信息加工

該詞來源於信息加工理論（亦稱信息加工觀點）：是將人腦與計算機進行類比，用計算機處理信息的過程模擬並說明人類學習和人腦加工外界刺激的過程的理論。

認知心理學：致力於研究人的高級心理過程，如記憶、推理、信息加工、語言、問題解決、決策和創造性活動。用科學的創造方法探討內部心理活動的規律。

在計算機科學技術中，信息加工是對收集來的信息進行去偽存真、去粗取精、由表及裡、由此及彼的加工過程。它是在原始信息的基礎上，生產出價值含量高、方便用戶利用的二次信息的活動過程。這一過程將使信息增值。只有在對信息進行適當處理的基礎上，才能產生新的、用以指導決策的有效信息或知識。

（1）信息的篩選和判別：在大量的原始信息中，不可避免地存在一些假信息和偽信息，只有通過認真地篩選和判別，才能防止魚目混珠、真假混雜。

（2）信息的分類和排序：收集來的信息是一種初始的、零亂的和孤立的信息，只有把這些信息進行分類和排序，才能存儲、檢索、傳遞和使用。

（3）信息的分析和研究：對分類排序后的信息進行分析比較、研究計算，可以使信息更具有使用價值乃至形成新信息。

根據認知心理學的觀點，學習就是一個信息加工的過程。作為信息加工的結果，使個體獲得了知識並貯存在記憶中。那麼，知識是怎樣進入人腦的？人又怎樣從記憶中檢索或提取所需要的知識呢？這就是信息加工過程要回答的問題。為了便於理解和說明人腦內部的信息加工過程，心理學家根據大量的研究結果，提出了有關學習的信息加工過程的一些模型。是由加涅等人(E.Gagne，Yekovich，&Yekovich，1993；Leahey&Harris，1993)提出的一個信息加工模型。該模型代表著認知心理學家們對信息加工過程的一般觀點。該模型包括三個主要成分：

第一個成分是信息貯存庫，這是一些資料庫，用來保存信息，相當於用來貯存信息的計算機磁碟。信息加工模型中的信息貯存庫包括感覺記憶、工作記憶和長時記憶。

第二個成分是認知加工過程，即將信息從一個貯存庫轉換到另一個貯存庫的內部的智力活動，相當於計算機中用來發布指令、轉換信息的各種程序。在信息加工模型中的認知加工包括注意、知覺、複述、組織和檢索等。

第三個成分是元認知(meta cognition)，是對認知過程的認知，包括個體擁有的有關認知過程的知識和對認知過程的控制。元認知控制並協調著將信息從一個貯存庫轉移到另一個貯存庫的各種認知加工過程。

對信息加工模型的各成分做詳細的分析。

來自外界環境中的大量的刺激信息首先進入人的感覺器官，因此，學習的信息加工過程是從感覺開始的。

感覺記憶(sensorymemory)是第一個信息貯存庫，它將來自環境中的刺激信息直接保留，直到它們受到注意並得到進一步的加工。(Neisser，1967)感覺記憶具有以下特點：

1、保留在感覺記憶中的信息以它在外部世界中的相同的形式存在，是一種“未被加工”的狀態。(Leahey and Harris，1993)

2、感覺記憶的容量幾乎是無限的，但如果加工過程不立即開始，記憶痕迹將迅速消退。視覺信息在1秒之內，聽覺信息在2秒之內就從感覺記憶中消失(J.Walker，1996)

感覺記憶的存在對於進一步加工信息是至關重要的。感覺記憶使得信息能夠保留足夠的時間以便轉換到下一個貯存庫即工作記憶中去。

1、注意

注意是對刺激的有意識關注，是將心理活動指向並集中到某些刺激。對感覺記憶中的信息的加工是從注意開始的。注意是外界信息進入人腦的門戶，只有受到注意的信息才能得到人腦的進一步加工。所有其它的加工都有賴於學習者對學習環境中的適當的刺激的注意程度。在教學中吸引並保持學生的注意是很關鍵的一步。教師應有意識地採取適當措施使學生保持對所教內容的注意，而不為外界噪音等與學習無關的刺激所分心。

2、選擇性知覺

進入感覺記憶的信息，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。這少部分受到注意的信息便成為選擇性知覺的對象，得到進一步的知覺加工，使信息獲得意義並進入工作記憶。可見，選擇性知覺是使受到注意的部分信息獲得意義的過程。選擇性知覺是信息能否從感覺記憶進入到工作記憶的關鍵環節。學習者的注意狀態、動機狀態、先前經驗和期望都會影響對信息的選擇性知覺。

被認為屬於信息加工理論範圍的，大致可以分成以下三類：（1）側重於數理統計分析的資訊理論；（2）側重於計算機模擬的信息加工理論；（3）側重於實際應用的認知信息加工理論。

美國學者香農（C.Shannon）被公認為是資訊理論之父。簡單說來，香農的測度主要集中在輸送與接收的消息之間的相似性，以便計算送話者與受話者雙方能夠得到多少信息。香農把消息的交換作為通信的特徵。因此，資訊理論關注的是可能已被輸送的消息的影響，以及實際被傳送的信號。信息分析把主要焦點放在被試在一系列嘗試中對所呈現的刺激作出反應的一致性程度上。就一般而言，心理學家認為，資訊理論有助於人們形成一種把人類作為信息加工者的模式。這個模式強調人在對刺激作出反應時的積極選擇的作用，而不是像在刺激-反應理論中所看到的那種起被動作用的人。與此同時，也有人認為（Simno，1979），研究焦點放在狹窄的實驗室分析，對了解人類解決問題的過程沒有很大的幫助。

把人視作信息加工者，這一觀念是與計算機技術的發展聯繫在一起的。計算機模擬（computer simulation）通常是指利用計算機和計算機語言來描述人類信息加工過程時所採用的方法。這方面最典型的人物是西蒙。他認為，人的認識活動與計算機是一一對應的。他們提出了一個問題解決行為所涉及的基本結構，他們稱之為“信息加工系統”或“IPS”。

學習實質上是由習得和使用信息構成的。他們的一個基本假設是：行為是由有機體內部的信息流程決定的。由於這種信息流只是一種猜想，是永遠不可能直接觀察到的。所以，心理學家們構建了不同的模式來推導這種信息；這取決於理論家想要說明哪一種內部過程。也許，可供選擇的許多信息流程圖都是站得住腳的。但就一般而言，信息加工論者主要關注的是這樣兩個問題（1）人類記憶系統的性質；（2）記憶系統中知識表徵和貯存的方式。

信息加工學習理論可以用來解釋人類的許多思維過程，使得人類的高級心理過程不再那麼神秘了。藉助合理的科學方法，人們將對這種心理過程有更多的了解。

從學習理論的角度來看，信息加工理論在以下幾方面是有啟迪的：

（1）刺激選擇不像埃斯蒂斯所說的那樣是一種隨機的過程，因此，不能僅僅考慮到刺激的特徵，而且還要關注學習者已有的信息或認知圖式。

（2）短時記憶加工信息的能量是有限的，如果一味要求學生在短時間內掌握大量的信息，不給他們留有加工或思考的時間，結果必然會像狗熊揀苞米一樣，揀一個丟一個。

（3）“組塊”理論，為了儘可能使學生在短時間內學習較多的知識，我們必須把知識組織成有意義的塊狀，減少機械學習。

（4）信息編碼不僅有助於學生的理解，而且也有助於信息的貯存和提取。教師在幫助學生使用各種策略來編碼方面，是可以大有作為的。與此同時，人們必須清醒地認識到，信息加工理論注意系統、編碼系統和記憶系統的分析，是建立在推測的基礎上的。

信息加工過程要注意以下兩點：

（1）信息加工要善於運用創造性思維，對信息內容進行定性分析和定量分析，從中找出本質的規律性的東西。如果只局限於情況介紹、數據羅列，這種信息加工的作用很小。

（2）在信息加工過程中，要實事求是地對信息進行加工整理，切忌主觀臆斷，把不同時間、不同空間、不同性質的信息硬性拼湊，造成信息失真；切忌人為地加以誇大、縮小或在加工中使客觀事物變樣。

從不同的角度，信息加工方式有各種不同的劃分。

按處理功能的深淺，可以把信息加工分為預處理加工、業務處理加工和決策處理加工三類方式。第一類是對信息簡單整理，加工出的是預信息。第二類是對信息進行分析，綜合出輔助決策的信息。第三類是對信息進行統計推斷，可以產生決策信息。

數據加工以後成為預信息或統計信息，統計信息再經過加工才成為對決策有用的信息。這種轉換均需要時間，因而不可避免地產生時間延遲，這也是信息加工的一個重要特徵——滯后性，在使用中必須注意這一點。信息的滯后性與信息的時效性是有矛盾的，信息工作者要認識信息的滯后性，盡量減少以至消除滯后性對時效性的制約和影響。

按處理的響應時間的不同，信息加工的方式又可分為兩種類型：

（1）一種是將送過來的數據立即進行處理，即時做出響應的“實時處理型”。一般實時處理系統只允許處理已確定的工作，只限於面向常規的作業業務，這是為了保證響應的及時性。

（2）另一種是將送過來的數據存起來達到一定數量或時間后，再集中處理的“批處理型”。這種處理方式適用於以下兩種統計分析業務：如果不搜集一定數量的必要數據，就沒有什麼處理意義和效果；沒有必要急於得到處理結果。

從發展來看，信息加工正從批處理形式向聯機處理形式發展，從事後處理為中心向實時處理髮展。

按系統與用戶之間距離的遠近，信息加工方式可劃分為遠程處理方式和局域處理方式。遠程處理是指用戶不必去信息中心，而通過通信線路使用遠處的計算機進行處理的方式。實際上遠程處理是一種遠距離的聯機處理方式。因為除了終端和通信控制器以外，它和批處理方式完全一樣。與遠程處理相反，局域處理是指在放置計算機的地方使用計算機的方式。事實上，只有在區分遠程處理和局域處理的場合，才較多地使用這個概念，即在計算機網路中分佈在各處的計算機各自進行處理的方式就叫做局域處理。

按企事業單位的管理和計算機配置，信息加工處理的方式可分為集中式和分散式。集中式是將計算機放在單位機關等指定地方，由中心計算機集中承擔處理功能和處理量；分散式是以統一的規劃為基礎，將適當規模的計算機系統安裝在單位機關及其下屬單位，分別承擔處理功能和處理量。選擇集中式還是分散式的時候，要考慮企業的各種內部和外部條件。

傳統的信息加工主要是通過人腦進行，隨後相繼出現了手工設備和計算機。也就是說，進行信息加工一般有手工加工和計算機加工兩種方式。採用手工管理方式進行信息加工，不僅繁瑣、容易出錯，而且其加工過程需要很長時間，已經遠遠不能滿足管理決策的需要。計算機、人工智慧等技術的不斷發展和應用，大大縮短了信息加工時間，滿足了管理者的決策需求，同時人們也從繁瑣的手工管理方式中擺脫了出來。

計算機信息加工就是利用計算機進行數據處理，而且在處理過程中，又大量採用各種數學模型。這些模型的演演算法往往是相當複雜的，常常包含大量的迭代和循環。不過現在已經有許多可供選擇的軟體包，如統計軟體包、預測軟體包、數學規劃軟體包、模擬軟體包等。以前在管理工作中，多數是靠管理者的經驗來加工信息，需要的少數運算也只局限於簡單的算術運算和簡單的統計加工。數理統計中的許多方法、運籌學中的許多方法隨著管理現代化的進展，已進入了經濟管理領域。尤其現代統計學方法與信息加工的關係日益密切，作為信息加工的一個基本工具，現代統計學方法將發揮越來越重要的作用。現在許多大的計算機數據處理系統一般備有三個庫，即資料庫、模型庫和方法庫。一般地，模型庫是核心，資料庫為它提供必要的信息，而方法庫為它提供相應的方法。方法庫中備有許多標準的演演算法，而模型庫中存放了針對不同問題的模型，資料庫中備有要用的數據。其中，模型與方法二者既有聯繫又有區別，模型是在管理學的理論和實踐的基礎上提出的，反映了在管理工作中各種因素間的定量或定性的相互關係，它是描述本領域中的具體規律的；方法則是指一定的數學計算方法（例如，回歸分析方法、趨勢外推方法、博弈方法等），它是獨立於管理學之外的。因此，模型可以使用各種方法，同一種方法也可以為多個模型所使用。從應用的角度看，模型是實質性的內容，而方法則是工具。

針對不同的處理目標，支持信息加工的方法很多，概括起來可分為五大類：統計學習方法、機器學習方法、不確定性理論、可視化技術和資料庫技術。

選擇什麼信息加工方法取決於問題本身，但實踐證明很難判斷這些方法的優劣，且處理結果對數據集的依賴程度很高。針對給定的數據集和給定的目標，尚沒有公認的標準選擇恰當的信息加工方法。在實際應用中，信息加工往往是集成多種方法來實現的。

統計學研究以往主要集中於預定假設的檢驗和數據的模型擬合上，所用方法的依據通常是概率模型。目前，統計學的焦點已逐步從模型估計轉移到模型選擇上來，不再只是尋找最佳的參數值，而是把模型的結構也作為搜索過程的一部分，這種趨勢非常適合信息處理的目的。現代統計學方法與信息加工的關係日益密切，作為信息加工的一個基本工具，統計學方法正在發揮越來越重要的作用。

統計學習方法

*相關分析

*回歸分析

*主成分分析

*聚類分析

*時間序列分析

*判別分析

機器學習方法

*規則歸納

*案例學習方法

*遺傳演演算法

*免疫演演算法

*蟻群演演算法

*決策樹方法

可視化技術

不確定性理論

*貝葉斯網路

*模糊邏輯

*粗糙集理論

*證據理論

*灰色理論

*可拓理論

資料庫/數據倉庫技術

*面向數據集方法

*面向屬性歸納

*資料庫統計

*數據挖掘技術

*數據倉庫技術

*聯機分析技術