳在他著名的《控制论》一书中,首先指出:"信息就是信息,不是物质,也不是能量",首次将信息上升到与物质、能量同等重要的地位,成为当今公认的物质世界的三大支柱、科学史上三个最重要的基本概念。后来,维纳又进一步指出:"信息是人们适应外部世界并且使这种适应反作用于外部世界的过程中,同外部世界进行互相交换内容的名称。"同年即1948年,仙农在他的后来称为《信息论》的《通信的数学理论》一书中将信息定义为"用来减少或消除不确定性的东西"。

除了维纳的《控制论》与仙农的《通信的数学理论》之外,为信息科学技术做出奠基贡献的还有1945年冯·诺依曼提出的现代计算机体系结构,1945年贝塔朗菲的《关于一般系统论》和1946年第一台电子计算机的问世。

上面已提到,首先指出信息与物质、能量同等重要,也是科学历史上3个最重要的基本概念的人正是控制论的创始人维纳。而控制科学的另一奠基人,我国的著名科学家钱学森在他的《工程控制论》序言中写道:"这门新学科的一个非常突出的特点就是完全不考虑能量、热量和效率等因素,可是在其他各门自然科学中这些因素是非常重要的",明确地指出了控制论研究的是信息。而索波列夫在《控制论的若干基本特征》中进一步指出:"控制原理的实质在于,巨大质量的运动与行动,巨大能量的传送与转变,可通过携带信息的不大的质量与不大的能量来指挥和控制。这个控制原理是任何控制系统组织和工作的基础。因此,研究信息的传递和转换规律的信息论,是研究自动机器与生物体中控制与通信的共同原理——控制论——的基础。"在以上论述自动化科学技术与信息科学技术的产生与发展历史中可明确地看出,自动化科学技术与信息科学技术可以说是同根同源。

自动化科学与信息科学同根同源,自动化技术涉及信息技术的全部;这并不隐含着自动化技术对信息技术的替代性,同时丝毫没有贬低计算机技术与通信技术在信息技术中的重要作用。通信技术的重点是在信息传输上,计算机技术的重点是在信息处理上,而自动化技术的重点是在信息的控制应用上。这分别是它们各自的"个性",而"共性"则都是"处理"信息。自动化要完成对信息的控制应用,离不开信息的获取、传输与处理。自动化技术能够发展到今天这样的辉煌,离不开计算机技术与通信技术的真正原因就在此。

从科学技术发展的角度,信息科学技术与自动化科学技术的发展经历了从同根、分化、融合的过程。上面讨论的信息科学技术与自动化科学技术的产生,在一定程度上说明信息科学的基础是"信息论"、"控制论"与"系统论",而自动化科学的基础恰恰也是"控制论"、"系统论"与"信息论",之间的差别仅仅是排列顺序与重要性有所不同。

正如本书前面所指出,信息科学是以信息为研究对象,以信息过程的基本规律为研究内容,以信息科学方法论为研究指南,以扩展人的信息功能(特别是信息功能的整体智力功能)为研究目标的科学;信息技术则是扩展人的信息功能的技术。

信息科学技术的崛起,标志着科学技术发展史上一次伟大的革命。传统的科学技术一直是以物质与能量为中心,没有信息的观念,这是科学不成熟的表现。信息与物质、能量三足鼎立,就形成了构造世界的完整结构,也标志着科学技术开始进入了它的成熟期。正像人一样,不但有了强健的躯体、充满活力,而且有了知识与智慧。从这个意义上讲,信息科学技术引起的这场革命,将是人类历史上最深刻、最重要的革命,它将彻底地、不可逆转地改变科学技术的面貌,因而也将改变整个社会的面貌。短短五十多年来信息科学与技术的发展,充分展示了这一点,信息产业、信息化、信息经济、信息时代、信息社会成了20世纪90年代至今的时代最强音。

.从国家机构及标准的划分看两者的关系从它们最初诞生的一段时间以来,人们曾经认为信息科学技术就是通信学科,自动化科学技术就是控制学科,割裂了信息科学技术与自动化科学技术的密切联系。20世纪90年代后,人们逐步改变了固有的认识,重新描述了这两个学科间的关系。新的理念是将自动化科学技术包含于信息科学技术之中,并制定了一些相关标准。国家技术监督局于1992年底发布了"学科分类代码"的国家标准。

这种划分标准中,自动化科学与自动化技术分别划归在"信息科学与系统科学"与"电子、通信与自动控制"技术中。此外,在标准的编制原则中,分类表中的"信息科学"是指小概念,不包括"计算机科学"。"信息科学与系统科学"的理论和技术部分,其性质与数学类似,排列在数学之后,考虑其发展前景,设为一级学科。"信息科学"和"系统科学"都以"控制论"、"系统论"和"信息论"为基础理论,很难分开,故暂列在一类。

在信息技术的发展过程中,计算机技术与通信技术起了极其重要的作用,以至于有一种观点认为信息技术就是计算机硬件和软件技术加通信技术。实际上在上面简要分析信息与信息科学的发展史中,可清晰地看出自动化科学技术对信息科学技术的影响与贡献。

正如人们所知道的,技术是人类在认识和改造自然的实践中为了增强自己的力量,赢得更多更好的生存发展机会而产生和发展起来的。一种技术,尤其是功能性技术总是在某种程度上直接或间接地延长或扩展了人的某种器官的某种功能。因此,从技术本质的意义上来看,信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的一类技术。根据人的信息器官的划分,信息技术可分为信息获取技术(对应人的感觉器官)、信息传输技术(对应人的传导神经网络)、信息处理技术(对应人的思维器官,包括记忆、联想、分析、推理、决策等)与信息应用技术(对应人的效应器官,包括操作器官——手、行走器官——脚和语言器官——口等)四部分。

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