生态学信息论研究 毕业论文

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1、1绪论1.1信息论概述信息论(InformationTheory)是关于信息的本质和传输规律的科学的理论，是研究信息的计量、发送、传递、交换、接收和储存的一门新兴学科。人类需要随时获取、传递、加工、利用信息，否则就不能生存。人们获得信息的方式有两种；一种是直接的，即通过自己的感觉器官，耳闻、目睹、鼻嗅、口尝、体触等直接了解外界情况；一种是间接的，即通过语言、文字、信号等等传递消息而获得信息。通讯是人与人之间交流信息的手段，语言是人类通讯的最简单要素的基础。人类早期只是用语言和手势直接进行通讯，交流信息。“仓颉造字”则使信息传递摆

2、脱了直接形式，同时扩大了信息的储存形式，可算是一次信息技术的革命。印刷术的发明，扩大了信息的传播范围和容量，也是一次重大的信息技术变革。但真正的信息革命则是电报、电话、电视等现代通讯技术的创造与发明，它们大大加快了信息的传播速度，增大了信息传播的容量。正是现代通讯技术的发展导致了关于现代通讯技术的理论—信息论的诞生[1]。信息论的创始人是美贝尔电话研究所的数学家香农（C.E.Shannon1916——），他为解决通讯技术中的信息编码问题，突破老框框，把发射信息和接收信息作为一个整体的通讯过程来研究，提出发通讯系统的一般模型；同时

3、建立了信息量的统计公式，奠定了信息论的理论基础。1948年香农发表的《通讯的数学理论》一文，成为信息论诞生的标志。香农创立信息论，是在前人研究的基础上完成的。1922年卡松提出边带理论，指明信号在调制（编码）与传送过程中与频谱宽度的关系。1922年哈特莱发表《信息传输》的文章，首先提出消息是代码、符号而不是信息内容本身，使信息与消息区分开来，并提出用消息可能数目的对数来度量消息中所含有的信息量，为信息论的创立提供了思路。美国统计学家费希尔从古典统计理论角度研究了信息理论，苏联数学家哥尔莫戈洛夫也对信息论作过研究。控制论创始人维纳

4、建立了维纳滤波理论和信号预测理论，也提出了信息量的统计数学公式，甚至有人认为维纳也是信息论创始人之一。在信息论的发展中，还有许多科学家对它做出了卓越的贡献。法国物理学家L。布里渊（L.Brillouin）195636年发表《科学与信息论》专著，从热力学和生命等许多方面探讨信息论，把热力学熵与信息熵直接联系起来，使热力学中争论了一个世纪之久的“麦克斯韦尔妖”的佯谬问题得到了满意的解释。英国神经生理学家（W.B.Ashby）1964年发表的《系统与信息》等文章，还把信息论推广应用于生物学和神经生理学领域，也成为信息论的重要著作。这些

5、科学家们的研究，以及后来从经济、管理和社会的各个部门对信息论的研究，使信息论远远地超越了通讯的范围。因此，信息论可以分成两种：狭义信息论与广义信息论。狭义信息论是关于通讯技术的理论，它是以数学方法研究通讯技术中关于信息的传输和变换规律的一门科学。广义信息论，则超出了通讯技术的范围来研究信息问题，它以各种系统、各门科学中的信息为对象，广泛地研究信息的本质和特点，以及信息的取得、计量、传输、储存、处理、控制和利用的一般规律[2]。显然，广义信息论包括了狭义信息论的内容，但其研究范围却比通讯领域广泛得多，是狭义信息论在各个领域的应用和

6、推广，因此，它的规律也更一般化，适用于各个领域，所以它是一门横断学科。广义信息论，人们也称它为信息科学[3]。1.2植物群落学植物群落学（phytocoenology）是研究地球表面植物种类和植被分布的科学。在古代就有记述，如中国的《诗经》、《禹贡》、《管子·地员篇》等，记述了中国南、北方植物的种类、分布及其与水分、土壤、气候的关系。但作为一门科学出现于19世纪初，德国科学家亚历山大·冯·洪堡(AlexandervonHumboldt)在1807年指出植物型与环境间的关系，创建了植物地理学。20世纪上半期即发展为如下一些分支：①

7、植物区系地理学。包括植物种类地理学和历史植物地理学。研究植物分类学单位（种、属、科）的分布、起源和变化历史，常用物种形成的速率、长距离散布和大陆漂移等来说明历史事实；②植物生态地理学。研究植物分布的环境原因，在植物生态学的支持下得到发展。趋向于大尺度和用历史因子来探讨植物分布问题；③植物群落地理学或植被地理学。是植物群落生态学的一部分。1.3生物信息论36生物信息论是生物数学中应用信息理论研究生命现象的分支领域。信息论最初是从电子通信工程中发展起来，随着信息概念和理论的不断深化，当今的信息论早已超出了狭义的电信工程范畴，而成为一

8、门新兴的数学分支学科。在自然科学与社会科学中都得到了广泛应用，日益显示其重要性。当这门学科从非生命科学转向生命科学，又展现出前所未有的发展前景。这是因为生命活动出现的信息要比非生命现象更丰富更复杂更重要。生物信息与物质和能量一样成为构成生命活动的三大要素。有关生