信息的本质是什么

信息的本质是什么

1信息的本质是什么?问题是哪里?信息是什么本质？信息是物质的还是精神的？这个问题一直困扰着学术界。总结了它有五种重要的观点。而更为复杂的是,对这个问题一切逻辑上可能的答案都有坚定的支持者。一方面信息的本质是什么还没有一个统一的认识。另一方面,从申农的信息论到现在的信息社会、信息产业和虚拟现实的兴起;从狭义信息论发展到广义信息论,以及化学信息学、生物信息学和物理信息学等学科的建立,信息概念得到了广泛的使用,甚至已经被泛化了。本文针对这种局面,试图通过以下的论述来回答“信息的本质是什么?”的问题。2日常与机械运动没有物质的运动,就没有信息,这是一个十分显见的事实;而没有变化,也同样没有信息的展示,信息源于物质世界的运动与变化。但是,当一个人学会走路、说话、拿筷子吃饭之后,所有这些日常活动本身对个人而言是没有信息的,它们仅仅只是日常生产和生活中必要的、机械式的运动而已。那么,是什么运动与变化才包含信息呢?本文认为:只有能够促使人们产生思维和有目的的活动才有实质性的信息。3信息本质的讨论3.1信号的定义在通信领域,消息、信号和信息具有十分明确的定义。与此类似,笔者将物质运动状态和状态变化方式的表现形式定义为消息。将运载消息的各种物质称为消息的载体,简称载体。载体的各种具体的表示形式,如光、声、电、运动着的各种物质结构形态和图像等,用来运载消息的物理量称为信号。显然,消息和信号本身蕴涵了与信息相关的内容。但什么是信息呢?在考察这个问题之前,还需要作如下的约定:(1)主体:指获取消息者;(2)客体:指发送消息者;(3)个体:是对客体或主体的泛称;(4)可以采用各种基于Shannon的广义信息量公式,来计算某个通信系统的信息量。如果信息量为0,也就意味着所描述的事物中不包含相应的信息。3.2关于通信的形式和目从当前较为普遍的观点来看,对于任何一个存在与外界进行物质和能量交换的系统而言,其内部的变化和作用都可以按“消息获取→消息传输→信息加工和再生→信息传输→信息施效”过程进行阐述。系统在这个过程中表现出来的行为和功能,又可以用控制论的方法描述;而系统转换变化的过程和模式,则可以用信息论来解释(参见图1、2的示意图)。笔者认为,这样的系统都可以看成是一种广义的通信过程。因此,通信现象是客观世界一种普遍的存在形式。另外,人类提出的任何一个概念都是对客观世界的抽象和概括,信息概念也不例外。在建立信息这一概念之前,对信息存在的基础进行详细考察是十分必要的。通过调研大量的文献,笔者对上述广义通信过程的认识提出以下一些看法:(1)在物质运动过程中,消息是依附于物质运动的外在表现形式,是一种客观存在。消息存在于客体和主体的相互交流过程之中,是主体和客体之间相互联系、相互作用的外在表现。人类对外部世界的感知,是通过接收各种消息(声、光、电等)来实现的。(2)两个个体之间的通信是最基本的形式。我们总可以将多个个体之间的通信,在时间和空间上把它们分解成为一对一或一对多的形式。实际上,在人们认识客观存在的通信过程时,就存在着两种结构相似,但功能各异的信息模型(或通信过程)。这两个信息模型分别是实际通信过程的信息模型和人类认识这个通信过程的信息模型。本文将属于客观世界、与人无关联的信息模型称为第一通信模型,而将人与外界进行交流的模型称为第二通信模型。(3)个体之间的交流实质上是运载消息的载体的交流。载体被交流主体接收之后,在主客体之间、以及主客体内部会产生相应的运动和变化。这种变化的表现形式就是消息。主体获取的是载体,外在的表现是消息,而不是直接获取信息。对各种人造系统而言,这种消息就是通常所说的信号。(4)通信结构(即系统)的形成是一个历史发展过程,这个过程伴随物质世界发生发展的始终。在通信结构的产生、发展、完善过程中,单从如何实现物质和能量在主客体之间的传递交换而言,一直是以提高这种交换的可靠性和有效性为目的和出发点的。(5)物质和能量的交换具有极强的等级和层次性差别。通信结构的形成是建立在物质世界实际状况基础之上的,有什么样的发展程度,就会有什么样的通信形式。它是自然界各种物质相互作用和联系的手段和途径。(6)通信结构的形成是物质运动的一种高级形式,是主体和客体之间相互作用、相互联系的必然结果,是物质运动方向性的具体表现。只要存在物质和能量交换的地方,随着交换频率和强度的增强,在效率和效用的驱使下就会有某种经过空间和时间变换律作用的、逐步有序发展而形成的通信形式。可以将某个通信系统划归成封闭的形式,但从通信赖以存在的基础来看,它应当是一个开放系统。不管是哪一种通信形式,都是在一定的系统目标指导下有组织、有步骤、各部分协调一致共同作用的结果。当然,这种描述本身就带有拟人化的认识成分。3.3信息的内涵是物质本文认为,信息不是物质的。到目前为止,并没有发现可以称之为“信息”的物质;更没有发现这种信息物质的存在,对客观世界其它物质的运动和变化产生了影响和作用。人们并不需要依赖“信息”物质的作用,也能够用各种自然科学理论和方法来描述、解释自然界所有物质的运动过程和规律性。自然界的发展变化是有方向的,这种方向性的外在表现是有序性,更确切地说就是有序性的消息。显然,消息不能够等同于信息。某些学者所谓的“本体论信息”是不存在的,正确的提法应当是“本体论消息”或“本体的消息”。信息来源于物质的运动和变化,但机械式的运动不蕴涵任何信息,信息存在于变化着的运动之中。同样的消息,对于不同的人会产生不同的反应。因此,起码可以这样断定:消息所包含的某部分信息也是因人而异的。穷究其本质,显然也不可能形成自身独立运动的“信息场”。因此,可以肯定地说,信息不是物质的。文献指出,人类具有两个信号系统,即第一信号和第二信号。第一信号是现实具体的信号,它是直接作用于感觉器官的具体刺激,如灯光、铃声等。第二信号是现实的抽象信号,是语言的词语所构成的刺激,是第一信号的信号,它为人类所特有。该文献还进一步指出,人类的全部神经活动分为三个等级。第一级是低级的非条件反射,这是生命最根本的反射活动,没有这种反射就没有生命。第二级是以非条件反射为基础的条件反射,即以实物为条件刺激的第一信号系统。第三级是以第一信号系统为基础,以语言为条件的第二信号系统。显然,第一和第二级神经活动均属于形式固定、机械式的运动,故不存在信息的流动。而在以语言为条件的第二信号系统中,属于意识的那一部分也是一种确定性的描述——理性的知识。按照Shannon的观点,这种确定性的认识,即意识的信息量为0。从而可以看出,哲学中两个重要的概念——思维和意识之间,存在明显的、以信息运用为特征的区别。进行进一步考察的话,在第一、第二层次的通信形式中也只有确定性的、固定刻板的运动和变化。这种变化的信息量等于0,其本身也不包含任何信息。既然信息量为0,也就是没有信息。但是可以肯定地说,除此之外确实存在某种形式的作用,笔者认为这种作用就是信息。从拟人化的角度来看,自然界物质之间的相互作用和运动,信息似乎起到了非常关键的作用。但物质之间的交流实际上是通过载体实现的,物质的运动也只得到了承载这种消息的载体的交换。通过这种交换,主体和客体都实现了某种需要,或者满足了人类的需要。如果对信息的来源进行详细考察的话,可以得出这样的结论:信息实际上就是指结构的相似性,随时间、空间变化的有序性程度;是系统状态变化的好坏、高低、合理性与确定性程度,以及规律描述的精确程度;是通信之后获得的信息量的总称,是对系统不同侧面多项指标进行考察的综合结果。概而言之,就是认识论上所指的语法信息、语义信息和语用信息,信息属于人类认识论的范畴。3.4意识活动是人类实践活动的一种表现可以肯定地说,如果没有信息,意识也就无法形成,人类也就无法把握物质世界的发展与变化。没有信息的指引,人类甚至连日常活动都将寸步难行。笔者认为,信息的作用有两个方面:一是信息沟通了理性认识和不可知世界的联系,使人们能够对不可知的世界进行感悟、推断与证伪,实现人类认识的进步和飞跃;二是信息实现了意识与感性认识的沟通,引发出人类日常有目的的行为和活动。事实上,信息指导着人类所有有目的的生活和生产实践活动。消息是物质的,消息进入人类的感觉器官后,通过神经脉冲的传输作用进入大脑;而大脑的神经元接收来自外部的信号,这将进一步触发通过长期的重复性作用形成的各种联系,导致意识的运动。意识的运动可以触发人类两类活动,一是思维认识活动;二是人类的实践活动。这两类活动过程中表现出来的意识活动,实际上是对存在于人类表象和意识之外的外部物质世界运动的一种真实映射,它与物质世界的运动具有同样的真实性。根据有些学者的观点,一切思维活动都是一系列概念的转换流动过程,而概念都是通过其操作物——符号形式来体现的。因此思维活动就是符号的操作活动,体现为意义符号单元的扩充、分解、组合、再生等过程。从认识论层次来看,本文认为触发与驱动这种有意义符号流动的动力就是相应的信息。3.5信息的运动信息是工作的基础意识的获得是通过对客观世界中获得的各种消息进行加工、探索,由此获得把握客观世界内部蕴涵的规律性来实现的。这个过程的基本途径是人类大脑的理性思辨,以及在获得了事物本质联系和各种重要信息的基础上,实现对客观世界的逼真映射和模拟。但人类的任何意识和生产实践活动都是建立在价值和效率基础之上的,每一个行动、每一次尝试,都在这个尺度的指引下有方向性地发展着。因此信息既是意识的源泉,也是行动的航标灯,更是通向未知世界的桥梁。而信息的存在依赖于意识,意识是信息运动和作用的基础,本文将这部分信息称为主观信息。信息还有另外一个基础是感性认识或世界2。依赖于世界2的信息本文称之为客观信息。也应当看到,物质运动及这种运动变化的方式进入人类大脑的过程中,经历了两个环节的传输,第一是感觉器官与外界进行消息传递,输入大脑皮层形成人类的映像与感知;第二是映像和感知通过信息的作用,触发人类的思维和意识活动。在第一个环节,特定的客观事物(例如地图)提供给人类的信息量是有限的,即在具体的历史条件、生产力水平和科学技术条件下,任何事物的客观信息量存在着一个上限。因此,客观信息的信息量是受人们对客观事物认识的深度、广度,以及事物本身复杂性程度的限制。但是在第二个环节中,不同的人由于受知识水平、心理状态、个人经历、性格喜好等因素的影响,实际获得的信息量会有很大的不同。也就是说,主观信息的信息量受到个人自身认识能力和水平的限制。在同一个消息面前,人们也就会有不同的表现。在进行信息理论的研究过程中,应当对主观信息量和客观信息量进行合理的区分。4运动理论的适用范围通过详细的分析研究,确实可以看出信息是使概率分布发生变动的东西,是事物联系的普遍形式,是事物之间的差异,是负熵;从发展的观点看,信息是系统组织程度的度量,是集合的变异度,是物质和能量在时间和空间中分布的不均匀性;信息源于运动之中,是实现各种意识联系的精灵和闪电。同其他理论一样,信息理论有其自身的适用范围;它适用于系统在运动过程中,存在运动状态之间联结的不确定性、对系统内部规律认识的模糊性和功能目的难以把握的场合。一句话,它适用于需要面对不可知、部分可知和不确定问题的时候。通过前面的讨论,本文尝试给信息做如下的定义:信息就是与人类思维和意识活动紧密相关的,在客观世界的运动过程中,用来衡量事物运动状态、方式和运动过程的有序程度、确定性程度,或效用价值和效率高低的一种综合性测度。5生产实践的出路和目通过前面的讨论,可以得出以下几点看法:(1)应当用科学的信息理论来指导人们的生产和实践活动。从信息的来源告诉我们,为了认识物质世界,进而改造物质世界,应当大力提高对物质世界的检测水平和能力。实践证明,人类无数的科学进步都是通过提高检测技能和检测水平、拓宽检测领域来实现的。人类为了获得自身感觉器官无法感知的外部世界,扩大仪器探测的领域、范围,提高仪器测量的精度、灵敏度是唯一的出路。(2)从消息的传递过程告诉我们,事物之间的相互联系和相互作用是导致物质世界发生变化的原动力,这种作用必然伴随着消息的运动。这种联系和作用还可以在时间和空间中实现相互的转换。应当根据实际情况,在生产实践中合理地利用这种转换,以便实现通信联系的最优化。(3)从信息的内容上来看,应当大力加强信息基础科学的研究,而其中的关键,是要认识各种通信形式中物质和能量交换的层次与等级,以及这种交换的发展程度与信息模型之间的联系和规律性。我们不仅要开发各种检测仪器,以便获得更多有用的信息,而且还要加强对信息提取和处理方法的研究,提高信息处理的水平和质量。(4)从信息的本质上看,在具体的生产实践过程中,应当注重经济意识、有效性和可靠性原则。在生产过程的每个环节,都应当将效率和效用价值作为衡量工作好坏的标准。当然这不是实用意义上、单方面的效率和效用标准,而是建立在系统目标控制下的效率和效用标准。对于任何一个企业而言,效率和效用是永恒不变的主题。(5)从信息认识论意义上看,应大力加强熵和测度等基础理论的研究,提高人们把握全局的水平和能力。也只有提高了信息定量化的水平,才能更好地为生产实践服务。6两种形式的通信模型(1)自然界各种物质之间的相互作用是通过载体实现的,是载体的交流和作用。通过这种交流,主体和客体都实现了某种程度的需要,或者