1、第2章 信息的概念與描述任何一門科學(xué)都有它自己的基本概念。傳統(tǒng)科學(xué)的基本概念是物質(zhì)與能量，信息科學(xué)的基本概念是信息。信息，既是信息科學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，也是它的歸宿。具體來說，信息科學(xué)的出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)識(shí)信息的本質(zhì)和它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；它的歸宿則是利用信息來達(dá)到某種具體的目的。對信息的認(rèn)識(shí)越透徹，對信息的利用就會(huì)越充分、越合理；對信息的概念把握得越深刻，信息科學(xué)本身的根基就越牢固、越扎實(shí)。不過，由于信息科學(xué)剛剛從經(jīng)驗(yàn)的母體中脫胎出來，人們對信息的理解和認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)未達(dá)到爐火純青的地步。例如，到目前為止，關(guān)于信息的種種不同的定義已在百種以上，這本身就說明，信息概念還沒有得到最后的澄清。自然，在這些種種不同的定義中，有不

2、少是有意義的探索，但是也有一些是主觀的臆想和膚淺的推斷。為了去偽存真，為了在比較中探求信息的裨，本章首先介紹一些滸的信息“定義”。在此基礎(chǔ)上，闡明本書作者對信息的理解，給出信息的基本定義體系。接著，論述信息的主要性質(zhì)、特征、分類與描述。最后，簡要介紹圍繞信息問題所展開的一些重要的哲學(xué)論爭。 我們期望，通過本章的討論和分析，讀者將能對信息的定義、本質(zhì)和描述方法獲得比較清晰和系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，以便為后面各章的討論打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。§2.1信息的定義本節(jié)將通過對比和分析的方法來澄清對于信息的認(rèn)識(shí)，以便建立科學(xué)的信息概念，從定性和定量兩方面來把握信息的實(shí)質(zhì)。§2.1.1關(guān)于信息的若干流行說

3、法前已提及，到目前為止，圍繞信息定義所出現(xiàn)的流行說法已不下百種。這里引述了其中一些比較典型、比較有代表性的說法供讀者分析和思考，希望讀者在領(lǐng)略前人的各種思路的同時(shí)，去粗取精、去偽存真，以尋求更全面更深刻的認(rèn)識(shí)。（1） 信息就是信息，既不是物質(zhì)也不是能量。（2） 信息是事物之間的差異。（3） 信息是集合的變異度。（4） 信息是一種場。（5） 信息是系統(tǒng)的復(fù)雜性。（6） 信息是一種關(guān)系。（7） 信息是事物相互作用的表現(xiàn)形式。（8） 信息是事物聯(lián)系的普遍形式。（9） 信息是物質(zhì)和能量在時(shí)間和空間頒不均勻性。（10） 信息是物質(zhì)的普遍屬性。（11） 信息是收信者事先所不知道的報(bào)導(dǎo)。（12） 信息是用以

4、消除隨機(jī)不定性的東西。 （13） 信息是使概率分布發(fā)生變動(dòng)的東西。 。（14） 信息是負(fù)熵。（15） 信息是有序性的度量。（16） 信息是系統(tǒng)組織程度的度量。（17） 信息是被反映的差異。（18） 信息是被反映的變異度。（19） 信息是被反映的物質(zhì)的屬性。（20） 信息是人與外界相互作用的過程中所交換的內(nèi)容的名稱。（21） 信息是與控制論系統(tǒng)相聯(lián)系的一種功能現(xiàn)象。（22） 信息是作用于人類感覺器官的東西。（23） 信息是選擇的自由度。（24） 信息是通信傳輸?shù)膬?nèi)容。（25） 信息是加工知識(shí)的原材料。（26） 信息是控制的指令。（27） 信息就是消息。（28） 信息就是信號。（29） 信息就是數(shù)

5、據(jù)。（30） 信息就是情報(bào)。（31） 信息就是知識(shí)。 雖然信息與整個(gè)人類的活動(dòng)都有極其密切的關(guān)系，不過，最早把信息作為一種科學(xué)研究的對象來加以探討的卻是通信科學(xué)技術(shù)工作者。這是毫不奇怪的，因?yàn)橥ㄐ诺谋举|(zhì)就是傳遞信息，通信科學(xué)技術(shù)工作者時(shí)時(shí)刻刻與之打交道的就是信息。為了深入研究通信的問題，他們必須研究信息的本質(zhì)及其度量的方法。早期通信工作者對信息的理解是相當(dāng)膚淺的，他們只把信息看作是消息的同義語。這種認(rèn)識(shí)有很長久的歷史淵源，例如，據(jù)新詞源考證，一千多年前，我國唐代就曾經(jīng)有“夢斷美人沉信息，目穿長路倚樓臺(tái)”的詩句，其中“信息”一詞就是音信、消息的意思。同樣，在西方出版的許多文獻(xiàn)著作中，“信息”(I

6、nformation)和“消息”(Message)兩詞也是互相通用的。出現(xiàn)電信技術(shù)以后，上述認(rèn)識(shí)又引伸出“信息就是信號”的說法。出現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)以后，上述認(rèn)識(shí)還進(jìn)步派生出“信息就是數(shù)據(jù)”的說法。此外還有把信息看成是情報(bào)的。顯然，這些說法都只抓住了一些表面上的共同點(diǎn)，即：消息、信號、數(shù)據(jù)、情報(bào)和信息一樣，都是在通信系統(tǒng)中傳送的東西。實(shí)際上，認(rèn)真分析一下就知道，這些概念之間是有原則區(qū)別的。不難理解，消息是信息的外殼，信息則是消息的內(nèi)核。所以，同樣是一分鐘的消息，有的消息所包含的信息量可能很大，有的則可能很小。類似地，信號也不等同于信息：信號只是信息的載體，信息是信號所載荷的內(nèi)容。同樣個(gè)信息既可以用這

7、種信號來載荷，也可以用那種信號作載體，正像一個(gè)簡單的“是否”信息既可以用“01”數(shù)字來代表，也可以用“正負(fù)”電流來載荷，還可以用“有無”光通量來表示，至于數(shù)據(jù)，它只是記錄信息的一種形式，而且不是唯一的形式，因此不能把它等同于信息本身。情報(bào)一詞在日語中的確就是信息，但是在漢語中，情報(bào)只是一類專門的信息，是信息的一個(gè)子集。 比這更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，是把信息理解為廣義通信的內(nèi)容。美國數(shù)學(xué)家、控制論的主要奠基人維納在1950年出版的控制論與社會(huì)一書中就是這樣來理解信息的。他寫道：“人通過感覺器官感知周圍世界”，“我們支配環(huán)境的命令就是給環(huán)境的一種信息”，因此，“信息就是我們在適應(yīng)外部世界，并把這種適應(yīng)反作

8、用于外部世界的過程中，同外部世界進(jìn)行交換的內(nèi)容的名稱”。“接收信息和使用信息的過程，就是我們適應(yīng)外界環(huán)境的偶然性的過程，也是我們在這個(gè)環(huán)境中有效地生活的過程”。在這里，維納把人與外部環(huán)境交換信息的過程者作是一種廣義的通信的過程。這當(dāng)然是沒有問題的；因?yàn)椋瑥V義的通信本來就可以泛指人與人、機(jī)器與機(jī)器、機(jī)器與自然物、人與自然物之間的信息傳遞與交換。不過，這里所理解的信息仍然不夠確切。這是因?yàn)椋喝伺c環(huán)境之間互相交換的內(nèi)容中不僅有信息，也有物質(zhì)與能量，把它們統(tǒng)統(tǒng)起一個(gè)名字信息，豈不是把信息與物質(zhì)及能量混為一談！1928年，哈特萊在貝爾系統(tǒng)電話雜志上發(fā)表了一篇題為“信息傳輸”的論文。在這篇論文中，他把信息

9、理解為選擇通信符號的方式，并用選擇的自由度來計(jì)量這種信息的大小。他認(rèn)為，發(fā)信者所發(fā)出的信息，就是他在通信符號表中選擇符號的具體方式。例如，假定他從符號表中選擇了這樣一些符號：“I am well.”，他就發(fā)出了“我平安”的信息；如果他選擇了“I am sick.”這些符號（包括空隔），他就發(fā)出了“我病了”的信息。發(fā)信者選擇的自由度越大，他所能發(fā)出的信息量也就越大。例如，假定發(fā)信者只能從含有0和1兩個(gè)符號的符號表中選擇符號，而且規(guī)定他發(fā)出的每個(gè)“字”只能由一個(gè)符號組成。顯然，在這個(gè)限制下，他的選擇自由度很小。他所能發(fā)出的不同的“字”只有兩個(gè)：0，1。如果放松限制，規(guī)定每個(gè)字可以由兩個(gè)符號組成，那

10、么，他可能發(fā)出的不同的“字”就有4個(gè)：00，01，l0，11。因此，它們所能載荷的信息皇就比原來增加了。如果進(jìn)一步放松限制，使符號表的符號數(shù)也可以增加，比如，由原來的0，1增加為0，1，2，那么他的選擇自由度就更大了，他可能發(fā)出的不同的“字”的數(shù)目就增加到9個(gè)：00，0l，02，l0，11，12，20，21，22。此外，哈特萊還注意到，選擇的具體物理內(nèi)容是無關(guān)緊要的，重要的是選擇的方式。這就是說，不管符號代表的意義是什么，只要符號表的符號數(shù)目一定，“字”的長度一定，那么，發(fā)信者所能發(fā)出的信息的數(shù)量就被限定了。 哈特萊的這種理解能夠在一定程度上解釋通信工程中的一些信息問題，但是它也存在著一些嚴(yán)重

11、時(shí)局限性：首先，他所定義的信息不涉及內(nèi)容和價(jià)值，只考慮選擇的方式，其次，也沒有考慮到信源的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)；第三，把信息理解為選擇的方式，就必須有一個(gè)選擇的主體作為限制條件。這些缺點(diǎn)使它的運(yùn)用范圍受到很大的限制。 事隔20年，另一位美國數(shù)學(xué)家仙農(nóng)在貝爾系統(tǒng)電話雜志發(fā)表了一篇長文，題為“通信的數(shù)學(xué)理論”（1948）。這篇論文以概率論為工具，深刻闡述了通信工程的一系列基本理論問題，給出了計(jì)算信源信息量和信道容量的方法和一般公式，得到了一組表征信息傳遞重要關(guān)系的編碼定理。雖然文中并沒有直接敘述信息的定義，但是，仙農(nóng)在進(jìn)行信息的定量計(jì)算的時(shí)候明確地把信息量定義為隨機(jī)不定性程度的減少。這就表明了他對信息的理解：

12、信息是用來減少隨機(jī)不定性的東西。在這里，隨機(jī)不定性系指由于隨機(jī)因素所造成的不能肯定的情形，在數(shù)值上可以用概率熵來計(jì)量。于是，仙農(nóng)的信息定義也可以表述為：信息就是能夠使熵減少的東西。根據(jù)這一思想，法裔美國科學(xué)家布里淵在他的名著科學(xué)與信息論中直接了當(dāng)?shù)刂赋觯盒畔⒕褪秦?fù)熵。并且，他還創(chuàng)造了Negentropy這一名詞（由Negative和Entropy合成）來表示負(fù)熵的概念（Brillouin，1956）。正是利用了這個(gè)觀點(diǎn)，Brillouin成功地驅(qū)除了名噪一時(shí)的Maxwell妖。其實(shí)，Wiener在1950年出版的控制論與社會(huì)一書中就曾經(jīng)指出：“正如熵是無組織程度的度量一樣，消息集合所包含的信息

13、就是組織程度的度量。事實(shí)上，完全可以將消息所包含的信息解釋為負(fù)熵。”所以，信息是組織程度的度量，是有序程度的度量和負(fù)熵，是用以減少不定性的東西，這些都是Shannon、Wiener、Bri11ouin等人共同的理解。這些認(rèn)識(shí)比僅僅把信息看作消息或通信內(nèi)容要深刻得多。而且，在數(shù)學(xué)上很容易證明，Hartley的信息概念僅是Shannon信息概念的一種特殊情形。不過，也應(yīng)當(dāng)指出，盡管Shannon等人的信息概念比以往的認(rèn)識(shí)有了巨大的進(jìn)步，終究還存在一些缺陷：第一，作為Shannon信息概念的直接基礎(chǔ)，通信的數(shù)學(xué)理論一文曾經(jīng)十分明確地指出：通信的任務(wù)是在收端復(fù)制發(fā)端所發(fā)出的波形，至于它的內(nèi)容含義，因與

14、通信工程無關(guān)，所以可以舍去。可見，Shannon理論中的不定性純粹是波形形式上的不定性，與此相應(yīng)的信息概念也是純粹的形式化的概念（稱為語法信息）。這樣的信息概念排除了信息的含義因素（即語義信息）和價(jià)值因素（即語用信息），因此，它的適用范圍受到嚴(yán)重的限制。第二，它只考慮了隨機(jī)型的不定性，不能解釋與其他型式的不定性（如模糊不定性）有關(guān)的信息問題。第三，這種信息定義只從功能角度上來表述，還是沒有從根本上回答“信息是什么”的問題。與Shannon的定義相仿，M. Tribes等人在1971年9月號的科學(xué)的美國人雜志上發(fā)表的“能量與信息”一文中曾經(jīng)指出：“概率是對知識(shí)狀態(tài)的一種數(shù)值編碼。某人對一個(gè)特定問

15、題的知識(shí)狀態(tài)可以用這樣的方法表示，即對這個(gè)問題的種種想得出來的答案各分配一定的概率；如果他對這個(gè)問題完全了解，他就能夠?qū)λ羞@些可能的答案（除了其中的一個(gè)之外）賦予概率零，而剩下的那個(gè)則賦予概率1。既然可以把知識(shí)狀態(tài)編碼成這樣的概率分布，我們就可以給信息下一個(gè)定義：信息，就是使概率分布發(fā)生變動(dòng)的東西”。這個(gè)定義雖然看上去和Shannon的定義很不一樣，其實(shí)質(zhì)卻是相同的。這里要指出的是，用概率分布來表示知識(shí)狀態(tài)仍然沒有考慮知識(shí)的效用或價(jià)值。和上面的定義有關(guān)的一個(gè)說法是“信息就是知識(shí)”，這個(gè)說法當(dāng)然也是不夠確切的。我們倒是可以反過來說：知識(shí)是一種信息，但是不能籠統(tǒng)地?cái)嘌裕盒畔⒕褪侵R(shí)。實(shí)際上，知識(shí)

16、是由信息加工出來的產(chǎn)物，是一種具有普遍和概括性質(zhì)的高層次的信息，因此它是信息的一個(gè)特殊的子集。 控制論的另一位重要的奠基人，英國生物學(xué)家W.R.Ashby在1956年出版的控制論導(dǎo)引一書中對信息提出了另一種理解。他首先引入了一個(gè)“變異度”的概念：任何一個(gè)集合，它所包含的元素的數(shù)目以2為底的對數(shù)就稱為這個(gè)集合的變異度（在更簡單的情形下，也可以把集合的元素?cái)?shù)目直接定義為它的變異度）。然后，他就把變異度當(dāng)作信息的概念來使用。不難證明，變異度實(shí)際上是Shannon熵的特殊情形：設(shè)某集合X有N個(gè)元素，每個(gè)元素出現(xiàn)的概率都等于lN，那么，這個(gè)集合的Shannon熵等于它的變異度。這些基于變異度的概念后來還

17、發(fā)展出一些新的說法，其中意大利學(xué)者GLongo在1975年出版的信息論：新的趨勢與未決問題一書序言中認(rèn)為：信息是反映事物的形式、關(guān)系和差別的東西，它包含在事物的差異之中，而不在事物本身。我國已故電子學(xué)家馮秉銓先生也贊同“信息就是差異”的理解，他還用了一個(gè)十分形象的例子來說明這個(gè)觀點(diǎn)。他說，如果某人發(fā)出一個(gè)恒定持續(xù)的聲音“啊”，人們是不能從中得到什么信息的，因?yàn)樗鼪]有差異。可是，如果發(fā)出的聲音出現(xiàn)抑揚(yáng)起伏，就會(huì)表達(dá)出某種信息。比如，“啊”就表示出感嘆的信息；而“啊”則表達(dá)出疑惑的信息；“啊”又表示出恍然大悟的信息。總之，有差異就有信息，沒有差異就沒有信息。 我們贊成“有差異就有信息”的觀點(diǎn)，但是

18、反過來說“沒有差異就沒有信息”也不夠確切。關(guān)于這一點(diǎn)讀者到本書的后面就會(huì)更明白。 與此相聯(lián)系的說法還有：“信息是被反映的差異”，“信息是被反映的變異度”等等。這些說法在“差異”和“變異度”的概念之上又加上了“被反映的”限制，其可用的范圍就更狹窄了。此外，還有把信息理解為“物質(zhì)和能量在時(shí)間及空間分布的不均勻性”的，不均勻性也是一種差異的表現(xiàn)，所以它是前述理解的特例，無須進(jìn)行更多的分析。 總起來說，在現(xiàn)有的各種理解中，Shannon的定義比較深刻，而且這種定義還導(dǎo)出了相應(yīng)的算法。但是正如前面所說，Shannon定義也還存在不少的缺陷。這樣，雖然已經(jīng)有了眾多的關(guān)于信息的定義，然而我們卻不能滿足于現(xiàn)有

19、的理解，還必須進(jìn)一步去尋求更合理、更科學(xué)和更有用的信息定義，以便更好地研究和解決現(xiàn)實(shí)世界已經(jīng)提出的許多新的信息問題。§2.1.2 信息的定義及其體系 現(xiàn)在就來闡述我們對信息的理解。 在深入研究之后，我們發(fā)現(xiàn)，由于信息概念的復(fù)雜性，在定義信息的時(shí)候必須十分注意定義的條件。為了得到清晰的認(rèn)識(shí)，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的條件區(qū)分不同的層次來給出信息的定義。最高的層次是最普遍的層次，也是無條件約束的層次，我們把它叫做“本體論層次”。在這個(gè)層次上定義的信息是最廣義的信息它的適用范圍最廣。然后，如果引入一個(gè)約束條件，則最高層次的定義就變?yōu)榇胃邔哟蔚亩x，而次高層次的信息定義的適用范圍就比最高層次定義的范

20、圍要窄。所引入的約束條件越多，定義的層次就越低，它所定義的信息的適用范圍也就越窄。這樣，根據(jù)引入的條件的不同，就可以給出不同層次和不同適用范圍的信息定義，這些不同的信息定義的系列，就構(gòu)成了信息定義的體系。這種區(qū)分層次來定義信息的思路，可以用表211來表示。表2.1.1 定義的約束層次范圍之間的關(guān)系約 束 條 件定 義 層 次適 用 范 圍無一個(gè)較弱的約束多個(gè)較強(qiáng)的約束最強(qiáng)的約束最高次高較低最低最廣次廣較小最小例如，假若對本體論層次的信息定義引入一個(gè)約束條件必須有主體（如人、生物或機(jī)器系統(tǒng)），并且必須從主體的立場出發(fā)來定義信息，那么，本體論層次的信息定義就轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)論層次的信息定義，這個(gè)層次的信

21、息定義的適用范圍顯然要比本體論層次的定義范圍窄，因?yàn)樗仨殱M足上述條件。在本體論層次上，信息的存在不以主體存在的條件為轉(zhuǎn)移，即使根本不存在主體，信息也仍然存在。因此，在這個(gè)層次上我們完全可以說，在地球上出現(xiàn)人類以前，信息就已經(jīng)存在了，只是沒有人去感知和利用而已。但是在認(rèn)識(shí)論層次上則不然，在這個(gè)層次上，沒有主體，就沒有認(rèn)識(shí)論意義上的信息。于是這時(shí)就必須說：在人類出現(xiàn)之前根本不存在（以人類為觀察主體的）認(rèn)識(shí)層次的信息。可見，討論的層次不同，結(jié)論也就不同，但是這兩個(gè)不同的結(jié)論之間并不互相矛盾，因?yàn)樗鼈兊亩x條件各不相同。有了這樣的認(rèn)識(shí)后，我們就可以開始來敘述具體的信息定義了。 本體論層次的信息定義：

22、某事物的本體論層次信息，就是該事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和（狀態(tài)改變的）方式。 定義中所說的“事物”泛指一切可能的研究對象，包括外部世界的物質(zhì)客體，也包括主觀世界的精神現(xiàn)象。定義中所說的“運(yùn)動(dòng)”泛指一切意義上的變化，包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)、物理運(yùn)動(dòng)、化學(xué)運(yùn)動(dòng)、生物運(yùn)動(dòng)、思維運(yùn)動(dòng)和社會(huì)運(yùn)動(dòng)等等。“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”是指事物運(yùn)動(dòng)在空間上所展示的性狀和態(tài)勢，“運(yùn)動(dòng)方式”則是指事物運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上所呈現(xiàn)的過程和規(guī)律。這樣看來，宇宙間一切事物都在運(yùn)動(dòng)，都有一定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式，也就是說，一切事物都在產(chǎn)生信息。這是信息（在本體論層次上）的絕對性和普遍性。而一切不同的事物都具有不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式，這又是本體論層次上信息的相對性和

23、特殊性。這是最廣意義下的信息，是無條件的信息。在本體論層次的信息定義中，沒有出現(xiàn)主體的因素。因此，本體論意義的信息與主體的因素?zé)o關(guān)，不以主體的條件為轉(zhuǎn)移。我們知道，任何事物都具有一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一定的外部（與環(huán)境的）聯(lián)系，正是這種內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和外部的聯(lián)系這兩方面的綜合作用，決定了事物的具體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式。因此，也可以把上述本體論層次的信息定義敘述得更為具體：本體論層次的信息，就是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，也就是事物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部聯(lián)系的狀態(tài)和方式。正因?yàn)檫@樣，為了獲得一個(gè)事物的信息，就要了解這個(gè)事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和方式以及它的外部聯(lián)系的狀態(tài)和方式。了解了它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部聯(lián)系的狀態(tài)和方式，也就了解

24、了它的運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式。在有些場合，由于事物的復(fù)雜性，我們很難了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和方式（例如人的大腦），這時(shí)就只能把它看作是一個(gè)“黑箱”（或“灰箱”），并只能通過它的外部聯(lián)系（如輸入一輸出關(guān)系，或刺激一反應(yīng)關(guān)系等外部行為）的狀態(tài)和方式來把握該事物的信息了。由此也可以引出一個(gè)結(jié)論：要認(rèn)識(shí)一個(gè)事物，要描述一個(gè)系統(tǒng)，唯一的辦法就是要通過各種可能的途徑來獲得關(guān)于該事物、該系統(tǒng)的信息，即關(guān)于該事物（系統(tǒng)）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部聯(lián)系的狀態(tài)和方式，或簡言之，關(guān)于該事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式。如上所說，如果引入一個(gè)約束條件，信息定義的層次就會(huì)下降，相應(yīng)的適用范圍就會(huì)變窄。現(xiàn)在，我們就引入一個(gè)最有實(shí)際意義的約束條件，即

25、：必須存在人類主體，而且必須站在人類主體的立場上來定義信息。在這個(gè)條件的約束下，本體論層次信息定義就轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)論層次信息定義。認(rèn)識(shí)論層次信息定義是：某主體關(guān)于某事物的認(rèn)識(shí)論層次信息，是指該主體所感知的或該主體所表述的相應(yīng)事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式，包括狀態(tài)及其變化方式的形式、含義和效用。其中，主體所感知的事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式，是外部世界向主體輸入的信息；而主體所表述的事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方錢，則是主體向外部世界（包括向其他主體）輸出的信息。對比本體論層次信息定義與認(rèn)識(shí)論層次信息定義可以發(fā)現(xiàn)，它們之間有著本質(zhì)上的聯(lián)系，這表現(xiàn)在兩者所關(guān)心的都是“事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式”。但是，另一方面，它

26、們之間又有原則的區(qū)別，這表現(xiàn)在兩者的出發(fā)點(diǎn)完全不同：前者從“事物”本身的角度出發(fā)，就“事”論事，后者是從“主體”的角度出發(fā)，就“主體”來論事。之所以有這樣的區(qū)別，本體論層次信息定義之所以會(huì)轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)論層次信息定義，問題的關(guān)鍵在條件：引入主體這一條件，本體論層次信息定義就轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)論層次信息定義；取消主體這一條件，認(rèn)識(shí)論層次信息定義就轉(zhuǎn)化為本體論層次信息定義。應(yīng)當(dāng)特別強(qiáng)調(diào)指出的是，由于引入了主體這一條件，認(rèn)識(shí)論層次的信息概念就具有了比本體論層次的信息概念豐富得多的內(nèi)涵。這是因?yàn)椋紫龋鳛橹黧w的人，他具有感覺的能力，能夠感覺到事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的外在形式；其次，他也具有理解能力，能夠理解事

27、物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的內(nèi)在含義；再者，他還具有目的性，因而能夠判斷事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)友其變化方式對其目的而言的效用價(jià)值。而且，對于正常的人類主體來說，事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的外在形式、內(nèi)在含義和效用價(jià)值這三者之間是相互依存不可分割的。因此，在認(rèn)識(shí)論層次上來研究信息問題的時(shí)候，“事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式”就不再像在本體論層次上那樣簡單了，它必須同時(shí)考慮到形式、含義和效用三個(gè)方面的因素。事實(shí)上，人們只有在感知了事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化的形式、理解了它的含義、判明了它的效用之后，才算真正掌握了這個(gè)事物的認(rèn)識(shí)論層次信息，才能作戰(zhàn)正確的決策。我們把這樣同時(shí)考慮事物運(yùn)動(dòng)及其變化方式的外在形式、內(nèi)在含義和效用

28、價(jià)值的認(rèn)識(shí)層次信息稱為“全信息”，而把僅僅計(jì)及其中的形式因素的信息部分稱為“語法信息”，把計(jì)及其中的含義因素的信息部分稱為“語義信息”，把計(jì)及其中效用因素的信息部分稱為“語用信息”。換句話說，認(rèn)識(shí)論層次的信息乃是同時(shí)計(jì)及語法信息、語義信息和語用信息的全信息。本體論層次信息定義和認(rèn)識(shí)論層次信息定義是最基本的信息定義，當(dāng)然，如果在認(rèn)識(shí)論層次信息定義基礎(chǔ)上再引入某種約束條件，那么，認(rèn)識(shí)論層次信息定義將轉(zhuǎn)化為更低層次的信息定義；引入的約束條件越多，定義的層次就越低；由此就形成了信息定義的體系。有了這個(gè)定義體系，現(xiàn)在流行的那些有關(guān)信息的種種說法就都可以在這個(gè)定義體系的相應(yīng)層次上找到自己適當(dāng)?shù)奈恢茫瑥亩?/p>

29、得其所、各有所用。例如，在本章第一節(jié)所引的各種流行說法中，定義（1）一（10）是在本體論層次上來定義信息的，而（11）一（31）則是在認(rèn)識(shí)論以及其下的層次上來定義的。 鑒于認(rèn)識(shí)論層次信息概念的重要性，這里對語法信息、語義信息和語用信息的概念及關(guān)系再作一些必要的說明。實(shí)際上，語法信息、語義信息和語用信息都是從語言學(xué)領(lǐng)域引伸過來的術(shù)語。 由定義知道，語法信息只涉及“事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式”本身，不涉及這些狀態(tài)的含義和效用，因此是最抽象、最基本的層次。這種情形正像語言學(xué)領(lǐng)域的“詞與詞的結(jié)合方式”，不專慮詞的含義與效用。在語言學(xué)里，這種只考慮“詞與詞的結(jié)合方式”的研究被稱為語法學(xué)。我們把這個(gè)術(shù)

30、語借用過來，就把只考慮“狀態(tài)與狀態(tài)改變方式”的這種層次叫做語法信息。類似地，按照定義，語義信息系指“事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式的含義”。在語言學(xué)里研究“詞與詞的結(jié)合方式的含義”的學(xué)科稱為語義學(xué)。因此，借用這個(gè)術(shù)語，我們就把“狀態(tài)與狀態(tài)改變方式的含義”這一層次叫做語義信息。同樣的道理，我們就把關(guān)于“狀態(tài)及狀態(tài)改變方式的效用”這個(gè)層次稱為語用信息，這是由語用學(xué)借用過來的術(shù)語。讀者不難由圖2.1.1進(jìn)一步理解語法、語義和語用的概念及其聯(lián)系。圖中表明：狀態(tài)與狀態(tài)之間的形式化關(guān)系是為語法；這種形式關(guān)系與其相應(yīng)客體的關(guān)聯(lián)將產(chǎn)生語義；而語法語義與主體的關(guān)聯(lián)則必然形成語用。應(yīng)當(dāng)注意的是，研究語義信息要以語法信息為基

31、礎(chǔ)；因?yàn)椤昂x”是針對具體的狀態(tài)來說的。同樣，研究語用信息要以語義信息和語法信息為基礎(chǔ)，因?yàn)椤靶в谩笔轻槍唧w的狀態(tài)及其含義來說的。正因?yàn)槿绱耍肴畔⒌母拍罹途哂刑貏e重要的意義。 以上的分析表明，在語法、語義和語用信息三者之間，語法信息是最簡單、最基本的層次，語用信息則是最復(fù)雜、最實(shí)用的層次。在信息理論發(fā)展的初期，人們故意排除語義信息和語用信息的因素，先從語法信息入手來解決問題，這既是迫不得已的事情，同時(shí)又是很明智的選擇。問題在于我們不能總是停留在語法信息這個(gè)相對簡單的層次，而應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深入地研究和解決語義信息和語用信息的問題。因?yàn)椋Z法信息只能解決通信工程這樣一類傳遞信息的問題，而凡是有智

32、能、有“目的”行為的系統(tǒng)，都必然要涉及到語義信息和語用信息的問題。信息科學(xué)技術(shù)要有效地?cái)U(kuò)展人類信息器官的功能（特別是擴(kuò)展人的智力功能），就不能不利用語義和語用信息。可以認(rèn)為，Shannon信息論或統(tǒng)計(jì)通信理論是基于概率型語法信息的信息理論，而本書所定義的信息科學(xué)則是基于“全信息”的信息理論。這是現(xiàn)代信息科學(xué)與傳統(tǒng)信息論之間的一個(gè)重要區(qū)別。讀者在以后的章節(jié)將會(huì)看到，正是由于引入了全信息的概念和理論，原先各自獨(dú)立發(fā)展的識(shí)別論、通信論、控制論、決策論、優(yōu)化論和智能論才得以統(tǒng)一在信息科學(xué)的有機(jī)體系之中。因此，對于信息科學(xué)來說，全信息是一個(gè)十分重要的概念，全信息及其理論是整個(gè)信息科學(xué)理論的基石。另一方面

33、，由于引入了主體，引入了認(rèn)識(shí)主體與事物客體之間的關(guān)系，認(rèn)識(shí)論層次信息還衍生出另一組有用的概念，這就是實(shí)在信息、先驗(yàn)信息和實(shí)得信息的概念。具體來說，某個(gè)事物的實(shí)在信息是事物實(shí)際所具有的信息。事物的實(shí)在信息是事物本身所固有的一個(gè)特征量，它只取決于事物本身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式，而與主體的因素?zé)o關(guān)。某主體關(guān)于某事物的先驗(yàn)信息，是指該主體在實(shí)際觀察該事物之前已經(jīng)具有的關(guān)于該事物的信息。先驗(yàn)信息既與事物本身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式有關(guān)，也與主體的主觀因素有關(guān)。某主體關(guān)于某事物的實(shí)得信息，是指該主體在觀察事物的過程中實(shí)際獲得的關(guān)于該事物的信息。實(shí)得信息不僅與事物本身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式有關(guān)，而且也與主體的

34、觀察能力以及實(shí)際的觀察條件有關(guān)。在理想的條件下，某主體R關(guān)于某事物S的實(shí)得信息量I（X；R）應(yīng)是X的實(shí)在信怎I（X）與R關(guān)于X的先驗(yàn)信息Io（X；R)之差，即I（X；R）I（X）一Io（X；R）這樣就完成了信息定義及其體系的討論。§2.2 信息的特征、性質(zhì)與分類 在澄清了信息的基本定義之后，我們就可以進(jìn)一步來研究信息的特征、性質(zhì)和分類問題。闡明信息的特征、性質(zhì)和分類問題，又會(huì)反過來進(jìn)一步加深對于信息概念的理解。需要強(qiáng)調(diào)指出的是，對于信息的定義、特征、性質(zhì)和分類的討論，必須保持概念的內(nèi)在統(tǒng)一性和諧和性：在定義的基礎(chǔ)上來討論特征、性質(zhì)和分類；特征、性質(zhì)和分類的討論又反過來印證定義的正確性

35、。§2.2.1 信息的特征與性質(zhì) 首先，我們來看一看信息的幾個(gè)基本特征。 第一特征：信息來源于物質(zhì)，又不是物質(zhì)本身；它從物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生出來，又可以脫離源物質(zhì)而相對獨(dú)立地存在。既然信息是“事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式”，那么，客觀存在的物質(zhì)當(dāng)然就是信息的來源之一。物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式就是本體論層次的信息；被主體所感知或所表述的這種狀態(tài)和方式就是認(rèn)識(shí)論層次的信息。但是信息并不是物質(zhì)本身，信息不等于物質(zhì)。事實(shí)上，作為事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式的信息是可以離開它的源物質(zhì)而相對獨(dú)立地存在的。例如；一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式可以被高速攝影機(jī)拍攝下來，經(jīng)過一定的處理，就可以把它

36、重現(xiàn)出采。產(chǎn)生這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式的那個(gè)物體（源物體）雖然已經(jīng)離開了觀察者，但是它的信息卻被記錄下來并被保留起來了。當(dāng)然，保留下來的僅僅是信息，而不是它的源物質(zhì)本身。正是由于信息具有這個(gè)特征，精采的文藝節(jié)目可以被復(fù)制下來供人們反復(fù)欣賞，太空的奇觀可以被拍攝下來供人們仔細(xì)研究，激動(dòng)人心的經(jīng)歷可以記錄下來供人們重溫l，否則，這一切就將都成為不可能的事情。第二特征：信息也來源于精神世界，但是又不限于精神的領(lǐng)域。既然信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，而事物運(yùn)動(dòng)既可以是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)也可以是思維的過程，那么，精神領(lǐng)域的事物運(yùn)動(dòng)當(dāng)然也就成為信息的一個(gè)來源。尤其是按照認(rèn)識(shí)論層次的信息定義，信息是認(rèn)識(shí)主體所感知或所表述的

37、事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，主體所表述的東西當(dāng)然是精神領(lǐng)域的東西，如人的思想狀態(tài)、情緒、意志、方針、政策、命令、指令等等。同客觀物體所產(chǎn)生的信息一樣，精神世界、思維領(lǐng)域的信息也可以具有相對獨(dú)立性，可以被記錄下來加以保存、復(fù)制或重現(xiàn)。由于客觀世界的物質(zhì)客體和精神世界的事物都可以產(chǎn)生信息，因此，信息的存在是超出精神范疇的限制的。 第三特征：信息與能量息息相關(guān)，但是又與能量有本質(zhì)的區(qū)別。 信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，能量是事物做功的本領(lǐng)。因此，信息與能量都與事物的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。在一定的意義上可以說，信息與能量兩者都是事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的函數(shù)。不僅如此，傳輸信息或處理信息總需要一定的能量來支持，而控制和利用能量則總

38、需要有信息來引導(dǎo)。例如在自動(dòng)化防空體系中，為了取得目標(biāo)的信息，就需要有足夠的能量來開動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)；為了傳遞這個(gè)信息，就要有相應(yīng)的能量來支持通信系統(tǒng)的工作；為了導(dǎo)出某方導(dǎo)彈的發(fā)射狀態(tài)參數(shù)信息，就要有能量來保證計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行。不要說利用這些先進(jìn)設(shè)備來取得信息、傳遞信息和處理信息時(shí)需要有能量作為動(dòng)力，即使憑肉眼來觀察信息，也同樣需要能量來支持：沒有生物能量，人的眼睛不能工作；沒有光能照亮物體，人眼也看不見任何物體：另一方面，控制和駕馭能量，使它發(fā)揮好的效用也離不開信息。例如上面提到的自動(dòng)防空體系，若要使導(dǎo)彈能夠命中目標(biāo)，沒有信息的引導(dǎo)是不可能的。信息和能量的關(guān)系雖然這樣密切，但是從它們的定義本身就可以

39、看出，它們之問有著質(zhì)的區(qū)別：作為事物做功的本領(lǐng)，能量提供的是動(dòng)力；作為事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，信息提供的是知識(shí)和智慧。 第四特征：信息具有知識(shí)的本性，但它又比知識(shí)的內(nèi)涵更廣泛。所謂知識(shí)，當(dāng)然是人類長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。但是，說到底，知識(shí)無非包含兩個(gè)基本的方面：一方面，知識(shí)告訴人們世界是什么，世界發(fā)展變化的規(guī)律是什么；另一方面，知識(shí)又告訴人們?nèi)‘?dāng)怎樣同外部世界打交道。換句話說，知識(shí)一方面是人們認(rèn)識(shí)世界的結(jié)果，另一方面又是人們改造世界的方法。對照上一節(jié)給出的認(rèn)識(shí)論層次信息的定義：信息是主體所感知或所表述的事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，顯而易見，認(rèn)識(shí)世界正是認(rèn)識(shí)各種事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式（規(guī)律）；改造世界則是依據(jù)

40、主體再生以及表述出來的事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式（方法）而采取的行動(dòng)。因此，知識(shí)就是認(rèn)識(shí)論層次的信息，只是它帶有更加普通更加深刻為的品格而已。例如，牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律Fma顯然是物理學(xué)的重要知識(shí)，它描寫具有質(zhì)量為m的物體受到力F作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生加速度a。這就是對于這類事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)以及狀態(tài)改變方式的表述，當(dāng)然就是信息。但是，信息卻不見得是知識(shí)。信息雖然能夠告訴人們事物運(yùn)動(dòng)助狀態(tài)是什么，這種狀態(tài)會(huì)以什么方式改變，但是它不一定具有普遍抽象的品格。因此，只能說信息具有知識(shí)的本性，但它本身不一定就能夠被稱為知識(shí)。例如，學(xué)校上課鈴聲響了，它給出了一種信息：上課的時(shí)間到了。顯然，這種信息只能看作是一種常識(shí)，而不能叫做

41、知識(shí)。然而不論怎樣：信息確實(shí)具有知識(shí)的秉性，它可以改變?nèi)藗兊闹R(shí)狀態(tài)，使人們由“不知”變?yōu)椤爸保蛴伞爸^少”變?yōu)椤爸^多”。否則，如果信息根本不具備知識(shí)的任何本性，人們就不可能把信息加工成為知識(shí)，正像人們不能把石頭加工成小雞一樣。當(dāng)然，也要指出，現(xiàn)代人們對于“知識(shí)”的定義條件正在軟化，逐漸把“知識(shí)”的條件放松。例如在人工智能領(lǐng)域，知識(shí)的概念已經(jīng)完全和信息的概念等同同，在這里，知識(shí)就是信息，信息就是知識(shí)。第五特征：信息是具體的，并且可以被人（生物、機(jī)器等）所感知、提取、識(shí)別，可以被傳遞、存儲(chǔ)、變換、處理、顯示、檢索和利用。信息不是虛無漂渺的東西，也不是可以隨意想象和“創(chuàng)造”的事物。它是現(xiàn)

42、實(shí)世界各種事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式，具有非常具體和真實(shí)的品格。信息可以被感知，人的感覺器官就是專門用來感知信息的，所以被稱為信息的感受器官。事實(shí)上，若不是為了感知信息，人的感覺器官就沒有用處，就會(huì)在長期進(jìn)化的過程中被退化（用進(jìn)廢退）。但是，人類和生物的感覺器官不但沒有被退化掉，反而變得越來越精致，越來越靈敏，甚至還要用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的成就來擴(kuò)展它們的功能水平，就是因?yàn)樗鼈儞?dān)負(fù)著感知信息的任務(wù)。人類和生物一時(shí)一刻也不能沒有信息，否則就不能夠生存，因此，感覺器官感知信息的作用是極為重要的。信息不僅可以被感知，而且可以被傳遞、被處理和被利用。在本書后面的章節(jié)將會(huì)具體探討這些方面的問題，這里不再詳

43、述。應(yīng)當(dāng)指出的是，正是因?yàn)樾畔⒕哂械谒暮偷谖逄卣鳎鼘τ谌祟惒啪哂腥绱司薮蟮囊饬x。第六特征：信息可以被眾多用戶所共享。由于信息可以脫離源事物相對獨(dú)立地存在并負(fù)載于其他載體，因此可以被無限制地進(jìn)行復(fù)制、傳播或分配給眾多的用戶，為大家所共享。因?yàn)樾畔⒕哂羞@個(gè)特征，因此，一個(gè)信息持有者把它的情息傳遞給另一個(gè)用戶的時(shí)候，他自己所擁有的信息并不會(huì)喪失。正像教師把知識(shí)傳授給學(xué)生以后，學(xué)生掌握了知識(shí)，但教師并不會(huì)因此而成為“白癡”。信息的這種特征，使它對人類具有特別重要的意義。由于物質(zhì)與能量不具有相對獨(dú)立性，物質(zhì)和能量就不能被共享。正像大家很熟悉的一個(gè)例子所說的那樣，如果甲有一個(gè)蘋果，乙也有一個(gè)蘋果，那么，

44、甲乙互相交換之后，甲還只有一個(gè)蘋果，乙也只有一個(gè)蘋果；但是如果甲有一個(gè)信息，乙也有一個(gè)信息，那么，甲乙互相交換以后，甲就有了兩個(gè)信息，乙也有了兩個(gè)信息。 第七特征：語法信息在傳送和處理過程中永不增值。 雖然信息具有相對獨(dú)立性，可以無限地進(jìn)行復(fù)制，為眾多用戶所共享，但是在復(fù)制、傳遞或做其他處理的過程中，語法信息量永遠(yuǎn)不會(huì)增加。不是說把一份信息復(fù)制一下信息量就增加了一倍。實(shí)際的情況是，不管復(fù)制多少份，也沒有增加新的信息量。相反，由于噪聲干擾的影響，由于復(fù)制、傳遞和處理過程中不可避免地存在誤差或非線性操作，結(jié)果所得到的語法信息量只會(huì)減少（稱為信息損失），不會(huì)增加。只有在理想復(fù)制（沒有誤差）、理想傳遞

45、（沒有干擾和失真）、理想處理（沒有非線性的或不可逆的操作）的條件下，才可能做到語法信息無損失。有人認(rèn)為，任何信息經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理以后，它所包含的語法信息量都可以增加。他們還舉出計(jì)算機(jī)解題的例子，認(rèn)為經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算之后，語法信息量增加了，所以可以得出答案。其實(shí)，這是一種誤解，任何計(jì)算機(jī)都不可能憑空創(chuàng)造信息。經(jīng)過計(jì)算機(jī)的處理并不能增加信息量，計(jì)算機(jī)輸出的全部信息都已包含在它的輸入之中；只不過經(jīng)過處理之后這個(gè)信息更便于使用了。“更便于使用”和“更多的信息量”是兩個(gè)不同的概念。 第八特征：在封閉系統(tǒng)中，語法信息的最大可能值不變。 在給定的封閉系統(tǒng)中，事物的運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的最大可能數(shù)值是一定的，這就是

46、這個(gè)封閉系統(tǒng)的最大熵值。只要系統(tǒng)不與外界交換物質(zhì)、能量和信息，這個(gè)最大熵值就不會(huì)改變。如果這個(gè)封閉系統(tǒng)最初是完全有序的，那么它所具有的語法信息的數(shù)值就等于最大熵值，此時(shí)相應(yīng)的實(shí)際熵值等于零。隨著系統(tǒng)實(shí)際熵值的增大，語法信息量的數(shù)值將減小；當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際熵值增至最大值的時(shí)候，系統(tǒng)的語法信息量將減至零。 根據(jù)以上這些特征和信息的基本定義，我們可以導(dǎo)出信息的一些重要的性質(zhì)。 性質(zhì)一 普遍性：信息是普遍存在的。 信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式，因此，只要有事物存在，只要有事物的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)有它們運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，就存在著信息。無論在自然界、人類社會(huì)，還是在人的思維領(lǐng)域，絕對的“真空”是沒有的，絕對不運(yùn)

47、動(dòng)的事物也是沒有的，因此，信息普遍地存在。有一種相當(dāng)流行的觀點(diǎn)認(rèn)為，“信息僅僅存在于人的頭腦里，包括人的頭腦所觀察到的和記得起來的，以及隨之進(jìn)行分析、直覺和歸納所得到的東西”（美國交流雜志1983年第2期）。也有人認(rèn)為，“信息的起源是與生物誕生同時(shí)開始的”（世界新產(chǎn)業(yè)革命動(dòng)向，科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社1984），或者“信息是在物質(zhì)的一定的組織程度上產(chǎn)生的，即在具有控制的情形下產(chǎn)生的。信息僅僅為生物界社會(huì)和工程控制系統(tǒng)所固有”(BCykpanhueb，1963)。以上這些說法的共同特點(diǎn)就是都否認(rèn)信息的普遍性，它們或者認(rèn)為無機(jī)界沒有信息存在，或者認(rèn)為在生物界和工程控制系統(tǒng)以外的世界沒有信息存在，甚至認(rèn)為

48、在人的頭腦以外都沒有信息存在。它們不能解釋“無信息的世界”是怎樣能夠和“有信息的世界”相容共通的。如果說土壤、巖石這類無機(jī)物質(zhì)沒有信息，那么，又怎么能解釋“人類可以從土壤、巖石中得到地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地下礦藏的信息”呢?如果無機(jī)世界本身沒有信息，為什么一旦工程控制系統(tǒng)與它聯(lián)系起來的時(shí)候它卻能向系統(tǒng)提供信息呢?顯然，它們不能自圓其說。其實(shí)，正像在前一節(jié)討論信息定義體系對所指出的那樣，我們不能籠統(tǒng)地說“人的頭腦之外沒有信息”這類含糊的斷語，而應(yīng)當(dāng)分清層次。對于那些有嚴(yán)格約束條件的信息定義，當(dāng)這些條件不成立的時(shí)候，這樣定義出來的信息可以認(rèn)為是“不存在”的；而本體論層次上定義的信息則是無處不在的。 性質(zhì)二 無

49、限性：在整個(gè)宇宙時(shí)空中，信息是無限的；即使是在有限的空間（時(shí)間有限或無限）中，信息也是無限的。 一切事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式都是信息，而宇宙時(shí)空中的事物是無限豐富的，因而它們所產(chǎn)生的信息也必然是無限量的。即使是在有限的空間中，比如在地球上，事物也是無限多樣的；而在無限的時(shí)間長河中，事物的發(fā)展變化更是無限的，因而信息自然也是無限的。 當(dāng)然，這里也有實(shí)在信息與實(shí)得信息的區(qū)別。人們的實(shí)得信息可能是有限的，但作為總體而言的實(shí)在信息是無限。實(shí)際上，人類實(shí)得信息的總量是宇宙時(shí)空中總體實(shí)在信息總量的一個(gè)極小的部分。性質(zhì)三 相對性：對于同一個(gè)事物，不同的觀察者所能獲得的信息量可能不同。由于不同的觀察者有著不同的觀

50、察能力、不同的理解能力和不同的目的性，因此，從同一個(gè)事物所獲得的信息量（實(shí)得語法信息量、實(shí)得語義信息量以及實(shí)得語用信息量）肯定各不相同，這在理論上是不言而喻的。假定事物X的實(shí)在信息量I(X)是常數(shù)，在這樣的條件下，第i個(gè)觀察者R的實(shí)得信息量I(x；R)就為 I(X；Ri)I(x)一Io(X；R) 任意i既然各個(gè)觀察者的先驗(yàn)信息量Io(X；R)各不相同，它們的實(shí)得信息量I(X；R)當(dāng)然也各不相同。信息的這個(gè)性質(zhì)告訴我們，實(shí)得信息量是因人而異的。了解這一點(diǎn)對于處理實(shí)際問題十分重要。性質(zhì)四 轉(zhuǎn)移性：信息可以在時(shí)間上或在空間上從一點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一點(diǎn)。 由于信息具有脫離母體而相對獨(dú)立的能力，因而它就可以通過

51、一定的方法使之在時(shí)間上或在空間中進(jìn)行轉(zhuǎn)移。在時(shí)間上的轉(zhuǎn)移稱為存儲(chǔ)；在空間中的轉(zhuǎn)移稱為通信。其實(shí)，存儲(chǔ)也是一種通信：今天與明天的“通信”，或者今天與后天的“通信”。當(dāng)然，信息在空間中的轉(zhuǎn)移必然也伴有時(shí)間上的轉(zhuǎn)移，因?yàn)樗诳臻g中轉(zhuǎn)移的速度是一個(gè)有限值。信息可以在時(shí)間上和在空間中轉(zhuǎn)移，這是一個(gè)十分有用的性質(zhì)，它使人類的知識(shí)能夠積累和傳播，使人與人之間能夠進(jìn)行信息的交流，使人與其環(huán)境之間能夠保持信息的聯(lián)系，從而能夠更好地認(rèn)識(shí)環(huán)境和改造環(huán)境。 性質(zhì)五 變換性：信息可以是變換的，它可以同不同的載體和不同的方法來載荷。 既然信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，而不是事物本身，它就可以負(fù)載在其他一切可能的物質(zhì)載體積能

52、量形式上。例如，投擲硬幣這一試驗(yàn)的結(jié)果當(dāng)然是一種信息，我們可以用數(shù)字0和1來表示，或者可以用電流的正和負(fù)來表示，也可以用機(jī)械位置的高和低來表示，甚至以表情上的哭與笑來表示，等等。實(shí)際上，只要能夠保持“運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)的改變方式”不變性，那么，它就不僅可以在各種物質(zhì)和能量形式之間進(jìn)行變換，而且可以經(jīng)受一切不會(huì)破壞“信息不變性”的數(shù)學(xué)變換。信息的這一性質(zhì)也是很有用的，它使人們對信息施行的各種各樣的處理和加工成為可能。性質(zhì)六 有序性：信息可以用來消除系統(tǒng)的不定性，增加系統(tǒng)的有序性。本體論層次的信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，認(rèn)識(shí)論層次的信息是認(rèn)識(shí)主體所感知和表述的事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式。獲得了信息，就可以

53、消除認(rèn)識(shí)主體對于事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式的不定性。后面還會(huì)看到，語法信息中的概率信息量就是負(fù)熵，它是混亂程度的對立面。一個(gè)系統(tǒng)要想從無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài)，就必須從外界獲得信息（負(fù)熵）。這是自組織理論導(dǎo)出的基本結(jié)論。信息的這一性質(zhì)使信息對人類具有特別重要的價(jià)值。性質(zhì)七 動(dòng)態(tài)性：信息具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)，一切活的信息都隨時(shí)間而變化。因此，信息也是有時(shí)效、有“壽命”的。信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式，事物本身在不斷發(fā)展變化，因此，信息也會(huì)隨之變化。脫離了母體的信息因?yàn)椴辉倌軌蚍从匙兓说哪阁w的新的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式，它的效用就破漸降低，以至完全失去效用。這就是信息的時(shí)效性。信息脫離母體的時(shí)間長短并不能完全反映

54、信息的壽命，衡量信息的壽命必須同時(shí)考慮母體隨時(shí)間而變化的速度。一旦信息已經(jīng)不能反映母體實(shí)際的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式，這個(gè)信息的壽命就到了盡頭。到這時(shí)，它至多只能作為母體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式的二種歷史記錄。所以，人們在獲得信息之后，并不能就此滿足，更不能一勞永逸。信息要及時(shí)發(fā)揮效用，知識(shí)要不斷補(bǔ)充更新。性質(zhì)八 轉(zhuǎn)化性：從潛在的意義上講，信息是可以轉(zhuǎn)化的。它在一定的條件下，可以轉(zhuǎn)化為物質(zhì)、能量、時(shí)間及其他。信息可以轉(zhuǎn)化，這當(dāng)然需要條件，其中最主要的條件，就是信息必須被人們有效地利用。沒有這個(gè)條件，信息是不可能發(fā)生這種轉(zhuǎn)化的。同樣，“知識(shí)就是力量”也是需要這樣的條件的。顯然，正確而有效地利用信息，就可能在同樣的條

55、件下創(chuàng)造更多的物質(zhì)財(cái)富，開發(fā)或節(jié)約更多的能量，節(jié)省更多的時(shí)間。在這方面，將有許多工作可做，有許多潛力可挖。這些就是信息的主要性質(zhì)。了解信息的這些特征和性質(zhì)，一方面有助于對信息概念的進(jìn)一步的理解，另一方面也有助于人們更有效地掌握信息和利用信息，為人類的偉大事業(yè)服務(wù)。§2.2.2 信息的分類通過上面關(guān)于信息概念、特征和性質(zhì)的討論，從定性的角度較好地把握了信息的實(shí)質(zhì)。但是，光有定性的把握還很不夠，我們還必須能夠定量地把握信息：首先應(yīng)當(dāng)能夠確切地描述信息，然后應(yīng)當(dāng)能夠科學(xué)地度量信息。前面已經(jīng)看到，信息是一種十分復(fù)雜的研究對象。要找到一種通用的方法來恰如其分地描述各種各樣的信息，即使不是不可能

56、，至少也是很困難的。就算能夠找到一種方法可以用來描述一切可能的信息，這種方法也必然是非常籠統(tǒng)、非常一般化，不可能具體細(xì)致地刻劃各種不同類型的信息。為了具體地描述信息，一定要把信息進(jìn)行分類，分門別類地進(jìn)行描述，建立分門別類的描述方法。但是，同其他事物的分類問題一樣，信息分類也有許多不同的準(zhǔn)則和方法。比如：·從信息的性質(zhì)分類，可以有：語法信息；語義信息、語用信息。·從觀察的過程來分類，可以有：實(shí)在信息、先驗(yàn)信息、實(shí)得信息。·從信息的地位來分類，可以有：客觀信息（包括觀察對象的初始信息，經(jīng)過觀察者 干預(yù)之后的效果信息、環(huán)境信息等）、主觀信息（包括決策信息、指令信息、控制

57、信 息、目標(biāo)信息等）。·從信息的作用來分類，可以有：有用信息、無用信息、干擾信息。·從信息的邏輯意義來分類，可以有：真實(shí)信息、虛假信息、不定信息。·從信息的傳遞方向來分類，可以有：前饋信息、反饋信息。·從信息的生成領(lǐng)域來分類，可以有：宇宙信息、自然信息、社會(huì)信息、思維信息等。·從信息的應(yīng)用部門來分類，可以有：工業(yè)信息、農(nóng)業(yè)信息、軍事情息、政治信息、 科技信息、文化信息、經(jīng)濟(jì)信息、市場信息、管理信息等。·從信息源的性質(zhì)來分類，可以有：語聲信息、圖像信息、文字信息、數(shù)據(jù)信息、計(jì) 算信息等。·從信息的載體性質(zhì)來分類，可以有：電子信

58、息、光學(xué)信息、生物信息等。·從攜帶信息的信號的形式來分類，還可以有：連續(xù)信息、離散信息、半連續(xù)信息等。顯然，還可以有許多不同的分類原則和方法，這里就不再一一列舉了。無需多說，在所有分類的原則和方法中，最重要的是按信息的性質(zhì)的分類。針對不同性質(zhì)的信息，找到不同的具體描述方法，建立相應(yīng)的度量方法，這樣才能最有效地把握信息。于是，下面我們就按照這個(gè)準(zhǔn)則來劃分信息，并討論描述信息的一般原則。 如上所說按照性質(zhì)的不同，信息可以劃分為語法、語義以及語用信息三種基本情形，這是信息的三個(gè)基本層次。其中，最基本也是最抽象的層次是語法信息。它是迄今為止在理論上研究得最多的層次。因此，我們應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步來考慮一下語法信息的分類。按照基本定義，語法信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式的外在形式