信息的含義與特性

1 信息的含義

信息作為一個(gè)科學(xué)概念, 最早出現(xiàn)在通信領(lǐng)域。到20 世紀(jì)40年代, 美國(guó)科學(xué)家申農(nóng)和維納從通信和控制的角度提出了信息的概念。1948 年申農(nóng)與魏沃爾發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)理論》, 維納也發(fā)表了《控制論———?jiǎng)游锖蜋C(jī)器中的通信與控制問題》。這兩部著作的發(fā)表, 標(biāo)志著信息論的誕生。今天, 信息是人類使用頻率最高的名詞之一。然而, 由于信息本身是一個(gè)多元化、多層次、多功能的復(fù)雜綜合體, 信息概念廣泛滲入各學(xué)科領(lǐng)域, 而各個(gè)學(xué)科又有自身的特殊性, 因而就導(dǎo)致了對(duì)信息概念的不同理解, 出現(xiàn)了從各自不同的角度和側(cè)面對(duì)信息概念給出的各種解釋或定義。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 目前對(duì)信息的不同定義, 至少有40 種之多。為了全面、深入、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)信息的本質(zhì), 我們不妨來考察幾種比較典型的且具有代表性的信息觀點(diǎn)。

(1 ) 信息是用來消除或減少隨機(jī)不定性的東西

這是申農(nóng)的信息觀點(diǎn)。申農(nóng)于1948 年在《通信的數(shù)學(xué)理論》論文中, 把信息量定義為隨機(jī)不定性( 或“不確定性”) 之差, 或者消除了的不確定性。盡管申農(nóng)并未明確地給信息概念下定義, 但他對(duì)信息的理解是十分明確的, 即信息就是用來消除或減少隨機(jī)不確定性的東西。所謂收到了信息, 就是減少或消除了原有的不確定性。的確, 信息可以消除或減少相應(yīng)的不確定性。只要你得到了某種信息, 就可以消除或減少與此相關(guān)聯(lián)的不確定性, 從而可以作出某種決策, 采取某種行動(dòng), 達(dá)到一定的目的。不過, 申農(nóng)的信息觀點(diǎn)也有它的缺點(diǎn)和局限性。他把信息僅僅局限于“ 消除隨機(jī)不確定性” 的范疇, 而不確定性不一定都是隨機(jī)的, 由于存在模糊性, 因而也會(huì)引起不確定性。例如, 從衛(wèi)星上拍攝一幅地球表面的照片,由于距離太遠(yuǎn), 拍出的照片可能是相當(dāng)模糊的, 這樣就有了不確定性, 為了消除這種不確定性, 也需要信息。另外, 申農(nóng)的信息觀點(diǎn)還有一個(gè)缺陷, 這就是它僅僅考慮了形式化的一面, 而沒有考慮信息的邏輯含義與效用。因此, 申農(nóng)的信息觀點(diǎn)是不全面的。

(2 ) 信息是控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)活動(dòng)時(shí), 與外界相互作用、相互交換的內(nèi)容

這是維納的信息觀點(diǎn)。在這里, 維納把人與外部環(huán)境交換信息的過程, 理解為一種通信的過程, 這自然是沒有問題的, 因?yàn)橥ㄐ疟緛砭涂梢苑褐溉伺c人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器、機(jī)器與自然物、人與自然物之間的信息交換和傳遞。而且維納在一定程度上觸及了信息的本質(zhì)。但是, 維納的信息觀點(diǎn)仍然有它的不確切之處, 因?yàn)槿伺c環(huán)境之間互相交換的內(nèi)容不只是信息, 也有物質(zhì)和能量。人與外界還要發(fā)生物質(zhì)的相互作用和能量的相互作用, 因此, 維納的信息觀點(diǎn)是籠統(tǒng)的、不嚴(yán)格的。

(3 ) 信息是事物的聯(lián)系、變化、差異的表現(xiàn)

這是控制論的另一位重要奠基人、英國(guó)生物學(xué)家艾什比在1956 年出版的《控制論導(dǎo)論》一書中對(duì)信息提出的另外一種理解。艾什比首先引入“ 變異度” 的概念, 即信息論中所講的信息這一概念與事物的變化、差異相聯(lián)系起來。所謂變異度就是指某一集合元素的差異程度, 通俗地講, 就是事物的變化、差異。

我們所生活的宇宙是復(fù)雜多樣的, 宇宙間的事物總是處于相互聯(lián)系、相互作用、永不停息的運(yùn)動(dòng)變化狀態(tài)之中, 而在艾什比看來, 表征這種聯(lián)系、變化、差異的就是信息。例如, 廣播電臺(tái)每天所報(bào)道的消息、新聞, 反映了國(guó)際形勢(shì)、國(guó)內(nèi)時(shí)事的各種動(dòng)態(tài), 每天都有變化、差異, 每天都有新的內(nèi)容, 因而才為人們提供了信息。如果每天所報(bào)道的內(nèi)容沒有任何差異, 沒有提供新的東西, 當(dāng)人們?cè)俾牭剿鼤r(shí), 就沒有獲得任何信息。所以, 艾什比將信息理解為事物的關(guān)系、變化、差異, 表現(xiàn)出事物在運(yùn)動(dòng)變化過程中出現(xiàn)的新的特征。艾什比的信息觀點(diǎn)反映了他是從聯(lián)系與變異的角度來理解信息的, 在一定程度上也觸及了信息的本質(zhì)。然而, 我們不難看出, 艾什比的變異度實(shí)際上就是申農(nóng)不確定性的特殊情形。可見,信息的變異度理解及其新派生的諸種理解仍然沒有超越申農(nóng)對(duì)信息的理解。

(4 ) 信息是事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式以及關(guān)于這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、方式的知識(shí)

這一信息概念包含兩層含義: 其一, 信息是事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式。這里, 事物既可以是客觀世界的, 也可以是主觀世界的; 可以是隨機(jī)性的, 也可以是模糊性的; 總之, 是一切形式的事物。一切事物都在運(yùn)動(dòng), 絕對(duì)靜止的事物是沒有的。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是事物運(yùn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定的一面, 運(yùn)動(dòng)方式是事物運(yùn)動(dòng)的變化的一面。事物處在什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)? 它又以什么方式在運(yùn)動(dòng)著? 這就是信息。按照這一觀點(diǎn), 信息是一種普遍存在: 存在于自然界, 存在于人類社會(huì), 也存在于思維領(lǐng)域。其二, 信息是關(guān)于事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式的廣義知識(shí)。這里, 所謂廣義知識(shí)既包括通常意義下的知識(shí), 即它是對(duì)于事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式的一種規(guī)律性的描述, 是人類思維加工的結(jié)果 ; 還包括對(duì)于事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式的簡(jiǎn)單表述, 它不像知識(shí)那樣具有普遍性和概括性, 但仍然具有知識(shí)的秉性; 使觀察者對(duì)于事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式由不知變?yōu)橹?/span>, 由知之較少變?yōu)橹^多。在這一信息概念中, 信息的作用是用來消除用戶關(guān)于事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、方式的不確定性的; 信息的數(shù)值可以用它所消除的不確定性的多少來度量。這一信息概念較全面地揭示了信息的本質(zhì)、特征、性質(zhì)和功能, 具有普遍性。

2 與信息有關(guān)的幾個(gè)概念

(1 ) 信息與信號(hào)

信號(hào)是攜帶信息的各種物理過程, 如聲信號(hào)、光信號(hào)、熱信號(hào)等。同一信息可以用不同的信號(hào)來攜帶和傳遞, 例如, 氣象信息常常用雷( 聲信號(hào))、電(光信號(hào)) 、溫度( 熱信號(hào)) 等信號(hào)攜帶和傳遞。

(2 ) 信息與符號(hào)

符號(hào)是語(yǔ)言、文字、圖像、密碼、指令、程序等的統(tǒng)稱, 是人類用來表示信息的各種標(biāo)志, 是非物理性的。符號(hào)被稱為信息的載體, 信息與符號(hào)具有不可分離性, 信息借助于符號(hào)表現(xiàn)出來, 信息是抽象的, 符號(hào)是具體的。同樣的信息可以用不同的符號(hào)來表征。

(3 ) 信息與消息

消息是信息的載體, 其形式是多樣的、具體的。信息是包含在消息中的抽象量。兩者是形式和內(nèi)容的關(guān)系, 或者說是外殼與內(nèi)核的關(guān)系。消息好比一輛車, 信息則是車載的貨物。車子可以空載、少載, 一條消息可以含有很多信息, 也可能只有很少的信息, 甚至沒有信息。

(4 ) 信息與物質(zhì)

信息來源于物質(zhì), 來源于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng), 但又不是物質(zhì)本身, 是一切物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)屬性。信息不同于物質(zhì): 具體物質(zhì)一旦被轉(zhuǎn)移, 原處便不再存在該物, 而信息不會(huì)因轉(zhuǎn)移而減少或消失, 相反, 總信息量會(huì)增加; 具體物質(zhì)都有一定的質(zhì)量, 信息雖離不開一定的物質(zhì)載體, 需用數(shù)字、語(yǔ)言、圖像等具體物質(zhì)形態(tài)表現(xiàn)出來, 但它本身卻沒有質(zhì)量。

(5 ) 信息與能量

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展所提供的大量材料已充分證明信息與能量是密不可分的, 信息的獲得與傳遞離不開能量, 而能量的轉(zhuǎn)換與駕馭又離不開信息。另外, 信息與能量一樣, 兩者都能從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式而保持其本質(zhì)不變。

信息的傳遞固然離不開能量, 能量是傳遞信息的媒介, 然而,信息畢竟是信息, 而不是能量, 它與能量之間具有本質(zhì)的區(qū)別。能量在變換中, 既不能創(chuàng)造, 也不能被消滅, 它是守恒的?？墒?/span>, 信息變換卻有點(diǎn)特殊, 它缺乏數(shù)量上的守恒性質(zhì), 它常常會(huì)因傳遞過程中所受到的干擾而丟失。此外, 信息的內(nèi)容及其所起的作用不取決于傳遞信息所消耗的能量, 信息的內(nèi)容取決于信源。信息所起的作用取決于信息的內(nèi)容, 除了信源, 當(dāng)然還與信宿等因素有關(guān)。

3 信息的特性

作為事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式以及這種狀態(tài)、方式的廣義知識(shí), 信息具有一系列基本特性, 具體表現(xiàn)為:

(1 ) 普遍性

信息在宇宙中是普遍存在的。眾所周知, 客觀世界的一切事物都在運(yùn)動(dòng), 絕對(duì)靜止的事物是根本不存在的, 而事物的運(yùn)動(dòng)總要呈現(xiàn)出一定的狀態(tài)或采用一定的方式, 這就是說, 事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式是普遍存在的, 那么, 關(guān)于這種狀態(tài)、方式的廣義知識(shí)當(dāng)然也是普遍存在的。信息就具有普遍性的特征。

(2 ) 傳遞性

信息無(wú)論是在時(shí)間上還是空間上都具有傳遞性。信息在空間上的傳遞被稱為通信, 而信息在時(shí)間上的傳遞則被稱為存儲(chǔ)。信息的效用與信息的傳遞是分不開的, 沒有信息的傳遞就沒有信息的效用。信息的傳遞與能源和物資的運(yùn)輸不同。能源和物資在運(yùn)輸時(shí),出發(fā)點(diǎn)發(fā)出能源與物資, 其本身的數(shù)量就要減少, 它的減少量與接收點(diǎn)所得的數(shù)量相等(在運(yùn)輸途中沒有損失的條件下)。同一數(shù)量的能源或物資, 接收點(diǎn)愈多, 每個(gè)接收點(diǎn)所得的數(shù)量就相應(yīng)地減少。信息傳遞則不同, 信源發(fā)出信息之后, 其自身信息并不減少,而信宿( 信息接收者) 都可以得到信息。同一信源可以把信息提供給多個(gè)信宿, 每個(gè)信宿都可以得到同樣多的信息, 不因信宿的增加而使每個(gè)信宿所得的信息減少。信息傳遞的這一特點(diǎn)使得同一信息作用的空間和時(shí)間得以無(wú)限擴(kuò)展。

(3 ) 共享性

信息可以同時(shí)為眾多的使用者所共用。這一點(diǎn)與信息的傳遞性密切相關(guān), 傳遞是共享的前提。蕭伯納曾經(jīng)有一個(gè)形象的比喻:“假若你有一個(gè)蘋果, 我也有一個(gè)蘋果, 而我們彼此交換這個(gè)蘋果,那么, 你和我仍然各有一個(gè)蘋果。但是, 假若你有一種思想, 我也有一種思想, 而我們彼此交流這種思想, 那么, 我們每個(gè)人將各有兩種思想?！?我們追求信息的目的就在于共享, 在共享的基礎(chǔ)上利用信息, 在共享的基礎(chǔ)上再創(chuàng)造。

(4 ) 有用性

信息是人類活動(dòng)所必需的, 人們可以利用信息獲得某種效益。正是根據(jù)這一特征, 信息才被稱之為“ 無(wú)形財(cái)富” 和“ 特種資源”。

通常, 信息的有用性既與人們活動(dòng)的目的有關(guān), 又與人們活動(dòng)的對(duì)象有關(guān)。

(5 ) 寄載性

信息必須借助于一定的載體或者媒體才能表現(xiàn)出來。信息是抽象的, 表現(xiàn)信息的載體或者媒體主要是符號(hào)。在信息理論中, 信息的表現(xiàn)符號(hào)被稱之為消息。消息是具體的, 但還不是物理的。將消息寄載于一定的物理物體上才具有物理性, 消息通過語(yǔ)言或文字符號(hào)表現(xiàn)出來的就是物理的。寄載消息的物理性物體就稱之為信息載體。

(6 ) 時(shí)效性

信息的效用有一定的期限, 過了期限, 效用就會(huì)減少, 甚至喪失。主觀上, 就所有在特定條件下, 具有特定需要的用戶而言, 其對(duì)特定信息的需求, 都有著強(qiáng)烈的時(shí)間性。所以, 從客觀方面就造成了對(duì)信息的時(shí)間性要求。信息的功能、作用、效益都是隨著時(shí)間的推移而改變的, 這種性能即為信息的時(shí)效性。

(7 ) 開發(fā)性

對(duì)于同一條信息, 人們因其自身的閱歷、地位和知識(shí)水平的不同可以從中發(fā)掘出不同的價(jià)值與效用。作為自然界存在和發(fā)生著的信息, 作為人類科學(xué)勞動(dòng)產(chǎn)品的信息, 是以物質(zhì)形式( 載體) 向人們提供精神產(chǎn)品( 智慧) 的。因而, 人們認(rèn)為信息是最廉價(jià)的、最關(guān)鍵的資源, 又是具有開放性的、可再生的、永遠(yuǎn)不會(huì)耗竭的最寶貴的資源。

(8 ) 無(wú)限性

信息處在無(wú)限地產(chǎn)生和發(fā)展之中。在人類生存和接觸到的一切領(lǐng)域, 都隨時(shí)產(chǎn)生著信息。隨著時(shí)間的推移, 客觀事物的運(yùn)動(dòng)和變化, 信息又是在無(wú)限地產(chǎn)生和發(fā)展著, 物質(zhì)世界是無(wú)限的, 對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)也是無(wú)限的, 人類的創(chuàng)造力是無(wú)限的, 所以, 在整個(gè)宇宙的時(shí)空中, 信息也是無(wú)限的。

(9 ) 滯后性

信息的這種特征只是就信息的傳遞而言的, 因?yàn)樾畔⒌漠a(chǎn)生與事實(shí)的發(fā)生從本質(zhì)上看是同步的。準(zhǔn)確地說, 它是指信息傳遞的滯后性, 因?yàn)榧词箓鬟f手段再先進(jìn), 傳遞速度再快, 也總是在事實(shí)發(fā)生之后。信息的傳遞要有一個(gè)過程, 總是存在著時(shí)間差, 這個(gè)時(shí)間差才是信息的“ 滯后性”。