Mathematical characterization for semantic information and its signal content

香农早在20世纪中期提出了语法、语义、语用三个层面表达信息, 但由于当时对语义没有找到很好的数学刻画方法, 导致目前信息技术一直在语法层面表示信息. 信息技术停留在信号的感知、传输和处理层面, 缺乏对信号内容直接获取、传输和处理的理论方法. 从信号到内容始终存在语义鸿沟. 由于信号语义和内容至今还没有完好的数学表示, 导致难以跨越语义鸿沟, 更谈不上语义信息处理. 如何跨越这个鸿沟, 一直是计算、信息和智能领域共同研究的课题. 当今社会进入智能时代, 人机共处场景已近来临. 特别是当前随着语义通信和智能方法和技术兴起, 如何让智能机器理解好信号内容是智能科技中的关键. 很多学者和研发人员对语义信息产生了浓厚的兴趣. 但从专业角度出发, 当前有关语义信息的概念非常不清晰, 没有建立统一公认的语义信息定义和刻画, 甚至有错误的观点, 更没有对信号内容的数学刻画. 本文讨论了信息的内涵, 对语义信息的基本概念、产生物理过程、数学刻画和一致性度量等进行了论述, 提出了基于语义信息信号内容的数学刻画方法, 给出语义信息内容保真的超高倍信号压缩编码方法以及编码实验对比. 以此形成语义信息处理理论基础, 推动智能通信和人工智能技术发展.