大学信息技术

中国水利水电出版社

【作者】曾翰颖编著

【I S B N 】978-7-5226-2164-7

【责任编辑】张玉玲

【适用读者群】本专通用

【出版时间】2024-03-05

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【页数】180

【千字数】200

【印张】11.5

【定价】￥37

【丛书】普通高等教育“十四五”系列教材

【备注信息】

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本书以教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会2023年4月所编制《新时代大学计算机基础课程教学基本要求》为指导，参照其中“信息与社会”知识领域的有关要求，结合《高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求》的“1+X”课程设置方案，以及有关课程思政的教学目标，紧扣当前信息技术的发展而编写，既可作为本科院校计算机公共基础课程的教材，也可作为科学与技术类通识课程的教材。

本书共分6章，由曾翰颖编写完成，旨在通过引入交叉学科内容，进一步拓展学生信息视野，从而能以一种更广阔、更融合的视角来看待信息技术，理解其给人类社会所带来的影响，思考人类自身的生存状况，以及来自信息技术的挑战，塑造基于信息技术的世界观、人生观和价值观。

本书适合作为本科计算机公共基础课程的教材。

内容全面：从多方面探讨信息及其技术对于社会生活的影响。

理实一体：紧扣当前信息技术的发展而编写。

思政融合：在学习中塑造基于信息技术的世界观、人生观和价值观。

前言

马克思在《机器、自然力和科学的应用》中指出：“火药、指南针、印刷术，这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说，三大发明变成了科学复兴的手段，变成了对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”今天，人类社会再次迎来一个重大的历史转折，这场同样由技术而引发的变革更加深远，那就是信息革命，历史学家尼尔•弗格森对此感慨道：“若对因特网的全球影响做个类比的话，最好的参照就是印刷机对16世纪欧洲的影响。”

相比过去，信息技术不仅带来效率的提升，同时带来一种新的认知范式、一种新的生活方式和一种新的存在模式。但是，技术并不具有某种超然的自主性和独立性，技术与社会之间的关系是双向与复合的，同时又与经济、政治和文化等一起推动着人类历史的进程，因此也应将信息技术嵌入人类社会的历史背景中加以思考，如此一来，信息教育就不能再仅仅被视为一种工具类的技术教育，还应当包括更多内容。

首先是恢复知识的统一图景。学科分类是近代才出现的，复杂对象可以解构为部分的组合来加以阐释和理解，但是在简化与还原的过程中整体的能被割裂，知识的统一图景遭到破坏。马克思说：“科学只有从自然科学出发，才是现实的科学。历史本身是自然史的，即自然界成为人这一过程的现实部分。自然科学往后将包括关于人的科学，正像人的科学包括自然科学一样：这将是一门统一的科学。”现在，随着“统一信息论”的出现与发展，借助贯穿所有学科的信息，使得恢复知识的统一图景成为可能。因此信息教育中要引入更多的交叉学科内容，拓宽学生的视野，让他们能以更加多元和广阔的眼光来认识世界、认识生命、认识自己。

其次是弥合二分的事实与价值。随着大数据时代的到来，基于数字理性的事实判断，逐渐取代了基于认知主体的价值判断，但是库恩在《科学革命的结构》中指出：“不存在科学研究所需要的独立数据，数据是活动的产品，是科学文化的人造物，在这种情况下，知识不再是等待被发现的事实，而是融入了认知主体的价值选择。”因此信息教育不仅要让学生能够坚持“是与否”的事实判断，同时要关注“对与错”的价值判断，这种价值判断既体现在工程技术伦理上，避免个体只是为了寻求知识突破而将人类社会置于危险当中；又体现在个体对自我、对族群、对国家乃至对整个人类所应承担的责任，并为人类共同体作出应有的贡献。

最后是寻求生命的价值与意义。信息技术在带来各种便利的同时，也导致了一些问题的出现。作为将“信息”一词作为科学术语使用的第一人，心理学家哈特利早在20世纪20年代就提出，要排除心理因素的影响，用“纯粹的物理量”来度量信息；到了香农，“熵”这个在热力学中代表着混乱与无序的概念，被拿来用以消除信号传递中的不确定性。原本蕴含在信源里的复合化，经过概率的精确计算，只剩下独立于接收者的客观信号，与之消失的还有对于生命的价值与意义而言至关重要的丰富、深刻与多元。

本书选取了当前主流的信息技术，从多个方面探讨信息及其技术对于社会生活的影响，共分为6个章节，主要内容如下。

第1章信息的本质：介绍信息在不同领域的各种定义；探讨信息的本质，以及有关信息本体论的相关知识。

第2章信息论与熵：介绍信息论的由来以及影响；介绍二进制思想的本质，以及如何借助其来进行问题的求解；探讨熵的含义，以及信息熵的计算及其应用。

第3章网络及其效应：介绍互联网发展史、网络的一般化描述，以及有关社会网络的内容；介绍网络科学的定义与发展；介绍了网络结构的主要概念与动力学原理；介绍社会中的复杂网络现象。

第4章人工智能哲学：介绍人工智能的发展历史与图灵测试，以及有关机器学习的有关内容；探讨机器与人之间的关系；介绍有关群体智能的内容。

第5章数据与计算：探讨数与世界本源之间的关联；介绍定性与定量的研究方法；介绍几种社会中的计算。

第6章信息时代与社会：介绍信息社会的由来；介绍信息科学的定义与发展，以及在社会与自然领域的应用；探讨信息技术对于社会生活的影响。

由于编者水平有限，书中难免存在疏漏及不足之处，敬请广大读者批评指正。

编者

2023年7月

前言

第1章信息的本质 1
1.1 信息是什么 1
1.1.1 一个世纪难题 1
1.1.2 字典中的定义 3
1.1.3 信息的特征 5
1.2 信息的本质 6
1.2.1 麦克斯韦妖 6
1.2.2 薛定谔的猫 11
1.3 信息本体论 15
1.3.1 哲学的思考 15
1.3.2 信息守恒律 18
第2章信息论与熵 23
2.1 香农与信息 23
2.1.1 通信中的关键问题 23
2.1.2 维纳的控制论 27
2.1.3 信息论 33
2.2 为什么是2 36
2.2.1 无所不在的0与1 36
2.2.2 二进制与问题求解 41
2.3 熵及其应用 46
2.3.1 热力学定律 46
2.3.2 信息熵 49
第3章网络及其效应 52
3.1 网络概述 52
3.1.1 互联网发展史 52
3.1.2 普适化的网络 55
3.1.3 社会网络分析 59
3.2 网络科学 62
3.2.1 定义与发展 62
3.2.2 概念和结构 67
3.3 网络动力学 73
3.3.1 同质性 73
3.3.2 平衡原理 76
3.3.3 级联效应 81
3.4 复杂网络现象 86
3.4.1 六度分隔 86
3.4.2 幂律分布 89
第4章人工智能哲学 93
4.1 人工智能概述 93
4.1.1 AI的诞生 93
4.1.2 图灵测试 97
4.2 机器的进化 100
4.2.1 专家系统 100
4.2.2 人工神经网络 103
4.3 奇点临近 106
4.3.1 A=A+X 106
4.3.2 机器能超越人类吗 109
4.4 群体智能 112
4.4.1 博弈 112
4.4.2 合作的进化 116
第5章数据与计算 121
5.1 大数据时代 121
5.1.1 万物皆数 121
5.1.2 计算的世界 124
5.1.3 大数据的到来 128
5.2 定性与定量 131
5.2.1 科学的范式 131
5.2.2 两种传承 134
5.3 社会中的计算 138
5.3.1 生命的价值 138
5.3.2 表决的悖论 141
第6章信息时代与社会 146
6.1 信息时代 146
6.1.1 何为时代 146
6.1.2 信息社会 150
6.2 信息科学 153
6.2.1 历史与现状 153
6.2.2 社会领域中的信息 156
6.2.3 自然领域中的信息 160
6.3 信息技术与社会 164
6.3.1 我们在变浅薄吗 164
6.3.2 关系还是联系 169
6.3.3 道德机器 172
参考文献 177

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