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信息加工
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  信息加工(information processing)译“信息处理”。加密是信息加工的一种表现形式,是一种认知心理学术语。对信息的接收、存储、操作运算和传送,或对存贮在信息加工系统中的各种符号结构的操作和处理。按信息加工过程中各个阶段或每个阶段上进行的多个处理间的时序关系,可分串行加工和并行加工两种基本方式。串行加工亦称系列加工,指信息加工的各个阶段严格按照先后顺序进行,前一阶段加工完后的输出作为后一加工阶段开始的输入,或在每个阶段上对信息的多个处理是一个个进行的。后者指信息加工的各个阶段,或每个阶段上对信息的多个处理可以同时进行。

  该词来源于信息加工理论(亦称信息加工观点):是将人脑与计算机进行类比,用计算机处理信息的过程模拟并说明人类学习和人脑加工外界刺激的过程的理论。

  认知心理学:致力于研究人的高级心理过程,如记忆、推理、信息加工、语言、问题解决、决策和创造性活动。用科学的创造方法探讨内部心理活动的规律。

  在计算机科学技术中,信息加工是对收集来的信息进行去伪存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工过程。它是在原始信息的基础上,生产出价值含量高、方便用户利用的二次信息的活动过程。这一过程将使信息增值。只有在对信息进行适当处理的基础上,才能产生新的、用以指导决策的有效信息或知识。

  (1)信息的筛选和判别:在大量的原始信息中,不可避免地存在一些假信息和伪信息,只有通过认真地筛选和判别,才能防止鱼目混珠、线)信息的分类和排序:收集来的信息是一种初始的、零乱的和孤立的信息,只有把这些信息进行分类和排序,才能存储、检索、传递和使用。

  (3)信息的分析和研究:对分类排序后的信息进行分析比较、研究计算,可以使信息更具有使用价值乃至形成新信息。

  根据认知心理学的观点,学习就是一个信息加工的过程。作为信息加工的结果,使个体获得了知识并贮存在记忆中。那么,知识是怎样进入人脑的?人又怎样从记忆中检索或提取所需要的知识呢?这就是信息加工过程要回答的问题。为了便于理解和说明人脑内部的信息加工过程,心理学家根据大量的研究结果,提出了有关学习的信息加工过程的一些模型。是由加涅等人(E.Gagne,Yekovich,&Yekovich,1993;Leahey&Harris,1993)提出的一个信息加工模型。该模型代表着认知心理学家们对信息加工过程的一般观点。

  第一个成分是信息贮存库,这是一些资料库,用来保存信息,相当于用来贮存信息的计算机磁盘。信息加工模型中的信息贮存库包括感觉记忆、工作记忆和长时记忆。

  第二个成分是认知加工过程,即将信息从一个贮存库转换到另一个贮存库的内部的智力活动,相当于计算机中用来发布指令、转换信息的各种程序。在信息加工模型中的认知加工包括注意、知觉、复述、组织和检索等。

  第三个成分是元认知(meta cognition),是对认知过程的认知,包括个体拥有的有关认知过程的知识和对认知过程的控制。元认知控制并协调着将信息从一个贮存库转移到另一个贮存库的各种认知加工过程。

  来自外界环境中的大量的刺激信息首先进入人的感觉器官,因此,学习的信息加工过程是从感觉开始的。

  感觉记忆(sensorymemory)是第一个信息贮存库,它将来自环境中的刺激信息直接保留,直到它们受到注意并得到进一步的加工。(Neisser,1967)

  1、保留在感觉记忆中的信息以它在外部世界中的相同的形式存在,是一种“未被加工”的状态。(Leahey and Harris,1993)

  2、感觉记忆的容量几乎是无限的,但如果加工过程不立即开始,记忆痕迹将迅速消退。视觉信息在1秒之内,听觉信息在2秒之内就从感觉记忆中消失(J.Walker,1996)

  感觉记忆的存在对于进一步加工信息是至关重要的。感觉记忆使得信息能够保留足够的时间以便转换到下一个贮存库即工作记忆中去。

  注意是对刺激的有意识关注,是将心理活动指向并集中到某些刺激。对感觉记忆中的信息的加工是从注意开始的。注意是外界信息进入人脑的门户,只有受到注意的信息才能得到人脑的进一步加工。所有其它的加工都有赖于学习者对学习环境中的适当的刺激的注意程度。在教学中吸引并保持学生的注意是很关键的一步。教师应有意识地采取适当措施使学生保持对所教内容的注意,而不为外界噪音等与学习无关的刺激所分心。

  进入感觉记忆的信息,只有一部分信息受到注意,大部分信息因未受到注意而迅速消失。这少部分受到注意的信息便成为选择性知觉的对象,得到进一步的知觉加工,使信息获得意义并进入工作记忆。可见,选择性知觉是使受到注意的部分信息获得意义的过程。选择性知觉是信息能否从感觉记忆进入到工作记忆的关键环节。学习者的注意状态、动机状态、先前经验和期望都会影响对信息的选择性知觉。

  被认为属于信息加工理论范围的,大致可以分成以下三类:(1)侧重于数理统计分析的信息论;(2)侧重于

  美国学者香农(C.Shannon)被公认为是信息论之父。简单说来,香农的测度主要集中在输送与接收的消息之间的相似性,以便计算送话者与受话者双方能够得到多少信息。香农把消息的交换作为通信的特征。因此,信息论关注的是可能已被输送的消息的影响,以及实际被传送的信号。信息分析把主要焦点放在被试在一系列尝试中对所呈现的刺激作出反应的一致性程度上。就一般而言,心理学家认为,信息论有助于人们形成一种把人类作为信息加工者的模式。这个模式强调人在对刺激作出反应时的积极选择的作用,而不是像在刺激-反应理论中所看到的那种起被动作用的人。与此同时,也有人认为(Simno,1979),研究焦点放在狭窄的实验室分析,对了解人类解决问题的过程没有很大的帮助。

  把人视作信息加工者,这一观念是与计算机技术的发展联系在一起的。计算机模拟(computer simulation)通常是指利用计算机和计算机语言来描述人类信息加工过程时所采用的方法。这方面最典型的人物是西蒙。他认为,人的认识活动与计算机是一一对应的(见图)。他们提出了一个问题解决行为所涉及的基本结构,他们称之为“信息加工系统”或“IPS”。

  学习实质上是由习得和使用信息构成的。他们的一个基本假设是:行为是由有机体内部的信息流程决定的。由于这种信息流只是一种猜想,是永远不可能直接观察到的。所以,心理学家们构建了不同的模式来推导这种信息;这取决于理论家想要说明哪一种内部过程。也许,可供选择的许多信息流程图都是站得住脚的。但就一般而言,信息加工论者主要关注的是这样两个问题(1)人类记忆系统的性质;(2)记忆系统中知识表征和贮存的方式。

  信息加工学习理论可以用来解释人类的许多思维过程,使得人类的高级心理过程不再那么神秘了。借助合理的科学方法,人们将对这种心理过程有更多的了解。

  从学习理论的角度来看,信息加工理论在以下几方面是有启迪的:(1)刺激选择不像埃斯蒂斯所说的那样是一种随机的过程,因此,不能仅仅考虑到刺激的特征,而且还要关注学习者已有的信息或认知图式。(2)短时记忆加工信息的能量是有限的,如果一味要求学生在短时间内掌握大量的信息,不给他们留有加工或思考的时间,结果必然会像狗熊拣苞米一样,拣一个丢一个。(3)“组块”理论,为了尽可能使学生在短时间内学习较多的知识,我们必须把知识组织成有意义的块状,减少机械学习。(4)信息编码不仅有助于学生的理解,而且也有助于信息的贮存和提取。教师在帮助学生使用各种策略来编码方面,是可以大有作为的。与此同时,人们必须清醒地认识到,信息加工理论注意系统、编码系统记忆系统的分析,是建立在推测的基础上的。

  (1)信息加工要善于运用创造性思维,对信息内容进行定性分析和定量分析,从中找出本质的规律性的东西。如果只局限于情况介绍、数据罗列,这种信息加工的作用很小。

  (2)在信息加工过程中,要实事求是地对信息进行加工整理,切忌主观臆断,把不同时间、不同空间、不同性质的信息硬性拼凑,造成信息失真;切忌人为地加以夸大、缩小或在加工中使客观事物变样。

  按处理功能的深浅,可以把信息加工分为预处理加工、业务处理加工和决策处理加工三类方式。第一类是对信息简单整理,加工出的是预信息。第二类是对信息进行分析,综合出辅助决策的信息。第三类是对信息进行统计推断,可以产生决策信息。

  数据加工以后成为预信息或统计信息,统计信息再经过加工才成为对决策有用的信息。这种转换均需要时间,因而不可避免地产生时间延迟,这也是信息加工的一个重要特征——滞后性,在使用中必须注意这一点。信息的滞后性与信息的时效性是有矛盾的,信息工作者要认识信息的滞后性,尽量减少以至消除滞后性对时效性的制约和影响。

  (1)一种是将送过来的数据立即进行处理,即时做出响应的“实时处理型”。一般实时处理系统只允许处理已确定的工作,只限于面向常规的作业业务,这是为了保证响应的及时性。

  (2)另一种是将送过来的数据存起来达到一定数量或时间后,再集中处理的“批处理型”。这种处理方式适用于以下两种统计分析业务:如果不搜集一定数量的必要数据,就没有什么处理意义和效果;没有必要急于得到处理结果。

  从发展来看,信息加工正从批处理形式向联机处理形式发展,从事后处理为中心向实时处理发展。

  按系统与用户之间距离的远近,信息加工方式可划分为远程处理方式和局域处理方式。远程处理是指用户不必去信息中心,而通过通信线路使用远处的计算机进行处理的方式。实际上远程处理是一种远距离的联机处理方式。因为除了终端和通信控制器以外,它和批处理方式完全一样。与远程处理相反,局域处理是指在放置计算机的地方使用计算机的方式。事实上,只有在区分远程处理和局域处理的场合,才较多地使用这个概念,即在计算机网络中分布在各处的计算机各自进行处理的方式就叫做局域处理。

  按企事业单位的管理和计算机配置,信息加工处理的方式可分为集中式和分布式。集中式是将计算机放在单位机关等指定地方,由中心计算机集中承担处理功能和处理量;分布式是以统一的规划为基础,将适当规模的计算机系统安装在单位机关及其下属单位,分别承担处理功能和处理量。选择集中式还是分布式的时候,要考虑企业的各种内部和外部条件。

  传统的信息加工主要是通过人脑进行,随后相继出现了手工设备和计算机。也就是说,进行信息加工一般有手工加工和计算机加工两种方式。采用手工管理方式进行信息加工,不仅繁琐、容易出错,而且其加工过程需要很长时间,已经远远不能满足管理决策的需要。计算机、人工智能等技术的不断发展和应用,大大缩短了信息加工时间,满足了管理者的决策需求,同时人们也从繁琐的手工管理方式中摆脱了出来。

  计算机信息加工就是利用计算机进行数据处理,而且在处理过程中,又大量采用各种数学模型。这些模型的算法往往是相当复杂的,常常包含大量的迭代和循环。不过现在已经有许多可供选择的软件包,如统计软件包、预测软件包、数学规划软件包、模拟软件包等。

  以前在管理工作中,多数是靠管理者的经验来加工信息,需要的少数运算也只局限于简单的算术运算和简单的统计加工。数理统计中的许多方法、运筹学中的许多方法随着管理现代化的进展,已进入了经济管理领域。尤其现代统计学方法与信息加工的关系日益密切,作为信息加工的一个基本工具,现代统计学方法将发挥越来越重要的作用。现在许多大的计算机数据处理系统一般备有三个库,即数据库、模型库和方法库。一般地,模型库是核心,数据库为它提供必要的信息,而方法库为它提供相应的方法。方法库中备有许多标准的算法,而模型库中存放了针对不同问题的模型,数据库中备有要用的数据。其中,模型与方法二者既有联系又有区别,模型是在管理学的理论和实践的基础上提出的,反映了在管理工作中各种因素间的定量或定性的相互关系,它是描述本领域中的具体规律的;方法则是指一定的数学计算方法(例如,回归分析方法、趋势外推方法、博弈方法等),它是独立于管理学之外的。因此,模型可以使用各种方法,同一种方法也可以为多个模型所使用。从应用的角度看,模型是实质性的内容,而方法则是工具。

  针对不同的处理目标,支持信息加工的方法很多,概括起来可分为五大类:统计学习方法、机器学习方法、不确定性理论可视化技术和数据库技术。

  选择什么信息加工方法取决于问题本身,但实践证明很难判断这些方法的优劣,且处理结果对数据集的依赖程度很高。针对给定的数据集和给定的目标,尚没有公认的标准选择恰当的信息加工方法。在实际应用中,信息加工往往是集成多种方法来实现的。

  统计学研究以往主要集中于预定假设的检验和数据的模型拟合上,所用方法的依据通常是概率模型。目前,统计学的焦点已逐步从模型估计转移到模型选择上来,不再只是寻找最佳的参数值,而是把模型的结构也作为搜索过程的一部分,这种趋势非常适合信息处理的目的。现代统计学方法与信息加工的关系日益密切,作为信息加工的一个基本工具,统计学方法正在发挥越来越重要的作用。

  人们提出很多探索性的概念来推测大脑如何加工信息,最经典的例子是“祖母细胞”。当然大部分的神经网络模型都没有刻意思考信息表征的空间拓扑性这个命题。

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