(2012-04-02 09:35:00)
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書評不斷P276 第六章 信息論的形成與產生
科學來源于實踐，信息論作為一門科學，其形成與產生當然也不例外。生產實踐是人類物質和文明發(fā)展的基礎，而物質與文明的進展又依賴于人類獲取、傳遞、處理、加工和利用信息的能力。人類在生產過程中建立了人與人之間的關系，而要溝通這種關系就必須要有信息，要時行通信。通信是人與人之間交流信息的手段。
人類的通信離不開語言，在一定意義上，語言是通信的別名。語言是從勞動中并和勞動一起產生出來的。早期的人類直接面對使用口頭語言進行通信，交流勞動中所獲取的信息。后來出現(xiàn)了用圖形、象形文字等存貯、傳遞信息。早期的地中海文明使用的是一些簡單的圖形，用以表示物體。古埃及和古代中國使用象形文字。隨著人類文明的進展，這些圖形、象形文字縮簡成為較正規(guī)的文字符號，從而出現(xiàn)了用字母組成的各種文字符號。
人們?yōu)榱藗鬟f、存貯和利用信息，不僅需要各種文字符號，而且也利用除了語言外的其他各種信號。剛果的許多部落用擊鼓聲的高和低，煙的長和短作為傳遞信息的信號；中國古代的“舉烽火為號”也是用為作為信號，進行光通信的一種原始方式?！敖Y繩記事”的繩結也是一種信（符）號，用以存貯信息、傳遞信息。
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隨著資本主義的發(fā)展，特別是近幾十年來生產及科學技術的發(fā)展，人們對傳輸信息的要求越來越高，因此怎樣提高通信系統(tǒng)傳輸信息的能力和傳輸?shù)目煽啃裕鯓訉Ω鞣N形式消息中所包含的信息作定量的描述，就成為迫切需要加以解決的課題。
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。。。4年以后，哈特萊于1928年又發(fā)表了《信息傳輸》一文，首次提出了消息是代碼、符號，它與信息有區(qū)別（消息是信息的載體，消息的形式是多樣的、具體的，如各種語言、文字、圖像等等，而信息是指包含在各咱具體消息中的抽象量）。他區(qū)分了信息和消息在概念上的差異，并提出用消息出現(xiàn)的概率的對數(shù)來度量其中所包含的信息，從而為申農的信息理論的建立奠立了初步基礎。
1948年申農發(fā)表了著名的論文《通信的數(shù)學理論》，1949年又發(fā)表了另一篇論文《在噪聲中的通信》。當時申農在貝爾電話公司工作，他為了解決信息的編碼問題，為了提高通信系統(tǒng)的效率和可靠性，在研究過程中，需要對信息進行數(shù)學處理，這就要求舍棄通信系統(tǒng)中消息的具體內容（如信息的語義），把信源發(fā)生的信息僅僅看作一個抽象的量。同時，由于通信的對象—信息具有隨機性的特點，因此申農把用于物理學中的數(shù)學統(tǒng)計方法移植到通信領域，從而提出了信息的概念，從量的方面來描述信息的傳輸和提取的問題，并提出了信息量的數(shù)學公式。除了上述貢獻外，申農還提出了通信系統(tǒng)模型以及編碼定理等方面有關的信息理論問題。申農的這兩篇著作確立了現(xiàn)代信息理論的基礎，而申農也因此成為信息論的奠基人。此后，信息論就逐步發(fā)展成為一門獨立的邊緣學科。
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。。。通信必須以隨機事件為對象，通信和控制系統(tǒng)所接收的信息帶有某種隨機性質，通信的目的在于消除收信人的不定性，因此各種消息的共同特征在于消除通信中收信人的不定性，而要對消息作定量的研究，就必須把各種消息（信號、代碼等）的這一共同特征抽取出來，略去其相應的具體內容，單純從量的方面進行度量，為此就要用統(tǒng)計平均信息的概念來量度消息的概率分布，從而提出用統(tǒng)計數(shù)學方法處理通信的理論問題，并給出了信息量的數(shù)學公式。信息量等被消除的不定性的數(shù)量，這早申農等人信息論的最重要的結果之一，于是任何一個事件，只要知道它的各個可能獨立狀態(tài)的概率分布，就可以求出它的熵值，從而求出它所能提供的信息量。從此，通信科學就由定性研究階段進入定量研究階段，這就為信息論及信息科學的研究奠定了初步的理論基礎，并進一步推動了通信科學技術的發(fā)展，促使新興學科“控制論”的產生。由于對信息量可以用概率和統(tǒng)計的方法進行計算，因此，就能夠求出各種通信系統(tǒng)的信息傳輸率，對它們進行分析比較，從而對它們的通信性能作出評價，以改進和提高信息的傳輸能力和可靠性；同時，由于申農等人對信息單純是從量的角度進行描述，因此，對各種不同形式的信號，可以用統(tǒng)一的通信理論，從量的觀點去設計它們的傳輸系統(tǒng)，從而解決了同一信息可以用不同的信道進行傳輸，不同的信息可以用同一信道傳輸?shù)膯栴}；而且可以把不同各類的系統(tǒng)，如技術系統(tǒng)、生物系統(tǒng)和管理系統(tǒng)看作是對信息的獲取、傳遞、加工、處理的信息調節(jié)控制系統(tǒng)，統(tǒng)一地進行研究，不僅促進了這些部門科學的發(fā)展，同時也為新興學科“控制論”的產生提供了理論基礎。
P283 第七章 信息論的基本內容和提出的問題
信息論最早產生于通信領域，早期又叫做通信理論。申農是信息論的奠基人，申農所創(chuàng)立的信息論是一門應用概率論與數(shù)量統(tǒng)計方法研究信息處理和信息傳遞的科學。它主要研究信息的獲取、變換、傳輸、處理等問題（此處用信息不妥，換成消息或信號可能更準確一些），其任務是解決電子通信技術的編碼和抗干擾等問題，從而提高通信系統(tǒng)的傳輸效率和可靠性。
所謂通信就是兩個系統(tǒng)之間傳遞信息，由信源發(fā)出信息，通過信道傳送信息，再由住宿（收信人）獲取信息，這就構成通信系統(tǒng)。
那么什么是信息呢？信息在日常用語中，指的是消息、情報、指令、密碼等等。信息是通過符號（如文字、圖像等）、信號（如語言、有某種含義的手勢動作、電磁波信息等）等具體形式表現(xiàn)出來的內容。。。
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通信系統(tǒng)框圖
信源：
信源就是信息的來源—發(fā)出消息的來源。信息源可以是人、機器、自然界的物體等等。信源發(fā)出信息時，它一般以某種符號（文字、圖像等）或某種信號（語言、電磁波信號等）表現(xiàn)出來，而表示信息的這些符號或信號稱之為消息，消息的形式是具體的、多樣的。消息一般可理解為信息的載體，它載荷著信息。
信道：
所謂信道就是信息傳遞的通道，是傳輸信息的媒質。信道是構成信息流通系統(tǒng)的重要組成部分。
從廣義上看，信道不僅承擔了信息的傳輸任務，而且也擔負著信息的存貯任務。信息的傳輸過程，在某種意義上也是信息的存貯過程。（雖然存貯的時間可能很簡短）
譯碼：
當信號序列通過輸出端輸出后，必須經過翻譯，復制成消息，即把信號翻譯成文字、圖像等等，這就是譯碼。信號必須通過譯碼，才能送到收信人手里，成為收信人需要了解的信息。所以，譯碼過程恰好與編碼相反，譯碼就是編碼的反變換。
信宿：
信宿即收信人，信息的接收者，可以是人，也可以是機器，如收音機、電視機等。
申農所提出的這一通信系統(tǒng)模型不僅適用于通信系統(tǒng)，也可以推廣到其他非通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都可以稱為信息系統(tǒng)。例如，雷達是一個遙測系統(tǒng)，從信息論的角度看，也可以看作是一個信息系統(tǒng)，其信源是空間某一目標物，它的坐標、速度、形狀等等都包含著信息，電磁波的傳播和收發(fā)所通過的自由空間就是信道，我們可以用無線電波射向目標物，然后，再通過反射波收到它發(fā)回的信息。此外如遙感系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等都可以看作是信息系統(tǒng)。
從信息論的角度分析，管理系統(tǒng)也可以看作是信息系統(tǒng)，基層單位可以看作是信源（或信宿），而領導機關也可以看作是信宿（或信源）。各種機構、組織、了解情況的一些渠道則可以看作為信道，而各種報表、數(shù)據(jù)、指令等等都是信息。領導機關和各級組織，領導機關和基層單位，領導機關之間通過信息關系發(fā)生聯(lián)系。領導機關的任務就是通過信息系統(tǒng)了解信息、處理信息，然后作出正確決策，發(fā)出指令，有效地組織和指揮這一系統(tǒng)的各種活動。
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信宿問題：就是收信人能收到多少或提取多少由信源發(fā)來的信息量。這里不涉及信息的意義及對收信人是否有用即所謂實效性的問題。
P304 第八章 從信息論到信息科學
。。。它只是對信息作定量的描述而未考慮信息的其它方面，如信源發(fā)出信息的語義（意義）如何？怎樣對之進行定量描述？信宿收到信息后的效用如何？價值怎樣？有無相對性？這些問題涉及信息的語義與實效，或者說信息的意義與價值等問題，而這些正是申農理論的不足之處。
任何信息都包含統(tǒng)計信息、語義信息和有效信息三個方面。。。
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信息科學是以信息論為基礎，并與電子學、計算機和自動化技術、生物學、數(shù)學、物理學等科學相聯(lián)系而發(fā)展起來的。它的任務是研究信息的性質，研究機器、生物和人類對于各種信息的獲取、變換、傳輸、處理、利用和控制的一般規(guī)律，設計和研制各種機器，以便盡可能地把人腦從自然力的束縛下解放出來，提高人類認識世界和改造世界的能力。
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3.由于申農理論所研究的基本問題是信源、信道及編（解）碼問題，其中信源問題只涉及信息源所給出的信息編碼及其統(tǒng)計特性，而對信源如何產生信息和信宿如何使用信息的問題，則并示解決。因此，必須研究信息的生產以及人類如何有效地利用信息，從而提出信息科學是研究信息的產生、獲取、變換、傳輸、存儲、處理、顯示、識別和利用的科學。意大利學者朗高（G.Longo）1975年在其所編的《信息論，新方向和未解決的問題》文集序言中，提出信息概念有兩個中心問題：（1）信源（典型：大自然）如何產生信息？（2）信源所產生的信息為使用者所關切的特征是什么？據(jù)此，他認為信息科學是研究信息的產生、獲取、變換、傳輸、存儲、處理、顯示、識別和利用的科學。
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語義信息（意義信息）是指信源發(fā)出的信息所包含的意義。任何物體所發(fā)出的信息必須具有一定的意義，如果用語言表述，則指信息的語義，即語言的含義，當然不僅語言信息包含有一定的意義，其他的信息也具有一定的意義。從廣義上看，人、動物、機器等的行為和動作都包含有一定的意義。例如，體育教員的示范動作，蜜蜂的舞蹈，昆蟲分泌信息素的氣味等等，都具有一定的含義，所以任何信源發(fā)出的信息都具有一定的語義（意義）。信源發(fā)出的信息，如果只是從量的方面來看，信息量可以相等，但是信息量相等的信息，其意義卻可以很不相同甚至完全不同。比如人們發(fā)出“O”的聲音，頻率不變則沒有意義；音調如有變化，當變成陽平（第二調）就表示“哦？怎么啦？”這里帶有疑問的含義；如再變?yōu)槿ヂ暎ǖ谒恼{），那就表示“??！我明白了！”表示問題已經得到解決。同樣三個“O”，它們的信息量相等，但意義卻不同（），而且還存在這些不同意義的信息是否能夠為信息接受者所理解，理解的程度又如何等等問題。所以，信息的意義問題，涉及信息發(fā)送者發(fā)出消息的含義如何定量？同時也涉及信息接受者對發(fā)送者意圖的理解程度如何定量？因而涉及信息發(fā)送者與接受者雙方的主觀方面的信息意義的定量。這比起只適用于從客觀方面、適用于通信技術問題的申農信息度量方法來說，無疑要復雜得多，也是申農的理論無法加以解決的。
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有效信息指信源所發(fā)出的信息被信宿（如收信人）收到后所起的效果和作用，即信息的實效、效用（或信息的價值）問題。信源發(fā)出消息后，對不同的接受者、使用者、其效用或價值是不相同的。同樣的消息對于不同的對象，在不同的時間、地點和條件，其價值可以不同甚至完全不同，所以信息的效用問題亦稱相對信息。
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第二種看法，認為信息的價值既取決于主觀因素也取決于客體本身。
。。。從而提出構成信息的概念至少要考慮兩類現(xiàn)象：
1. 構成信息價值（信息效果）的潛能（Information potential），這種潛能是通信本身固有的、是客觀的。
2. 通信系統(tǒng)、智能系統(tǒng)本身的作用，這種作用因系統(tǒng)的不同而有所區(qū)別。
這就是說，某些信息的信息價值由兩個方面的因素所決定：
（1）客觀因素，即信息本身固有的價值；（2）主觀因素的作用，如智能系統(tǒng)對信息的使用等等。
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一個現(xiàn)代化的管理系統(tǒng)必須具有信息系統(tǒng)的功能，要能夠對企業(yè)內部和外部的信息進行完整的收集、正確的加工、迅速的傳遞，以及有效的使用等等，以保證信息流的暢通。
P335 第十章 信息論與信息科學中的哲學與方法論問題
首先考查一下信息的字面含義，牛津字典告訴我們：“信息，就是談論的事情，新聞和知識?！表f氏字典指出：“信息，就是在觀察或研究過程中獲得的數(shù)據(jù)、新聞和知識?！比照Z《廣辭苑》也載明：“信息是所觀察事物的知識?！薄短K聯(lián)大百科全書》第二版，對信息概念進行解釋，曾把信息看成是新聞工作的一個概念。
如前所述，信息在日常用語中，通常指的是消息、指令、情報、密碼、數(shù)據(jù)、知識等等。長期以來，在通信科學理論沒有形成以前，信息這個概念用得不多，即使用，一般被看作消息、新聞等等的同義語，是人們關于某種事物的知識，它沒有被賦予嚴格的科學定義。
信息作為一個科學概念，最早出現(xiàn)于通信領域。本世紀20年代，哈特萊在探討信息傳輸問題時，提出了信息和消息在概念上的差異，信息是包含在消息中的抽象量，消息是具體的，其中載荷著信息。
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1973年有人統(tǒng)計，對信息已經發(fā)表的定義約有39種之多。
1. 信息是人們對事物了解的不定性的度量，從而把信息看作是不定性的減少或消除。
2. 信息是控制系統(tǒng)進行調節(jié)活動時，與外界相互作用、相互交換的內容。
。。。作為高等動物的人類及其社會，當然也是一個控制系統(tǒng)，人們通過語言、文字、圖像等等彼此交換信息，以調節(jié)人類社會的活動。所以信息就是控制系統(tǒng)進行調節(jié)活動時，與外界相互聯(lián)系、相互作用、相互交換的一種內容。
3. 信息作為事物的聯(lián)系、變化、差異的表現(xiàn)。
4. 信息表現(xiàn)了物質和能量在時間、空間上的不均勻的分布。
5. 信息是系統(tǒng)的組織程度、有序程度。
6. 信息是由物理載體與主義構成的統(tǒng)一體。
。。。p341 他說：“信息的語義能夠產生心理效果，只有在這個時候，我們才能說信息有語義?！?div style="height:15px;">
以上幾種不同的觀點，是從不同的側面提出的，都有一定的道理。從哲學的角度分析，第一、二種意見，涉及人這一主體的知識狀態(tài)，人（或控制系統(tǒng)）與外界的相互作用等方面，從而涉及信息是不是精神的問題；第三、四、五種意見則是從客體本身的關系、變化、差異、組織程度及其在時間、空間的分布狀態(tài)等方面進行分析，涉及客觀物體及其屬性方面，涉及信息是否物質的屬性問題；而第六種意見，則又從客體與主體兩者的結合上來考慮信息，涉及信息與物質、精神關系的問題。因此就這些觀點來看，必須涉及信息的實質，信息是物質的？還是精神的？或是物質與意識相結合的某種第二者，從而涉及哲學基本問題。
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所謂哲學范疇，是反映整個物質世界的本質聯(lián)系的最基本的概念。其主要特點是，由于它是從各門具體科學中抽象和概括出來的，因此，概括性最高，普遍性最大。同時，還由于哲學本身是世界觀、方法論，對各門具體科學有指導意義，所以哲學范疇適用范圍最廣，對各個領域具有方法論意義。
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關于信息與物質的區(qū)別有以下兩點理由：
1. 任一具體物體當它轉移到別處去后，原來的地方就不再有這一物體了。而信息則不同，當某人把他的知識（指人擁有的關于某種事物的信息）傳遞出去后，他本人并未把自己具有的知識丟失，因此，對于他本人來說，知識（信息）并未發(fā)生因轉移而減少或消失，相反，由于在傳遞過程中反復使用，知識反而更加鞏固。
2. 任一具體物體都具有一定的質量，而信息則不同，它雖然離不開一定的物質載體，需要通過文字、語言、圖像等具體物質形式表現(xiàn)出來，但它本身卻沒有質量。
信息的傳遞離不開能量，能量是傳遞信息的媒介，但能量不是信息，兩者有區(qū)別，其理由如下：
1. 信息的內容及其所起的作用不取決于傳遞信息所消耗的能量，信息的內容取決于信源。信息所起的作用則取決于信息的內容，當然它和信源有關，也與信宿（收信者）的條件有關。例如打一份電報，如字數(shù)相同，則所需的能量可以相等，但內容都可以完全不同，電報的作用可以由電報的內容及收信人的情況來決定，而與打電報所消耗的能量無關。
2. 能量可以相互轉化，而且是守恒的，信息則不遵守能量守恒定律，常常由于傳遞過程中所受的干擾，造成信息的丟失。
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。。?；蛘哒f，在物質世界的一切系統(tǒng)中都存在著“潛在”的信息，只有當生命過程出現(xiàn)后，信息的接收與交換才成為可能，并且認為在人類社會中，這種信息的接收與交換才達到了發(fā)展的高級階段。
。。?！靶畔⑦^程往往不僅是物質的，而且也是觀念的?！痹谔K聯(lián)有些持功能論觀點的人，認為屬于社會意識形態(tài)范圍內的社會信息是精神的，如政治、法律、倫理、美學、宗教等信息。
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在我們，也有人認為，信息是客觀內容的主觀反映，在生物界以前的反映（指心理反映以外的）形式中和技術系統(tǒng)中一樣，這種反映是純物質的，但在心理反映中，特別是在人的意識中，它不僅是物質的，而且也是觀念和精神的。
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。。。信息雖然依賴于物質，但不能完全歸結于物質，也不能完全歸結于意識（因為信息是信號和語義的統(tǒng)一），信息是物質的第三方面（與實物方面和能量方面相并列）。
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信息是一切物質的普遍屬性，但是信息不等于物質，也不可籠統(tǒng)說它是物質的，信息是與物質既有聯(lián)系又有區(qū)別的不同范疇。正如運動、時間、空間是物質的屬性，與物質不可分，但運動、時間、空間等范疇不等于物質范疇；意識是大腦這種高度完善的物質的屬性，但意識不是物質；同樣，信息作為物質的屬性離不開物質，但信息不等于物質。
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總之，信息是一切物質的普遍屬性，人類社會中經過人腦加工處理的信息，屬于意識范疇，但其內容來自客觀世界，表達形式則以聲音、文字等為其物質外殼，不同的人在接受、理解、使用情況方面雖然有所不同，但不能因此改變人類社會信息來源及其內容的客觀性。
此外，關于信息的實質，有的人還認為，信息空間屬于物質還是屬于意識這種提法本身就是不科學的，因為“信息是一切物質的一種屬性，是物質之間聯(lián)系的一種形式；意識是信息運動的過程；意識對物質的反映過程是信息過程，意識和物質的相互作用也是信息過程”。這種觀點也是應該認真加以研究的。
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信息與物質的聯(lián)系是毋庸置疑的，現(xiàn)代科學表明，信息的產生、表達、傳遞、存貯等等離不開物質，要以物質作為基礎，作為載體。信號、符號、聲波、電磁波是表達信息、傳遞信息的物質載體。沒有電磁波，廣播電臺就不能傳送信息，沒有聲波、沒有語言文字，人們就無法交流思想。而磁帶、磁盤、書籍、雜志等等，則又是存貯信息的物質材料；DNA是生物存貯遺傳信息的物質載體；人腦是加工與存貯思維信息的高度組織起來的物質器官?？梢娦畔⒌拇尜A也離不開物質，沒有物質材料作為載體，信息就遠處存身。因此，決不可能有不依賴于物質而存在的信息。1963年羅維斯基指出，聲波具有一定的能量，但它不是信息，而只是信息的媒介。聲波和其他傳遞信號的物質手段本身不是信息，介是沒有它們就可能有信息。物質信號的存在是獲得信息的必要條件。
P370
信息不僅是反映的內容和形式，也是反映過程的內容和形式。
P372
。。。意識通過感覺、思維反映現(xiàn)實，則是極為復雜的信息運動過程，所以意識對物質的反映過程是一種高級的信息運動過程。
至于信息和意識的關系問題，克勞斯則持另一種觀點，他認為信息的產生與意識有關，如前所述，1961年，他在《從哲學看控制論》一書中說過，物質產生的意識，終歸創(chuàng)造了信息的語義。而信息的語義是由意識產生的“二級派生”的東西（即由意識派生的東西）。并且他還舉例加以說明，他說，留聲片轉動起來后，它所發(fā)出的聲波自動地傳送給廣播站，轉變?yōu)殡姴?，又在收聽的地點收到它，再通過技術裝置轉交給打字機鍵盤，最后將全部講話內容用書面文字表達出來。而這些傳遞、加工、存貯信息的儀器、裝置，以及這篇講話的內容，是由“能思考”有意識的人創(chuàng)造出來的，所以意識顯然參與創(chuàng)造信息的工作?？傊藙谒拐J為信息既依賴于物質，又依賴于意識（即指人的思維的創(chuàng)造），是由意識派生出來的東西。
P373
。。。這就是說，人類的各種感覺器官是信息的接收裝置，人們通過自己的感覺器官接收周圍世界的信息，而人的神經系統(tǒng)則是信息的傳輸系統(tǒng)，信息通過神經系統(tǒng)傳入大腦，大腦又是人對信息進行加工處理的器官，信息經過加工處理后，大腦對人體的各部發(fā)出信息，指揮人的行動，以適應外部世界，并能動地改造客觀世界。從上述可以看出，維納把人認識世界、改造世界的過程，看作是眾對信息的獲取、傳遞、存貯、加工和使用的過程。
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。。。1948年，他在《控制論》一書中，曾用過“信息的方法”這一術語，他說，“任何組織所以能夠保持自身的內在穩(wěn)定性，是由于它具有取得、使用、保持和傳遞信息的方法?！彼€以社會為例加以說明，認為一個社會要保持內在穩(wěn)定性，對那些反穩(wěn)定的因素加以控制，最有效的和最重要的是通訊工具。他說，出版物（包括書籍和報紙）、無線電、電話網、電報、郵遞、劇院、電影院、學校、教堂都成了取得、使用、保持和傳遞信息的工具。
P383
申農信息論的建立，從方法論分析，最主要的有兩點：第一是運用了科學抽象與類比的方法，將消息、信號、情報等在各個不同科技領域中的具體概念，加以類比，舍去個性，抽象出共性，從而得到具有一般的、共同的科學概念—信息，才使得對之加以形式化與數(shù)量化的處理成為可能；第二，就是針對信息的隨機性特點，采用了統(tǒng)計數(shù)學的方法。
