信息的基本含义

“信息”一词，古已有之。早在唐代，我国诗人李中在其《暮春怀故》中的“梦断美人沉信息，月空长路倚楼台”的诗句中就使用了“信息”这个词。然而，人类早期对“信息”的认识一直停留在朦胧的状态，“信息”概念并没有被赋予严格的科学定义，而真正自觉地把“信息”作为研究对象进行研究并且开始触及“信息”的本质，已是20世纪20年代以后的事情了。“信息”作为一个科学概念，最早出现于通信领域。1928年，美国学者哈特莱发表了《信息传输》一文，他在探讨信息传输问题时，指出了“信息”和“消息”在概念上的差异。信息是包括在消息中的抽象量，消息是具体的，其中载荷着信息。到了20世纪40年代，美国科学家申农和维纳从通信和控制的角度提出了“信息”的概念。1948年，申农与魏沃尔发表了《通信的数学理论》，维纳也发表了《控制论——动物和机器中的通信与控制问题》。这两部著作的发表，标志着信息论的诞生。从此，人类对信息的认识进入了一个新的阶段，从经验到理论，从定性到定量，从自发到自觉，从朦胧到清晰。今天，“信息”是人类使用频率最高的名词之一，“信息”的概念已经成为现代社会一种时髦的术语。然而，由于信息本身是一个多元化、多层次、多功能的复杂综合体，“信息”概念广泛渗入各学科领域，而各个学科又有其自身的特殊性，因而就导致了人们对“信息”概念的不同理解，出现了从各自不同的侧面和角度对“信息”概念给出的各种解释或定义。

据不完全统计，关于“信息”概念的不同定义，目前至少有40种之多。为了对“信息”的本质有一个全面、深入、系统的认识，我们不妨先来考察几种比较典型的且具有代表性的“信息”观点。

1.信息是用来消除或减少随机不定性的东西

这是美国科学家申农的“信息”观点。申农于1948年在《通信的数学理论》这篇著名论文中，把“信息量”定义为随机不确定性之差，或者为，消除了的不确定性。能够消除不确定性或减少不确定性的消息，就包含有信息;否则，就没有包含信息，或者所包含的信息量等于零。因此，尽管申农并未明确地给“信息”概念下定义，但他对“信息”的理解是十分明确的，是“信息量”的定义中暗含的，即“信息”就是用来减少或消除随机不定性的东西。所谓收到了信息，就是减少或消除了原有的不确定性。在现实生活中，这类随机不定性是大量存在的，而消除或减少这种随机不定性的东西，按照申农的定义，就是信息。申农给出的“信息”定义是有道理的。的确，信息可以消除或减少相应的不定性。只要你得到了某种信息，就可以消除或减少与此相关联的不定性，从而可以作出某种决策，采取某种行动，达到一定的目的。不过，申农的“信息”定义也有它的缺点和局限性。其最主要的缺点是，他把“信息”仅仅局限于“消除随机不定性”的范畴，而不定性不见得都是随机的，由于存在模糊性，因而也会引起不定性。比如说，从卫星上拍摄一幅地球表面的照片，由于距离太远，拍出的照片可能是相当模糊的，这样就有了不定性，为了消除这种不定性，也需要信息。可见，信息也可以用来消除或减少模糊性所引起的不定性。申农的“信息”定义另外还有一个缺点，这就是，他仅仅考虑了形式化的一面，而不考虑“信息”的含义与价值。因此，申农的“信息”观点至少是不全面的。

2.信息是控制系统进行调节活动时，与外界相互作用、相互交换的内容

这是美国控制论专家维纳的“信息”观点。维纳于1950年在《人有人的用处——控制论与社会》一书中认为，“人通过感觉器官感知周围世界(获得信息)”，“我们支配环境的命令就是给环境的一种信息”，“信息这个名称的内容就是我们对外界进行调节并使我们的调节为外界所了解时而与外界交换来的东西”。“接收信息和使用信息的过程，就是我们适应外界环境的偶然性的过程，也是我们在这个环境中有效地生活的过程。”^[1]作为高等动物的人类及其社会是一个控制系统，人们通过语言、文字、图像等彼此交换信息，以调节人类社会的活动。所以，维纳认为，信息就是控制系统进行调节活动时，与外界相互联系、相互作用、相互交换的内容。在这里，维纳把人与外部环境交换信息的过程，理解为一种通信的过程，这自然是没有问题的，因为通信本来就可以泛指人与人、人与机器、机器与机器、机器与自然物，人与自然物之间的信息交换和传递。而且维纳在一定程度上触及了信息的本质。但是，维纳给出的这个信息定义仍然有它的不确切之处，因为人与环境之间互相交换的内容不只有信息，也有物质和能量。人与外界还要发生物质的相互和能量的相互作用，因此，这个定义是笼统的、不严格的，照此仍不能把物质、能量与信息划分得很清楚。

3.信息是作为事物的联系、变化、差异的表现

这是控制论的另一位重要奠基人、英国生物学家艾什比在1956年版的《控制论导论》一书中对“信息”概念提出的另外一种理解。艾什比首先引入了一个“变异度”的概念，他提出的“‘变异度’这一概念，即信息论中所讲‘信息’这一概念”^[2]。所谓变异度，就是指某一集合中元素的差异程度，通俗地讲，就是事物的变化、差异。

我们所生活的宇宙是复杂多样的，宇宙间的事物总是处于相互联系、相互作用、永不停息的运动变化状态之中，而在艾什比看来，表征这种联系、变化、差异的就是信息。例如，广播、电视、互联网等大众传媒每天所报道的消息、新闻，它们反映了国际形势、国内时事的各种动态，每天都有变化、差异，每天都有新的内容，因而才为人们提供了信息。如果第一天所报道的内容，第二天再进行重复，与第一天没有任何差异，没有提供新的东西，当人们再听到它时，就没有获得任何信息。所以，按照艾什比对“信息”的理解，信息必须表现出事物的关系、变化、差异，提供出事物在运动变化过程中出现的新的特征。艾什比的“信息”观点反映了他从联系与变异的角度对“信息”概念的理解，他的“信息”观在一定程度上触及了信息的本质。正因为如此，艾什比对“信息”概念的理解才在学术界产生了广泛的影响。基于这一理解，也有人将“信息”理解为“差别”、“被反映的差别”、“物质和能量在时空中分布的不均匀程度”等。然而，我们不难证明，艾什比的“变异度”实际上就是申农“不确定性(即负熵)”的特殊情形。设某集合X有N个元素，每个元素的出现概率等于1/N，则有申农的不确定性H(x)=1og2N，即等于艾什比的“变异度”。可见，信息的“变异度”理解及其新派生的诸种理解仍然没有超越申农对“信息”的理解。

以上这几种具有代表性的“信息”观点，只是在一定程度上从某个侧面触及了信息的本质。相比之下，笔者认为，我国著名学者钟义信教授对信息的理解则更为可取。钟义信教授认为应当从两个方面给出“信息”的定义:一个是“纯客观”的定义，一个是从人的认识角度出发给出的定义。为了叙述的方便，我们把前一个定义姑且称为第一定义，把后一个定义称为第二定义。

(1)“信息”的第一定义:“信息”是事物运动的状态和方式。这里，事物既可以是客观世界的，也可以是主观世界的;可以是随机性的，也可以是模糊性的。总之，是一切形式的事物。一切事物都在运动，绝对静止的事物是没有的。运动状态是事物运动的相对稳定的一面，运动方式是事物运动的变化的一面。事物是处在什么运动状态?它又以什么方式在运动着?这就是信息，是“纯客观”的信息。按照第一定义，“信息”是一种普遍的存在:存在于自然界，存在于人类社会，也存在于思维领域。显然，现有的许多“信息”定义都可以包含在第一定义之中。

(2)“信息”的第二定义:“信息”是关于事物运动的状态和方式的广义知识。所谓广义知识，当然包括通常意义下的知识，它是对于事物运动的状态和方式的一种规律性的描述，是人类思维加工的结果。广义知识还包括对于事物运动的状态和方式的简单表述，它不像知识那样具有普遍性和概括性，但仍然具有知识的秉性:使观察者对于事物运动的状态和方式由不知变为知，由知之较少变为知之较多。

(3)如果我们把前面的第一定义与第二定义结合起来，我们便可以得到“信息”的第三定义或基本定义:“信息”是事物运动的状态和方式以及关于这种状态/方式的广义知识;它的作用是用来消除用户关于事物运动状态/方式的不定性;它的数值可以用它所消除的不定性的多少来度量。由于基本定义中的“事物”、“运动”以及“广义知识”都具有最广泛的含义，因此，这里所说的“不定性”也是广义的不定性，可以是随机型的、模糊型的或其他任何形式的不定性。至于用所消除的不定性的数量来度量信息，当然是一个合情合理的结果。

钟义信教授的“信息”定义不仅从正面回答了什么是信息，而且较为深刻、全面地揭示了信息的本质、特征、性质和功能，具有普适性，几乎所有关于“信息”的其他定义和理解都可以从中得到阐发。因此，本书所采用的就是这种“信息”观点。