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信息

来源:中文百科专业版 VIEW: 发布时间:2020-06-22 18:28:38

信息拼音:xìn xī;英语:Information),信息一词拉丁语为informatio,有描述、陈述、概要等意。英语information有通知、报告、消息、报道、情报、知识、资料、数据等多种含义。汉语“信”和“息”二字都有消息、音信的意思。20世纪40年代,科学技术革命迅速发展,“信息”被赋予了新的含义,成为通信科学的概念。随后又渗透到各门科学领域。信息科学随之形成。信息与能源、材料相并列,成为现代社会的三大支柱之一。信息普遍存在于自然界、人类社会和人们的思维之中。

1948年信息论的创始人C.E.香农在研究广义通信系统理论时把信息定义为信源的不定度。1950年控制论创始人N.维纳认为,信息是人们在适应客观世界,并使这种适应被客观世界感受的过程中与客观世界进行交换的内容的名称。1964年R.卡纳普提出语义信息。语义不仅与所用的语法和语句结构有关,而且与信宿对于所用符号的主观感知有关。所以语义信息是一种主观信息。80年代哲学家们提出广义信息,认为信息是直接或间接描述客观世界的,把信息作为与物质并列的范畴纳入哲学体系。

信息的概念已成为现代社会最重要的概念之一。信息一般具有下列特征:①信息来源于物质,但不是物质本身。②信息与能量有密切关系,但不等于能量。③信息必须有载体,在信息传输的过程中载体可以不断变更而信息保持原来的内容。④信息具有知识的秉性,能给观察者提供关于事物运动状态的知识。⑤信息具有弥漫性,可以在时间上无限延续,可以在空间上无限扩散。⑥信息可被人类、生物、社会、机器所利用。⑦信息可被感知、检测、识别、存储、传递、变换、处理、显示、记录和复制。⑧信息是一种不可缺少的资源,可以采集、生成、压缩、更新和共享。

信息概念广泛应用于各门学科、各个领域,人们从不同的角度提出信息的定义。国内外学术著作中关于信息的定义不下三四十种。在通信科学中,“信息是不肯定程度减小的量”。在控制论中,“信息是系统状态的组织程度或有序程度的标志”。在传播学中,“信息是降低环境中不确定因素,即减少可能发生的不同情况数量的内容”。也有人把信息与物质状态的变异度相联系,定义为差异度。此外,还有关于生物信息、遗传信息、细胞信息、社会信息、技术信息等等不同信息的定义。众多的定义反映了信息本身特征的多样性和功能的广泛性,也反映了人们对信息概念认识的深化。

在不同学科认识信息的基础上,人们又试图从哲学上提出最一般的信息定义。对信息本质的哲学概括,首先集中于断定信息是属于物质,还是属于精神,或者是既非物质又非精神的第3种存在。这种研究还在进行中。信息作为物质运动状态的反映,通过各种信息通道,到达于人们的头脑形成意识。如果人们从外界获得的信息是真实的、丰富的,经过大脑的分析、提炼,从而准确地认识客观事物的规律性,那么这种信息就成了知识,就成了科学,就有助于人们认识世界和改造世界。

信息论

在信息论中,信息表征信源的不定度。信息论的研究对象是广义的通信系统。系统的始端是信源。它产生消息,而它所发出的信息即含于消息之中,所以,消息是信息的载体。如果某一信源只能产生一个消息,每次都产生这一消息,这个信源就没有不定度,它发出的信息量便等于零。在现实世界中不存在这样的信源。信源所产生的消息直接或经过发送机、信道、接收机,最后被传送给系统终端的接受者或信宿。发送机将信源所产生的消息一次或多次转换为适合于信道传输的信号,接收机按与发送机相逆的步骤,将接收到的信号转换为信宿所要求形式的消息。每经一个步骤,信息的载体改变一次。如果系统是完善的,并且未受到任何干扰,那么,每次传送到信宿的消息都是完全逼真的。对信宿来说,信源的不定度全被消除,因为在未收到消息前,信宿并不知道信源发什么消息,收到消息后就完全肯定了。这时,信宿所获得的信息量与信源的不定度相等。如果系统不完善,或者消息,或者信号在传输中受到干扰,就不能保证信宿所收到的消息完全与信源所发送的一一对应。这样,信源的不定度没有完全消除,信宿所获得的信息量是原有不定度与所余不定度的差。在信息论中虽然没有对信息作出明确的定义,但在确定信息量时,实际上已对这个学科内所研究的信息给出了定义。

在实际生活中消息的形式很多,它们可以是数字或字母序列、文章、声音、图像等,可以是时间离散的序列,也可以是时间连续的函数,但它们必然具有随机性或其他的不定性。在信息论中把这些不同形式的消息归纳为符号序列。信源由一个符号表(或集)组成,它按照一定的概率分布产生符号序列。消息有很多形式,所以对它们所含的信息应有一个统一的度量。C.E.仙农等人以消息的随机性(或概率性)为基础,舍去消息的语义,提出信息量的定义,建立了统一的度量方法。但是,信息论中所研究的信息是有局限性的。然而,人们对信息却另有一些笼统的解释。例如,信息常被解释为由语言、文字或图画等表示的新闻、消息或情报;通过读书、受教育或其他方式所搜集的知识或学问、数据、事实、事件、行为;为了作出判决、计划或求解问题等所需要的资料等。实际上,这些都属于不同形式的消息,不过有些是经过有意识的处理,使它们内含的信息是信宿感兴趣的而已。

控制论的奠基人N.维纳曾说过:“信息是人们在适应客观世界,并使这种适应被客观世界感受的过程中与客观世界进行交换的内容的名称。”显然,所交换的仍然是作为信息载体的不同形式的消息或信号。

还有人认为不论消息的形式如何,它总是直接或间接描述客观世界的。信息可以定义为表征客体的变化或客体之间的相互差异或关系的东西,而作为载体的消息的形式是无关紧要的。变化可以是位置、大小、重量、形状、颜色、质量、生命等方面的变化。这些变化都可以称为广义的运动。差异不需要解释。两个或多个客体的关系也是多形式的,例如位置关系、大小关系、时间关系、结构关系、因果关系、主从关系等。差异与关系都是从比较中得出的。有时呈现在人们面前的客体只有一个,与它比较的可能就是人本身或存储在人头脑中的其他客体的特征。实际上在宇宙中找不到孤立而又绝对静止的客体,所以可以认为宇宙内到处都可能存在信息。

从信息的这些不同的定义可以看出,信息论中所研究的信息是有局限性的。在信息论的发展中人们对信息的概念作了许多推广。

概率信息

即现代信息论所研究的信息。因为它不涉及语意,所以是一种客观信息。

模糊信息

1965年Z.A.札特将集推广为模糊集。集原指具有鲜明特征的元的总体,但它的概念常不如“美丽的花”、“高的人”等这些看起来含糊的概念更适用于实际生活。对于模糊集可以定义一个与集合论中示性函数相似的广义示性函数,它的值可取[0,1]实数区间的任何值;与某元对应的函数值越靠近1,这个元越属于这个集。广义示性函数在 [0,1]区间上具有不定性。这与随机事件的概率在[0,1]区间的不定性相似,从而在70年代初期在信息论中定义的信息量(概率性)被推广为模糊信息量。广义示性函数的值可以与人们的主观意识相联系,所以模糊信息可能是一种主观信息。

语义信息

考虑由符号组成的消息的语义时的信息。语义不仅与所用的语法、语句结构有关,而且与信宿对于所用符号的主观感知有关,所以语义信息是一种主观信息。同时,对它尚不便于定量,又被认为是一种定性信息。

信息论里,信息从作为符号集的信息源里产生出来后,被发送器由静态符号形式转变为动态信号形式,又以这种形式为感受器所接受。

如果符号集只是由两个具有相等概率的符号组成的,每个符号出现的概率为P=1/2,则每个符号的概率熵为:

信息公式1.gif

这是人们通常所使用的信息量单位,叫做比特,即binarydigit缩写的音译。

如果符号集是由n个具有相等概率的符号组成的,即每个符号出现的概率都是P=1/n,则每个符号的概率熵为:

信息公式1.gif

如果符号集是由几个具有不等概率的符号S组成的,符号Si的概率为Pi,概率熵为:

信息公式1.gif

则这个符号集的平均熵为:

信息公式1.gif

这就是申农熵公式。

当符号集里的各个符号不仅以不等的概率出现,而且彼此具有一定的依赖关系时,要给出概率熵的特定表达式,还必须考虑到各个符号相继出现的条件概率。申农公式与热力学中用以表示物理系统热熵的玻尔茨曼公式:

信息公式1.gif

式中k为玻尔茨曼常数,log为自然对数,W为热力学概率。

在数学形式上相似,并且都是不确定性的量度。但热熵是无序程度的量度,而与热熵符号相反的信息熵则是有序程度的量度。

哲学意义

信息是关于事物运动的状态和规律的表征,也是关于事物运动的知识。信息就是用符号、信号或消息所包含的内容,来消除对客观事物认识的不确定性。由于信息是事物的运动状态和规律的表征,因此信息的存在是普遍的;又由于信息具有知识的秉性,因此它对人类的生存和发展是至关重要的。信息普遍存在于自然界、人类社会和人的思维之中。信息的概念是人类社会实践的深刻概括,并随着科学技术的发展而不断发展。1948年信息论的创始人C.E.香农在研究广义通信系统理论时把信息定义为信源的不定度。1950年控制论创始人N.维纳认为,信息是人们在适应客观世界,并使这种适应被客观世界感受的过程中与客观世界进行交换的内容的名称。1964年R.卡纳普提出语义信息。语义不仅与所用的语法和语句结构有关,而且与信宿对于所用符号的主观感知有关。所以语义信息是一种主观信息。80年代哲学家们提出广义信息,认为信息是直接或间接描述客观世界的,把信息作为与物质并列的范畴纳入哲学体系。

在哲学界具有不同实践倾向或认识论倾向的主张,一直围绕着这个概念在争论。有4种观点:①信息是精神实体的特性;②信息是物质的普遍属性;③信息是与物质和精神并列的第三种存在;④信息是物质载体与意识成分的特殊结合。

科学的信息概念起源于通讯技术的需要,后来被广泛应用于各门传统学科和新兴学科领域,已经成为一个普遍有效的概念,因而具有重要的哲学意义。具体表现在:

1.信息概念扩大了人们关于世界的科学图景。直到20世纪中叶,构成科学世界图景的基本概念还只有质料和能量这样两个范畴。现代科学的发展告诉我们,物质还有第三个重要方面,它是由信息范畴加以把握的。无论信息过程是在无机界和技术装置中实现的,还是在有机界和人类社会中实现的,信息都是系统内部和系统之间的相互联系的形式,是系统有序程度的标记。信息过程必须以质料为载体,并借助于能量。它既不能归结为物质系统中的质料和能量过程,也不能与质料和能量过程分离。同时,信息作为物质的一个重要方面,也标志着物质的运动和变化状态。无意识的信息与不发达的物质系统相联系,有意识的信息则属于高度发达的物质系统。把信息归结为物理客体是简单化的形而上学倾向,企图把信息解释为与物质领域和精神领域相并列的“第三存在领域”,则是回避哲学基本问题的多元论倾向。

2.信息概念有助于揭示宇宙发展中进化与退化的辩证统一。恩格斯曾经根据19世纪中叶的自然科学成就,预言太阳系和其他无数星系都有上升的过程和下降的过程、前进的变化和后退的变化的普遍相互作用,从而揭示了宇宙发展的向上分支与向下分支的统一。现在信息论与非平衡态热力学使人们进一步认识到,在宇宙发展的长河中,有序程度提高的趋势与有序程度降低的趋势是结合在一起的。当前一种趋势居于主导地位时,就逐渐出现高度组织起来的物质系统;当后一种趋势居于主导地位时,高度组织起来的物质系统则会不可避免地逐渐衰亡。进化与退化具有相反而相成的辩证关系。正象把宇宙发展中的衰退趋势绝对化会导致“热寂说”的错误一样,把宇宙发展中的前进趋势绝对化,也会得出一种类似于基督教发展观的错误结论。

3.信息概念对于研究认识论具有重要意义。作为客体的所知系统与作为主体的能知系统,用信息耦合的方式结合起来,可以形成一个圆圈式的信息接受、存贮、加工和输出的过程。在科学反映阶段,分析活动有信息量约减的趋势,综合活动有信息量扩展的趋势。这两种趋势既相互对立,又相互依存,构成了分析与综合的统一的基础。同时,在所知系统与能知系统之间存在着同构异质的关系。这样,在客体领域有什么可几状态,在科学反映领域也就有什么可几状态;反之在科学反映领域有什么可几状态,在从意识过渡到物质时,在客体领域也就会出现什么可几状态。在这种信息耦合关系中,否认所知系统对能知系统的作用是J.G.费希特式的主观唯心主义观点,否认能知系统对所知系统的反作用是静观的唯物主义观点。

信息与新闻

新闻是新近发生的事实的报道,是客观事物运动的新近状态的表述。因此,新闻是一种信息。但是,信息的范畴比新闻的范畴大得多;许多信息并非新闻。在人类社会早期的信息传播活动中,新闻并没有成为一种独立的传播形态。当时人们所传播的内容可能是事实的信息,也可能是观念的信息;有些是过去发生的事情,有些是新近发生的情况。新近发生的事实这种信息,还没有被人们从广泛的信息中分离出来单独加以传播。随着社会的发展,社会分工趋于复杂和精细,信息传播也逐渐分化为多种形式。其中,以传播新近发生的事实信息为特征的新闻传播,逐渐成为一种独立的传播活动。人们开始有意识地选择那些新近发生的、能引起多数人关注的事实的信息加以传播。

新闻与信息的关系还可从语义沿革角度来分析。当信息还未作为一种科学概念出现的时候,信息和新闻是两个可以互相替代的同义概念,都指某种新情况、新消息。20世纪40年代,随着信息论的诞生,信息概念的外延扩大,新闻也被包含在信息概念之内,成为信息概念中的种概念。新闻是具有新闻价值的信息。

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