This open access book explores how classical information theory, which focuses on syntactic information, has limited the further development of communication science. Recently, communication technologies that process and transmit semantic information have attracted widespread attention in academia. Semantic communication has opened up new directions for the future development of communication technology, but it lacks a general mathematical guiding theory. To address this challenge, this open access book builds a theoretical framework for semantic information theory and provides a systematic presentation of the semantic information measurement system and the theoretical limits of semantic communication. It serves as a professional reference for information and communication researchers. The book begins by deeply analyzing the data characteristics of various information sources and the needs of downstream tasks to summarize and generalize the universal property of semantic information - synonymy, and determine the synonymy mapping between semantic information and syntactic information. Starting from this core concept, synonymy mapping, this book introduces the measures of semantic information. Then, it introduces a new mathematical tool, Synonymy Proximity Partitioning (AEP), to explore the mathematical properties of synonymous typical sequences, and applies the random encoding and decoding/encoding of synonymous typical sequences to prove the semantic lossless source coding theorem, the semantic channel coding theorem, and the semantic limited distortion source coding theorem. In addition, the semantic information measures in the continuous case are discussed, and a new channel capacity formula of the band-limited Gaussian channel is obtained, which is an important extension of the classical channel capacity.

Abstract:

Cuốn sách truy cập mở này khám phá cách lý thuyết thông tin cổ điển tập trung vào thông tin cú pháp đã hạn chế sự phát triển hơn nữa của khoa học truyền thông. Gần đây, các công nghệ truyền thông xử lý và truyền tải thông tin ngữ nghĩa đã thu hút được sự chú ý rộng rãi trong giới học thuật. Truyền thông ngữ nghĩa đã mở ra những hướng đi mới cho tương lai phát triển công nghệ truyền thông, nhưng nó lại thiếu một lý thuyết hướng dẫn toán học chung. Để giải quyết thách thức này, cuốn sách truy cập mở này xây dựng một khuôn khổ lý thuyết cho lý thuyết thông tin ngữ nghĩa và cung cấp một bản trình bày có hệ thống về hệ thống đo lường thông tin ngữ nghĩa và các giới hạn lý thuyết của truyền thông ngữ nghĩa. Nó đóng vai trò là tài liệu tham khảo chuyên nghiệp cho các nhà nghiên cứu về thông tin và truyền thông. Cuốn sách bắt đầu bằng cách phân tích sâu sắc các đặc điểm dữ liệu của nhiều nguồn thông tin khác nhau và nhu cầu của các tác vụ hạ nguồn để tóm tắt và khái quát hóa thuộc tính phổ quát của thông tin ngữ nghĩa - đồng nghĩa và xác định ánh xạ đồng nghĩa giữa thông tin ngữ nghĩa và thông tin cú pháp. Xuất phát từ khái niệm cốt lõi này, ánh xạ đồng nghĩa, cuốn sách này giới thiệu các biện pháp của thông tin ngữ nghĩa. Sau đó, nó giới thiệu một công cụ toán học mới, Phân chia tiệm cận đồng nghĩa (AEP), để khám phá các tính chất toán học của các chuỗi điển hình đồng nghĩa và áp dụng mã hóa ngẫu nhiên và giải mã/mã hóa chuỗi điển hình đồng nghĩa để chứng minh định lý mã hóa nguồn không mất dữ liệu ngữ nghĩa, định lý mã hóa kênh ngữ nghĩa và định lý mã hóa nguồn méo mó giới hạn ngữ nghĩa. Ngoài ra, các biện pháp thông tin ngữ nghĩa trong trường hợp liên tục được thảo luận và một công thức dung lượng kênh mới của kênh Gaussian giới hạn băng tần được thu được, đây là một phần mở rộng quan trọng của dung lượng kênh cổ điển.

Ngôn ngữ:	eng
Tác giả:	Niu, Kai, Zhang, Ping
Thông tin nhan đề:	The Mathematical Theory of Semantic Communication
Nhà xuất bản:	Springer Nature
Loại hình:	Tài nguyên giáo dục mở / Bộ sưu tập: Công nghệ thông tin
Bản quyền:	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Nguồn gốc:	https://library.oapen.org/handle/20.500.12657/103596
Mô tả vật lý:	115p.
Năm xuất bản:	2025