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兼容简单系统和复杂系统的广义信息理论

发布时间:2019-05-02 06:10 来源:未知 编辑:admin

  [导读]在广义信息原理中所谓信息就“是指通过特定媒介对存在者状态及过程的映射、显示或反映,是存在者间接的、非实体性的、功能性的存在”。

  现有信息理论的缺陷主要是不能兼容简单系统和复杂系统,不能回答复杂系统信息处理中的语义增值即信息创生问题,针对这一缺陷,状态论提出了兼容简单系统和复杂系统的广义信息理论。在广义信息原理中所谓信息就“是指通过特定媒介对存在者状态及过程的映射、显示或反映,是存在者间接的、非实体性的、功能性的存在”。广义信息原理揭示了简单系统与复杂系统信息处理的区别,提出了广义信息存在的三个相对独立的环节,即与信源结合的实有信息,与信道结合的实在信息,与信宿结合的实得信息。提出了复杂系统信息处理中的语义畸变、语义转换、信息创生等新概念,该原理为描述和处理复杂系统中的信息对象提供了基础性的原理与方法。

  一、广义信息的界定及分类1.时信息的不同定义到目前为止,围绕信息问题出现了若干不同的定义,列举如下信息就是信息,既不是物质也不是能量;(2)信息是事物之间的差异;(3)信息是集合的变异度;(4)信息是一种场;(5)信息是系统的复杂性;(6)信息是一种关系;(7)信息是事物相互作用的表现形式;(8)信息是事物联系的普遍形式;(9)信息是物质和能量在时间和空间中分布的不均匀性;(10)信息是物质的普遍属性;(11)信息是收信者事先所不知道的报道{(12)信息是用以消除随机不定性的东西{(13)信息是使溉率分布发生变动的东西;(14)信息是负熵;(15)信息是有序性的量度;(16)信息是系统组织程度的量度,(17)信息是被反映的差异度;(18)信息是被反映的变异度;(19)信息是被反映的物质的属性;(20)信息是人与外界相互作用的过程中所交换的内容的名称}(21)信息是与控制论系统相联系的一种功能现象;(22)信息是作用于人类感觉器官的东西{(23)信息是选择的自由度;(24)信息是通信传输的内容;(25)信息是加工知识的原材料I;(26)信息是控制的指令,(27)信息就是消息;(28)信息就是信号;(29)信息就是数据;(30)信息就是情报报;(31)信息就是知识;(32)信息是泛指表象事物的符号和物质的虚象形态。

  为了获得一个比较合理的、概括性较高的信息概念,我们不妨从不同层次对各种信息定义进行分析。

  早期,人们只把信息看成是消息的同义语。例如,一千多年前我国唐代就有“梦断美人沉信息,日穿长路倚楼台”的诗句,其中“信息”一词就是音信、消息的意思。在西方的许多文献著作中“信息”(Information)和消息(message)两词是互相通用的。出现电信技术后人们以为信息就是信号。随着电+il算机的应用人们又提出信息就是数据的说法。此外,还有把信息看成是情报、知识等的说法。日常用语的信息定义抓住了一些表面的共同点即消息、信号、数据、情报和信息等是被通讯传输的东西。实际上,消息是信息的外壳,信息则是消息的内核。信号也不等同于信息,信号是信息与载体的混合体,信号中包含着信息,信息是信号所载荷的内容。例如,同样一个信息既可以用这种信号来载荷,也可以用那种信号作载体。至于数据,它只是记录信息的一种形式而且不是唯一形式。日常用语的信息定义,只是回答了什么东西中包含着信息,而没宥直接回答信息是什么的问题。

  1928年哈特莱发表了一篇题为《信息传输》盼论文。论文中,他把信息理解为选择通讯符号的方式,用选择的自由度来计量信息。1948年,美国数学家申农发表《关于通讯的数学理论》论文,他以概率论为工具给出了计算信源信息量和信道容量的方法和一般2081公式。申农明确地把信息量定义为随机不定性程度的减少,即信息是用来减少随机不定性的东西,随机不定性指由于随机因素造成的不能肯定的情况,在数值上可以用概率熵来计量,申农的信息也可表述为能够使熵减少的东西。

  维纳在19 50年出版的《人有人的用处:控制论与社会》一书中这样理解信息:“信息就是我们在适应外部世界,并把这种适应反作用于外部世界的过程中,同外部世界进行交换的内容的名称”,维纳把人与环境交换信息的过程看做一种广义的通讯过程。广义的通信可以泛指人与人、机器与机器、机器与自然物、人与自然之间的信息传递与交换。维纳将信息看成是一种系统的组织程度的度量,是有序程度的度量和负熵。

  通讯领域和控制论对信息的界定,比把信息仅仅看成是消息的日常用语的理解要深刻得多,但是此种信息定义也是有缺陷的。首先,这种信息概念只讲信息的形式因素(称为语法信息)而排除了信息的含义因素(语义信息)和价值因素(语用信息),因此,它的适用范围很有限。其次·它只考虑了随机型的不确定性,不能解释与其他形式的不定性(如模糊不定性)有关的信息问题。再次,这种信息定义只是回答了通讯和控制中的倍息定义,没有从更广泛的普适角度回答信息是什么的问题。

  (4)从事物变异度或差异度的分析。为了从更广泛的普适角度揭示信息本质,有人引入了变异度、差异度的概念。这种理论认为“信息就是差异”,“信息包禽在事物的差异之中”。称“信息是物质能量在时间及空间分布的不均匀性”。不均匀性是一种差异的表现。信息载体在物质层面的确由物质能量在时空分布中的不均匀产生和传递,但差异论只是说明了信息如何产生或负载信息的载体存在形式,但这仍然不是信息的本质,没有回答信息是什么的问题。

  针对狭义信息论的缺陷诞生了广义信息论。广义信息论将信息的定义分成若干层次。最高层次也是最普遍的层次叫做本体论层次,这个层次上定义的信息是广义信息,广义信息的适用范围晟广。

  根据不同的约束条件可以给出不同层次和不同适用范围的信息定义。例如,假若对本体论层次的信息定义引入一个约束条件——必须有主体(如人、其他生物或机器系统)并且必须从主体的立场出发来定义信息,那么本体论层次的信息定义就转化为认识论层次上的信息定义。认识论层次上的信息定义适用范围比本体论层次的定义范围狭窄。在本体论层次上,信息的存在不以认识主体存在昀条件为转移,即使根本不存在认识主体,本体信息也仍然存在。在本体信息这个层次上可以说在宇宙诞生或在地球上出现人类以前,各种本体信息就早已经存在了,只不过没有人去感知和利用而已。对认识论层次而言,没有认识主体也就没有所谓认识论意义上的信息,即在人类出现之前根本不存在以人类为观察主体的认识论层次的信息。

  本体论层次的信息定义以中国学者钟义信的看法为例:“某事物的本体论层次信息,就是该事物运动的状态和(状态改变的)方式”。该定义中所说的“事物”泛指一切可能的研究对象,包括外部世界的物质客体,也包括主观世界的精神现象。定义中所说的“运动”泛指一切意义上的变化,包括机械运动、物理运动、化学运动、生物运动、思维运动和社会运动等。本体论层次的信息是无条件的,没有出现主体因素,与主体无关,不以主体的条件为转移。

  再来看广义信息论对认识论层次信息的定义,“某主体关于某事物的认识论层次信息是指主体所感知的或该主体所表述的相应事物的运动状态及其变化方式,包括状态及变化方式的形式、含义和效用”。其中,主体所感知的事物运动状态及变化方式是外部世界向主体输入的信息,而主体所表述的事物运动状态及交化方式则是主体向外部世界(包括向其他主体)输出的信息。

  需要特别强调,由于gf入主体这一条件,认识论层次信息概念具有了比本体论层次信息概念丰富得多的内涵。首先,作为主体的人具有感觉能力,能感受到事物运动状态及变化方式的外在形式。其次,人具有理解能力,能够理解事物运动状态及其变化方式的内在含义。再次,人有目的性,能够判断事物运动状态及其变化方式对其目的而言的效用价值a对于正常的人类主体来说,事物的运动状态及其变化方式的外在形式、内在含义和效用价值三者之间是相互依存不可分割的。因此,在认识论层次上研究信息问题“事物的运动状态及其变化方式”就不像本体论层次那样简单,它必须同时考虑判形式、含义和效用三个方面。 本体论层次的信息定义和认识论层次的信息定义是最基本的信息定义。如果在认识论层次信息定义基础上再引入某种约束条件,认识论层次信息定义将转化为更低层次的信息定义,引入的约束条件越多,定义的层次就越低,由此形成了信息定义体系。广义信息论的信息定义语、通讯和控制论的信息定义前进了一大步。它的主要优点在于分成了本体论、认识论等层次,并且将以往人类认识的信息定进去,具有一定的普适性。

  信息的哲学研究目前还处于初期阶段。研究的热点‘也是争论的焦点’主要包括信息的哲学层次的定义是什么?信息概念是否属于哲学范畴?信息的本质是什么?等等,目前尚无被人们普遍接受的结论,有待进一步深入研究和探索。我们列举几种不同的带有哲学倾向的信息定义:“信息是物质的一种存在形式,它以物质的属性或运动状态为内容,并且总是借助于一定的物质载体传输或储存”。“信息“是物质的一种普遍的基本属性,是关于系统的组织性和复杂性的规定性及表征”。“信息是事物的存在、特征、运动和变化,事物间相互关系的一种反映。简单说信息就是事物系统的动态反映。

  “信息是物质的一种反映属性,是被一物所反映的另一物的属性或状态”。“信息是客观事物存在的方式和状态的自身显示,它是标志客观事物间接存在性的哲学范畴”,现有哲学理论对信息界定可分为几种类型。其一,分布论,将信息看成是物质能量在时空中分布的不均匀。其二,属性论,将信息看成是物质的一种属性,是一种存在方式。其三,关系论,将信息看做是一种关系范畴。其四,表征论,认为信息既不是物质和能量也不是事物的属性和关系,也不是事物本身而是对事物属性存在方式的表征。这些定义有几个点可以接受,例如:信息与对象的存在及运动状态有不可丹割的联系;信息卫不是对象存在本身,也不是信息载体本身;信息本身也是一种客观存在。 3.状态论对本论信息的定义 由于状态论有相当的篇幅谈论智能和思维的信息处理,因此,有必要对信息概念作一些探讨并给出可以操作的定义。信息的本体论定义如下;“信息是事物及现象的存在方式之一,它是通过一定的媒介对客观事物及运动状态的一种映射、显示或反映。它标志事物及现象的间接的非实体性的存在叽邓]。

  简言之,信息就是对存在者状态及过程的映射、显示或反映。 这里所说的客观事物及现象泛指一切“存在”,包括物质存在、精神存在、实体存存、非实体存在、关系存在、静态存在、动态存在,甚至也可以是更低一层次的信息存在。特定媒介则指物质、能量及事物之间的相互作用或符号等。该信息定义可以从四个方面去理解: (1)信息是事物或现象的存在方式之一这句话揭示了信息概念的外延。世界上的事物可以以多种方式存在,如可以以物质方式存在,可以以能量方式存在,可以以时空方式存在,还可以以相互作用方式存在,或者以信息方式存在。信息存在方式只是事物的存在方式之一,而不是事物的全部存在方式。所卧信息存在不能与客观事物的其他存在画等号。 (2)信息是对客观事韧及运动状态的映射、殛示或反映,这句话揭示了信息概念的本质内涵。信息显示的对象是客观事物及运动状态,或者说客观事物的存在及状态是信息显示的内容。客观事物及状态是信息之源,是第一位的,没有客观事物也就不存在对它的显示,也就没有信息问题。信息虽然不是客观事物及运动状态本身,但却是对它的映射、显示,映射是过程,屁示是结果。

  “显示”一般针对简单系统的情况,“反映”针对复杂系统的情况。信息内容反映客观事物的存在状态,获取了客观事物及运动状态的信息,也就把握了客观事物及运动状态。

  (3)信息是通过特定媒介对客观存在的显示,这句话揭示了信息对信息载体的依存性。信息在特定条件下可以与信源分离,但却永远无法与信息载体分离。信息的传输、存储和发挥作用都离不开载体,信息与载体同在。

  (4)信息是事物的间接的非实体存在。首先,这句话揭示了信息本身也是一种客观存在。就是说本体论信息存在是独立于人的意识之外的不以人的意志为转移的,信息的客观性一点也不亚于它所显示的客观事物本身的客观性。其次,信息是事物的间接存在,这句话还揭示了信息是一种特殊的客观存在,它是对直接存在者(客观事物及运动状态、存在方式)的间接存在。与直接的第一存在相比,它是派生的或伴生的第二存在。没有直接存在者就没有它的间接存在者即信息存在。信息是间接存在还表明了信息与它显示昀对象之间的联系与区别。非实体性存在指信息与物质、能量不同的特征,信息不直接占据时间空间,只有信息的载体才占据时间空间。

  给本体论层次的信息下了定义之后,再来看认识论层次的信息概念。认识论层次的信息概念加入了主体(人、高级生物、机器)与客体(客观事物)的约束。因此,认识论层次的信息外延比本体论层次信息要小。定义如下:“认识论层次的信息指,通过特定媒介主体对主客体相互关系存在的显示或反映”。包括对客体存在的显示;对主体存在的显示;对主客体相互作用存在的显示。一般情况下认识论信息以语法、语义、语用种形式存在,存在着与信源结合的实有信息,与信道结合的实在信息和与信宿结合的实得信息三个环节。请注意,认识论信息与本体论层次的区别在于认识论信息只在关系中存在,它反映和是示关系存在。离开了事物之问的关系不存在所谓认识论信息问题。从哲学层面看,存在者是最高范畴,世界上只有存在者及存在者之间的关系存在。本体论的信息是存在者的~部分,认识论的信息是关系存在的-部分。其他层次的信息定义包括通讯信息、思维信息等均可在认识论信息基础上加上相应约束条件加以定义,不再列举。 5.状态论时信息的分类 根据不同的标准可以将信息划分成不同的类别:

  (2)根据信息的对象性质可以划分为:物理信息、化学信息、生命信息、思维信息、社会信息等。

  (3)根据客体与主体的关系可以划分为:客观信息(客观世界中的一切信息)和主观信息(指人的信息,包括知、情、意、需要、兴趣、动机、态度、信念、理想、世界观、气质、能力、性格、人的知识等),主观信息从本体论层次看,归根到底还是客观信息,是从客观信息转化而来的,是存在于人们头脑中的信息客体。

  (4)根据信源和载体的性质可以划分为:声音信息,电子信息,光学信息,如图像信息、文字信息、数据信息、计算信息等。

  (6)根据每一信息事件的自身层次结构和功能划分,可以将信息分为语法信息、语义信息和语用信息三个部分。语法信息指信息的外在形式,语义信息指信息的含义内容,语用信息指信息产生的效用。

  (7)根据信息与信源、信道和信宿的关系可以分成:实有信息、实在信息和实得信息,实得信息还可以分成直接实得信息与间接实得信息等。

  (8)根据信息与自然和人的关系可以分成:自然编码的信息和人工编玛的信息。人丁编码的信息往往与符号有关,以符号为载体。自然编码的信息存在于不被人干扰的信息对象中。

  (9)根据信息内容在信息处理中的变化分成:信息的语义畸变,信息的语义附加,信息的语义创生等类型。简单系统中的信息处理只存在语义畸变,受信源、信道和信宿噪声干扰生产的语义畸变,不存在信息的语义附加、语义创生。只有复杂系统如智能主体的信息处理中才存在信息的语义附加、语义创生。

  信息是对事物及运动状态存在方式的显示。虽然信息不是它显示的对象本身,但只要对象的存在是客观的,对它的显示(信息),也就是客观的。本体论信息与它反映的对象一样并不以是否有观察者为转移,信息的客观性不是信息自身固有的,信息的客观性是由信源和载体的客观所决定和赋予的,例如,在人类出现之前,早就有地球、太阳、宇宙的存在及显示它们的地球、太阳和宇宙信息的存在了。

  物质存在是普遍的,只要有事物的存在,也就有与它对应的信息存在a现实表明,从自然界到人类社会到人的思维,信息是无所不在的。有一种流行的观点认为“信息仅仅存在于人的头脑中,包括人的头脑所观察到的和己得起来的,以及随之进行分析,直觉和归纳所得到的东西”或者“信息是在物质的一定组织程度上产生的,即在具有控制的情况下产生的。信息仅仅为生物界社会和工程控制系统所固有。”以上说法的共同特点就是都否认信息的普遍性。当然,对于认识论层次的信息,对于那些有严格约束条件的信息定义,当这些条件不成立的时候,这样定义出来的特定层次的信息可以认为不存在、不普遍,但本体论层次上定义的信息是普遍存在的,它的普遍性是由它所显示的客观事物的普遍性所决定和赋予的。这是一个存在对象两种存在方式的本体论,即对象的实体存在与信息存在两个对象同在的观点。

  长期以来,人们对信息的守恒与不守恒已经争论得很久了,各有道理,互不相让。如果将信息从过程角度分类为三个环节即与信源相联系的实有信息,与信道相联系的实在信息,与信宿相联系的实得信息可以觯决此分歧。所谓守恒与不守恒的含义,守恒实际上就是指某种不变性,不守恒指的是某种变化性。因此,讨论信息的守恒与不守恒,要区分是指信息的数量还是语义内容,不能笼统地讲信息是守恒还是不守恒。

  (2)广义信息在实在信息环节数量不守恒,有多少信息载体,就可以复制出多少信息,但信息的语义内容是守恒的。

  (3)广义信息在实得信息环节有两种情况:①对于简单系统,如通信系统和计算机系统,实得信息语义守恒,数量不守恒,这与实在信息环节的情况差不多。②对于复杂系统·如生命系统、社会系统、思维系统,实得信息数量不守恒,语义内容也不守恒,复杂系统中有信息的语义附加和信息内容的创生。主要是通过信宿内信息的直接实得与间接实得的组合产生的,作为信息的接受者(信宿)也在变化,信宿的变化也会导致认识论层次信息的变动。信宿随时间推移自身状态变化会导致对信息的采集、加工、解释发生变化。信息存在的动态性不守恒是绝对的,否则世界就不会进化了。

  4.信息存在的相对独立性 (1)信息是客观事物的间接存在。它源于客观事物,但它却不是客观事物本身,它是一种相对独立于客观对象的“存在”。 (2)信息耐信源的关系是相对独立的,信息可以与信源同在,也可以一与信源分离,遥过信息载体时空上的转移与信源分离。现实中信息的传输、复制、转换之所以可以实现,就是以信息的相对独立性为前提的。

  (3)信息内部各部分之间是相对独立的,认识论层次的信息有语法、语义和语用之分,而语法、语义、语用之间的关系是相对独立的。一定的语法信息,不一定反映唯一的语义,一定的语义也不一定产生唯一的语用效应,语法、语义、语用信息如何结合、如何相通要视具体的信息捆绑关系决定,要由信息接受者的状态决定,要由信源与信宿二者共同决定语法、语义、语用信息的关系。

  (4)信息与信宿是相对独立的,同一个事物(信源)的信息在不同的观察者(信宿)那里可能是不同的。信宿不同,对信息的语法、语义和语用结果都不同。

  (5)信息对载体的关系是相对的独立。同一信息可以负载于不同类型不同层次的载体,同一类型的载体可以负载不同信息。信息的相对独立性决定了信息具有可传递性、可转换性、可复制性、可分割性、可捆绑性、可压缩性、可存储性、可共享性、可解码识别等。

  一方面信息是对存在对象的显示,没有对象的存在也就不会有对象的信息。我们把信息显示的对象称为信息源,简称信源。信潦的存在对信息来说是第一位的,而信息则是第二位的,是派生或伴生的。信息对信源的依赖是绝对的。例如,客观存在对象(信源)可以离开信息而单独存在,而信息的产生从根本上讲离不开信源。

  另一方面,信息也离不开它的载体。任何信息的产生、传递、保存和发挥作用都要以载体的存在为前提,客观世界中的物质、能量和相互作用是信息的载体。就信息的存在雨言,载体存在时信息就存在,载体转移时信息也就转移,如载体消失,它所负载的信息也随之消失。信息在产生中离不开信源载体,在传输中离不开信道载体,在信宿接受者那里离不开信宿载体。信息可以相对独立于信源而存在,但信息却一刻也不能脱离载体而存在,信息只能由一种载体转到另一载体,却不能没有载体,信息存在于信息载体之中。需要指出,物质、能量、互作用,既可以是信息载体,也可以是信源,而某一层次的信息也可以是另一层次的信源。信息对载体的依存性还表现为载体(物质、能量、相互作用)能够达到的地方,也是信息能够传播到的地方。同理,载体(物质、能量、相互作用)传递的速度也就是信息传播的速度,信息永远是通过载体来显示客观对象的存在和它自身的存在的。

  信息是对客观事物硬运动状态存在方式的映射、显示或反映,因此它具有反映客观对象的性质。一般情况下,人们认识一个事物往往是通过获取事物的信息来实现的。信息对客观事物的反映特性可以理解为-方面,其一,先有被反映的客观对象后有反映显示。其二,客观事物的信息与客观事物本身具有某种“对应性”、“同构性”、“相似性”或“同态性”。否则不叫映射不叫最示,人们只要认识了客观事物的信息,也就部分(不是全部)把握了客观事物的运动状态及存在方式。例如,人们照镜子或照相的时候,如果镜子不变形,相机不走样或变形较小走样较小,镜子或相片中(包含着被照者的光学特征信息)所看到的人(实际是人的信息),与从实体上看到的括人(客观对象)在光学特征上相差不会很大,光的空间分布几乎是对应的,或者叫某种程度的“等价性”。其三,信息的反映性也表明反映者和被反映者之间不是一回事,两者始终存在差异。信息对客观事物的反映,不可能是完全的,有时可能是片面的,甚至是歪曲的。信息与它反映的对象的差异来源于信源显示的不足,也可能来源于信息的载体的问题,或是信道中的干扰,还可能与信息接收者(信宿)有关,或者是四方面因素共同作用的结果。

  需要指出,信息对客观事物的曼示,反映在物理水平上是通过信源在物质、能量时空上分布的不均匀和它引发的对应的信息载体内物质、能量、相互作用在时空分布的不均匀实现的。如果没有它们在物质、能量、相互作用在时空中分布的对应性,也就不会有与客观事物“同构”或“同态”的信息显示。

  信息是对客观事物的显示,虽然“显示”本身也是一种客观存在,但对于它显示的对象(称为事物的直接存在)来说,信息存在是依附于直接存在的间接存在。没有直接存在,间接存在无从谈起。如果说物质、能量、相互作用是直接存在,那么信息则是对物质、能量、相互作用的显示,是它们的间接存在。当然,物质、能量、相互作用也可以成为信息的载体而存在。需要指出,信息仅仅是它所显示对象的间接存在,而它不是负载它的载体的间接存在。例如,同一内容信息可以用不同的载体负载,同一载体可以负载不同内容的信息,信息虽不能脱离载体,但它与载体在内容上无直接对应关系,信息不是对载体的反映,载体是被信息借用的对象。

  信息既然是对客观事物及运动状态、存在方式的显示,那么有多少种客观事物的存在就会有多少种提示它们的信息。世界上的事物是多种多样的,事物的运动扶态和存在方式也是多种多样的。显示它们的信息当然也就是多样性的。此外,客观事物还分成若干层次,现实中的信息也有与此对应的若干层次。例如,就人的存在而言,有在夸克、原子核水平的物理层次;有在分子水平的化学层次;也有在细胞和器官的生理层次;还有在脑整体的心理活动层次;还有人与人之间发生相互作用而形成的社会关系层次。这些不同的层次都有相对应的信息问题,不同层次的信息其内涵外延都不一样。信息的多样性和多层次性使人们很难找到统一的信息定义,对信息的理解自然也出现了本体论层次的信息、认识论层次的信息、通信领域中的信息等不同的定义。当然,本体论层次的信息概念是最抽象最普遍的,认识论信息概念次之。如果硬要给信息下一个统一的定义,应该以本体论和认识论信息为基本内容,依次增加约束来定义其他层次的信息。

  如果我们将夸克、原予、分子、宏观物体等直接占据一定时空有一定的质量的对象称为实体存在,那么信息这种存在与它们有很大的不同。信息是一种非实体性存在,信息的非实体性表现在它没有质量,也不会转化为有静止质量的物质实体和能量。一般情况下,信息并不直接占据一定范围的时间、空间,只有信源(客观事物)和信息载体才直接占据时间,空间。时间和空间作为客观存在也会被信息显示反映,例如,同样内容的信息玎以负载于很大的物质和时空范围内,也可以负载集成在很小的物质和时空范围内。又如,我们不能判定人的主观精神(信息)占据多大时空,最多只能判断主观精神的载体,即人脑的大小空间,人脑存活的时间长短。我们不要把信息载体占据的时空误认为是信息占据的时空。当然,信息的存在离不开信源和载体,信源和载体又离不开物质、能量、时间和空间、相互作用,所以信息归根结底还是离不开物质实体和时间、空问等客观存在。信息虽然是非实体对象,但它是有特定功能且能够发挥特定作用的对象,在实有信息和实在信息环节它代替信源和信道中的对象对信宿发挥作用。

  物质实体之间的相互作用是双向的,当客观对象作用于另一对象时,自己也就不可避免地同时接受了对方的作用。信息则不然,信息的产生和发生作用是单向的。第一,信源产生信息并决定信息,先有客观事物的存在,后才有对它的显示(信息)。信源一旦发生变化,信息也随之变化。第二,信息不能像物质一样反作用于信源,也不能反作用于载体。例如相片中的人形(含有人相貌光学的信息)不能反作用于真实的人,改变真实的人,也不能改变相片。叉如人们收听收看广播电视,但听众却不能改变广播电祝信号,信息作用是单向的。第三,信息的传递是单向的。信息的传递一般都是信源一信息一载体斗信宿,而不会倒过来,也不能改变它们之间的顺序。第四,影响和改变信息的途径也是单向的。要改变信息只有先改变信源或信息载体r人们是通过操纵信源和载体实现影响、改变信息的目的。一般情况下,人们不可能通过信息来直接作用于信息使之发生变化。信息之间没有直接的相互作用。信息之间的相互作用是间接的,要通过信息载体和信源为中介,也就是说信息发生作用需要通过物质、能量、相互作用等。第五,信息之间只有构成信源、信宿关系才会发生信息水平的相互作用。不具备信源、信宿关系的对象之间不发生作用,即使各自客观上存在信息也是如此。例如,人对一头牛弹琴,琴声所要传递的语义信息对方也没有接收到,也不会对它的行为产生多少影响。因为人和牛两者没有构成信源和信宿关系。在很多情况下,客观事物之间只有单向的信源与信宿关系,而无双向的信源、信宿关系。例如,生命体可以获取非生命体的信息,非生命体可以通过自身的物质、能量、信息影响牛命体。

  但是,非生命体却不能感知生物的信息,它们不是生命体信息的信宿。典型例子是:人可以认识石头的成分、结构、功能,获取有关石头的各种信息,石头是信源,人是信宿,它们之间有单向的信源、信宿关系,但是,石头却不可以认识人,因为它是非生命体,不能解读人的信息,不具备信息加工能力,不具备认识功能。总之,客观事物之间可以存在物质、能量、相互作用,这是双向的,但不一定有信息水平的相互作用,或者只有单向的信息水平的作用。

  信息与存在的区别和命名不是绝对的。信息(显示)是对存在(客观事物及状态)而言的。因为客观存在可以是任何对象,是物质存在、关系存在、能量存在、时空存在等,也可以是一种信息存在。在不同层次之间对低一层次信息存在的再显示叫信息之上的信息。例如:人的精神现象已属信息现象,而不是物质实体,它属于对主客体关系(人与环境)之间关系的显示。但作为一种精神存在(信息存在),还有对它进行高一层次显示的信息问题,如以符号为载体的精神现象或心理现象的信息。请注意,信息与存在的相对性指的是不同层次之间,而在同一层次存在者的信息就是信息,存在者本身就是存在者本身,二者有绝对差别,不能混同。存在者的直接存在不是信息,只有存在者的间接的非实体的功能性存在才是信息。

  各种客观存在的事物以及事物不同的状态存在方式之间可以互相转化。笼统讲,物质变精神这是物履存在经过了长时间的演化产生了人类以及人的心理现象。精神变物质,通过人的意志愿望,心理活动能动行为改218I变了物质世界。具体讲,信息的转化需要一系列中介和条件。缺乏一定的条件谈不上信息的转化,例如,接相互作用顺序,客观事物(信源)一载体斗信,息一信宿一客观事物一信源在信息水平上客观事物不能直接作用于另一客观事物,中间又隔着信息和信息载体以及信宿。信息之间也不能直接发生相互作用,中间隔着客观事物以及信息载体。信息只有通过对信宿的语用效应才能使信宿(客观对象)发生变化。又如,物质、能量和相互作用,可以作为信源产生信息,也可作为信息载体传输、转化和存储信息。但是,信息却不能反作用于信息,信息转化为别的东西需要在至少两种以上的客观对象之间才能实现。信息的可转化性及功能决定了它的价值性,信息与物质能量一样是一种有价值的资源,在信息社会中尤其如此。

  三、与信息相关的若干问题 1.信息与物质能量的关系 (1)信息不是物质也不是能量。

  在哲学层面我们把物质理解为独立于人的意识之外的并且可以为人所感知的客观实在。但这只是对物质概念所作出的最一般、最抽象的规定。从这种哲学抽象的规定中,我们仅仅知道物质本身独立存在于人的意识之外,知道物质的部分属性可以被人感知等一般性规定。但我们不能从物质概念的~般规定中找到具体物质以何种具体方式存在的答案。要探讨物质与信息的关系必须兼顾哲学概念的物质与具体科学概念的物质,特别是要将物质放到具体科学的层面上才便于讨论。如果仅按客观存在这个标准,本体论信息应该属于客观存在范畴,它也应是物质的一种“存在形式”,至少是物质存在形式之一。如有的学者就认为信息是一种客观存在“场”,像电磁场引力场一样的“信息场”。

  但是仅仅用客观性来探讨信息问题,不能揭示信息的本质,也不能将信息与物质存在的其他形式相区别。从具体科学的角度看,物质一般是指那些具有一定静止质量,占据一定空间时间且不断运动变化的实体存在。或者是以非实体方式存在的电磁场引力场等。能量只是物质的另一种存在形态而已。物质与能量之间可以互相转化通过爱因斯坦质能互换定律。自然科学的物质是有层次的,目前发现的层次有轻子,夸克,原子核,原子,分子,地球,太阳系,银河系,星系集团,总星系等。如果在自然科学层次上讨论信息问题,那么信息就不是物质也不是能量。

  (2)信息的产生、存在、传递和发挥作用离不开物质能量。首先,“信息是通过特定媒介对客观存在的事物及运动状态,存在方式的显示(映射),它是客观存在的间接存在”。因此,没有客观存在的事物也就不存在对它们的显示即信息的存在,客观事物是产生信息的源头。物质、能量第一,信息第二,信息由物质产生。其次,信息对客观事物的显示要通过一定的媒介或载体。信息的载体不是别的,正是物质、能量、相互作用,信息的存在需要以物质为载体。再次,信息在时空中的转移、传递也不能离开载体,这些载体还是物质、能量和相互作用。最后,信息传递到信宿之后,要对信宿产生一定的作用还是离不开物质载体,信息是不能直接作用于信宿使信宿发生变化的,它要以物质、能量、相互作用为媒介。

  总之,信息的产生、信息的存在、信息的传递和信息发挥作用都离不开物质、能量。在物理学深层次,信息是以物质、能量在时空中分布的不均匀产生的,信息的载体也是以物质、能量、相互作用在时空中的不均匀分布负载信息的,信息作用于信宿也是以物质、能量、相互作用在时空中的不均匀分布实现的。所以,在物理水平信息与物质能量在时空中的不均匀分布关系最密切。

  (1)物理水平上的相互作用是双向的,信息水平相互作用只发生在信源与信宿之间,而且是间接昀。我们把两个客观对象之间,一个对象的存在和变化能够引起另一对象的存在和变化,称为樽互作用。相互作用有高层次相互作用与低层次相互作用之分。在物理水平上,科学家发现四种相互作用,一是引力相互作用,广泛存在于一切静止质量不为零的物体之间,其大小由万有引力定律计算,作用范围距离似乎无穷。二是电磁相互作用,存在于一切带电体或具有磁矩的中性粒子之间,大小由库仑定律计算强度,比引力大,作用范围似乎也是无限,例如原子分子之间的结合力。三是弱相互作用,强度比电磁力小,作用范同一般在原子核内部。四是强相互作用,强度最大,作用范嗣一般也在原子核内部,超过10米~10.5米这个范围不起作用。事物之间的相互作用,可以是直接的,也可以是通过某种媒介的间接相互作用。自然界的四种相互作用是客观对象之间直接的双向的相互作用,只要有客观对象存在这四种相互作用都要产生,是无条件的。从信息的功能上看,信息也是事物间相互作用中的-种类型,传递间接互作则,互作220I用)是信息的信源和载体,没有四种相互作用的存在,也就没有信息的存在。从哲学本体层面上讲,信息本身也是一种事物间的间接的相互作用,是一种特殊高级的相互作用。

  (2)信息相互作用是复杂多样的,归根到底还是以物理水平的相互作用为媒介。如果把人与其他客观存在物分开来研究,那么宇宙间存在三类基本的相互作用。这就是,客体与客体间相互作用;主体(人,生物、机器)与客体间的相互作用;主体与主体间的相互作用。如果按相互作用的路径来划分有直接相互作用和间接相互作用两类。按相互作用的层次划分有物理水平、化学水平、生物水平、心理水平、社会水平等的相互作用,信息属于事物的间接相互作用存在,属于依靠物理水平的四种相互作用而间接存在的存在者。

  (1)信息的产生、存在、传递、发挥作用离不开时空。时间、空间与物质、能量一样也是一种客观存在,准确地说,时空实际有两种,一种是不以人的意志为转移的存在,一种是人对这种存在的理解建立起来的时间概念,本文不针对第二种时空。时空作为存在者,也可以进行相应的显示,也有它的相应信息问题。对时间的显示叫时间信息,对空间的显示叫空间信息。时间和空间呵以是信源产生信息,也可作为信息载体的存在前提而存在。在物理水平上,信息总是以物质能量在时空分布上的不均匀为存在前提(信源产生信息),信息也总是以物质能量在时空分布上的不均匀和相互作用在时空分布上的不均匀来负载和传递信息的。信息作用于信宿时,也是以物质、能量、相互作用在时空分布上的不均匀为媒介的。所以,信息的产生、存在和发挥作用一刻也不能脱离时间空间。

  (2)信息与时空的关系是间接的。信息对时空的关系不是直接而是间接的,它是通过信源和信息载体与时空建立关系的。信息之所以占据时空是因为信源和信息载体占据时空,而信息与载体叉不能分割开。信息与多大范围的时空建立关系取决于信源和载体占据多大范围的时空。例如,人们可以在几百平方米的地面上排出一个字符(信息对象),也可在1/10毫米的发丝上刻下相同的字符,二者文字信息一样,语义内容一样。又如,刻在石头上的字符可存在几百年几千年,而由电子信号为载体维持的字符以秒或毫秒为单位存在,二者文字信息一样。

  (1)信号是信息与载体的混合体。例如电磁渡信号、光信号、声音信号、人的表情。信号是信息载体与信息的二元混合体,在信号中信息与载体不可分割。倍号可以是第一信号来自具体的实物,也可以是第二信号即信号之上的信号,以符号或其他方式代表具体实物。例如,以铃声代表事物即将到来,以语言和文字代替它们代表的对象。信号既然是信息与信息载体的混合物,信号与信息当然就不是一回事,它们是两种相互区别的对象。

  (2)在信号中信息对载体有相对的独立性。首先,同一内容的信息可以使用不同的载体而形成各种不同类型的信号。例如,通报敌情,既可以点起烽火(古代)也可以使用电报、电话,甚至用无线电波通信(现代),也可吹起号角(无现代通信手段的时候)。其次,信息载体与信息可以相对分离,例如,打开收音机,人们可以收到各种来自外部和机器产生的信号,但不一定接收到信息,不懂英语的人,可以收到英语广播的声音信号,但什么语义信息也收不到。可见,尽管人们可以接收到各种信号,但也可能不一定收到信息。再次,信息对载体的独立性是相对的。现实信息都U信号fi产生和传递。信息与载体同存,任何信息的存在要么依赖于某一种载体,要么依赖另一种载体,但不可以不依赖任何载体而存在,所以,现实中的信息又都是以信号的方式存在,以信号的方式进行传递的,这是信息与信号的联系。只有当信息解码了信息,接收了信息的话义,信息及功用才从信号中剥离出来。

  信息是对客观存在的显示,客观存在是多样性多层次性的,信息也就是多样性多层次性的。由此信息之间的关系也是多样性多层次性的。

  (1)信息之间不能发生直接的相互作用。信息之间要发生相互作用必须以信息载体为媒介。特别是不同类型不同层次的信息之间,更无直接相互作用可言。只有改变信息的信源和信息的载体(改变物质、能量、相互作用)才能改变信息。

  (2)不同层次的信息之间可以构成存在与显示(信息)的关系。即低一层次的信息(与低层信息载体同在的信息)可以作为一种单独的客观存在对象被显示或映射,我们称为信息之上的信息,对反映的再反映。这种对信息存在的再显示需要对信息载体进行多次转换,在多次显示中,原有信息会被精简也会丢失一部分。叉如,人们看一本书,书上直接看到的只是文字符号,以及文字符号的不同排列的信息。但这决不是看书的目的,人们所需要的信息是文字符号及排列所包含所代表的对象即具体内容的信息。一个文盲看书所获取的只是文字符号信息,是一次映射,而一个非文盲看书获得的是书中包含描述的情节内容,是二次甚至是多次信息的映射。 (3)信息等价与转换问题。同一类型.同一层次,同一信源和信宿关系的信息之间如果语法信息相同则它们之间的信息内容也相同,语义相同语用效果也相同,称为信息等价。请注意,信息内容与载体类型无直接关系。不同层次不同类型的信息之间,可以转化,低层次信息可以上升为高层次信息表述,高层次信息也可还原为低层次信息表述。但这不是线性转换关系,信息转换还需要以信息载体的转换为前提。

  对信息的量与质有三种层次的理解,第一种层次的质是指所有信息的共同本质,即信息区别于其他存在(如物质、能量)的规定性。这个规定性已由本体论和认识论层次定义及特征表述,不再重复。第一种层次的所谓信息的量是组成信息的局部以及各要素及关系。第二种层次的理解,信息的质是指不同类型不同层次的信息,区别于他类型他层次信息的规定性。例如,物理层次的信息、化学层次的信息、生物层次的信息、思维层次的信息、社会层次的信息等,相对应信息类型和层次不同,载体不同,各自的量质规定性也就不同。第三种层次的理解,信息的所谓“质”是针对信息的内容,即一信息对象内容与他对象信息内容的差别。按狭义信息论,通信层次的信息之间没有质的差异只有信息量的差异,即它们消除多少不确定性,动用了多少电子信号,但这是针对同一类型同一层次的信息而言。而不同层次不同类型的信息量与质具有不同的内容。

  当然,如果可以将不同类型不同层次的信息最终转换到物理水平层次,信息彼此之间的差异也就是物质、能量在时空上的分布的量的区别罢了。由于量与质规定的相对性,微观层次的量可以转化为宏观层次的质。而宏观层次的质也可转化为微观层次的量。正如事物的质与量可以转换一样,在信息层面也同样存在这样的转换,对信息质的描述,可以化解为其内部微观层次的要素及关系的量的描述。目前,有相当一部分人以为对事物质只能进行质的描述,而对量的描述也只能限于量规定的描述。量不能描述质的问题。数学是对量的描述,因此不能描述质,这种片面观点其实是不能正确理解质与量规定的相对性造成的。根据信息的量与质转化关系,许多属于信息质的问题实际上可以通过物理水平的0,1电子信号即量所表达。

  结构指的是组成对象的要素之间的关系,有时间结构,空间结构,时间空间统一的结构。物质、能量、相互作用在时间和空间中的分布是结构,符号之间的关系也构成结构,甚至信息层次的对象之间也存在结构,也是通过信息要素之间的结构来形成整体的信息内容。物质靛量的结构是产生和维持信息存在的充分必要的条件。信息发挥作用也要通过改变载体结构来实现。载体结构的变化产生信息内容的变化,反之,信息的变化也导致结构的变化。结构与信息内容同在、同变。但结构与信息不是一回事,结构是对象的直接存在,信息则是对象的间接存在,实体或符号结构归根结底只是信息的载体。在信息的传递、处理中所谓信息的同构和同态映射就是指对结构的映射和显示。信息映射有两个层次的映射,一是点及它所表示的对象,二是点之间的关系即结构的映射。如果点只是表示时间或空间的点,那么信息所映射的就是时间或空间的结构关系,如果点表示的是符号,那么信息映射的内容就非常复杂了,要视“点”所代表的对象的具体内容而定。

  信息的主要功能是反映存在对象,间接实现事物之间较为复杂的相互作用。事物之间的相互作用有直接的也有间接的。当事物之间在共时态或历时态中并存时必然发生引力的、电磁的、强的和弱的相互作用,这是直接的、简单的相互作用,由于这种相互作用或多或少都会改变彼此的存在状态。非生命物质之间就是这种相互作用。当事物随进化过程变得复杂以后,事物之间的关系也变得复杂起来。例如,生命存在物要在环境中生存就必须适应环境,而适应环境的第一个前提就是了解环境中各种对象的存在状况,这些存在对象对白己的意义和教用。生物通过感官获取各种存在对象状态的信息(这些信息可代表存在对象的一部分状况)。在这些信息的影响下,生物体自身的行为状况也发生变化。

  因此,信息归根到底是实现事物相互作用的一种途径,它完成复杂事物间单向的或双向的相互作用的功能。有的学者将信息看成事物间相互作用的表现,其实是将信息发挥的功能与信息本身当成了一回事。信息不等于相互作用,因为相互作用必须有两个以上的存在对象,两者相互作用。而本体论的信息在没有第二或第三者出现的情况下仍然存在。只要有一个存在对象就会有对这个对象的映射即显示它的信息的存在。所以,信息有相互作用的功能但信息不等于相互作用,信息也不等于信息的功能。与信息相关的深层问题,远不只以上内容,不再一一列举。

  本体论的信息至少涉及三个对象:存在者(事物及运动状态)、信息载体和信息。在这个层次,可以没有信息的接收者,没有所谓对信息接收者的不确定性的变化,甚至也没有所谓“人”(认识主体)的任何问题。在这个层次上信息的存在具有绝对的客观性。本体论的信息存在涉及三种关系:存在者一信息载体,信息载体斗信息,存在者斗信息。存在者与载体之间是直接关系,载体与倍息之间是直接关系,存在者与信息之间是间接关系。所以,信息存在本质上是关系存在的产物,信息在关系中产生,在关系中存在,在关系中发挥作用。信息定义中涉及的“映射”是针对信息产生的原理、过程与路径,是针对存在者与载体的关系以及载体与信息的关系而言的,信息中所指的“显示”是指映射产生的结果,是针对存在者的存在内容与信息内容上的对应与相似关系。

  当人们将信息的产生与存在当成一个过程来理解就会发现,只要我们讨论的对象(存在者)曾经存在过,只要对象不是封闭的,只要对象与外部环境有物质、能量、相互作用和时间、空间的连通(这三个条件很普遍),那么,对象的存在状况必然通过物质、能量、相互作用在时空中传播J出来,相互作用向外的传播过程实际就是存在者的存在状况被映射的过程,映射的过程就是信息产生的过程。而这些传播或映射出来的东西一旦负载于特定的载体上,就形成了该对象的相对独立的信息存在。目前的科学研究表明,任何对象的外部都充满了信息的载体(物质、能量或相互作用),所以,对象信息的映射和转载过程是不可避免的,本体论层次的信息的产生和存在是必然的。信息映射与转载的速度由相互作用的速度决定,如果是引力和电磁相互作用(30万公里/秒),对象存在的同时,它的信息存在就几乎同时在相邻的空间中产生和存在了,二者时差很小,在忽略微小时差的情况下,物质、能量与信息的“并存”也就是必然的。

  图6-9本体论信息图示 说明:本体论信息是通过特定媒介对存在对象的映射、显示,涉及三十对象(1)事物的直接存在;(2)信息的载体存在;(3)事物的间接存在(信息存在),-表示映射关系。 本体论信息无论有无信息接收者它都客观地存在着。存在对象是第一位的,显示它的信息则是派生的、第二位的。信息一旦与特定的载体结合,可阻相对独立T存在对象(信源).但信息与信息载体却无法分离,信息不能脱离载体而存在,它fT筏捆绑在一起-物质~能量、相互作用、时空是信息的载体。信息的内容映射和反映存在对象的状况。同一内容的信息可“用不同载体负载,不同内窑的信息也可用同一载体负载。

  认识论信息涉及的对象与关系比本体论信息更复杂。认识论信息包括:语法信息(信息存在的形式)、语义信息(信息包含的内容)、语用信息(信息发挥的效应);还涉及信源(产生信息的对象)、信道(信息传递的通道)、信宿(接收信息的对象);涉及实有信息(信源包含的全部信息)、实在信息(信道中存在的信息)和实得信息(信宿实际获得的信息)等。认识论信息与本体论信息的区别在于认识论信息只在主客体关系中存在,它反映和显示关系存在,离开了信源、信道和信宿之间的关系就不存在所谓认识论f息问题,认识论的信息是存在者关系存在的一部分,是本体论信息存在(三种关系存在)之上的更高级更复杂的关系存在。

  认识论信息涉及四个对象:存在者(信源)、信息载体、信息和信宿。认识论信息涉及三对直接关系;(1)信源与信息的关系,没有信源的存在就谈不上什么信息的存在,就信息包含的语义内容来说是对信源(存在者)存在情况的同态映射。(2)信息与载体的关系,没有载体信息也不可能存在a(3)信息与信宿的关系。认识论信息的复杂性表现在信宿获得倍息的不确定性上,信宿在获得信道中的信息之后除了客观的直接实得信息之外,还有间接实得信息,间接实得信息在信宿中产生了语义附加和信息创生,使信息存在由客观的本征信息向信宿的主观信息的转变,信息由确定性的对象变成了非确定性的对象,由客观的可以形式化、量化处理的对象变成了主观的难以形式化、量化处理的对象。

  认识论信息中还涉及自然编码与人工编码信息。自然编码指事物天然形成的信息映射方式,信息与载体的结合方式。人工编码主要指在人为的干预下,用符号代替具体对象,用符号作为中介沟通信源、信道和信宿。人_丁编码是在自然编码基础上形成的二级编码,是信息之上的信息.一般情况下,符号层次的信息及关系表达往往比较简单,可以确定化、形式化、符号化、量化、可量度、可计算,传递和处理它们非常容易。但符号所代表的对象的语义信息不一定可以完整表述,一个简单的符号如字母A可以代表一个简单的分子,可以代表一个复杂的人、一个社会系统,甚至可以代表一个宇宙的存在。符号代表的语义往往要靠信宿自身对符号的学习与解释来确定,符号与语义的关系是约定俗成的。信宿对符号的解释要靠信宿以往的学习来决定,信宿的学习过程实际是建立对象信息与符号信患的对应与捆绑关系a在学习的基础上,已经掌握了符号体系的人使用符号信息时,这种符号对语义的对应解释过程在人脑中自动完成,看似不费什么气力,实际涉及非常复杂的信息处理,特别是耍由信宿主体自身拥有的信息系统的内容来决定。在现有的信息理论中,人们往往忽略了解决符号与语义关系问题的复杂性。如果要机器来完成符号的语义理解太困难了,除非机器与人一样具有学习能力。简单对象产生的简单信息可以形式化、符号化、量化和用计算方法处理,自然编码信息特别是复杂的生命系统的信息目前大多还不可以形式化、量化,不可量度。

  说明;认识论信息必须存在于主客体的相互关系中,离开认识主体或客体的任何一方就没有所谓认识论层次的信息,认识主体的出现使奉体论信息转化为认识论信息,使信息的存在变得异常复杂,实得信息成为不确定对象。

  状态论在广义信息论基础上“将信息分类为实有信息、实在信息、实得信息三种类型,建立了信息理论的三个层次九个基本范畴的普适性信息体系”。状态论建立的信息理论是兼容简单系统与复杂系统的广义信息理论。

  (1)按抽象与实用的程度,信息可分为三大层次:哲学层次、具体科学层次、工程技术层次的信息,在哲学层次又可以分为本体论层次信息和认识论层次信息。

  (3)针对信息的产生及传递关系,分成信源、信道,信息,信源指拥有和产生信息的对象,信道指信息存在和流通的场所,信宿指信息作用的对象及信息的归宿。

  (4)针对信息与载体的结合情况以及信息过程各个环节之间的性质差别分成:存在于信源中的实有信息(有别于现有信息理论的关键概念),存在于信道中的实在信息,存在于信宿中的实得信息。宴得信息叉分为直接实得与间接实得两种信息(间接实得信息是有别于现有信息理论的关键概念)。

  信息的三层次划分和九个概念构成了统一信息理论体系的基本要素及框架,各个信息概念针对信息的不同环节与侧面,具有不同的性质与功能,不能相互代替,缺一不可。

  (5)其他信息对象的二级划分。根据信息产生的对象性质可以划分为;物理信息、化学信息、生命信息、思维信息、社会信息等;根据客体与主体的关系可以划分为:客观信息(客观世界中的一切信息)和主观信息(指人的信息,包括知、情、意、需要、兴趣、动机、态度、信念、理想、世界观、气质、能力、性格、人的知识等);根据信息与载体结合的编码方式分成自然编码与人工编码信息。人工编码立足于信息与符号关系的结合,一般情况下,简单对象产生的简单信息可以形式化、符号化、量化和用计算方法处理如通信和控制中处理的对象。而认识论层次的信息特别是涉及复杂系统、生命现象、人脑思维的信息中的大部分,目前是不可能用符号方法及技术来处理的对象。

  (6)针对复杂系统中的信息处理,提出了信息的语义畸变、信息的语义附加、信息的语义创生等概念。简单系统中的信息处理不存在信息的语义附加、语义创生。只有复杂系统如智能主体的信息处理中才存在信息的语艾附加、语义刨生。

  (1)需要提出实有信息概念。实有信息指信源中包含的全部信息。由于信息研究长期面对的是简单信息系统,只要有实在与实得信息两个概念也能很好地描述系统的通信与控制问题。因此,人们一直没有发现和提出实有信息概念。在简单信息系统中,信源中的实有信息将全部或大部分映射转移到信道的实在信息中,进一步,如果信宿对信息的接纳开放度也等于(在简单通信系统中的情况),信道实在信息也将大部分转移到信宿实得信息中。在通信和人T控制系统、计算机系统中可以省略信源和信宿的信息开放度说法,也可以省略实有信息的概念。因为,简单信息系统中信源实有信息基本等价于信道中的实在信息,实在信息也基本等价于信宿中的实得信息。一般情况下只要描述了其中任意一个对象,也就等价于描述了其他对象,因为简单系统中信息只发生转移,不发生信息语义变化。简单系统中:实有信息一实在信息一实得信息,或者说它们基本相等。 复杂系统与简单系统大不相同,很多信息现象无法用实在信息一个概念来解释,f青息从信源到信道,涉及信源的开放庋问题。一个很有知识的一人来到人们中间,他头脑中拥有的知识信息是不容怀疑的,即由他的大脑神经活动负载的信息是实有的,但是,如果他没有开口说话(此时以语言传递的信息开放度为0),没有将他拥有的丰富的实有信息传递出来。难遭我们可以说在他头脑中没有实有信息吗?肯定不可以。最多只能说信源的实有信息没有输出到信道中成为实在信息。所以,实有信息与实在信息是有差别的。“有”的信息不一定“在”,我们不能根据信道中是否存在信息来判断信源中是否有或有多少信息的问题。“在”的信息必定是从“有”中来的,“在”的信息是“有”的子集。如果不建立实有信息和信息开放度概念,就不能完整地解释复杂对象的信源实有信息和信道实在信息之间的联系与区别,就没有兼容简单系统与复杂系统的统一信息理论。

  (2)现有信息理论对信宿实得信息的理解过于简单,没有将直接实得信息与间接实得信息区别开来。现有信息理论把实得信息看成实在信息的子集,在简单信息系统中,信宿的实得信息一实在信息信遭损耗一信宿中已经有的实在信息中的部分(已知信息)’实得信息实际是指信宿直接从信源、信道中获得的信息,它是一种被动的信息获取,只能叫直接实得信息。在简单信息系统中只育直接实得信息部分,没有间接实得信息部分:实得信息=直接实得信息。在复杂系统中情况不一样,要把实得信息分成直接实得信息(实在信息的子集)与间接实得信息(由输入信宿的信息在信宿中引发、激活、重组、创生的信息)。在复杂信息系统中只要信宿存储的信息不为0,存储信息与输入信息之间的关系不为。那么,实得信息就必然产生,且是普遍存在的。因此,只有引入间接实得信息概念才能解释复杂的信息现象。

  (3)现有信息理论不能很好地解释信息的刨生和语义歧义问题。信息创生问题是简单信息系统中不存在的问题,在计算机等人工系统中不存在信息的创生问题,只存在信息的转化,只存在从一些符号到另一些符号的转移(至少目前的计算机是如此)。而在复杂信息系统中信息的创生又是普遍存在的问题,生命现象、智能现象,特别是智能中的人的思维现象存在大量的信息创生。现有的理论不能解释信息创生发生在智能系统的哪个环节和如何产生。简单系统的信息理论只描述丁直接实得信息,在其理论中就没有直接实得信息与间接实得信息的区别。在复杂信息系统中,如人作为信宿是一个主动的信息系统,本来就存储着大量的遗传的和主体詹天学习的信息,一旦有信息从外部输入信宿,特引发、激活主体原来存储的信息,导致主体信息系统中各种信息关系的重新组合,产生新的信息(叫信息创生)。这些由输入信息引发、派生的信息实际是在信源-信道一信宿的信息传递事件中产生的信息,叫信宿的间接实得信息,间接实得信息就是信息创生之源。

  (1)实有信息与实在信息的关系是复杂的。一般情况下,实在信息是实有信息的子集,信道中的实在信息来源于信源中的实有信息。如果信源的开放度很低,信源拥有的丰富信息将不能传递出来,表明实有信息多,实在信息少。如果信源的开放度为O(封闭系统),输出到信道中的信息等于O,实在信息为。,没有实在信息,但信息在信源中还是客观存在的。如果信源开放度为1,信源中的实有信息将全部转移到信道中成为实在信息,实在信息一实有信息。

  (2)实在信息与实得信息的关系也是复杂的。信宿获得的实得信息=实在信息一通信损耗一信宿中已有的与信道实在信息中相同的内容(已知信息)。如果信宿中已经具有实在信息中的所有信息,那么信宿获得的“实得信息”等于0,就是信宿这一端没有获得任何信息。然而,在信源和信道那一端信息还是客观存在的。如果实在信息的内容对信宿是完全陌生的,实在信息将全部转移到信宿中成为信宿的直接实得信息,实在信息≈直接实得信息,直接实得信息是实在信息的子集。然而,这两种情况都需要假定信宿灼信息开放度为1,如果信宿的开放度为0,再多的实在信息也不能转移到信宿中。

  (3)实得信息的复杂性与信息创生。在现有的信息理论中实得信息是不再细分的,这个理论的缺陷是不能解释信息的创生问题,如解释人工的通信和控制系统以及if算-bi,系统,在简单系统中只存在信息的转换,不存在信息的创生。复杂系统如生命现象、人和动物的智能现象是不能用该理论来解释的。本文的创造之一是提出实得信息的直接实得与间接实得之分。直接实得信息是信宿从信道中直接获得的信息,是信道信息的子集。间接实得信息是指信宿在信息输入事件中被激活、重组、创生的信息,它的素材来源于信宿中已经存在的信息和信宿直接实得信息,它是内外两种信息的组合和创生,间接实得信息在内容上是新的信息,是原来信宿中投有的信息,所以叫信息创生。 信宿的实得信息与外部信息输入和信宿自身两方面的状况有关。同一个f言源和信道信息目口相同内容的宴有,实在信息由于接收信息的信宿不一样.信宿方面获择、重组、创生性、语义附加惶定的统一存在。确定的。在信宿息是实在信息的2301信息是信宿信息创生的发源地e

  (4)实得信息的主观性、复杂性决定了语义信息的不确定性。所谓信息的歧义产生于信息输入时信宿对信息的感知与解释,解释是主观的,决定于信宿自身拥有的信息系统与输入信息的关系。由于信宿对实在信息的选择性,实在信息中只有一部分成为信宿的直接实得信息。直接实得信息根据信宿的不同而不同。间接实得信息更是因信宿的不同而不同,甚至同一信宿在不同时刻、不同状态下,面对相同的信息输入情况下,间接实得信息也是不同的。信息的语义歧义既产生于信宿对信息的识别环节,也产生于解释环节,还产生于联想环节。

  (5)复杂系统与简单系统实得信息的差别。对信宿来说已知信息的输入,语义内容没有增加,但它在数量上是重复的,它的输入增加了该信息在信宿中的存在强度,会产生一定的效应。在一个复杂的信息系统中,各种信息之间存在竞争关系,经过重复的信息地位高于不重复的对象。在简单信息系统中,因为不存在信息之间的竞争问题,所以,信宿已经知道的部分不计人实得信息。在复杂信息系统中,信息存在遗忘问题,被遗忘的信息将不能发挥作用即实得信息的丧失。所以,复杂系统中不可能不考虑信息存在的动态问题。对实得信患来说,简单系统的信息是死的、确定的、无信息竞争、无信息创生、重复信息无效应。在复杂系统中,信息是活的、不确定的、有信息竞争、有信息创生,重复信息有效应。

  (6)实有、实在、实得信息的相对性及相互转化。信源、信道、信宿是相对的,因此,实得信息与实有信息有转化关系,信宿的实得信息经过记忆转变成信宿实有的信息。如果将信宿看成另一种关系中的信源,则信源中的信息就是由信宿实得信息转化来的实有信息。在复杂系统之间如人之间,在使用相同的符号系统的前提下(相同的自然语言、人工语言)就可以互为信源、信宿关系,此时将二者关系倒过来双向理解即可。例如,当人向其他人输出信息时他是信源,别人是信宿。当别人向他输出信息时他成为信宿。实有、实在、实得信息随二者关系的改变而改变。

  复杂系统与简单系统在信息处理层次上的区别在于-无-息语义的增值。复杂系统的信宿拥有(记忆)的信息在外部信息输入的作用下,记忆中的一部分信息将被激活、选择、提取并加入到被输入信息引发的完整的信息处理过程中。从信宿记忆库中被提取的信息以语义附加、信息创生的方式,以间接实得信息的方式加入到信宿的实得信息集台中。这样,在一轮从信源一信道信宿的信息过程中信宿得到的信息内容、数量、功能就不再局限于由信源、信道提供或输入的信息,而是产生了新的信息即语义的增值,这充分体现了信宿原有记忆信息的能动的功能或作用。二者的区别表现为六方面。

  (1)信息内容的简单性与复杂性区别,信息语义守恒与不守恒的区别。简单系统的信息处理在实得信息环节只有直接实得信息,没有间接实得信息。没有语义附加、信息创生。这样的简单系统其信宿或者是信息系统,或者虽有信息存储但这些信息存储不参与信息的处理过程不影响信息对信宿的输入。信息语义是基本守恒的。复杂系统的信息处理则在实得信息环节既有直接实得信息还有间接实得信息,崮此复杂系统的信息处理的内容比简单系统多,信息内容多出了语义附加、信息创生,信息语义是不守恒的。

  (2)信息过程的主动与被动、单向与双向的区别。简单系统的信息处理信源、信道和信宿的关系基本上是单向的、被动的,信宿被动接收信源和信道的信息,映射和显示信源和信道信息。复杂系统的信息处理信宿不完全是被动的,信宿有主动选择信息的机制,信宿根据自身的需要对输入信息进行选择,对信息过程进行引导、调控。

  (3)倍息过程的实有、实在、实得兰个环节信息内容上有重大差异。简单系统中可能存在实有、实在和实得信息内容上相等情况。实有信息一实在信息一实得信息,只要研究了其中的一个环节的信息,就相当于研究了其他两个环节的信息。这里假定在通信过程噪声的作用比较小,接近于。,或当做。处理,通信过程中没有信息的语义畸变,没有信息增值和减值,或者实有信息≈实在信息≈实得信息,它们最多只有相似关系。复杂系统的信息过程中,信宿信息内容多出了语义附加、信息创生,造成与信源结合的实有信息内容≠与信道结合的实在信息内容≠与信宿结合的实得信息内容。

  (4)信息载体的差异。简单系统中信息载体主要是物理对象,如计算机和通信过程是用电流的开闭状态为信息载体。复杂系统中信息载体比较复杂,有物理对象、化学分子层次,生物的生理、生化变化,神经系统的变化等为信息的载体。

  (5)信息功能上的差异。简单系统的信息内容及功能存在于简单系统中,如计算机、非智能的通信过程,没有信息的语义增值,只能用于简单对象。复杂系统的信息内容存在多出了语义附加、信息创生,其功能大大扩展,如人类思维的信息处理是复杂系统的信息处理,在信息处理中添加了信息的语义畸变,语义附加、语义创生、功能创新。这些信息处理是人类产生创造性的信息层次的根源。有了信息创生指导下的智能行为其行为空间大大扩展,增加了智能主体在复杂环境中的生存概率。

  (6)模拟难度的区别。模拟和复制简单系统的信息处理比较容易,现有的计算机系统可以成功地复制和模拟简单系统的信息处理过程。复杂系统的信息处理要复制和模拟非常困难,在现有的技术条件下模拟几乎没有可能。

  增值,信息语义守恒图示 说明t简单系统的信息处理经历三个环节,信息语义是守恒的:(1)实有信息;(2)实在信息;(3)实得信息。三个环节的信息内容基本相等,宴有信息内容掣实在信息内容=实樽信息内容。或者实有信息内容≈实在信息内容≈实得信息内容,三者基本相等。信息内窖的传递关系、陕定关系是单向的由信豫到信遭到信宿,信宿是被动的接收信息。信宿径有能力改变输人信息的语义内容。 简单系统中信源、信道、信宿的语义内容可能相等,在信息处理中没有语义增值,研究了其中一个环节的信息内容其他两个环节也就可以知道,在信息内容上甚至可以不将它们区别开来。三者的关系是:信源信息内容决定信道信息内容,信道内容决定信宿信息内容,这悬一个单向的决定关系,实有信息内容一实在信息内容一实得信息内容。 在复杂系统的信息处理中普遍存在语义畸变、语义附加和信息创生,它与简单系统的信息处理有重大的差异。在复杂系统中,由于信宿中产生的语义附加和信息创生使三者关系变得非常复杂。在信息的最后环节即实得信息环节其信息内容、功能都不能单独由信源和信遭信息决定,而是由信宿、信源和信道三者的关系共同决定,这是一个双向的决定关系。换句话说,在信息处理过程中信宿实际得到的信息不但取决于信源和信道,还取决于信宿自身,甚至在特殊情况下信宿自身可能在获得信息方面起决定性作用。总之,复杂系统信息处理的特征在于有信息的语义附加和信息创生即有语义增值存在,实有信息内容≠实在信息内容≠实得信息内容。

  说明:复杂系统的信息处理经历A、B、c、D、E、F六个环节,信息语义内容不守恒存在语卫增值:(1)实有信息输出。实有信息是信源拥有的信息,在信源开放的条件下其中一部分信息“A”可以输出(传递)到信源之外。(z)实在信息盈输出。根据信藩的开放程度和信道的接纳程度·实有信息中一部分信息可以输出到信道中成为实在信息。实在信息与特定的载体结合在一起存在于信道之中-可相对独立于信源而存在,从信息内容肴实在信息是实有信息的子集。在简单系统中信源中的实有信息可以和信道中的实在信息语义相等,实在信息在信道中会受到信道噪声的干扰,产生实在信息内容的语义畸变,使来自信源的信息语义内容发生一定变化。(3)信息是信宿实际得到的信息。根据信措和信宿的开放程度和信宿对信息的选择,实在信息中只有部分信息。信道实在信息中的一部分即“B可以作用于信宿成为信宿的实得信息。进入信宿的信息分成两部分:一是与信宿记忆库中信息内容相重复的信息即“c”;一是直接实得信息。内容重复信息是倌宿事前已经知道的信息,对信宿来说是内容重复的信息,重复信息虽然在语义内容上没有增加-但对信宿会有一定信息数量的效应。信息输A集合中的另一部分即“U’成为直接获得信息,直接宴褂信息“信宿事前未知信息,“c”和“D”是外部轱^信宿的信息集合,来源于实在信息的子集。 信息E是信宿信息系统中被输A且输出的信氲,即记忆中被澈活的,参与重组、创生的信鼠,其中一部分被提取、轱出,并通过反馈再输入,重新参与到信息输人中成为信宿的间接寅得信息,间接安得信息是对直接实得信息的语义附加。需要指出,间接宴得信息的语义附加小是随意的t它有特定的方向和特定的内容,主体信息系统根据外部输^信息与系统内存储信息的相干程度对存储信息进行撤活、重组与刨生·并将这些信息作为附加irnA到实得信息集合中。 信息“r是间接实得信息即语义附加。间接实樽信息是信宿主体在一有限时间足度内被外部信息输A澈括、重组,刨生的主体内信息,间接实得信息素材来掉于主体内部,但是,经重组的信息内容是新的,是主体原来没有的新r信息,间接实得信息是对实得信息的语义附加,是信息创生之源。由于间接实得信息的语义附加和信息村生的存在,即使是同一宣有、宴在信息,对不同的信宿主体将产生不同的效用,信宿不同,实际得到的信息内容就是不同的,信息在此环节具有主观性、语卫附加性、不确定性和复杂性。信息是信宿实得信息集合。息是直接实得与间接实得信息的统一,是外部客观信息与信宿内部主观信息的统一,直接实得信息来自于外部信息,间接实得信息来掉于信宿主体内部。

  (1)提出认识论信息的实有、实在与实得信息的区别是解决统一信息理论问题的关键。目前,很多研究者在这个问题上比较困惑,原因在于没有将简单系统的信息问题与复杂系统的信息问题区别开来,误将简单系统中适用的信息过程理论类比到复杂系统的信息过程中,简单系统中实有信息与实在信息相同或相似,也没有信息刨生问题,只有信息转换问题。实有、实在与实得信息三个概念的提出弥补r信息理论体系中缺乏核心的基本概念的问题。

  (2)实有、实在、实得信息的提出是信息研究从简单系统向复杂系统转变的需要。一般情况下只承认实在、实得信息两个对象的理论(现在的信息理论),不将实得信息分成直接实得信息与间接实得信息(现在的信息理论),只适用于简单系统。一个理论与其他理论的区别首先要看概念,如果概念有区别,其概念之间的关系也必然不同,因而描述对象的理论范式也必然不同,理论的适用范围也必然不同。

  (3)区分直接实得信息与间接实得信息,解决了信宿实得信息的不确定性问题,使信宿的信息语义附加、语义歧义和信息创生问题得以解释。在现有的理论中无法解释信息语义附加、语义歧义和信息创生间题。由于实得信息在直接实得与间接实得两方面都具有不确定性以及间接实得信息的创生性。因此,实得信息的这种复杂性是人们争论得最多也是理解信息问题的最难的部分,是目前大多数研究者还没有解决的问题,特别是信宿的信息创生是解决信息问题的核心所在,如不解决信息创生问题信息科学就无法推进,状态论对此迈出了一步,提出了兼容简单系统与复杂系统的广义信息理论。

  信息处理一词用得比较广泛,但要具体说明什么是信息处理并不是一件容易的事。根据以上我们对信息本质和信息特征的理解,可以给信息处理下一个操作性的定义:“信息处理指通过事物之间的相互作用操纵信源,信息载体和信宿改变物质,能量在时空中的分布,改变信息与载体的结合,从而改变特定层面信息内容的过程”。信息处理就是使信息的外在形式(语法)、信息的含义内容(语义)以及信息的效用(语用)发生变化的过程。

  语法信息发生变化,语义信息也跟着变化,信息效用的变化致使它作用的对象(物质对象)发生变化。信息处理就是物质间发生相互作用的变化过程,其路径是物质变化一信息变化斗物质变化信息处理是一个信息载体与信息相互结合叉分离的过程。信息在传递(通信)过程中要与特定的载体相结合,这叫信息的通信编码。信息传递到信宿之后,信息要与载体分离,这叫信息的解码,信息i只有经解码之后,才能产生语义和语用。信息在存储过程中(信息在时间域中的转移)也要与特定载体和特定方式结合,这叫存储信息的编码。信息复现(存储提取)叫存储信息的解码。

  任何对象的信息处理可以来源于外部因素的驱动,也可以根源于事物内部因素的驱动,还可以是内外因素共同作用的驱动。一般情况下,低级的非生命物质,只存在外部因素驱动的信息处理过程。而较复杂的物质构成物质、能量、信息循环的非生命物质,例如自动机器、计算机等存在低级的信息处理,信息加工驱动来源于外部。凡属生命物质,都能自我进行新陈代谢,自主控制,自我复制,因此生命物质内有大量自我的内部因素驱动的信息处理过程。信息处理是一个涉及复杂事物内外冈共同作用的过程,是通过操纵物质能量的改变来改变信息的间接过程。

  信息处理是信息及载体在时空中的转移。由于载体与信息同在,不可分割,载体在时空中转移也就连带转移了信息。在通信过程中,信源不一定发生时空中的转移,但信息却可以通过载体在时空中转移,而信息处理涉及信息载体及信息在时空中的转移变化过程。

  (1)信息的获取。所谓信息获取就是信息加工者对事物及运动状态、变化方式的显示(信息)的获取。如感知、记录、测量、识别等。任何事物的内部结构和外部联系的状态通常可以由相应的参量集合来表征,如果用符号S1,…,Sn,SN来记这些参量t那么事物状态可以用N维矢量S来表示客体信源S=(S1,…,s…,SN)。信息获取有实录式或分析式,实录的原理是将事物状态记录下来,或者通过某种变换间接表达出来,变换实录方法适合于那些事物运动状态及变化方式不能或不便为主体直接观察的场合。因此,需要通过某种适当的变换,把不能或不便为主体观察的事物运动状态及变化方式采用便于主体观察的形式显现出来,使主体获得信息。变换必须满足下述条件:对事物运动状态及变化方式敏感,能产生“如实”的响应;能把这种响应转换为便于圭体观察的形式;转换具有一定的“保真度”;便于实现,便于使用。通常人们把实现变换功能系统称为传感系统或换能系统。例如,将红外线照射下的物体转为可见光照射下的对象。 变换实录的原理在于实现一种映射关系。 如果f是一一映射,信息不会损失,如果,是多对一映射通常会引起信息损失。 分析式的信息获取方法比较复杂,它需要通过一定的分析转换才能获得相应信息。信息获取是通过物质、能量和相互作用为媒介的,信息获墩的关键问题是信息内容的等价(同构)映射变换。

  (2)信息传递。所谓信息传递既包括信息在空间中的传递(通信),也包括信息在时间上的传递(存储)。信息传递需要适当载体作为媒介·载体将事物的运动状态存在方式负载在载体上,随着载体在空间或时间上传递,信息传递也就实现了。信息在通信中传递的是语法信息,其信息变换主要是指语法信息即信息存在形式的变换信息。载体由物质、能量或相互作用(引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用)组成。在信息传递中载体与信息的特定结合就是信息编码,信息与载体的剥离就是解码,通信与存储都存在相应的编码和解码问题。

  (3)信息结构的建立。信息结构的建立指将信息按一定的关系结构组织起来,并存储在一定的载体中。

  (4)信息的激活与搜索。信息的激活指从记忆库中将信患对象置于活跃状态,信息的搜索指将信息对象从记忆库中搜索出来。

  (5)信息创生。所谓信息剖生是指主体通过信息获取与传递获得有关对象的初始信息,即语义信息。在此基础上根据主体自身的目标与利害关系对上述信息进行适当处理,产生出自己应当采取行动的指导信息(语用信息)。信息创生是新信息产生和新信息输出的过程。

  (6)信息的输出及调控。所谓信息的输出及调控就是主体再生信息通过指导主体的行为对客体对象的作用。信息调控主体行为和主体作用于外部事物都要以物质能量相互作用为媒介。

  信息处理要涉及信息显示的对象,信息的载。

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