理論信息學是信息學的基礎，它主要研究信息的本體和信息的處理過程，當中包括：信息的表達、信息的處理、信息的交流，以及中間所涉及的數學理論模式。
理論信息學主要包括：
- 編碼理論
- 信息檢測理論
- 估值理論
- 模式識別理論
- 隨機過程理論
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