Information Theory

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出版者:Abrazol Publishing 作者:Stefan Hollos 出品人: 页数:149 译者: 出版时间:2015-5-19 价格:0 装帧:Paperback isbn号码:9781887187282 丛书系列:
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具体描述

Books on information theory tend to fall into one of two extreme categories. There are large academic textbooks that cover the subject with great depth and rigor. Probably the best known of these is the book by Cover and Thomas. At the other extreme are the popular books such as the ones by Pierce and Gleick. They provide a very superficial introduction to the subject, enough to engage in cocktail party conversation but little else. This book attempts to bridge these two extremes. This book is written for someone who is at least semi-mathematically literate and wants a concise introduction to some of the major concepts in information theory. The level of mathematics needed is very elementary. A rudimentary grasp of logarithms, probability, and basic algebra is all that is required. Two chapters at the end of the book provide a review of everything the reader needs to know about logarithms and discrete probability to get the most out of the book. Very little attention is given to mathematical proof. Instead the results are presented in a way that makes them almost obvious or at least plausible. The book will appeal to anyone looking for a fast introduction to most of the major topics in information theory. An introduction that is concise but not superficial.

《信息论》 本书深入探讨了信息科学的核心概念与基本原理,为读者构建了一个理解和量化信息世界的坚实框架。从信息的度量方式出发,我们将逐步解析香农熵(Shannon Entropy)的概念,理解它是衡量信息不确定性或信息量的基本单位。我们将深入研究不同信息源模型,例如伯努利信源、马尔可夫信源等,分析它们的信息特性以及如何计算其信息率。 本书的另一重要分支是信道容量(Channel Capacity)的研究。我们将详细介绍各种通信信道的模型,包括离散无记忆信道、连续信道等,并运用信息论工具计算它们的信道容量。这将揭示信道能够可靠传输信息的最大速率,是通信系统设计中的关键指标。我们将探讨香农第二定理(Shannon’s Second Theorem)——信道编码定理,解释如何在低于信道容量的速率下实现任意低的差错概率。 此外,我们还将深入理解各种编码技术,包括信源编码(Source Coding)和信道编码(Channel Coding)。在信源编码方面,我们将学习如何有效地压缩信息,消除冗余,如霍夫曼编码(Huffman Coding)和算术编码(Arithmetic Coding)等,它们在数据存储和传输中扮演着至关重要的角色。在信道编码方面,我们将介绍纠错编码(Error-Correcting Codes)的基本思想,包括线性分组码(Linear Block Codes)、卷积码(Convolutional Codes)以及更现代的Turbo码和LDPC码等,它们能够帮助我们抵抗通信过程中的噪声和干扰,保证信息的可靠传输。 本书还会触及信息论在其他领域的应用。我们将探索纠错码在数据存储、纠错存储器、数字电视广播、移动通信以及卫星通信等领域的实际应用。同时,我们将简要介绍信息论在机器学习、统计推断、自然语言处理甚至生物学等交叉学科中的应用,展示其强大的理论指导意义和广泛的实用价值。 通过本书的学习,读者将能够: 理解信息的本质: 掌握如何量化和度量信息,理解熵在信息论中的核心地位。 分析信息传输: 学习如何建模通信信道,计算信道容量,并理解其对通信系统性能的限制。 掌握编码技术: 深入理解信源编码和信道编码的原理与方法,掌握各种经典和现代编码算法。 评估通信系统性能: 能够运用信息论的知识来分析和设计高效可靠的通信系统。 认识信息论的普适性: 了解信息论在人工智能、数据科学等现代科技领域的重要作用。 无论您是通信工程、计算机科学、电子工程、统计学等相关专业的学生,还是对信息科学的奥秘充满好奇的研究者或工程师,本书都将为您提供一套严谨而深刻的理论体系,帮助您掌握信息世界的规律,解锁未来的技术潜力。本书的写作风格严谨,同时力求清晰易懂,通过丰富的例子和数学推导,让抽象的概念变得具体可感。我们相信,通过对本书内容的学习,您将对信息的价值、传输和处理有一个全新的认识。

作者简介

Stefan Hollos is a physicist by training, and is interested in: probability, combinatorics, statistics, information theory, stochastic processes, time series analysis, and computational complexity theory.

He is author of 15 books, including:

* Information Theory: A Concise Introduction

* Art of Pi

* Creating Noise

* Art of the Golden Ratio

* Recursive Digital Filters: A Concise Guide

* Creating Rhythms

* Pattern Generation for Computational Art

* Finite Automata and Regular Expressions: Problems and Solutions

* Probability Problems and Solutions

* Combinatorics Problems and Solutions

* The Coin Toss: Probabilities and Patterns

* Pairs Trading: A Bayesian Example

* Simple Trading Strategies That Work

* Bet Smart: The Kelly System for Gambling and Investing

* Signals from the Subatomic World: How to Build a Proton Precession Magnetometer

Stefan is a partner at Exstrom Laboratories LLC in Longmont, Colorado, and loves the Colorado mountains.

目录信息

读后感

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用户评价

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我一直认为,能够将复杂的科学理论用简洁而深刻的语言表达出来,是作者功力的体现。而《信息论》这本书,正是这样一本典范之作。它以一种高度概括而又极其精确的方式,阐述了信息论的核心概念。让我印象深刻的是,作者在探讨“信道容量”时,巧妙地将物理通信中的信号强度、带宽以及噪声等因素融入到数学模型中,从而揭示了信息传输的极限。这种将抽象理论与实际工程问题相结合的做法,对于我这样需要将理论应用于实践的人来说,具有极大的指导意义。

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我最近入手了这本《信息论》,而它带给我的体验,远超出了我最初的预期。这本书不仅仅是一本关于数学理论的书,它更像是一本关于“理解”的书。它教你如何去思考信息,如何去量化信息,以及如何去传递信息。作者在处理“纠错码”这一部分时,展现了极高的叙事能力。他没有直接抛出复杂的代数结构,而是先从人类在信息传输过程中遇到的挑战讲起,例如通信线路上的干扰和错误,然后逐步引入纠错码的设计思想,以及如何通过增加冗余信息来抵抗噪声。特别是对于汉明码的讲解,作者通过一个简单的例子,清晰地展示了如何检测和纠正单个错误,这让我对纠错码的强大威力有了感性的认识。

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我是一名对计算机科学有浓厚兴趣的学生,一直以来都对信息论这个领域感到既好奇又畏惧。许多关于它的介绍总是充斥着复杂的数学符号和晦涩的理论,让我望而却步。然而,《信息论》这本书的出现,彻底改变了我的看法。它以一种非常巧妙的方式,将深奥的数学原理巧妙地融入到清晰易懂的解释之中。作者并没有回避数学,而是将数学作为一种语言,用来精确地描述信息的基本属性和规律。让我印象最深刻的是,书中对“互信息”的讲解。它不仅仅是一个统计量的计算,更是对两个随机变量之间信息共享程度的直观体现。作者通过一些经典的例子,比如图像识别中的像素信息与类别标签之间的关系,让我们能够深刻理解互信息在实际问题中的应用。

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我是一个对世界充满好奇的人,总喜欢去探究事物背后的原理。《信息论》这本书,恰恰满足了我这种求知欲。它以一种严谨而又不失趣味的方式,为我揭示了信息世界的奥秘。作者在讲解“熵”的概念时,并没有使用过于专业的术语,而是用大量生动形象的比喻来阐释。例如,他用洗牌来比喻信息的不确定性,用不同国家的语言来比喻信息量的差异。这些例子让我能够更容易地理解这个核心概念。

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这本书,绝对是我在信息科学领域读过的最有启发性的一本书籍之一。它不仅仅是一本关于“信息”的书,它更是一本关于“知识”的书。作者在讲解“信息熵”时,通过一系列精妙的比喻,将这个抽象的概念变得触手可及。例如,他用掷骰子来比喻概率分布的不确定性,用猜谜语来比喻信息量的获取过程。这些生动形象的例子,让我能够跳出枯燥的数学公式,从更深层次去理解信息熵的内涵。

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我在阅读《信息论》的过程中,最大的感受是,这本书让我对“沟通”这件事有了全新的认识。作者在讲解“信道”和“噪声”时,并没有仅仅停留在技术层面,而是将其上升到一种哲学的高度,探讨信息在传输过程中可能遇到的种种障碍,以及如何克服这些障碍。书中对于“冗余度”和“信息损失”的讨论,让我深刻地认识到,高质量的信息传输并非易事。

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这本书的内容,可以说是将理论的深度与应用的广度完美地结合在了一起。我尤其欣赏作者在讲解“信源编码”时所采用的循序渐进的方式。他从最简单的二元编码开始,逐步引入最优编码的理念,并通过对不同编码方法的比较,来阐述其效率差异。这让我对如何设计更有效的数据压缩算法有了更深刻的理解。书中对于“信道编码”的讲解也同样精彩,特别是对于卷积码和Turbo码的介绍,虽然涉及到一些高级的数学概念,但作者通过清晰的逻辑和丰富的图示,让我能够逐步理解这些复杂编码的原理和优越性。

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这本《信息论》绝对是我近期阅读体验中最为深刻的一本。我一直对那些能够将抽象概念具象化,并且能够清晰阐述其背后深刻逻辑的书籍抱有极大的兴趣,而这本书恰恰做到了这一点。它并非一本轻松的读物,它的内容需要读者付出一定的时间和精力去消化,但其回报却是巨大的。作者在开篇就构建了一个宏大的视角,将信息论从其最基础的定义,一路延伸到它在现代科技、通信、乃至生物学和经济学等领域的广泛应用。让我印象特别深刻的是,书中对于“熵”这个概念的阐释。不同于许多教科书那种枯燥的数学推导,《信息论》通过一系列生动形象的比喻和案例,将熵从一个纯粹的数学量转化为一个可以被感知、被理解的“不确定性”的度量。比如,作者用扑克牌的洗牌过程来比喻信息熵的增加,用不同国家语言的复杂性来类比信息量的差异,这些都极大地降低了理解门槛,让我能够更直观地把握这个核心概念。

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作为一名软件工程师,我深知数据传输和存储的效率至关重要。而《信息论》这本书,则为我提供了理解这些问题的理论基石。《信息论》中的“熵”这个概念,在我看来是这本书的灵魂。作者没有将熵仅仅停留在理论层面,而是花了大量篇幅去阐述熵在不同场景下的意义。例如,他用词频统计来解释文本数据的熵,用图像的像素分布来解释图像数据的熵。这些例子让我立刻联想到了我们在进行数据压缩时,如何利用数据的冗余度来减小文件大小。书中对于“信息度量”的阐述也十分到位,让我明白了“信息量”并非一个模糊的概念,而是可以通过数学方法精确计算的。

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不得不说,这本书的阅读过程本身就是一种信息的获取与处理的实践。我常常发现自己在阅读某个章节时,会不由自主地将书中的理论与我日常生活中接触到的各种信息传播现象联系起来。例如,在讲述信源编码时,作者详细分析了霍夫曼编码和香农-费诺编码的原理,并将其与我们日常生活中文件压缩的原理相结合。这让我恍然大悟,原来那些看似神奇的压缩算法背后,竟然有着如此严谨的数学基础和信息论的指导。书中对于“信道容量”的讲解也同样精彩。它不仅仅是一个数学公式,更是对于信息传输极限的深刻洞察。作者通过分析各种噪声模型,比如高斯白噪声,详细阐述了信道容量的计算方法,并引申出香农极限的概念。这部分内容让我对通信系统的设计有了全新的认识,也让我更加理解为什么我们总是追求更高效、更稳定的通信方式。

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