信息科學(xué)是以信息論、控制論、系統(tǒng)論三論為理論基礎(chǔ)，以電子計(jì)算機(jī)為工具，整合、自動(dòng)化技術(shù)、生物學(xué)、物理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、符號(hào)學(xué)、語(yǔ)義學(xué)、圖書、情報(bào)學(xué)、新聞傳播學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等各學(xué)科交叉滲透，聯(lián)系發(fā)展起來(lái)的。

　　信息科學(xué)的任務(wù)是研究信息的性質(zhì)、研究大自然、機(jī)器、生物和人類對(duì)于各種信息的獲取、變換、傳輸、處理、利用和控制的一般規(guī)律，設(shè)計(jì)和研制各種機(jī)器設(shè)備，以便盡可能地把人腦從自然力的束縛下解放出來(lái)，提高人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。

　　(1)信息科學(xué)以信息為研究對(duì)象。所研究的信息不是指任何個(gè)別信息領(lǐng)域里的特定信息，而是指反映一切和信息有關(guān)的領(lǐng)域里的信息現(xiàn)象，關(guān)心一切和信息有關(guān)的領(lǐng)域里的信息問題。

　　(2)信息科學(xué)以信息的本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律為研究?jī)?nèi)容。即研究信息的本源是什么以及信息是如何獲取、傳輸、表達(dá)、存儲(chǔ)、識(shí)別、編碼和處理的運(yùn)動(dòng)過程。

　　(3)信息科學(xué)以信息方法和技術(shù)為手段。即在研究過程中采用科學(xué)的研究方法，并通過信息技術(shù)的支撐將研究成果順利地表達(dá)出來(lái)，以便人們識(shí)別、利用等。同時(shí)，信息科學(xué)的發(fā)展又反作用于信息技術(shù)，利用信息發(fā)明創(chuàng)造出更多實(shí)用的，且容易被使用者理解和掌握的信息技術(shù)。

　　(4)信息科學(xué)以擴(kuò)展人類智能為主要目標(biāo)。信息科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的前提就是為了擴(kuò)展人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力，它通過有效地獲取、傳輸、表達(dá)、存儲(chǔ)、識(shí)別、編碼和處理信息來(lái)增強(qiáng)人類的智能，以輔助人類更加有效地認(rèn)識(shí)和改造世界。

　　一門科學(xué)理論的形成與發(fā)展必須有自己獨(dú)特的研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容，否則，研究主體就沒有辦法展開系統(tǒng)的研究，其研究也就缺乏了一定的方向。

　　(1)研究對(duì)象

　　信息科學(xué)的研究對(duì)象是信息，這是它區(qū)別于其他科學(xué)的最根本的特點(diǎn)之一。它所研究的信息不僅包含個(gè)別領(lǐng)域的特定信息，而且還包含一切與信息有關(guān)的所有信息現(xiàn)象。

　　信息是主體所感知的按照一定方式排列起來(lái)的能夠反映事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及變化方式的內(nèi)容。根據(jù)這一定義可將信息分為兩類，即本體論的信息和認(rèn)識(shí)論的信息。本體論的信息是指事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化方式，而認(rèn)識(shí)論的信息則是指能夠被主體所感知的事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化方式。從主體的角度上說(shuō)，認(rèn)識(shí)信息的目的一方面是為了了解事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并最終利用信息改造該事物；另一方面是為了總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積累知識(shí)以改造其他類似事物。因此，還可將信息視為應(yīng)用類信息。即通過主體的創(chuàng)造性思維形成的對(duì)事物本源的改造或應(yīng)用的信息。它可以分為本源類應(yīng)用信息和他源類應(yīng)用信息兩類。本源類應(yīng)用信息是認(rèn)知主體通過感知本體論信息所形成的對(duì)事物本源的改造或應(yīng)用等的信息；而他源類應(yīng)用信息則是認(rèn)知主體通過感知本體論信息與本源類信息所形成的以便用于改造或應(yīng)用于其他事物本源的信息。

　　根據(jù)以上分析，可以給出一個(gè)信息科學(xué)研究對(duì)象的抽象模型，如圖所示。該模型顯示了認(rèn)知主體與事物本源之間通過信息相互作用的一種抽象系統(tǒng)。事物本源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化方式通過本體論信息表達(dá)出來(lái)，通過主體感知系統(tǒng)形成認(rèn)識(shí)論信息，再通過主體的創(chuàng)造性思維形成應(yīng)用類信息即本源類應(yīng)用信息和他源類應(yīng)用信息。這樣就完成了認(rèn)知主體與事物本源之間通過信息這個(gè)研究對(duì)象所形成的抽象系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用來(lái)指導(dǎo)信息科學(xué)的研究主體的研究方式以及對(duì)信息的認(rèn)識(shí)和思維過程，以便研究主體更好地利用信息來(lái)改造事物本源，達(dá)到改造世界的目的。

　　(2)研究?jī)?nèi)容

　　信息科學(xué)的研究?jī)?nèi)容是在各個(gè)信息領(lǐng)域(比如自然、生物、社會(huì)等)中信息的個(gè)性特性和運(yùn)動(dòng)變化的特殊規(guī)律，以及貫穿一切領(lǐng)域的信息共性和共同規(guī)律。在認(rèn)識(shí)的不同領(lǐng)域和不同層次上，它都要回答信息是什么、信息有什么基本性質(zhì)、信息運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是什么以及信息運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原理是什么等問題。

　　我國(guó)著名學(xué)者鐘義信綜合了各家觀點(diǎn)，將信息科學(xué)的研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下。

　?、偬接懶畔⒌幕靖拍詈捅举|(zhì)。

　?、谘芯啃畔⒌臄?shù)值度量方法。

　?、坳U明信息提取、識(shí)別、變換、傳遞、存儲(chǔ)、檢索、處理和再生過程的一般規(guī)律。

　?、芙沂纠眯畔?lái)描述系統(tǒng)和優(yōu)化系統(tǒng)的方法與原理。

　?、輰で笸ㄟ^加工信息來(lái)生成智能的機(jī)制和途徑。而具體的研究過程可通過鐘義信等人提出的人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的典型模型加以描述，如圖所示。

　　信息感知：完成本體論意義的信息向認(rèn)識(shí)論意義的信息的轉(zhuǎn)變。

　　信息識(shí)別：對(duì)所感知的信息加以辨識(shí)和分類。

　　信息變換：將識(shí)別出來(lái)的信息施行適當(dāng)?shù)淖儞Q，以利于下一步的傳遞。

　　信息傳遞：將信息由空間的某一點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一點(diǎn)，以供使用。

　　信息存儲(chǔ)：收到信息后要以適當(dāng)?shù)姆绞酱鎯?chǔ)起來(lái)，以備使用時(shí)檢索。信息檢索：需要使用信息的時(shí)候，就要把存儲(chǔ)的有關(guān)信息準(zhǔn)確迅速地取出來(lái)。

　　信息處理：在大多數(shù)情況下，信息都不能直接使用，而應(yīng)先對(duì)它們進(jìn)行某些適當(dāng)?shù)奶幚恚ㄟM(jìn)行分析比較和運(yùn)算等。

　　信息再生：經(jīng)過信息處理，就可能獲得關(guān)于對(duì)象運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性認(rèn)識(shí)(即獲得更為本質(zhì)的信息)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，主體形成自己對(duì)對(duì)象的策略，換句話說(shuō)，就是再生出應(yīng)用類的信息。

　　信息表示：主體再生出應(yīng)用類的信息之后，要將它用適當(dāng)?shù)姆绞奖硎境鰜?lái)。

　　信息變換：對(duì)以某種方式表示的應(yīng)用類的信息進(jìn)行變換，以利于后面的傳遞。

　　信息傳遞：把經(jīng)過變換的應(yīng)用類信息從空間的某個(gè)位置(主體所在處)轉(zhuǎn)移到另一位置(對(duì)象所在處)。

　　信息檢測(cè)：經(jīng)過傳遞的信息可能受到噪聲等因素的干擾，信息檢測(cè)的目的和任務(wù)就是要把第二類認(rèn)識(shí)論意義的信息從干擾的背景中分離出來(lái)。

　　信息處理：為了便于第二類應(yīng)用類的信息發(fā)揮效用，還需要對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぁ?

　　信息施效：應(yīng)用類的信息表現(xiàn)了主體的意志，應(yīng)當(dāng)怎樣對(duì)事物對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式進(jìn)行調(diào)整，這種調(diào)整(即控制)的作用就稱為施效。

　　信息科學(xué)的研究有其獨(dú)特的方法，這些方法包括信息分析綜合法、行為功能模擬法和系統(tǒng)整體優(yōu)化法。

　　信息分析綜合法是從信息的觀點(diǎn)出發(fā)，牢牢抓住事物的信息特征，分析事物間的相互聯(lián)系，提示其本質(zhì)規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)決策目標(biāo)的完成。經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，這一方法已經(jīng)取得了大量的、卓有成效的成就。例如，1942年柏林的食品商店每天都將食品的價(jià)格寫在商店的標(biāo)牌上，這對(duì)任何一位家庭主婦來(lái)說(shuō)僅僅是“商品信息”，但羅斯福總統(tǒng)卻認(rèn)為“柏林食品價(jià)格”是決定美國(guó)是否參戰(zhàn)的具有政治軍事意義的信息。他認(rèn)為通過柏林食品價(jià)格的浮動(dòng)，可以觀察到德國(guó)軍火生產(chǎn)對(duì)國(guó)計(jì)民生的危害程度，了解德國(guó)的國(guó)庫(kù)儲(chǔ)備、公眾情緒等情況。于是他命令美國(guó)駐柏林使館的武官不斷地向他報(bào)告柏林食品的價(jià)格，最后依此并綜合已掌握的其他信息做出了美國(guó)參戰(zhàn)的決策。

　　信息分析綜合法是信息分析法(解決認(rèn)識(shí)問題)和信息綜合法(解決實(shí)踐問題)的結(jié)合。如果這種結(jié)合是有機(jī)的，就可使信息科學(xué)在很大程度上協(xié)助人類更有效地解決問題，延長(zhǎng)人類的智力功能和體力功能，制造出人類各種各樣的替身(例如，機(jī)器人)，從而把人類從自然力的束縛下逐步、徹底地解放出來(lái)。在這個(gè)意義上，可以把信息科學(xué)說(shuō)成是認(rèn)識(shí)論科學(xué)。

　　行為功能模擬法是從行為的觀點(diǎn)出發(fā)，以行為的相似性為基礎(chǔ)，從功能上來(lái)模擬事物或系統(tǒng)地對(duì)環(huán)境影響的反應(yīng)方式，是信息分析綜合法的一個(gè)重要發(fā)展和實(shí)用化。它告訴人們應(yīng)如何進(jìn)行信息的分析和綜合。這一方法常常又稱為“黑箱方法”。

　　所謂“黑箱”，就是指那些既不能打開，又不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的系統(tǒng)，例如，人們的大腦只能通過信息的輸人輸出來(lái)確定其結(jié)構(gòu)和參數(shù)。“黑箱方法”從綜合的角度為人們提供了一條認(rèn)識(shí)事物的重要途徑，尤其對(duì)某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)迄今為止人們的力量尚不能分解的系統(tǒng)，黑箱理論提供的研究方法是非常有效的。

　　“黑箱”研究方法的出發(fā)點(diǎn)在于：自然界中沒有孤立的事物，任何事物間都是相互聯(lián)系、相互作用的，所以即使不清楚“黑箱”的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅注意到它對(duì)于信息刺激做出如何的反應(yīng)，注意到它的輸入輸出關(guān)系，就可對(duì)它做出研究。如果能設(shè)計(jì)出一個(gè)系統(tǒng)，在同樣的輸入作用下，它的輸出和所模擬對(duì)象的輸出相同或相似，就可以確認(rèn)實(shí)現(xiàn)了模擬的目標(biāo)。在此，信息的輸人就是一個(gè)事物對(duì)黑箱施加影響；信息的輸出，就是黑箱對(duì)其他的事物的反作用。事實(shí)上，人們?cè)趯?duì)信息進(jìn)行分析和綜合時(shí)很少追求結(jié)構(gòu)上的相似性。

　　系統(tǒng)整體優(yōu)化法，即是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，著重從整體與部分之間、整體與外部環(huán)境之間的相互聯(lián)系中，綜合考察對(duì)象，從而達(dá)到全面、最佳地解決問題的目的。

　　實(shí)踐證明，物質(zhì)具有系統(tǒng)屬性，科學(xué)研究的對(duì)象都可以被看成是一個(gè)由基本要素組成的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)外，不僅存在著信息的傳遞、交換，還包含對(duì)信息的處理和控制。與行為功能模擬法一樣，系統(tǒng)整體優(yōu)化法也是信息分析綜合法的一個(gè)重要的發(fā)展和實(shí)用化。在對(duì)任何系統(tǒng)進(jìn)行信息分析和綜合時(shí)，一方面要抓住功能的相似性，另一方面則要抓住系統(tǒng)的整體優(yōu)化法，這是信息分析綜合法的兩個(gè)實(shí)施法則。只有遵循這兩個(gè)法則，才能做出最優(yōu)的信息分析與綜合。

　　以上3種信息研究方法為復(fù)雜高級(jí)過程提供了極為有效的研究手段。眾所周知，復(fù)雜系統(tǒng)、高級(jí)過程一般都具有極其復(fù)雜的成分、結(jié)構(gòu)、聯(lián)系和行為。信息科學(xué)的方法論充分地考慮了這些情況，為有效地研究和解決這種復(fù)雜的事物提供了強(qiáng)有力的武器。