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时间:2019-04-29
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1、信息论局限性分析以及在光通信中的应用摘要从新的角度指出了香农信息论的局限性,这些局限性主要体现在对信息的可靠性和完备性的忽视,通过例子分析进一步说明信息可靠性对于度量信息的重要意义。指出局限性产生的根源在于对信息多重不确定性的忽视,以及对概率值本身存在不确定性的认识不足。后半部分介绍了信息论在光通信领域的一些应用。关键词:信息论,通信,可靠性,纠错,概率,光通信。AbstractThelimitationsofShannoninformationtheoryarepointedoutfromnewangles.Thelimitationsaree
2、mbodiedintheneglectofthereliabilityandcompletenessofinformation.Thesignificanceofthereliabilityofinformationtomeasureinformationisfurtherillustratedbytheanalysisofsomeexamples.Itispointedoutthattheoriginofthelimitationrestswiththeneglectofmultipleuncertaintyofinformationandth
3、elackofcognitionthatthevalueofprobabilitymaybeuncertainitself.Keywords:informationtheory,communication,reliability,errorcorrection,probabilityopticalcommunication.正文第一小节:信息论的局限性分析1.引言香农(Shannon)信息论对通信技术的发展具有深远的影响。但是信息论的应用一直限于通信等一些很局限的领域,信息论并不能够完全地适用于一些信息技术相关的领域。关于香农信息论的局限性,许多
4、学者都有认识,香农本人也反对将信息论滥用。国内外一些学者从许多角度讨论了信息论的局限性,比如没有考虑语义、语用,没有考虑信息的模糊性和事件之间的相似性,没有考虑事件划分可能存在包含关系等。笔者发现信息论的局限性一个重要体现就是忽视信息的可靠性,缺乏对可靠性的度量。2.香农信息论针对现实问题的局限性香农对信息的定义,对信息的度量,以及他的信息论,基本上都是用熵来计算的随机不确定性,并没有考虑信息的可靠度,对信息的可靠度的考虑最多是从信息传递过程中的失真进行了考虑。香农将信息定义为消除不确定性的东西,与他研究通信中的条件熵不增加有密切关系。现信息论存
5、在如下局限性:第一,信息论没有考虑信息的可靠性问题,而现实中的信息大多数都是不可靠的。而信息的可靠性却是信息价值的前提,比如情报类信息的可靠性就非常重要。信息的可靠性是信息的主要指标,但是信息论没有考虑,仅仅是考虑到信息的不确定性。第二,信息的完备性问题,信息论并没有考虑信息并不完全发送的情况,而现实中许多信息都是不完全(完备)、片面的,需要融合。在没有更加完备信息的场合下,人们往往权宜地将片面的信息姑且当作全面的信息来对待这一些简单的信道并联和串联可以合为一个信道,比如简单的两个串联信道的信道矩阵可以直接通过相乘而当作一个信道,但是信息论没有考
6、虑信息复杂的多重传递,比如,信息从一个信源传递到中间信宿,而中间信宿又转发给一个最终信宿,而且在这个转换的过程中,信息的表示发生了改变,在这种多重传递的过程中,可能会产生多重不确定性。第三,现实中的信息往往需要经过这种多重传递,导致多重不确定性。比如,当然如果考虑前面提到的模糊集合等,这种多重不确定性性将更加复杂。信息论没有考虑到信道矩阵的传递概率等参数的复杂性。现实中这种传输特性可能不是确定不变的,而可能是随机变量,甚至可能更加复杂。第四,信息论中以通信为研究对象,其传输的信号本身是确定的,然而现实中却存在许多不确定性问题。在通信中,定义信息为
7、消除不确定性的东西无可厚非,但是面对本身不确定的信息,我们如果去消除其不确定性。第五,信息论中的条件相对而言是简单的,而且多是以条件概率来表示的。然而现实中许多中的信息的条件是比较复杂的,比如,给出的条件可能是知识、规律等等,在已知先验概率的情况下,又得知某一个规律,通过这个规律并不能简单得出相应的条件概率来。第六,信息论用先验概率来表示已知的信息,然而,现实中,许多已知的信息并不是可以用先验概率来表示,比如可能包含未知数,可能是某个约束条件,可能是某个规律,甚至可能是完全未知的。3.实际应用分析实例1:甲从乙处得到情报:“敌人明天早晨百分之九十
8、九要发动进攻”。此后,甲同样从丙处得到相同的情报。从信息论角度来看,对于问题“敌人明天早晨是否要发动进攻”,不确定性是一样的,因而信息量
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