信息和复杂系统

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

信息和复杂系统之间的区别

信息 vs. 复杂系统

信息（英語：Information），又稱情報，是一个严谨的科学术语，其定义不统一，是由它的极端复杂性决定的，獲取信息的主要方法為六何法。信息的表现形式多不胜数：声音、图片、温度、体积、颜色……信息的类別也不计其数：电子信息、财经信息、天气信息、生物信息……。 在熱力學中，信息是指任何會影響系統的熱力學狀態的事件。 信息可以減少不確定性。事件的不確定性是以其發生機率來量測，發生機率越高，不確定性越低，事件的不確定性越高，越需要額外的信息減少其不確定性。位元是典型的，但也可以使用像納特之類的單位，例如投擲一個公正的硬幣，其信息為log2(2/1). 复杂系统（complex system），係指由許多可能相互作用的組成成分所組成的系統。在很多情況下，將這樣的系統表示為網絡是有用的，其節點代表組成成分，鏈結則代表它們的交互作用。複雜系統的範例，例如：地球的全球氣候、生物、人腦、社會和經濟的組織（如城市）、一個生態系統、一個活細胞、以及最終的整個宇宙。 由於其元件之間、或特定系統與其環境之間的依賴性、關係、或相互作用，複雜系統係為行為本質上難以建模的系統。系統之所以「複雜」，係具有來自這些關係所產生的不同特性，例如：非線性、湧現、自發秩序、適應、和回饋循環等等。由於這樣的系統出現在各式各樣的領域，它們之間的共同點，已成為其各自獨立研究領域的主題。.

信息论

信息论（information theory）是应用数学、電機工程學和计算机科学的一个分支，涉及信息的量化、存储和通信等。信息论是由克劳德·香农发展，用来找出信号处理与通信操作的基本限制，如数据压缩、可靠的存储和数据传输等。自创立以来，它已拓展应用到许多其他领域，包括统计推断、自然语言处理、密码学、神经生物学、进化论和分子编码的功能、生态学的模式选择、热物理、量子计算、语言学、剽窃检测、模式识别、异常检测和其他形式的数据分析。 熵是信息的一个关键度量，通常用一条消息中需要存储或传输一个的平均比特数来表示。熵衡量了预测随机变量的值时涉及到的不确定度的量。例如，指定擲硬幣的结果（两个等可能的结果）比指定掷骰子的结果（六个等可能的结果）所提供的信息量更少（熵更少）。 信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。这两个方面又由信道编码定理、信源－信道隔离定理相互联系。 信息论的基本内容的应用包括无损数据压缩（如ZIP文件）、有损数据压缩（如MP3和JPEG）、信道编码（如DSL））。这个领域处在数学、统计学、计算机科学、物理学、神经科学和電機工程學的交叉点上。信息论对航海家深空探测任务的成败、光盘的发明、手机的可行性、互联网的发展、语言学和人类感知的研究、对黑洞的了解，以及许多其他领域都影响深远。信息论的重要子领域有信源编码、信道编码、算法复杂性理论、算法信息论、資訊理論安全性和信息度量等。.

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系統

系統（system；system；système；sistema）泛指由一群有關聯的個體組成，根據某種規則運作，能完成個別元件不能單獨完成的工作的群體。 系統分為自然系統與人為系統兩大類。.

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热力学

热力学，全稱熱動力學（thermodynamique，Thermodynamik，thermodynamics，源於古希腊语θερμός及δύναμις）是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科；它着重研究物质的平衡状态以及与準平衡态的物理、化学过程。热力学定義許多巨觀的物理量（像溫度、內能、熵、壓強等），描述各物理量之間的關係。热力学描述數量非常多的微觀粒子的平均行為，其定律可以用統計力學推導而得。 熱力學可以總結為四條定律。 熱力學第零定律定義了温度這一物理量，指出了相互接觸的两个系統，熱流的方向。 熱力學第一定律指出内能這一物理量的存在，並且與系統整體運動的動能和系統与與環境相互作用的位能是不同的，區分出熱與功的轉換。 熱力學第二定律涉及的物理量是温度和熵。熵是研究不可逆过程引入的物理量，表征系統通過熱力學過程向外界最多可以做多少熱力學功。 熱力學第三定律認為，不可能透過有限過程使系統冷却到絕對零度。 熱力學可以應用在許多科學及工程的領域中，例如：引擎、相變化、化學反應、輸運現象甚至是黑洞。熱力學計算的結果不但對物理的其他領域很重要，對航空工程、航海工程、車輛工程、機械工程、細胞生物學、生物醫學工程、化學、化學工程及材料科學等科學技術領域也很重要，甚至也可以應用在經濟學中。 热力学是从18世纪末期发展起来的理论，主要是研究功與热量之間的能量轉換；在此功定義為力與位移的內積；而熱則定義為在熱力系統邊界中，由溫度之差所造成的能量傳遞。兩者都不是存在於熱力系統內的性質，而是在熱力過程中所產生的。 熱力學的研究一開始是為了提昇蒸汽引擎的效率，早期尼古拉·卡諾有許多的貢獻，他認為若引擎效率提昇，法國有可能贏得拿破崙戰爭。出生於愛爾蘭的英國科學家開爾文在1854年首次提出了熱力學明確的定義： 一開始熱力學研究關注在熱機中工質（如蒸氣）的熱力學性質，後來延伸到化学过程中的能量轉移，例如在1840年科學家杰迈因·亨利·盖斯提出，有關化學反應的能量轉移的研究。化學熱力學中研究熵對化學反應的影響Gibbs, Willard, J. (1876).

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生物

生物（拉丁语，德语: Organismus， ，又称有機體）是指稱類生命的个体。在生物学和生态学中， 地球上约有870萬種物種（±130萬），其中650萬種物種在陆地上，220万种生活在水中。 生物最重要和基本的特徵在生物會進行新陳代謝及遺傳兩點，前者說明所有生物一定會具備合成代谢以及分解代谢（兩個是完全相反的兩個生理反應過程），並且可以將遺傳物質複製，透過自我分裂生殖(無性生殖)或有性生殖，交由下一代繁殖下去以避免滅絕，这是類生命现象的基础。 生命的起源和生命各个分支之间的关系一直存在争议，古早的生命分類已經過時，近代古典生物學的分類又受到分子生物學的挑戰。一般而言，我們將生物分為兩大類：原核生物和真核生物。原核生物分为兩大域：细菌（Bacteria）和古菌（Archaea），这两个域相互之间的关系并不比他们和真核生物的关系更为接近。在演化史的研究上，原核生物和真核生物之间一直缺乏联系。類似麻煩的還有病毒與內共生細菌等的分類，隨著現代生物化學的研究逐漸深入，出現了有如物理學中存在量子現象一般，在特定微觀世界下許多傳統認知出現錯誤，導致以往常理被顛覆的情況。 真核生物的特徵是有細胞核以及其他膜狀細胞器（例如動物和植物體內的粒線體粒線體也可以說是植物動物體的發電廠因為他可以製造很多的能量，以及植物及藻類中的葉綠素），一種假說是叶绿体和线粒体是由内共生细菌（endosymbiotic bacteria）演化而来T.Cavalier-Smith (1987) The origin of eukaryote and archaebacterial cells, Annals of the New York Academy of Sciences 503, 17–54 。多细胞生物（又稱至於生物實在30班一年且出來則指包含多于一个细胞的生物，在地質學上直到五億年前才出現大爆發。.

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物理学

物理學（希臘文Φύσις，自然）是研究物質、能量的本質與性質，以及它們彼此之間交互作用的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素，所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學，物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式（假說）稱為「物理理論」，經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律，直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。 物理學是最古老的學術之一。物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇，直到十七世紀至十九世紀期間，才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集，如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的，物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制，有時還會開啟嶄新的跨領域研究。 通過創建新理論與發展新科技，物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如，由於電磁學的快速發展，電燈、電動機、家用電器等新產品纷纷涌现，人類社會的生活水平也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟，核能發電已不再是藍圖構想，但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的脆弱渺小。.

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认知科学

認知科學（Cognitive Science），是一門研究訊息如何在大腦中形成以及轉錄過程的跨領域學科。它研究何为认知，认知有何用途以及它如何工作，研究信息如何表现为感觉、语言、注意、推理和情感。其研究領域包括心理學、哲學、人工智能、神經科學、學習、語言學、人類學、社會學和教育學。它跨越相當多層次的分析，從低層次的學習和決策機制，到高層次的邏輯和策劃能力，以及腦部神經電路。「認知科學」這個詞是在1973年評注一部關於當時人工智慧最新研究的著作時創造的。同10年內，《認知科學期刊》和相繼於美國加州成立。认知科学的基本要义是：理解思维的最好途径，是认识脑中的代表性结构，以及这些结构中发生的计算性过程。.

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邏輯閘

逻辑门是在集成電路上的基本組件。简单的邏輯閘可由晶体管组成。這些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0，从而实现邏輯运算。常见的逻辑门包括“與”閘，“或”閘，“非”閘，“異或”閘（也稱：互斥或）等等。 逻辑门是組成數字系統的基本結構，通常组合使用實現更為複雜的邏輯運算。一些廠商通過邏輯門的組合生產一些實用、小型、集成的產品，例如可程式邏輯裝置等。.

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控制论

控制论是一门跨学科研究， 它用于研究控制系统的结构，局限和发展。在21世纪，控制论的定义变得更加宽泛，主要用于指代“对任何使用科学技术的系统的控制”。由于这一定义过于宽泛，许多相关人士不再使用“控制论”一词。 控制论与对系统的研究有关，如自动化系统、物理系统、生物系统、认知系统、以及社会系统等等。控制论可被应用于研究包含信令回路的系统。信令回路在这里指，当一个系统的运作改变了它所在的环境，而这些改变又反过来反馈于系统上，并导致系统本身的变化。这种循环最初被称为“循环影响”关系。.

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