20-10月-251需要特別關(guān)注的問(wèn)題1，什么是信息處理？2，為什么需要信息處理？3，有哪些重要的信息處理方法？4，信息處理的一般原理是什么？20-10月-252什么是信息處理？

籠統(tǒng)地說(shuō)，為了一定目的而對(duì)信息進(jìn)行的任何合理操作都稱為信息處理。

值得注意的是，信息要由信號(hào)來(lái)表示，信號(hào)是攜帶信息的載體。對(duì)信息的處理通常會(huì)涉及到信號(hào)載體；同樣，對(duì)信號(hào)的處理也可能涉及到它所攜帶的信息。

因此，更確切地說(shuō)，以信息為目標(biāo)的處理（即使這種處理會(huì)涉及到信號(hào)）稱為信息處理；以信號(hào)為目標(biāo)的處理（即使這種處理會(huì)涉及到信息）則稱為信號(hào)處理。20-10月-253為什么需要信息處理？

直接的目的是使信息更便于被利用；進(jìn)一步的目的是希望從信息提煉知識(shí)和解決問(wèn)題的策略。

按照信息處理的深度和處理的目標(biāo)，信息處理可以分為三個(gè)深淺不同的層次：（1）預(yù)處理（計(jì)算機(jī)）（2）由信息提煉知識(shí)（人工智能）（3）由知識(shí)和目標(biāo)制定策略（人工智能）20-10月-254信息處理在信息過(guò)程中的地位信息傳遞通信信息處理計(jì)算策略傳遞通信策略執(zhí)行控制信息獲取傳感信息源-宿外部世界知識(shí)生成人工智能策略制定人工智能認(rèn)識(shí)世界改造世界信號(hào)特性

信號(hào)通常是以電信號(hào)的形式反映信息的各種物理量。電信號(hào)通常是時(shí)間變量t的函數(shù)。信號(hào)隨時(shí)間變化的函數(shù)曲線稱為信號(hào)的波形。信號(hào)的特性可從三方面來(lái)描述：時(shí)域特性頻域特性空域特性時(shí)域特性空域特性頻域特性

示例：時(shí)域特性常見(jiàn)人體生理信號(hào):

EEG(腦電)ECG(心電)示例：時(shí)域特性

火車?guó)Q笛信號(hào)

示例：時(shí)域特性

一段語(yǔ)音信號(hào)信號(hào)時(shí)域與頻域描述示例心電信號(hào)及其頻譜

語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形及其頻譜

土星多光譜圖像及其2維頻譜

空域圖像頻域描述信號(hào)時(shí)域與頻域描述示例為什么進(jìn)行信號(hào)處理信號(hào)被淹沒(méi)在噪聲里；信號(hào)與干擾混合在一起；要從信號(hào)中提取有用特征（譜分析）；將信號(hào)構(gòu)建成易于有效傳輸?shù)男问健瓰槭裁催M(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理（1）計(jì)算機(jī)操作的是二進(jìn)制數(shù)碼信號(hào)二進(jìn)制數(shù)碼的信號(hào)波形（2）只有數(shù)字信號(hào)才能精確表示物理量模擬萬(wàn)用表模擬量根據(jù)表的指針讀數(shù)，一般只能精確到三位數(shù)。數(shù)字萬(wàn)用表二進(jìn)制數(shù)字可表示物理量所要求的精度。目前可精確到10位數(shù)以上（對(duì)應(yīng)采用32位二進(jìn)制數(shù)碼表示一個(gè)數(shù)值）。邏輯電路有兩個(gè)狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)“1”和“0”，計(jì)算機(jī)通過(guò)邏輯電路實(shí)現(xiàn)運(yùn)算。二進(jìn)數(shù)碼波形實(shí)際信號(hào)波形受干擾后的波形定時(shí)信號(hào)再生信號(hào)為什么進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理（3）數(shù)字信號(hào)受干擾后可以再生，消除干擾影響受干擾后的信號(hào)經(jīng)再生定時(shí)判決可正確恢復(fù)。3、Whydigitalsignalprocessing?（續(xù)2）（4）數(shù)字信號(hào)可采用時(shí)間復(fù)用提高傳輸效率例如：在閉路電視電纜上，原傳一路模擬電視信號(hào)的通道內(nèi)，可以同時(shí)傳4~8路數(shù)字電視節(jié)目（這涉及較多概念，在《通信原理》課程中會(huì)詳細(xì)講授）。（5）數(shù)字電路性能穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)、維護(hù)、生產(chǎn)方便，體積小，重量輕數(shù)字電路高頻模擬電路模擬與數(shù)字信號(hào)示例1:模擬與數(shù)字信號(hào)示例2:模擬與數(shù)字信號(hào)示例3:

數(shù)字化優(yōu)點(diǎn)性能穩(wěn)定、生產(chǎn)方便（五）便于計(jì)算機(jī)操作（一）傳輸效率高（四）抗干擾

能力強(qiáng)（三）精確表示物理量（二）為什么進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理20-10月-2525信號(hào)預(yù)處理

信息的預(yù)處理包括：信號(hào)處理。例如：

--有效性編碼（為了提高信號(hào)含信率但不改變信息）；

--可靠性編碼（為了提高信號(hào)抗擾力但不改變信息）；

--調(diào)制（為了頻譜遷移和提高信號(hào)能量效率）；

--安全性編碼（為了保護(hù)信息而不改變信息）；

--濾波（為了節(jié)約頻帶和減少噪聲）；--放大（為了使信號(hào)不被噪聲淹沒(méi)）；20-10月-2526信息的預(yù)處理

信息的預(yù)處理包括：淺層信息處理。

淺層信息處理（基于語(yǔ)法信息）的例子包括：

--對(duì)信息進(jìn)行分類（模式分類）；

--對(duì)信息進(jìn)行排序（也是一種分類）；

--壓縮信息（消除次要信息，提高信息效率）；

--計(jì)算信息的參數(shù)（以便有效地表示信息）；

--提取信息的特征（以便更有效地識(shí)別信息）。20-10月-2527

深層信息處理（智能信息處理）之一由信息生成知識(shí)舉例：由信息樣本歸納概念（知識(shí)的基元）

大規(guī)模信息樣本庫(kù)

信息處理的歸納算法概念20-10月-2528由信息生成知識(shí)的算法例：由信息樣本歸納概念（知識(shí)的基元）（1）給定信息樣本

x(1),提取它的特征

f(1);（2）給定信息樣本

x(2),提取特征

f(2)，檢驗(yàn)

f(2):

若

f(2)=f(1)，則保留x(2)；否則，丟棄x(2);（3）給定信息樣本x(n),重復(fù)步驟2的做法;（4）當(dāng)

n足夠大時(shí),必存在某個(gè)正整數(shù)

k<n

使得

k個(gè)樣本特征

f(1)=···=f(k)=f(x);（5）這

k個(gè)信息樣本（特征均為

f(x)）形成一個(gè)特殊集合,

稱為概念。其中

f(x)就是這個(gè)概念的內(nèi)涵，而所有這

k個(gè)樣本則是它的外延。

20-10月-2529

深層信息處理（智能信息處理）之二由知識(shí)制定策略知識(shí)庫(kù)目標(biāo)知識(shí)信息處理的演繹算法問(wèn)題策略例：深藍(lán)計(jì)算機(jī)（國(guó)際象棋弈棋機(jī)）物聯(lián)網(wǎng)：深層信息處理（人工智能）的應(yīng)用之一20-10月-253020-10月-2530

問(wèn)題-目標(biāo)

傳感

計(jì)算計(jì)算控制

通信

通信

知識(shí)庫(kù)計(jì)算決策

智能決策

智能控制智能機(jī)器人：深層信息處理（人工智能）典型應(yīng)用20-10月-2531

問(wèn)題在目標(biāo)引導(dǎo)下制定策略解決問(wèn)題的行動(dòng)知識(shí)庫(kù)面臨問(wèn)題檢索知識(shí)理解問(wèn)題獲得知識(shí)20-10月-2532信號(hào)處理與信息處理的關(guān)系操作對(duì)象側(cè)重處理方式目的信號(hào)處理基于波形對(duì)信號(hào)操作形式波形常規(guī)處理提高效率提高信噪比等性能信息處理基于內(nèi)容對(duì)信息操作內(nèi)容意義智能處理學(xué)習(xí)功能獲取知識(shí)獲得智能20-10月-2533常規(guī)信息處理與智能信息處理的關(guān)系模式輸入輸出分類舉例1信號(hào)信號(hào)常規(guī)信息處理（信號(hào)處理）濾波，放大2信號(hào)信息檢測(cè)，分類，估計(jì)3信息信息編碼，壓縮4信息知識(shí)識(shí)別，融合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，推理系統(tǒng)5知識(shí)智能智能信息處理智能決策，智能機(jī)20-10月-2534信息處理的一般原理1，任何信息處理都必須具有明確的目的，否則將無(wú)所遵循。2，信號(hào)處理的目的是為了改進(jìn)信號(hào)的特性；不涉及或很少涉及信息的改變。3，淺層信息處理的目的是使信息更便于利