复杂系统中的信息——概念、视角与特征，本文主要内容关键词为：视角论文,特征论文,概念论文,系统论文,信息论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：G201 文献标识码：A 文章编号：1004-9142(2003)02-0100-04
一、历史的回顾——人类对信息的思考
信息一词的出现已有很长时间。在英文中，information一词来自inform，而inform的本意是“通知”、“告知”，所以其原始含意是与“通信”、“交流”紧密结合在一起的。从香农最先从通信的角度研究信息这一历史事实也不难看出这一历史渊源。当然，后来这一概念被广泛地使用到许多其它领域，增添了许多新的内涵，远远超出了这个范围，这正是我们在后面要深入讨论的。
在汉语中，这个词开始时被译为“情报”。自从香农的信息论传入中国以后，人们开始使用“信息”这个词，其用意显然是为了摆脱原词中某些特定的含义。这逐渐成为普遍采用的惯例。特别是从20世纪80年代中期以来，随着各级各类信息中心的建立，随着信息技术和信息化概念的广泛传播，“信息”的使用频率大大超出了“情报”的使用频率，以至许多情报研究所都改名为信息研究所。这种用词风尚的变化，无疑反映了一种深层次的社会观念的变迁，表明信息已经成为当今时代的主题词之一。
然而，信息一词越是用得广泛，围绕信息的歧义就越明显。同样用“信息一词，不同专业、不同行业的理解其含义很不相同，以致给词书的编写带来了很大的困难。例如，《大不列颠百科全书（中文版）》干脆就没有信息这个词条，而《辞海》则列了“信号”一词，说明是“信息的携带着”，而“信息”本身却没有列入[1](pp.247～248)。《新华词典》列了“信息”词条[2](p.839)其说明包括两点：
1.“音信、消息”。
2.“信息论中指用符号传送的报道，报导的内容是接受符号者事先不知道的。
类似地，《现代汉语词典》也未列此条目[3](p.1286)，还有的词典则把信息解释为“标记在通讯系统或计算机的输入上面的信号，（如电话号码的一个数字）。”英文、俄文、日文、德文的词书也是各说各的，莫衷一是，这里不再详细列举。
以上讨论似乎有点咬文嚼字，然而可以看出在这个问题上的混乱局面，恐怕大家都会同意我们从中得出的以下两点判断：
第一，信息至今没有确切定义；
第二，信息概念的内涵是多方面的，不能从个别学科的角度给予定义或界定。
因此，是需要进行深入的研究和讨论的。
二、现实的要求——明确信息概念的必要性
可能会有人怀疑进行这样研究的必要性，他们会说：“没有信息的明确定义，今天的信息化不也是在不断推进吗？信息产业不是也在迅速增长吗？”我们不同意这样的看法。事实上，在这个问题上的概念混乱，已经在实际工作中造成了许多失误和损失。仅举几例。
“信息化就是计算机化”，“信息化是技术层面的工作”，这些在社会上广泛存在的误解导致实际工作中的许多失误，究其认识上的根源，很重要的一点就在于没有认识到信息的含义和内容的基本属性，而仅仅从技术上、载体上去看待它。2002年9月15日的《文汇报》第二版登载了一条评论，标题是：“莫让‘信息化’浮夸风蔓延”，并声称“专家针对盲目追捧信息化，忽视传统产业现象提出忠告”。中文说“在‘信息化’倍受青睐的同时，一些在国民经济中举足轻重的骨干传统产业却境况堪忧。”其立论的基础就是认为信息和物质两种资源是对立的、互不相干的；信息化用钱多了，传统产业的钱就少了。显然，许多人对于信息和信息化的理解是过于片面、过于狭窄了。
再举一个例子，市场上的一些产品声称是带了“信息”的，因而可以具有特别的功能，可以治病。我们不了解这些领域的具体技术和具体内容，也无意去作评价或判断。但是，既然冠之以“信息”，我们就不得不问一句，你说的“信息”究竟是什么意思？
十六大报告进一步明确了“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的基本方针。从世界范围来看，对于信息化的方方面面，人们的关注与日俱增，从数字鸿沟到数字化生存、数字化城市，围绕信息的话题已经深入到社会生活的几乎所有角落。在这种情况下，最基本的概念——信息——究竟是什么，却是众说纷纭，莫衷一是。这种情况难道应当听之任之吗？我们认为，学术界应当正视这种状况，认真地思考，去啃这块硬骨头，这是历史赋予当代学人的不可推卸的历史责任。
三、信息概念的丰富内涵
信息概念之所以迟迟难以定义，重要原因之一是它的内涵十分丰富，可以从不同侧面、多个角度去观察、认识和理解。按波普尔的理论，这些方面从根本上说是不可能统一表述的。（即所谓“互补原理”，对此，学界有不同意见，包括对“互补原理”一词的翻译方法本身。按照我们的理解，波普尔的原意确实是强调这些对立的方面，从根本上讲，是不可能在一个统一的框架内同时表述出来的。）信息的概念就是这样的情况。根据这种情况，我们不可能一上来就试图找出信息概念的统一定义，而只能从现有各个学科的理解入手，分析它们各自的内涵，从中寻找综合的可能性。
许国志先生主编的《系统科学》一书用了相当篇幅对于这方面的研究进行了综述[4](pp.340～344)。根据这个综述，首先是香农从通信的角度，把信息概念引入学术讨论，按照该书的理解，信息就是“不确定性的减少”。这显然是从通信角度理解的，隐含的前提就是有一个发送者，一个接受者，所谓“不确定性的减少”显然是站在接受者的主观目标的角度来说的。所以，单纯用bit来进行纯客观的定义，是不能完全地反映信息的实质的。所以从一开始，信息就表现出客观存在与主观效用的二重性。
著名学者维纳的名言：“信息就是信息，不是物质也不是能量。”[5](p.133)经常被人们所引用。从积极的方面去理解，维纳已经意识到原有的物质、能量等概念框架已经无法包容信息的丰富内涵，需要探索新的思路与理念。他是把信息作为控制和反馈的基础看待的。
著名学者西蒙从管理的角度，从对于决策的支持来认识和理解信息。[6](p.33)“管理就是决策、决策依靠信息”这一基本思路引出了一系列关于信息的意义和价值的研究和讨论，在管理科学领域引起了广泛的关注。
近年来，经济学界也已经越来越多地接受“信息是一种资源”的观念，信息被认为是能够增值，能够带来新的经济增长的力量来源。信息已经和物质、能量一起被认为是人类社会进步的基本要素之一。事实上，这一趋势已经超出了经济学的范围，信息社会学也已经成为一个新的领域。当然。这里的研究都是集中在经济与社会领域。
然而，信息的含义并不限于人类社会活动的领域，生物、化学等领域也都在使用信息这个概念。在这些领域中，信息更多地体现为一种结构、一种以系统中元素的排列方式和组合方式表达的意义。例如，一位生物学家曾把基因描述为“信息的集合”(a package of information)，他还明确指出：“DNA是基因的载体，而不是基因本身。”[7](p.38)显然，这种认识和社会经济领域中把信息和它的载体相区分，更多地强调信息内容、信息资源的理解，是遥相呼应的。所以，我们可以有把握地说，大家都用信息这个词并不是偶然的，而是有其内在必然性的。
从以上这些不同领域中对于信息概念的理解和运用不难体会到：尽管侧重方面不同，大家对于信息的理解确实存在着某种共性和内在联系。尽管这种共性和内在联系目前还难以用确切的定义表述出来，然而，我们已经可以抓住一些共同的基本属性，初步勾画出信息概念的基本轮廓。
四、信息的基本属性
我们尝试从上面各学科的情况中归纳出一些共性，主要是以下四点：
1.信息是个体或部分组成整体时涌现出来的新的质。
这一点可以称为信息的整体性。这是指信息是系统整体的属性，而不是各部分的属性。例如，若干氨基酸排列成一定的序列，表达了某种遗传信息。当DNA分解为若干分散的氨基酸时，这种遗传信息就不复存在了。我们经常引用亚里士多德的名言：“整体大于它的各部分之和”，并把它作为系统科学的基本思想。那么，是不是可以这样认识，部分组成整体时所增加的新的质，就包括了它的结构和排列所表达的信息。一架飞机在空中喷出烟雾，在空中写了一个大大的字母A。这些烟雾分子本身并没有什么含义，然而它们在空间的分布给我们传达了一个信号——字母A，它可以表达各种各样的含义。正是由于这个基本性质，信息不同于物质，它不是守恒的，而是可以创造的、消失的，进而可以复制，可以传递。
2.信息是通过特定系统的状态表示的抽象含义，信息与它的载体是可以区分的。
这一点可以称之为信息的抽象性。我们在各个领域中用到信息一词时，强调的是它的含义(meanning)，总是把含义和介质(media)区分开来。正是因为这样，信息才可以传递、复制、保存和复用，才有了区别于物流的信息流。生物学和医学的研究表明，刺激在神经系统中传递的时候要经过多次的转换，有的时候体现为电位差，有的时候体现为某种化学物质的浓度，然而传递的内容则始终是同一个信息。在社会经济系统中也是一样，用文字纸张存放的人事档案，与存放磁盘中的人事档案在内容上是一个东西，而在实现上则是通过不同的介质表示出来的。正是信息的这种抽象性，为信息在系统的发展和演化过程中发挥特殊的、关键性的作用打下基础。
3.信息在系统的发展与演化中起着重要的调控作用，它是演化的契机，又是演化过程的记录和痕迹。
维纳强调生物和机器中的信息，正是突出地强调了信息在演化、控制、管理中的重要作用。有了信息，特别是反馈信息的作用，维纳的控制论模型才得以形成，并且由此引出控制论的一整套理论与方法。所以，我们可以明显地观察到，离开了信息和信息流，控制、系统这些概念都将无法得到丰富与发展，更不要谈目前大家在讨论的复杂适应系统、自组织、自适应、自学习等思想和方法了。
无论是生物、机器，还是社会，只要是一个复杂的、有序的整体，其中都必须有精巧的信息表达、信息传递、信息利用、信息转换以及信息存储的机制，人们可以称之为神经系统，也可以称之为控制系统，其实质都是信息处理系统。系统越复杂，这个系统也就越精巧。可以毫不夸张地说，系统中信息处理功能的发展程度与系统的复杂程度是成正比的，甚至可以说是系统复杂程度的标志和度量。
信息处理功能的发展，使得整个系统运行协调，效率提高，能够更有效、更合理地安排与利用其他资源（物质、能量），做到四两拨千斤，以少胜多，以智取胜。这在社会经济系统中表现得尤为明显，在生物系统与机器系统中也有相应的体现。
从系统演化的角度来看，所谓涌现，所谓突变，无非都是在信息积累的基础上，通过非线性放大而导致宏观形态的质变。从微观角度看，恰恰是微观个体之间通过信息传递实现的相互作用，构成了宏观系统演化和质变的基础。
我们从许多学科中还可以看到，信息还是系统演化的见证和痕迹。至今残留在化石中的信息记录了物种演化的历史。胚胎记载的信息浓缩了生物进化的全过程。我们常说，现代科学展示了宇宙的真正历史，而各种各样的信息记录了这部生动活泼、丰富多彩的、真正的历史。近代科学思想中的一些想法，如没有质变的循环、停滞僵化的宇宙观、只重现状忽视过程的观念等等，在信息概念的冲击下，已经不能自圆其说。现代科学特别强调“真正的演化和发展”，强调“路径依赖”，正是各种各样的信息记录了这种演化的过程，提供了路径依赖的实现渠道。所以，现代科学特别重视过程中遗留下来的信息的作用。
关于信息在演化与控制中的作用，我们还没有找到确切的表述方法。但是，这方面的意义无疑是非常重要的。
4.信息是客观存在与主观效用的统一体。
这一点可以称之为信息的主客观统一性。
很多学科在用到信息这个概念的时候，都明显地感受到，在信息的概念中主观与客观是不可分割的。一方面，信息反映的是客观事实，它的真实性是最基本的要求；另一方面，对于信息的评价和利用又是和主体的目标紧密联系在一起的。无论是香农的信号接受者，还是维纳的控制者，还是西蒙的决策者，他们都是根据自己的目标来使用信息的。如果我们把信息单纯理解为纯客观的事实（在这种情况下，我们一般使用数据——data一词），那么所谓“不确定性的减少”，“优化控制”，“决策功能”就都无从谈起。所以，我们说信息的概念是客观现实和主观效用的统一，两个方面缺一不可，不可分割。
以上四个方面的基本性质，是从多个学科的信息概念与应用中归纳出来的。不管哪个学科，如果用到信息这个概念，在这四个基本性质方面都是一样的、共同的。我们不妨把这四点作为寻找对于信息统一理解的中间站，以便我们进一步研究。
五、社会和经济系统的特点
系统科学领域常常把系统的复杂性分为三个层次：无生命系统、生命系统、社会和经济系统。在信息这个问题上，这三者的区别十分明显。在无生命系统中，信息没有使用的主体，所以它的作用主要在于上面讲的演化过程的记录和痕迹。在生物系统（包括群体和生态系统）中，作为个体已经有了目标、控制、适应等概念，作为主动的个体，已经有了比较精细的信息处理系统，可以从与环境的交互作用中学习和适应，但作为整体还是盲目的、被动的。社会和经济系统的特殊性在于，人类作为整体能够掌握、存储、积累和利用信息。人类通过文字和今天的现代信息技术可以作为一个整体积累和利用信息，这是其他物种做不到的。（即使所谓社会性生物，如蚂蚁和蜜蜂。）是否可以这样认识，社会经济系统的复杂性的根源正在于此。简单地说，信息对于人类社会的意义在于它是：
1.人类文明积累和发展的阶梯；
2.人类社会维系的纽带；
3.人类社会可持续地、稳定地增长的希望；
4.理解新的经济和社会现象的钥匙；
5.理解人类和自然关系的纽带。
这些问题这里不再展开，留待以后讨论。
六、进一步研究的问题
作为初步的讨论，当然不能有什么结论性的意见。相反，许多更深入的问题由此而来。所以本文的结尾不是通常的“结论”，而是需要进一步研究的各种问题。在思考过程中我们感到以下的这些问题是值得特别注意加以研究的：
1.信息的定性描述和定量度量的关系；
2.信息概念的主观性与客观性的关系；
3.信息资源的概念和度量；
4.信息社会和信息经济的内容和测度；
5.社会性生物群体的观察和研究（特别是和人类社会的区别）；
6.信息与层次的关系（特别是跨越层次的时候）；
7.信息和物质、能量的区别和联系；
8.信息概念和物质、精神概念之间的关系和联系。
我们希望这里讨论和提出的问题，能够为各个学科领域中对于这个问题感兴趣的学者提供一点启发，为深入理解信息的概念有所帮助，为学术界和实际工作提供参考。
收稿日期：2002-11-20