信息的本質(zhì)是什么

信息的本質(zhì)是什么

1信息的本質(zhì)是什么?問題是哪里?信息是什么本質(zhì)？信息是物質(zhì)的還是精神的？這個(gè)問題一直困擾著學(xué)術(shù)界?？偨Y(jié)了它有五種重要的觀點(diǎn)。而更為復(fù)雜的是,對這個(gè)問題一切邏輯上可能的答案都有堅(jiān)定的支持者。一方面信息的本質(zhì)是什么還沒有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。另一方面,從申農(nóng)的信息論到現(xiàn)在的信息社會(huì)、信息產(chǎn)業(yè)和虛擬現(xiàn)實(shí)的興起;從狹義信息論發(fā)展到廣義信息論,以及化學(xué)信息學(xué)、生物信息學(xué)和物理信息學(xué)等學(xué)科的建立,信息概念得到了廣泛的使用,甚至已經(jīng)被泛化了。本文針對這種局面,試圖通過以下的論述來回答“信息的本質(zhì)是什么?”的問題。2日常與機(jī)械運(yùn)動(dòng)沒有物質(zhì)的運(yùn)動(dòng),就沒有信息,這是一個(gè)十分顯見的事實(shí);而沒有變化,也同樣沒有信息的展示,信息源于物質(zhì)世界的運(yùn)動(dòng)與變化。但是,當(dāng)一個(gè)人學(xué)會(huì)走路、說話、拿筷子吃飯之后,所有這些日?；顒?dòng)本身對個(gè)人而言是沒有信息的,它們僅僅只是日常生產(chǎn)和生活中必要的、機(jī)械式的運(yùn)動(dòng)而已。那么,是什么運(yùn)動(dòng)與變化才包含信息呢?本文認(rèn)為:只有能夠促使人們產(chǎn)生思維和有目的的活動(dòng)才有實(shí)質(zhì)性的信息。3信息本質(zhì)的討論3.1信號(hào)的定義在通信領(lǐng)域,消息、信號(hào)和信息具有十分明確的定義。與此類似,筆者將物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和狀態(tài)變化方式的表現(xiàn)形式定義為消息。將運(yùn)載消息的各種物質(zhì)稱為消息的載體,簡稱載體。載體的各種具體的表示形式,如光、聲、電、運(yùn)動(dòng)著的各種物質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)和圖像等,用來運(yùn)載消息的物理量稱為信號(hào)。顯然,消息和信號(hào)本身蘊(yùn)涵了與信息相關(guān)的內(nèi)容。但什么是信息呢?在考察這個(gè)問題之前,還需要作如下的約定:(1)主體:指獲取消息者;(2)客體:指發(fā)送消息者;(3)個(gè)體:是對客體或主體的泛稱;(4)可以采用各種基于Shannon的廣義信息量公式,來計(jì)算某個(gè)通信系統(tǒng)的信息量。如果信息量為0,也就意味著所描述的事物中不包含相應(yīng)的信息。3.2關(guān)于通信的形式和目從當(dāng)前較為普遍的觀點(diǎn)來看,對于任何一個(gè)存在與外界進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)而言,其內(nèi)部的變化和作用都可以按“消息獲取→消息傳輸→信息加工和再生→信息傳輸→信息施效”過程進(jìn)行闡述。系統(tǒng)在這個(gè)過程中表現(xiàn)出來的行為和功能,又可以用控制論的方法描述;而系統(tǒng)轉(zhuǎn)換變化的過程和模式,則可以用信息論來解釋(參見圖1、2的示意圖)。筆者認(rèn)為,這樣的系統(tǒng)都可以看成是一種廣義的通信過程。因此,通信現(xiàn)象是客觀世界一種普遍的存在形式。另外,人類提出的任何一個(gè)概念都是對客觀世界的抽象和概括,信息概念也不例外。在建立信息這一概念之前,對信息存在的基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)考察是十分必要的。通過調(diào)研大量的文獻(xiàn),筆者對上述廣義通信過程的認(rèn)識(shí)提出以下一些看法:(1)在物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程中,消息是依附于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的外在表現(xiàn)形式,是一種客觀存在。消息存在于客體和主體的相互交流過程之中,是主體和客體之間相互聯(lián)系、相互作用的外在表現(xiàn)。人類對外部世界的感知,是通過接收各種消息(聲、光、電等)來實(shí)現(xiàn)的。(2)兩個(gè)個(gè)體之間的通信是最基本的形式。我們總可以將多個(gè)個(gè)體之間的通信,在時(shí)間和空間上把它們分解成為一對一或一對多的形式。實(shí)際上,在人們認(rèn)識(shí)客觀存在的通信過程時(shí),就存在著兩種結(jié)構(gòu)相似,但功能各異的信息模型(或通信過程)。這兩個(gè)信息模型分別是實(shí)際通信過程的信息模型和人類認(rèn)識(shí)這個(gè)通信過程的信息模型。本文將屬于客觀世界、與人無關(guān)聯(lián)的信息模型稱為第一通信模型,而將人與外界進(jìn)行交流的模型稱為第二通信模型。(3)個(gè)體之間的交流實(shí)質(zhì)上是運(yùn)載消息的載體的交流。載體被交流主體接收之后,在主客體之間、以及主客體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和變化。這種變化的表現(xiàn)形式就是消息。主體獲取的是載體,外在的表現(xiàn)是消息,而不是直接獲取信息。對各種人造系統(tǒng)而言,這種消息就是通常所說的信號(hào)。(4)通信結(jié)構(gòu)(即系統(tǒng))的形成是一個(gè)歷史發(fā)展過程,這個(gè)過程伴隨物質(zhì)世界發(fā)生發(fā)展的始終。在通信結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、發(fā)展、完善過程中,單從如何實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量在主客體之間的傳遞交換而言,一直是以提高這種交換的可靠性和有效性為目的和出發(fā)點(diǎn)的。(5)物質(zhì)和能量的交換具有極強(qiáng)的等級(jí)和層次性差別。通信結(jié)構(gòu)的形成是建立在物質(zhì)世界實(shí)際狀況基礎(chǔ)之上的,有什么樣的發(fā)展程度,就會(huì)有什么樣的通信形式。它是自然界各種物質(zhì)相互作用和聯(lián)系的手段和途徑。(6)通信結(jié)構(gòu)的形成是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種高級(jí)形式,是主體和客體之間相互作用、相互聯(lián)系的必然結(jié)果,是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向性的具體表現(xiàn)。只要存在物質(zhì)和能量交換的地方,隨著交換頻率和強(qiáng)度的增強(qiáng),在效率和效用的驅(qū)使下就會(huì)有某種經(jīng)過空間和時(shí)間變換律作用的、逐步有序發(fā)展而形成的通信形式。可以將某個(gè)通信系統(tǒng)劃歸成封閉的形式,但從通信賴以存在的基礎(chǔ)來看,它應(yīng)當(dāng)是一個(gè)開放系統(tǒng)。不管是哪一種通信形式,都是在一定的系統(tǒng)目標(biāo)指導(dǎo)下有組織、有步驟、各部分協(xié)調(diào)一致共同作用的結(jié)果。當(dāng)然,這種描述本身就帶有擬人化的認(rèn)識(shí)成分。3.3信息的內(nèi)涵是物質(zhì)本文認(rèn)為,信息不是物質(zhì)的。到目前為止,并沒有發(fā)現(xiàn)可以稱之為“信息”的物質(zhì);更沒有發(fā)現(xiàn)這種信息物質(zhì)的存在,對客觀世界其它物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化產(chǎn)生了影響和作用。人們并不需要依賴“信息”物質(zhì)的作用,也能夠用各種自然科學(xué)理論和方法來描述、解釋自然界所有物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程和規(guī)律性。自然界的發(fā)展變化是有方向的,這種方向性的外在表現(xiàn)是有序性,更確切地說就是有序性的消息。顯然,消息不能夠等同于信息。某些學(xué)者所謂的“本體論信息”是不存在的,正確的提法應(yīng)當(dāng)是“本體論消息”或“本體的消息”。信息來源于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化,但機(jī)械式的運(yùn)動(dòng)不蘊(yùn)涵任何信息,信息存在于變化著的運(yùn)動(dòng)之中。同樣的消息,對于不同的人會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)。因此,起碼可以這樣斷定:消息所包含的某部分信息也是因人而異的。窮究其本質(zhì),顯然也不可能形成自身獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的“信息場”。因此,可以肯定地說,信息不是物質(zhì)的。文獻(xiàn)指出,人類具有兩個(gè)信號(hào)系統(tǒng),即第一信號(hào)和第二信號(hào)。第一信號(hào)是現(xiàn)實(shí)具體的信號(hào),它是直接作用于感覺器官的具體刺激,如燈光、鈴聲等。第二信號(hào)是現(xiàn)實(shí)的抽象信號(hào),是語言的詞語所構(gòu)成的刺激,是第一信號(hào)的信號(hào),它為人類所特有。該文獻(xiàn)還進(jìn)一步指出,人類的全部神經(jīng)活動(dòng)分為三個(gè)等級(jí)。第一級(jí)是低級(jí)的非條件反射,這是生命最根本的反射活動(dòng),沒有這種反射就沒有生命。第二級(jí)是以非條件反射為基礎(chǔ)的條件反射,即以實(shí)物為條件刺激的第一信號(hào)系統(tǒng)。第三級(jí)是以第一信號(hào)系統(tǒng)為基礎(chǔ),以語言為條件的第二信號(hào)系統(tǒng)。顯然,第一和第二級(jí)神經(jīng)活動(dòng)均屬于形式固定、機(jī)械式的運(yùn)動(dòng),故不存在信息的流動(dòng)。而在以語言為條件的第二信號(hào)系統(tǒng)中,屬于意識(shí)的那一部分也是一種確定性的描述——理性的知識(shí)。按照Shannon的觀點(diǎn),這種確定性的認(rèn)識(shí),即意識(shí)的信息量為0。從而可以看出,哲學(xué)中兩個(gè)重要的概念——思維和意識(shí)之間,存在明顯的、以信息運(yùn)用為特征的區(qū)別。進(jìn)行進(jìn)一步考察的話,在第一、第二層次的通信形式中也只有確定性的、固定刻板的運(yùn)動(dòng)和變化。這種變化的信息量等于0,其本身也不包含任何信息。既然信息量為0,也就是沒有信息。但是可以肯定地說,除此之外確實(shí)存在某種形式的作用,筆者認(rèn)為這種作用就是信息。從擬人化的角度來看,自然界物質(zhì)之間的相互作用和運(yùn)動(dòng),信息似乎起到了非常關(guān)鍵的作用。但物質(zhì)之間的交流實(shí)際上是通過載體實(shí)現(xiàn)的,物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)也只得到了承載這種消息的載體的交換。通過這種交換,主體和客體都實(shí)現(xiàn)了某種需要,或者滿足了人類的需要。如果對信息的來源進(jìn)行詳細(xì)考察的話,可以得出這樣的結(jié)論:信息實(shí)際上就是指結(jié)構(gòu)的相似性,隨時(shí)間、空間變化的有序性程度;是系統(tǒng)狀態(tài)變化的好壞、高低、合理性與確定性程度,以及規(guī)律描述的精確程度;是通信之后獲得的信息量的總稱,是對系統(tǒng)不同側(cè)面多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行考察的綜合結(jié)果。概而言之,就是認(rèn)識(shí)論上所指的語法信息、語義信息和語用信息,信息屬于人類認(rèn)識(shí)論的范疇。3.4意識(shí)活動(dòng)是人類實(shí)踐活動(dòng)的一種表現(xiàn)可以肯定地說,如果沒有信息,意識(shí)也就無法形成,人類也就無法把握物質(zhì)世界的發(fā)展與變化。沒有信息的指引,人類甚至連日常活動(dòng)都將寸步難行。筆者認(rèn)為,信息的作用有兩個(gè)方面:一是信息溝通了理性認(rèn)識(shí)和不可知世界的聯(lián)系,使人們能夠?qū)Σ豢芍氖澜邕M(jìn)行感悟、推斷與證偽,實(shí)現(xiàn)人類認(rèn)識(shí)的進(jìn)步和飛躍;二是信息實(shí)現(xiàn)了意識(shí)與感性認(rèn)識(shí)的溝通,引發(fā)出人類日常有目的的行為和活動(dòng)。事實(shí)上,信息指導(dǎo)著人類所有有目的的生活和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。消息是物質(zhì)的,消息進(jìn)入人類的感覺器官后,通過神經(jīng)脈沖的傳輸作用進(jìn)入大腦;而大腦的神經(jīng)元接收來自外部的信號(hào),這將進(jìn)一步觸發(fā)通過長期的重復(fù)性作用形成的各種聯(lián)系,導(dǎo)致意識(shí)的運(yùn)動(dòng)。意識(shí)的運(yùn)動(dòng)可以觸發(fā)人類兩類活動(dòng),一是思維認(rèn)識(shí)活動(dòng);二是人類的實(shí)踐活動(dòng)。這兩類活動(dòng)過程中表現(xiàn)出來的意識(shí)活動(dòng),實(shí)際上是對存在于人類表象和意識(shí)之外的外部物質(zhì)世界運(yùn)動(dòng)的一種真實(shí)映射,它與物質(zhì)世界的運(yùn)動(dòng)具有同樣的真實(shí)性。根據(jù)有些學(xué)者的觀點(diǎn),一切思維活動(dòng)都是一系列概念的轉(zhuǎn)換流動(dòng)過程,而概念都是通過其操作物——符號(hào)形式來體現(xiàn)的。因此思維活動(dòng)就是符號(hào)的操作活動(dòng),體現(xiàn)為意義符號(hào)單元的擴(kuò)充、分解、組合、再生等過程。從認(rèn)識(shí)論層次來看,本文認(rèn)為觸發(fā)與驅(qū)動(dòng)這種有意義符號(hào)流動(dòng)的動(dòng)力就是相應(yīng)的信息。3.5信息的運(yùn)動(dòng)信息是工作的基礎(chǔ)意識(shí)的獲得是通過對客觀世界中獲得的各種消息進(jìn)行加工、探索,由此獲得把握客觀世界內(nèi)部蘊(yùn)涵的規(guī)律性來實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)過程的基本途徑是人類大腦的理性思辨,以及在獲得了事物本質(zhì)聯(lián)系和各種重要信息的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對客觀世界的逼真映射和模擬。但人類的任何意識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)都是建立在價(jià)值和效率基礎(chǔ)之上的,每一個(gè)行動(dòng)、每一次嘗試,都在這個(gè)尺度的指引下有方向性地發(fā)展著。因此信息既是意識(shí)的源泉,也是行動(dòng)的航標(biāo)燈,更是通向未知世界的橋梁。而信息的存在依賴于意識(shí),意識(shí)是信息運(yùn)動(dòng)和作用的基礎(chǔ),本文將這部分信息稱為主觀信息。信息還有另外一個(gè)基礎(chǔ)是感性認(rèn)識(shí)或世界2。依賴于世界2的信息本文稱之為客觀信息。也應(yīng)當(dāng)看到,物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及這種運(yùn)動(dòng)變化的方式進(jìn)入人類大腦的過程中,經(jīng)歷了兩個(gè)環(huán)節(jié)的傳輸,第一是感覺器官與外界進(jìn)行消息傳遞,輸入大腦皮層形成人類的映像與感知;第二是映像和感知通過信息的作用,觸發(fā)人類的思維和意識(shí)活動(dòng)。在第一個(gè)環(huán)節(jié),特定的客觀事物(例如地圖)提供給人類的信息量是有限的,即在具體的歷史條件、生產(chǎn)力水平和科學(xué)技術(shù)條件下,任何事物的客觀信息量存在著一個(gè)上限。因此,客觀信息的信息量是受人們對客觀事物認(rèn)識(shí)的深度、廣度,以及事物本身復(fù)雜性程度的限制。但是在第二個(gè)環(huán)節(jié)中,不同的人由于受知識(shí)水平、心理狀態(tài)、個(gè)人經(jīng)歷、性格喜好等因素的影響,實(shí)際獲得的信息量會(huì)有很大的不同。也就是說,主觀信息的信息量受到個(gè)人自身認(rèn)識(shí)能力和水平的限制。在同一個(gè)消息面前,人們也就會(huì)有不同的表現(xiàn)。在進(jìn)行信息理論的研究過程中,應(yīng)當(dāng)對主觀信息量和客觀信息量進(jìn)行合理的區(qū)分。4運(yùn)動(dòng)理論的適用范圍通過詳細(xì)的分析研究,確實(shí)可以看出信息是使概率分布發(fā)生變動(dòng)的東西,是事物聯(lián)系的普遍形式,是事物之間的差異,是負(fù)熵;從發(fā)展的觀點(diǎn)看,信息是系統(tǒng)組織程度的度量,是集合的變異度,是物質(zhì)和能量在時(shí)間和空間中分布的不均勻性;信息源于運(yùn)動(dòng)之中,是實(shí)現(xiàn)各種意識(shí)聯(lián)系的精靈和閃電。同其他理論一樣,信息理論有其自身的適用范圍;它適用于系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中,存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間聯(lián)結(jié)的不確定性、對系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)律認(rèn)識(shí)的模糊性和功能目的難以把握的場合。一句話,它適用于需要面對不可知、部分可知和不確定問題的時(shí)候。通過前面的討論,本文嘗試給信息做如下的定義:信息就是與人類思維和意識(shí)活動(dòng)緊密相關(guān)的,在客觀世界的運(yùn)動(dòng)過程中,用來衡量事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、方式和運(yùn)動(dòng)過程的有序程度、確定性程度,或效用價(jià)值和效率高低的一種綜合性測度。5生產(chǎn)實(shí)踐的出路和目通過前面的討論,可以得出以下幾點(diǎn)看法:(1)應(yīng)當(dāng)用科學(xué)的信息理論來指導(dǎo)人們的生產(chǎn)和實(shí)踐活動(dòng)。從信息的來源告訴我們,為了認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界,進(jìn)而改造物質(zhì)世界,應(yīng)當(dāng)大力提高對物質(zhì)世界的檢測水平和能力。實(shí)踐證明,人類無數(shù)的科學(xué)進(jìn)步都是通過提高檢測技能和檢測水平、拓寬檢測領(lǐng)域來實(shí)現(xiàn)的。人類為了獲得自身感覺器官無法感知的外部世界,擴(kuò)大儀器探測的領(lǐng)域、范圍,提高儀器測量的精度、靈敏度是唯一的出路。(2)從消息的傳遞過程告訴我們,事物之間的相互聯(lián)系和相互作用是導(dǎo)致物質(zhì)世界發(fā)生變化的原動(dòng)力,這種作用必然伴隨著消息的運(yùn)動(dòng)。這種聯(lián)系和作用還可以在時(shí)間和空間中實(shí)現(xiàn)相互的轉(zhuǎn)換。應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況,在生產(chǎn)實(shí)踐中合理地利用這種轉(zhuǎn)換,以便實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)系的最優(yōu)化。(3)從信息的內(nèi)容上來看,應(yīng)當(dāng)大力加強(qiáng)信息基礎(chǔ)科學(xué)的研究,而其中的關(guān)鍵,是要認(rèn)識(shí)各種通信形式中物質(zhì)和能量交換的層次與等級(jí),以及這種交換的發(fā)展程度與信息模型之間的聯(lián)系和規(guī)律性。我們不僅要開發(fā)各種檢測儀器,以便獲得更多有用的信息,而且還要加強(qiáng)對信息提取和處理方法的研究,提高信息處理的水平和質(zhì)量。(4)從信息的本質(zhì)上看,在具體的生產(chǎn)實(shí)踐過程中,應(yīng)當(dāng)注重經(jīng)濟(jì)意識(shí)、有效性和可靠性原則。在生產(chǎn)過程的每個(gè)環(huán)節(jié),都應(yīng)當(dāng)將效率和效用價(jià)值作為衡量工作好壞的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然這不是實(shí)用意義上、單方面的效率和效用標(biāo)準(zhǔn),而是建立在系統(tǒng)目標(biāo)控制下的效率和效用標(biāo)準(zhǔn)。對于任何一個(gè)企業(yè)而言,效率和效用是永恒不變的主題。(5)從信息認(rèn)識(shí)論意義上看,應(yīng)大力加強(qiáng)熵和測度等基礎(chǔ)理論的研究,提高人們把握全局的水平和能力。也只有提高了信息定量化的水平,才能更好地為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)。6兩種形式的通信模型(1)自然界各種物質(zhì)之間的相互作用是通過載體實(shí)現(xiàn)的,是載體的交流和作用。通過這種交流,主體和客體都實(shí)現(xiàn)了某種程度的需要,或者