从不同领域信息学的比较研究再论信息的本质，本文主要内容关键词为：信息学论文,本质论文,领域论文,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。
从信息论的创立到信息科学的提出已经经历了半个多世纪的历程。但是，信息是什么，信息何以为信息的问题却一直是缠绕学者们的思绪，众说纷纭的基础理论问题。这个本质问题不解决，就不可能从根本上建立起科学的信息科学，一种统一的信息理论就无法形成。
1 不同领域信息学中的信息要义
20世纪40年代，申农的《通信的数学理论》、《在噪声中的通信》，维纳的《控制论》拉开了信息学独立研究的帷幕。申农的信息论主要讲了两个问题：第一，提出了经典的信息概念。在通信系统中，信息是不定性减少的量。那么，怎么会出现不定性减少呢？第二，要产生不定性减少，就要有信源与信宿，就要出现信息的传输与识别等等一系列问题。与此同时，维纳又提出了一个经典的信息概念，信息就是信息，不是物质，也不是能量。这就补充了申农的定义。它提示信息不是物质与能量？必须对信息重新定义。
20世纪50年代末，美国宾夕法尼亚大学莫尔电子工程学院首次提出“信息科学”的概念。20世纪80年代，马克卢普发表了又一部关于信息问题的经典著作《信息研究——学科之间的通讯》，对后来发展起来的，有关信息的一类学科做了分析，在申农、维纳工作的基础上，进一步开辟和讨论了统一的信息理论的必要性和可能性问题。
这样，对信息的研究主要就反映在以下几个方面：第一，以各个领域为基础，揭示本领域中的信息含义，这是科学理论发展的需要。这就是对申农、维纳信息概念的继续讨论。第二，研究各个领域信息的表达、存储、传输、传播等等，这是科学技术发展的需要。这实际上就是申农具体工作的继续。对第一个与第二个方面的综合研究可以回答马克卢普关于有无建立统一的信息理论的必要性和可能性的问题。第三，最终回答信息是什么？信息何以为信息？这是对信息类科学的最底层的哲学反思，实际上，它是对信息的科学定位，如果有可能也是一种哲学定位。
就近来对信息研究的情况而言，无论是大类划分：机械信息学、生物信息学、人类信息学等等，还是分门别类：物理信息学、化学信息学……即各种单科信息学等等，都从不同的领域表达了对信息问题的见解，用各自学科的语言阐述着自己的观点。但是，这些讨论从总体上说都是对信息问题的个性研究（虽然，有人称信息学，有人称信息科学，在当前的实践中，都无碍大局）。现在所要进行的工作是，在上述研究的基础上进一步认识和揭示各个领域的信息学各自所关心的信息问题的方面，确认各个领域的信息研究到底在做什么？它们所提出的信息到底是什么？认真地甄别与分析以往信息研究所指向的对象，特别是探讨在各个领域中信息的含义及其运动的规律，揭示信息的本质。
论文选取以下几个有代表性的领域，主要考察信息的含义。
对物理信息学的考察。北大原天文学系教授罗先汉老师在《关于广义信息论的探讨》[1]中指出：信息既不是物质，也不是能量，但必须以物质和能量为载体，并暗示着有关物质和能量的存在状况。信息是物质系统生存和发展方式的指挥者，主要由物质系统内物质和能量的取值及其相互作用规律来体现。可以说物质的特征参量就是信息。[1]美国物理学教授惠勒在《信息论，物理学，量子论：在复杂性、熵和信息物理学间寻求联系》中也提出：“万物源于比特象征着这样一种观念，物理世界的所有项目(item)在根本上——在最根本，最基础的意义上——有非物质的来源和解释”；“大千源于位，有生于微。万物源于比特”。[2]这并不是说，信息与物质无关，而是说物质世界之所以如此，关键在于物体的相互作用中的信息传递与指令。认识物体，就是认识物体所发出的信息。每一个这样独特的认识工作都被转换到比特世界。
对化学信息学的考察。法国化学诺贝尔奖获得者莱恩教授在《超分子化学——概念和展望》中指出，物质具有分子结构信息与性能信息。这些信息是在分子间相互作用时才表达出来，才能读出内容，才能进行调控，化学置备过程就是控制分子作用的信息。他提出要建立超分子信息学和分子识别信息学。他认为，化学信息学有可能把化学科学转变为一门信息科学。“超分子化学已经为朝着把化学理解为一门信息科学铺平了道路”[3]北大化学与分子工程学院教授徐光宪在《关于化学信息学的思考和信息量的计算》一文中提出了几点看法：第一，“某一物质能量系统或某事物的信息，是它的运动状态、结构、性能、取值和相互作用的规律，是使该事物能够由简单结构自组织成为较高级结构，并推动它进化、发展的源泉和动力。”他把信息做了三种分类：1.自然信息。它包括宏观动力学信息：指一个宏观物体的运动速度、动能、动量等。热力学信息：指一个含有大量分子的系统的组分、每个组分的摩尔数，以及热力学函数，物理化学常数等。结构信息：指事物的静态和动态，事物的界定、特征、分类信息，分子的转动、振动、电子运动、原子核运动、电子自旋、核自旋等。性能信息：指物质的物理和化学性质，如光、电、磁性质，力学性质，化学反应速率、方向性、反应机理，催化性质，生物和生理活性等。规律信息：指自然界发展演化的规律。自然常数和比例关系信息：例如正反电荷相等、正反粒子相等、中子和质子的质量近乎相等。上述类型都在表明，信息主要是一种物质的特征取值。2.生物信息。生物带有大量的信息，而且，这些信息在进化发展着。3.人工信息。它是指人类直接和间接创造的信息。它以语言、文字、声音、绘画等方式予以表达。它包括系统人工信息，也就是知识体系；一般人工信息和智能人工信息。人工信息显然与自然信息和生物信息不一样。它的特点是什么呢？第二，信息的量度，以及化学信息量的计算和宇宙信息量的估算。这里，特别要分析的是信息量的具体估算意味着什么？特别是给出了固定值。第三，物质、能量与信息的关系。经过分析，可以说，信息与物质、能量是不可以相互转化的。[4]
对生物信息学的考察。生物信息是与电子通讯信息几乎同时被认识的。生物信息包括遗传信息、神经—激素信息、代谢信息、人脑信息等许多内容。北大生命科学学院教授罗静初在《生物信息学》一文中介绍，目前计算机正在对生物基因编码表进行模式识别、数理统计、密码解读等研究。期望能够建立像化学原子周期表形式的生物分子周期表（时空多维的）。如果对这种信息进行分析，可以得出它是一种物质的特定的取值和取义。如DNA双螺旋结构形成过程中的碱基配对。[5]
对人类信息学的考察。北大信息管理系闫学杉教授在《信息研究新进展》一文中提出，人类信息学主要研究和处理人类的信息、语言、认知和传播。它在信息研究学科群中占有很大的比重。[6]那么其中的关键问题是什么？还是人类信息的发生。如果对它进行深入地分析，发现它是人这种特殊物质的取值与取义。
从上述各个不同学科的一系列讨论和报告中，我们可以看到，虽然，信息问题弄得人们眼花缭乱，但是，在具体研究中，在经过特定的分析之后，大家还是有一些趋向性的看法的，当然也提出或蕴涵了一些需要讨论的问题。
2 不同领域信息学对信息的相关提问
在对各个领域的信息学有所认识的基础上，进行比较研究，发现在抽象出信息的共同性质，确定信息的本质时都会遇到以下几个问题：
第一，信息是否守恒。这要看如何对守恒问题进行定义。按照传统物理学的能量守恒和转化定律，它是指“能量有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转换和传递的过程中，各种形式的能量总量保持不变。”[7]根据上述思想，对信息应该讨论两种情况：一种，信息是守恒的。信息在物质的相互作用中，它的取值具有特定性，如果信息是物质系统的特征参量，是现有的科学估算给出的具体数值，那么，在物质的相互作用中，信宿对特定的信息取值会不变，是有规律的。但是，这里的信源与信宿必须是直接联系的。另一种，信息不守恒，如信息在传递过程中会因所受到的干扰，造成信息的丢失。因此，不是信息本身这一特征参量发生了缺失，而是信息在传递过程中出现了问题（噪音），这里，信源与信宿是非直接联系的。因此，这个问题讨论的实质在于区分信息本身与信息的传播。至于信宿对信源的取值，尽管它有多种可能性，也是遵循着一定的规律，它涉及到信宿的各种情况。
同时，信息在被信宿提取的过程中，如若信源本身不变，它的信息并不丢失，如若信源本身变化，它的信息照样也可以发生变化。这种变化可能是进化，也可能是退化，也可能是丢失。
第二，信息是否有新旧之分。按照申农对信息的原始定义，信息是对信宿不确定性的消除，因此，只要是消除了信宿对特定事物的不确定性，这个消除不确定性的“东西”就是信息。申农的定义可以说更多的是在认识论上考虑问题。因为，他当时本来关注的也是通讯问题。申农提出信息概念时，应该说有确切的定义，即此时的信息，彼时不能消除不确定性了，就不成其为信息。但是，这种原始的信息，在今天高科技的社会，还可以以知识等各种形态，以各种方式总结和储存起来。因此，信息与知识不完全一样。知识对一些信宿来说是信息，对另一些信宿来说就可能不是信息。可见，虽然，信息与知识这两个关键词走到了一起，但是有区别，否则就不需要有两个概念。对一个信宿来说，保持过去正常的取值，就是保持它的稳定性，但是，在某种条件下，给予它以信息则有可能使它产生“涌现”。对一个人来说，信息应该永远是消除不确定性的东西。至于过去的信息，“知道了”就不再是信息，它可以转化为知识等等。不确定性与新旧不是一个含义。
第三，对信息相关概念之辨析。维纳的信息定义应该说是试图在本体论上思考问题。在定义了物质与能量之后，说信息不是它们绝不是一句毫无意义和价值的话。但仅这样，也并不能使我们知道，信息是什么？不过，它使问题稍微简单化了。首先，大家比较赞同物质是信息的载体，但信息不是物质。信息的载体有两种：一种是原发性的信息载体，指的是原初信息产生的载体。信息只有在物质与物质的一定的相互作用中，在一种关系过程中才表现出来（第三部分再做论述）。另一种是后发性的信息载体，指的是除上述以外的其他形态的载体（媒介），这些载体是对原初信息的复制、储存与运输。这也就是说，似乎信息的载体是多样的。实际上，信息的真正载体只可能是发生信息的关系物质。信息与物质不可分。古代哲学家亚里士多德的所谓“纯质料”和“偶性”的分离是不存在的。在某些情况下，信源与信宿也是相对的。其次，信息是否是物质的属性和存在方式。所谓物质的属性就是一事物与他事物相互作用过程中所表现出来的性质，如运动。所谓物质的存在方式是它的现身方式，如物质的空间和时间。但是，物质的属性和存在方式并不等于信息。原因在于物质为什么有这样的属性和存在方式呢？还有更深刻的原因。再次，意识是否是信息，根据意识的定义，意识不是信息，意识是特殊的人类社会对信息的一种感觉、反映、认识、表达和储存方式。
在思考这些问题的时候，发现它们是相互纠缠在一起的，回答一个问题可能要以另一个问题的解决为前提，而且，它们又都是要与信息的本质，即信息的定义联系在一起，以至形成论证上的理论借鉴。可见，没有本体论意义上的信息概念，在逻辑上是不可能的。只有知道了信息是什么，也就是给它以定义，才可能解决其他众多问题。
3 信息的本质
伴随着信息论和信息科学的发展，哲学也一直在反思其中的有关问题，这几年，甚至一直追踪信息科学发展的前沿问题。但是对信息本体论问题研究不够。虽然，自现代，西方哲学就开始反对哲学本体论研究，但是，从实际科学生活来看，不述说本体论，许多问题就不能得到一定的解决，哲学不能不对科学的研究活动和结果做反思，发挥理性的作用。
第一，信息是什么，信息何以为信息，是信息本体论研究的主题。信息是什么？从现在的分析来看，信息具有如下的特征：其一，信息是与物质不可分的。它不是物质本身，而是物质之间的关系。它是物质系统所具有的，在物质与物质的相互作用中，具体物质（确切讲是物体）、能量的取值（参量）或取义（暗喻）。如前面所说到的自然信息、生物信息、人类信息等等。无论是自然信息，还是生物信息与人类信息都有取值与取义。取值的过程就是价值选择的过程，实际上，也就是取义的过程。其二，它是对不确定性的消除。在具体科学中，没有物质的定义，只有对分子、原子、电子等具体的物质形态、结构的定义。物质的定义是哲学的，它是一个高度概括性的与意识相区别的定义（从近代笛卡儿开始提出哲学上的物质概念算起，大约经历了几个世纪）；在具体科学中，能量有一个科学上统一的、公共的定义，也有动能、势能等这样的特殊的定义（能量概念的提出也经历了几个世纪），而相对于与能量定义有关的哲学概括是运动；在具体科学中，像能量的定义一样，信息也需要有一种普遍的定义。由于信息的形态是多种多样的，如热力学信息与生物学信息内容不同，因此，也应该有各个学科自己的定义。这里的问题是，能量的定义不是一个哲学范畴，信息的定义是否能成为哲学范畴，甚至成为元哲学或第一哲学范畴，它为什么是哲学范畴。目前，在哲学领域，在没有公认的信息概念的基础上，已把它大胆地纳入了哲学体系，这是在什么意义上引入的，需要讨论和明确。
信息何以为信息？近代哲学家洛克曾经指出：“我们在考察各种实体时，往往当它们是各个自存的，认为它们的一切性质都是在自身以内存在，而且与别的事物不相干的。……各种事物本身似乎是绝对的、完整的，可是它们所以有我们所见的各种明显的性质，只是因为它们是自然中别的部分的扈从。它们的可观察到的性质，行动和能力，都导源于外界的一些事物。而且我们在自然中所知的任何部分，不论怎样完备，怎样完整，而它的存在和优点，都只是由其邻居来的。”[8]，洛克在这里提出了一个严肃的问题：物体的许多性质和行为是来源于物体之间（包括人的感觉器官）的相互作用。而信息正是在物体与物体之间的相互作用中发生的。应该说，在物体的相互作用中，信息作为一种特定指令，决定了物体显现为当下的样态。信息之所以为信息，就在于它是亚里士多德所说的，不脱离物质的形式因、动力因与目的因。
第二，信息本体论与认识论。信息本体论要讨论信息是客观的吗？如何理解客观的？唯物主义在两种意义上使用客观或客观的：一种是指物质或物质的。另一种是指对意识而言的自在性。它们的产生和存在与意识无关，即独立于意识。这里有两个层次：对感觉与知觉而言的自在和对思维与意识而言的自在。分析信息，我们不能在第一种意义上使用客观的。因为，是物质的，不一定是客观的。意识也是物质的，它是大脑这一特殊物质的属性，但是，它不是客观的。从第二种意义分析，信息是否就不依赖于感觉与意识。对各种各样的自然物质而言，它的信息和有没有人的感觉与意识无关。而对人而言，物质的信息怎样却与人的感觉和意识相关，对感觉与意识具有不同的依赖性。因为，对于人来说，信息的确是借助认识来提取的。认识论影响、制约着本体论，它是本体论的一个重要的条件。它不可能完全排除认识主体的感觉与意识及其产生这种感觉与意识的各种条件。因此，对信息的认识也有一个诠释学的问题。也就是说，对人来说，信息不能完全满足第二种客观性。这正如我们认识对象事物一样。在认识的过程中，人的认识是由与观察对象间的相互作用及其间的想象和理论的混合结构组成的。这是因为，当我们判断被我们所认识的对象是不是自在的对象，或对象被我们所认识的样子是不是自在的样子时，我们理应拿关于对象的知识与自在的对象来比较，但事实上这是不可能的。我们不是也不可能根据与某个知识无关的，自在地存在的，因而不会随知识的变化而变化的对象来考察关于它的知识，而是借助各种条件与方式，拿关于这个对象的知识与被这个知识所描述的对象来比较。因此，通过这种方式所认定的自在永远是对意识而言的自在，而不是对对象自身而言的自在。也就是说，人对信息的认识与提取与自身情况相关，具有人的选择性、价值取向。各种噪音会干涉信息本来的存在。人要根据本身的情况去接收信息。当然，他的内在状况和外在环境也具有约束性，规定了它的接收路径。实际上，一个事实是不是客观的，不是看出来的，而是对这一事实附加的一个哲学判断。[9]
既然如此，那么，对于人来说，信息能够被如实地认识吗？一些科学家曾对这个问题进行过分析，人的认识生理结构是在适应这个现实的客观物质世界的进化中形成的。人的认识的感知和理性结构与客观物质世界结构具有一定的同型性。人的认识的生理结构、感知和理性结构与客观物质世界之间存在着反映映射的关系。而且，这种反映映射还与这个客观物质世界（部分的）相一致。因为，也只有这样一种一致，才使得认识具有客观化的可能性，由此保证生存具有现实的可能性。人的认识生理装置、感知和理性结构与外在于主体的客观物质世界具有一定的适合度。人可以对信息进行一定的认识。很难解释一个在地球上，与地球一点没有同一性的人，能够生存在地球上。
第三，信息有不同的水平。对于不同层次的事物来说，有相同的信息，有相似的信息；也有不同的信息（外国学者语“信息是形成一个不同的不同”）。信息本身也有进化。这种进化是通过信息“涌现”而发生的。因此，信息是不可还原的。今天的世界，由于赛伯空间和虚拟现实的出现，令人眼花缭乱。那么，赛伯空间和虚拟现实的本质是什么？实际上，是信息的运动。按照上述对信息的描述，如果说在计算机中演绎出了人工生命、分形等等新的结果，那么只能说，这是特定信息碰撞的结果。这就是说，为计算机输入了物质相互作用的特定取值，然后，这些信息按照人为的控制程序或随机游戏的方式进行碰撞组合，最后产生一种有创造性的结果。因此，赛伯空间可以具有一定的创造性，它可以完成在现实条件下，人所不能完成的一些智力工作。但是，归根结底，它还是要以现实信息为基础，在这种基础上随机演绎，这种演绎是有限制的，它只能在特有的信息基础上，而不可能超出特有的信息基础。信息本身的产生与发展是有自己的规律的，这可能也像生命起源一样。在人们的生活中，在一定情况下，虚拟现实，“罐中脑”可以满足人们的各种生理体验，但是，它违背了人的主要的本质。因为，人的生活的信息刺激是多方面的，人不可能生活在一个封闭系统中，只满足一种虚拟的精神刺激。人要回归自然，人也要将自然内化于自身。虚拟现实是人对于世界体验的再现，它包含着各种真 实事物的信息等价物，是有其现实世界的“原型”指示的。
目前，从国际研究看，对信息问题的哲学探讨硕果累累，甚至有这样的研究名义“信息哲学”。但直到今日，由于信息本体论问题没有得到解决，信息作为信息哲学的最基本的建构性概念没有建立起来，很难说信息哲学就是一个成熟的哲学形态。对信息问题的探讨，从国内研究看，科学界比哲学界要讨论的深入，哲学工作者必须要反思科学成果的理论底蕴，做细致、踏实的分析工作。
实际上，到底有没有一个统一的信息科学呢？这个问题的关键还是信息是什么？能够回答信息是什么，那么，有这样一种学科。如果经过研究，证明信息不是什么，那么，这个学科的性质就另当别论。现在的研究表明了信息是什么。但是，必须要有一个统一的认识。当然，在实践中，好似不追究信息含义也能够做许多工作。问题是它会把所做的工作混乱化、无序化。很难产生统一的信息科学，即关照一切和信息有关领域的信息问题的科学，但即使明确了信息的本质，统一的信息科学的建立也需要一个长期的过程。