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试论信息概念的分类定义 
[ 2014-5-8 13:39:00 | By: meditation ]
 

 DENG Hong  and  XUE Hui-f eng
(N orth wstern Poly technical University, X i'an7 10072,China)
Abstract:Different definitions on theconcept of information are available nowadays which may into threeceptable.categories:the objective,the technical,and the subjective,though the objective one is not Based on som e analyses the author claims recognition information of materials. The author also suggests in the information definition an expression of man's this paper the classified definitions:the formalized (I0),the narrow sense information (I1),and the broadsen sesense definition may include most of the popular cognitions of information.information (I2). A broader Such classified definitions are very helpful in clarifying controversies in information science. In the end the author analyzes the elationship between information and knowledge,a topic still in heated discussion.
key words:information;narrow sense information;broad sense information;knowledg
邓宏(河南开封人,西北工业大学自动控制系博士研究生。) 薛惠锋(山西万荣人,西北工业大学自动控制系教授,博士生导师。)
摘要 :文章通过分析提出信息应该定义为人们认识的表达,并根据信息术语已经广泛应用的实际情况,提出将信息定义为形式化信息(10)、狭义信息(1,)和广义信息(12)是一种实用的方法。其中广义信息可以概括目前对信息的一般认识。这样分类定义有利于澄清信息科学领域中一些有争议的概念和问题。
关键词 :信息;狭义信息;广义信息;知识 
       以仙农 ( C. E .Shannon)1 948年提出信息论为里程碑,信息科学和技术50多年来有了突飞猛进的发展。尤其是近十几年,计算机技术、互联网的迅猛发展。在软硬件技术不断更新换代,各种尖端技术研究持续吸引大量精力和资金投入的同时,理论研究内容和成果也更加丰富。在信息技术发展日新月异的同时,也应该承认,理论上有许多概念一直还是比较模糊的。有争议当然是正常的,但澄清一些重要的概念将更有利于相关理论研究的深化,改变理论的完善远远落后于实践的状况。
 
一 、 关 于信息定义的讨论
 
        信息术语的应用虽然已经十分广泛,对其科学的定义一直存在多种观点。这对信息技术发展的影响不很大,但对于理论探讨的深人是不利的,因为这是一个关于研究对象的最基本的概念。仙 农 将 信 息 定义为消除不确定性的东西,并提出了信息量计算的表达式,称其为信息嫡。这种信息定义产生于当时的通讯工程或信息的技术处理,它针对的是信息的信号处理,而不能概括信息科学所关心的一般意义上的信息。控制论奠基人维纳(N ·Wiener)将信息定义为人和外界相互作用过程中相互交换的东西。钟义信教授在他的《信息科学原理分中列出了30多种不同学者的定义[1](pp.33-34)。如信息是一种场;信息是事物联系的普遍形式;信息是被反映的物质的属性等等。此外还有其他一些比较普遍的解释,如认为信息就是情报、数据、知识和信息就是控制的指令,也有强调信息的价值特性、新颖性等等。
       概括现有的各种观点,笔者认为目前对信息的定义大致可以归纳为三种类型:一是通讯技术观。比如认为信息是减少不确定性的东西,信息是一种嫡,而且仍然有人认为一般信息的单位是比特,都体现了这种观点。这是因为人们对信息重视和认真研究在很大程度上源于仙农提出信息论,归功于现代通讯技术的发展。不过information一词并不是仙农创造的,信息概念的现代应用已经远远超出通讯领域的范畴。第二种是本体论或客观论。认为信息是反映客观事物运动状态及其变化的方式,信息是自然界的客观存在。这类信息的运动当然与主体无关。如有人认为信息是一种场的观点,是事物联系的普遍形式,有人将信息和物质、能量一起并列为宇宙的三大基本要素。第三种类型是主体论或主观论,认为信息是人对事物的认识,或是被反映的物质的属性,如定义信息是经过加工后的数据或编码的知识。控制论奠基人维纳认为信息是人和外界相互作用过程中互相交换的东西。还有人认为,信息应该是对人有用的东西,有人认为信息必须是新的,必须具有某种价值等等。特别是在研究经济信息时,对信息的认识在很大程度上有赖于人的主观感觉。
       我们认为,分析和定义信息概念,不能割断历史。信息论是仙农在半个多世纪之前明确提出的,但信息概念是在长期的人类实践活动逐步形成和深化的。信息首先是在人类认识和交流的过程中出现的。在文字出现之前,人们通过语言交流,然后是符号,如结绳记事,象形文字等。与其他动物不同,人类文明之所以能够不断进步,一个关键就是人类的实践经验可以通过记载而逐渐积累和丰富,为他人所用,为后人所用。在非洲一些地方,完全通过语言由专人口述来告知后人历史事件和经验的方式至今还没有消失,这当然是最原始和落后的方法。有了文字以后,特别是有了书信以后,人类交流的效率大大提高,他人和后人可以不必重新体验他人或前人的所有经历而了解更多的知识。电报、电话、传真、互连网,则是近代人类知识交流手段的伟大进步。这类信息是为人服务的,其主要功能是实现人与人之间的交流。
      信息不仅反映事物运动状态和规律,更能够为人们在改造世界的实践中所利用。这一点的引伸意义是,信息是人与人之间、人与客观事物之间交流的媒介。In fo rm at io n一词词根是inform,由in form组成,本意是“以某种形式”。我们可以看到,信息本来包含两个基本特点,一则它是被表达出来的东西,二来它是用于交流的东西。在“信息技术”、“信息社会”的概念出现之前,信息通常表示一些人们认为比较重要或有价值的消息或情报,以及他们的传递。给信息下定义,不能抛开信息概念形成的历史。仙农实际上是将信息概念引人了通信领域,进而一般性地分析了这种信息的一个重要特性—减少不确定性。
      大英百科全书1999年新版对信息的定义作了多种解释。包括:①信息是知识或情报的交流或获得;② 信息是从调查研究或学习中获得的知识,包括认识、新闻、事实、数据,信息是某些事物中因不同顺序或排列而产生特定效果所表达的内部属性(如遗传信息);信息是通讯系统或计算机中表达数据资料的信号或字符;信息是评价生理或心理经验或其他结构变化的一些东西(消息、经验资料、图象等),等等。这些定义尊重了信息一词在使用当中的实际情况。关于信息本体论的不科学性的理由有很多。
      首先,考察信息概念的形成过程可以看到,信息产生和运动首先是人们在生活实践中“发现”和“获取”的,就是说信息产生于人们对客观事物的认识活动。包括遗传信息、这些看起来是“客观存在”的信息,也是进人了人们的知识范围以后才称其为信息的。其表现形式是人们可以识别的表象或号。信息能够反映事物运动状态、规律等事实,但其本质是人们对这些“客观事实”的表达。尽管信息概念有时已经扩展到所谓一般客观事物联系的形式或方式,但如果这种形式或方式是不可知的,就不能称其为信息。正如大家所公认的,信息减少不确定性,而不可知的信息是不能减少不确定性的,这是一个十分简单的逻辑。比如在人们发现DNA编码之前侈谈遗传密码是毫无意义的;在发现超声波之前,猜测蝙蝠如何看东西也是没有可靠根据的。其次,信息的技术观以及历史成因不支持本体论观。我们前面已经谈了信息概念的历史成因、实际使用情况以及两个基本特点。信息论首先是由仙农提出的,研究的主要对象是通讯活动中的信息,包括信息的获取、编码、传输、解码,这些过程与主体行为密不可分,比如消息的确定性和不确定性也是在特定的语言条件或编码规则下相对而言的。完全抛开信息科学的一个重要内容去侈谈本体信息显然是站不住脚的。第三,信息的价值观不支持本体论观点。如果考虑一般所接受的关于信息的价值特性,就更应该承认信息的主体性。价值是相对于发送和接收信的主体而言的,具有很强的主观性,而客观论或本体论的信息,比如说事物的状态,是不存在价值问题的。第四,本体论定义本身具有主观性。本体论想要强调的是信息的客观特性或固有特性。然而客观存在是一个概念,状态或信息又是一个概念,二者绝不是等同的。事物的存在及其自身的运动规律和联系方式是客观事实,但事物的所谓状态,却是人的主观认识。什么是事物的状态?地球的质量、星球之间的距离、一个物体的温度或颜色或运动速度等等,都是由于人有了认识、形成概念并定义了量纲以后才得以表述。设想宇宙是在爆炸还是在收缩,物体的运动是否符合爱因斯坦的相对论所揭示的规律,火星上的两块石头在作什么样的信息交流,如果离开了主体,这些“固有的信息”还能够说明事物的状态吗?或者“张三曾经想当个医生”,“李四觉得月亮是蓝色的”,这些思维活动是不是客观实在?此外值得一提的是,信息表达可能正确也可能有错误,大概没有人认为不正确的信息不是信息。比如在人们都认为是太阳围绕地球转的时代,不存在哥白尼后来才告诉我们的信息。而本体论信息则不存在正确与否的问题,它与人的认识无关。综合以上讨论,笔者认为对信息的定义应该从主体论的角度出发。其主要意义包括:① 信息是为人所用的,至少对有感觉、有记忆能力的生命体信息才有意义。如果没有生命的存在,象物体之间存在热辐射、存在吸引力这类所谓的信息是没有意义的;②信息要通过人去获取,尽管它是“客观存的”或者说信息起码应该是人所看到的那部分“事物的状态”,而不应该包括未被认识到的那部分状态,尽管人们可以通过已知状态去发现未知状态。
      比如,如果人类是色盲,信息中就不会有颜色的概念,事物的所谓“状态”中,也不会有颜色的态;③信息要以一定方式表达出来,其表达方式是按照某种“约定”。这种约定实际上就是编码,不同的人群有自己的编码,不同的生物种群也有自己的编码;④信息具有交流的功能,包括人与人之间,人与客观世界之间的交流;⑤信息可以表达“事物的运动状态及状态变化的方式”,但其表达方式是由人决定,并且是为了让人理解和认识的,离开了人,信息就没有任何意义。比如,“太阳向我们发信息”,这种说法人们显然不能接受。而“太阳光中含有某种信息”,“太阳风暴告诉我们某种信息”,这些说法是可以接受的。区别在哪里?就在于有没有人的认识成分。“事物的运动状态及状态变化的方式”的表达,不过是人们对于所认识到的那部分状态和运动规律,所作的自以为正确的描述。这是辩证唯物主义认识论的基本原理;⑥信息具有可挖掘特性,不同的信宿对同一条信息可能有不同的理解。比如“克林顿要来中国访问”,形式上只是某人访问一件事,但政治人物和商人可能从中发掘出不同的东西。而根 据 上述分析所指出的信息的基本特性,我们可以将信息定义为人们对事物认识的表达,这种表达是以围绕主体的交流和利用为目的。这实际上属于钟义信教授所谓认识论意义上的定义。
      英国哲学家波普(K.Popper)把信息分为三类:来自客观物理世界的信息,人类主观精神世界的信息和人类概念世界的信息。波普关于信息的分类,与我们的定义并不矛盾。这里“来自客观物理世界的信息”属于人类与自然界交流或相互作用的范畴,正是由于人的存在,才使客观物理世界的“信息”(也就是状态、事实或事件)成为信息。而后两种信息属于人与人之间,包括个人自身的交流或相互作用。因此,波普的三类信息也都属于主观信息。实际上信息表的方式多种多样,分类方法也可以多种多样,信息交流的手段在不断丰富,信息利用的水平在不断提高。在现实世界,信息一词所使用的范围要比这个定义以及前面所介绍的定义要广泛得多,也不那么严格。有人甚至认为信息一词被滥用了。鉴于“存在就是合理”的一般理念,任何人在某种场合使用信息一词时必有自己的道理,在这种情况下,我们可以对其进行适当区分,并将所有比较广泛接受的观点和用法纳入广义信息的范畴。
二 、 信息分类定义法
       信息技术的进步推动 着信息社会的快速发展,我们已经看到,信息术语的应用十分广泛,有时不很严谨,并且对其含义各人都有自己的理解。但那种简单地认为信息一词被滥用的观点以及不愿意深人分析信息概念的观点显然是不妥当的。从科学的角度出发,十分有必要对信息定义加以规范。起码应该能够大致分辨哪些用法是本意,哪些用法是借用。笔者根据以上讨论,建议模仿货币的定义,将信息定义 三种基本类型。我们知道,现代货币的形式已经十分丰富,除了现金、支票,任何一种物品都可以实现货币的功能。因此,目前货币定义为三种基本类型:现金(包括短期支票)、狭义货币和广义货币。分别用M,, M:和M 3来表示。鉴于信息概念的应用如此广泛,我们对其采用分类法定义应该是.比较科学的。
我们定义 :
1: 形式化信息,也就是将技术观的信息或仙农所首先明确的通讯意义上的信息概念的推广,指所有经过语音、文字符号、图象或电子技术处理的信息。如各种语言、书本杂志等文献、有线或无线电传输的信号以及电脑数据库中的信息等等。这类信息可以用信息嫡来表述和计算,可以按照一定技术规则进行分析和处理,其特点是只考察信息的表式和表面含义,不考察其效用。图书、档案管理人员,电脑、网络工程师,通讯部门等等,处理的主要就是这类信息。随着计算机技术、网络技术、人工智能研究的飞速发展,目前对这类信息的研究最充分,应用最广泛。正是这方面技术的飞速发展,才使我们进入了所谓信息社会。
2: 狭义信息,它包括形式化信息和效用信息。所谓效用信息就是一些人在定义信息时要求的具有新颖性、价值性等特点的信息,即那些被认为具有某种经济、政治、军事或其它社会价值的信息。它体现人的感觉、认识、目的,并因受体的不同能够产生不同的效果。狭义信息强调了信息对人的依赖关系,强调人对信息的识别,强调信息效用的主体特性。这并不是说信息本身都是主观的,信息和人类的一般认识一样,也是客观世界的反映结果,因为人们总是自觉或不自觉地试图尽可能客观地认识世界。如信息交流者(包括发信者和受信者)认为新鲜的、有价值的消息,包括新闻事件、新情报、所谓的经济信息等,还包括数据资料或消息中的知识发现。这也是信息概念近代的含义。经济学家、企业家、政客、公安或国防部门等等,关心的主要是这类信息。
       所谓信息经济学等关心信息价值的相关科学研究,主要是针对效用信息。搜集、处理或发现这些所谓有价值的信息不可避免地要处理大量形式化信息,如近来已经引起人们重视的信息资源管理、信息挖掘等理论和技术,通常就是面向大量的形式化信息,并从中发现有价值信息。因此形式化信息和效用信息关系密切。可以认为,目前信息科学所研究的对象基本上是狭义信息。比如钟义信教授提出的“面向智能问题’,的全信息论川,应该属于狭义信息范畴。相应 的 ,我们可以定义广义信息IZ,它包括狭义信息以及目前所有被很多学者认为属于信息的东西。如被表述出来的感觉和认识、书本知识、各种数据资料、消息以及一些尚未能辨识的事物之间的某些联系,如遗传信息等。在泛泛谈论信息和信息社会时,通常人们首先是注重这一术语的应用,而不十分注重其在科学上的严谨性,这时所涉及的信息应该视为广义信息。显然,广义信息概念仍然处于比较模糊的阶段,目前还没有可以广泛接受的关于广义信息的定义[31(PP ’一,。’,更没有广泛接受的广义信息嫡的表达式,信息是否是使宇宙有序的要素也不得而知。本文定义的广义信息,是出于注重信息概念实际应用的现实,从目前来看这种现实将持续相当长的时间,因此,这种定义方法应该是合理的,有科学意义的。
      笔者认为,这样分类定义信息,一方面基本上可以概括目前人们对信息概念的认识,传统的通讯技术或信息处理技术是面向1,一般地信息研究是面向1,和2。另一方面有利于减少盲目的争论。比如现在很多人在讨论一般信息时都涉及信息量的问题,而实际上只有1。可以“客观”地进行度量。对电磁信号存储或传递的信息,可以用比特或信息嫡计量,对文献信息,可以用字数计量。而1,则具有相当的主观性,其信息量或价值尽管在某些情况下可能做定性评价,但一般说来,同样数量而内容不同的I,对同一个人的价值可能不同,同样数量且同样内容的I,对不同的人价值也可能不同。这是由I,的主观性决定的。人们在谈论信息的价值时,显然是针对I,,而I。则不涉及信息的价值。现在许多人在谈论信息量时对此不加以区别,自然容易造成混乱。目前还有不少关于事实、资料、消息、信息和知识关系的论述,而实际上有些知识或资料在某些情况下可能被认为是信息,在另一些情况下可能认为不是信息,如果引人广义信息的概念,则可以避免一些无意义的争论。
三 、 知识与信息
       20 世纪是科学技术飞跃发展的时代,60年代就出现了“知识产业’,的概念,70年代后期出现了“信息产业”和“信息经济”的概念,90年代前后又有了“知识经济”的概念。信息与知识的关系如此密切,不可避免地成为理论界长期争论的一个热点川。比如两者之间的相互包含问题,并列问题,相对地位问题等等。
       实际上 , 信 息和知识两种提法不过是从两个不同角度认识它们对社会发展的重大推动作用。知识的信息量大一些,因而分析问题处理问题的能力强一些,我们就说他知识丰富。知识水平的提高一要靠信息量的增加,二要依靠人的能动作用。对信息进行选择、加工或整合,从而创造新知识、新信息,这有赖于主体的经验和能力。因此,从这个意义上说,知识是较高水平的认识并且强调人的能动作用。而信息的作用主要是增加人的直接和间接经验,本身并不直接创造新知识。智能计算机所能做的,就是积累新信息和知识,或者按照一定规则处理这些信息和知识,这也是智能机器发展的上限。
      在欢呼信息时代的成就,展望人工智能技术的发展时,要清醒地认识到这一点。信息是人们认识的表达或编码,也就是认识或知识的形式化。信息技术的发展本身就是知识的结晶,它作为现代一种不可或缺的工具,以快速传递和处理信息的方式,推动着各方面科学知识的不断深化和发展,成为促进现代生产生活科研水平提高的重要工具。信息强调传递和加快知识积累的作用。所以,信息和知识是人类认识的两种不同的运动方式,争论二者的并列、包含或谁比谁更重要的问题似乎没有很大意义。这完全是认识问题的不同角度或侧重点的问题。半个世纪以来,科学技术迅猛发展,生产力水平大大提高,知识的作用当然凸显,知识产业一词很自然地出现了。然而,某一门学科或技术的发展有时也有随机性,信息技术以人们意想不到的速度发展,并对社会各个方面产生了巨大的影响。信息产业、信息经济概念的出现也不奇怪。然而,信息科学也是科学,信息技术也是技术,是人类知识水平的体现,因此,人们又重提知识经济的说法,也是正常的。
     依据前述信息分类定义法,也便于认识信息与知识的关系。对于狭义信息I,,知识应该包容信息,即一部分知识被编码或表达的部分成为信息,另一部分知识可能没有表达出来而没有变成信息。而对于广义信息I:而言(图中的大椭圆形),二者互相交叉且不完全包含:一部分知识表达为信息,一部分没有表达为信息,同时广义信息中又存未被主体认知的部分,处于知识能够达到的范畴之外。它当作信息,也可能有人从特定的专业角度出发把它当作情报。前面也提到关于information的译法可以有多种选择。因此,对于这些用法完全可以顺其自然。而具有重要意义的是考察知识、信息和事实三者之间的关系。它们之间的关系可以用下图来说明。知识事实信息信作除了知识以外语也有着密切联系信息与消息、资料有些人试图将资料、情报等术、消息、息、情报等概念在信息科学的意义上进行区分,者认为这种努力的科学意义不大,因为这不过是对关于同一类事物从不同角度的表述。对于一些具体资料或消息,有人把它当作一般资料,有人可能把客观事实是知识和信息的根本源泉,事实经过现有知识的加工处理可以表现为信息,信息与事实经过再认识可以产生新的知识,如此循环不已。
 
参考文献:
[1〕钟义信.信息科学原理[M].福州:福建人民出版社,1988.
[2]钟义信.面向智能研究的全信息理论[J].北京邮电大学学报,2000,( 1).
[3]鲁晨光.广义信息论M].合肥:中国科学技术大学出版社,1993.
[4]乌家培.正确认识信息与知识及其相关问题的关系「J1.情报理论与实践,1999, (1).
 
 
 
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  • 专题:量子物理 
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