信息传输模型对信息系统性能影响研究

范兴丰

（科技部西南信息中心，重庆　401121）

信息传输模型对信息系统性能影响研究

范兴丰

（科技部西南信息中心，重庆401121）

文章主要总结了诺伯特·维纳本体论信息和克劳德·艾尔伍德·香农认识论信息的两个基本层次的信息概念，以及信息的质量属性、定量描述和传输模型。笔者通过信息系统主要性能指标的分析，旨在为提高信息系统性能提供解决思路。

信息；质量属性；传输模型；性能指标

1　信息的基本概念

1.1诺伯特·维纳

诺伯特·维纳（Norbert Wiener，1894—1964），是信息论的先驱，控制论的创始人和奠基者，他认为“信息就是信息，既不是物质也不是能量［1］”，第一次把信息与物质和能量相提并论。与哲学界“信息是事物普遍联系的方式”，都是从客观的角度给出的表述。

1.2克劳德·艾尔伍德·香农

克劳德·艾尔伍德·香农是信息论的创始人和奠基者，他认为“信息就是能够用来消除不确定性的东西［2］”，第一次阐明了信息的功能和用途。与比较流行的另一种说法“信息是事先不知道的报导”，都是从信息接收者主观的角度给出的判断。

1.3两个基本层次

“诺伯特·维纳”和“克劳德·艾尔伍德·香农”，分别代表了信息概念的两个基本层次。“诺伯特·维纳”代表了本体论层次，“克劳德·艾尔伍德·香农”代表了认识论层次。“诺伯特·维纳”的本体论层次是客观的层次，仅仅与客体本身的因素相关，与主体的因素无关；“克劳德·艾尔伍德·香农”的认识论层次是从主体立场来考察的信息论层次，既与客体因素有关，也与主体因素有关。“诺伯特·维纳”本体论层次的信息概念因为他的纯客观性而成为最基本的概念；“克劳德·艾尔伍德·香农”认识论层次的信息概念则因为考虑了主体因素而成为最适用的概念。

1.4本体论信息概念

本体论信息是客观的唯物主义观点，即事物本体运动的状态以及状态的客观变化。这种运动状态和客观变化，不随主观的意识为转移，是实实在在的客观描述。世界是一个客观的世界，每一个事物都有着自己的运动规律，这种规律不管人类是否发现，他都是客观存在的信息。可以说，世界本身就是一个客观存在的本体信息，这种信息无处不在。

1.4认识论信息概念

人类研究世界，发现世界各种事物的状态，并根据这样的状态，加上主观的认识，得出了事物的价值，或者主观认识，这就产生了认识论信息。认识论信息是在本体论信息的基础上增加了主观的成分。

1.5认识论信息与本体论信息之间的关系

认识论与本体论存在着区别，但是又互相联系，互相转化。本体论是事物客观的描述，不含主观的分析；认识论是事物主观的分析，是在客观的本体论信息中，增加了主观的因素。如果本体论信息增加了主观的认识和分析，那么就转化为认识论信息；如果认识论信息去掉了主观的因素，也就转化成本体论信息了。因此，本体论信息和认识论信息之间既有区别，又可转化。

2　信息的质量属性

信息反映的是事物或者事件确定的状态，具有客观性、普遍性等特点，由于获取信息满足了人们消除不确定性的需求，因此信息具有价值，而价值的大小取决于信息的质量，这就要求信息满足一定的质量属性。

信息的质量包含：“确、整、靠、时、经、验、安”，即精确性、完整性、可靠性、及时性、经济性、可验证性、安全性，共7个方面的属性。

2.1精确性

准确性也叫准确度，即指某一事件的准确程度。在统计学上，准确性称作准确程度，指在某项试验或者调查过程中，实验指标或者调查指标与实际真实指标之间的误差程度。误差程度越小，准确程度越高；误差程度越高，准确程度越低。

2.2完整性

事物状态描述的全面程度，完整信息应包含所有重要的事实。数据库的完整性（Database Integrity）是指数据在数据库中保持相同性、准确性、逻辑有效性和相容性。数据库的完整性，是由数据各个组成部分的完整性来决定的，部分完整性约束，保证了数据库的整体完整性。

2.3可靠性

信息的可靠性，主要表现在信息来源的可靠性、信息采集方法的可靠性、信息的传输过程可靠性，这种可靠性是可以信任的，符合预期的。

2.4 及时性

获得的信息时刻与事件发生时刻的间隔长短。信息的及时性与信息的价值密切相关，及时性越高，信息的价值越大。

2.5经济性

信息的经济性是指信息的获取以及信息的传输，带来的成本在可以接受的范围之内。

2.6可验证性

信息的可验证性主要表现在两个方面，即信息的主要质量可以被证实或者证伪的程度。

2.7安全性

信息的生命周期中，信息可以被非授权访问的可能性，可能性越低，安全性越高。

3　信息的定量描述

克劳德·艾尔伍德·香农被称之为“信息论之父”，通常将香农于1948年10月发表的论文《通讯的数学理论》（A Mathematical Theory of Communication）作为现代信息论研究的开端。香农用概率来定量描述信息，给出了如下公式［3］：

通过概率定量描述信息，可以理解为消除不确定性的一种度量方式。

4　信息的传输模型

信息是有价值的一种客观存在。信息技术主要为解决信息的采集、加工、存储、传输、处理、计算、转换、表现等问题而不断繁荣发展。信息只有流动起来，才能体现其价值，因此信息的传输技术（通常在通信、网络等）是信息技术的核心。信息的传输模型如图1所示。

图1　信息传输模型

4.1信源

产生信息的实体，信息产生后，由这个实体向外传播，也就是信息的发出者。

4.2信宿

信息的归宿或信息接收者。

4.3信道

传送信息的通道。如：传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）/网络协议（Internet Protocol，IP）。信道可以从逻辑上理解为抽象信道，也可以是具有物力意义的实际传递通道。TCP/IP网络是一个逻辑上的概念，这个网络的物理通道可以是光纤、铜轴电缆、双绞线、也可以是4G网络，甚至是卫星或者微波。

4.4编码器

在信息论中泛指所有变换信号的设备，实际上是终端机的发送部分，包括从信源到信道的所有设备。比如：量化器、压缩编码器、调制器等。使信源输出的信号转换成适用于信道传送的信号。在应用中，通过编码器将不确定的状态转换为某种确定的状态，此时信息产生了，通过一系列的信号采集、加工、转换、编码，信息最终被封装为TCP/IP包，推入TCP/IP网络，开始传播之旅。从信息安全的角度出发，编码器还可以包括加密设备、加密设备利用密码学的知识，对编码信息进行加密再编码。

4.5译码器

是编码器的逆变设备，把信号信道上送来的信号（原始信号和噪声的叠加）转化成信宿能够接收的信号，可包括解调器、译码器、数模转换器等。在应用中，TCP/IP包被解析，信息将显示在信宿上，发送者传送信息的不确定性消除了。

4.6噪声

噪声可以理解为干扰，干扰可以来自于信息系统分层结构的任何一层，当噪声携带的信息大到一定程度的时候，在信道中传输的信息可以被噪声淹没导致传输失败。

5　信息系统的性能影响

当信源和信宿已给定，信道也已选定后，决定信息系统性能就在于编码器和译码器。设计一个信息系统时，除了选择信道和设计其附属设施外，主要工作也就是设计编码器、译码器。一般情况下，信息系统的主要性能指标，表现在信息的重复性和可信性。重复性指数据冗余程度，比如：“在信息的传输过程中，重复的传输同样的信息”；可信性指数据的可信程度，比如：“信息的发出与接收是否一致”。为了提高可靠性，在信息编码时，可以增加冗余编码，犹如“重要的事情说3遍”，恰当的冗余编码可以在信息受到噪声侵扰时被恢复，而过量的冗余编码将降低信道的有效性和信息传输速率。

［1］（美）维纳.控制论［M］.郝继仁，译.北京：科学出版社，1962.

［2］CLAUDE E S.Communication under noise［J］.Bell System Technical，1949（10）：10 .

［3］CLAUDE E S.A Mathematical Theory of Communication［J］.Bell System Technical，1948（6）：6 .

Research on the impact of information transmission model on the performance of information system

Fan Xingfeng
（Southwest Information Center， Ministry of science and technology， Chongqing 401121， China）

This paper mainly summarizes two basic level information concepts of Norbert Wiener’s Ontology and Claude Elwood Shannon’s epistemology information and the information quality attributes， quantitative description and transmission model of them. The author aims at providing a solution to improve the performance of information system through the analysis of the main performance indexes of which.

information； quality attributes； transmission model； performance index

范兴丰（1983— ），男，重庆，本科，项目经理；研究方向：信息系统集成项目管理。