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信号与信息有什么区别?

已有 8856 次阅读 2011-8-8 17:32 |个人分类:信息探索|系统分类:科研笔记|关键词:信息本质定义| 信息本质定义

按照我们现在对信息的理解,信号是承载信息的某种传导的物理或化学作用,而信息是这个物理化学作用对接收者所产生的功能性作用。
比如,一个高温物体靠近我们的手指的信号,会通过我们的感觉器官传导到大脑神经中枢,产生“有热伤害靠近手指”的认识,会立即让大脑产生相应的“缩手”的信息反馈,“缩手”的信息转换为神经生物电信号传递到肌肉,控制缩手动作的产生。
从这个例子中,我们可以知道:区分信号和信息的要点是:看是否是大脑意识的结果,还是只是纯粹的大脑意识之外的物理或化学作用(当然还可能是其他自然作用)。
简言之:是一般自然作用者,为信号;是大脑意识反应者,为信息。
信息调制为信号进行传输,然后经解调为信息发生作用。
 
这便是通常意义的信号和信息的区别。
 
现在,我把信息定义为了:是结构化能量的流转。正是企图将大脑意识作用和一般自然作用进行统一的更深刻的层次发现共性的一个定义,从而实现主观信息和客观信息概念的统一。
如果这个统一是成立的,那么,信号(之前误写为“消息”了)和信息岂不是就没有区分了吗?
 
之前的误写还真引出了一个问题:“消息”和“信号”有什么关系,和“信息”有什么不同?在新思维下,如何得到统一?
这个问题先记着。
 
同时发现前面一句话表达有误:信息调制为信号进行传输,然后经解调为信息发生作用。
应该是:消息被调制为信号进行传输,然后经解调为消息发生作用。消息经“被理解”变为信息,信息经“被表达”变为消息。
 
接着说信号和信息在新思维下如何区分的问题。新思维,就是指将信息定义为是结构化能量流转的思维。
 
我的自问果然引起了一些“共鸣”:
dsp2008 (一看名字就知道是做数字信号处理的同行)说:信号是具体的,信息是抽象的。博主的概念是模糊和矛盾的。
 
洪老师的指导如下:
理解信号可以有二个角度,看你从哪个角度看:(1)从实体或是物理角度理解,信号是一个物理对象,是一个有结构的能量及流转对象;
(2)从信息论角度看问题,信号是信息载体与信息的统一存在。如果没有信宿存在,或信宿不能解码信息,则信号就是包含着信息的对象,但它是包含信息却没有发挥信息作用的对象。
     消息如果不被信宿接受,就只能是消息,信号如果不解码,就只能是信号,信号中包含的信息就只能是实有和实在信息,不会变成信宿的实得信息。
 
显然,洪老师更加理解我的自问。第一个角度正是我质疑自己新思维的角度,第二个角度正是我所表达的通常理解。但这些,并不是本文要讨论的重点内容。本文要讨论的是:在我的新思维的角度下,能否同样实现对信号和信息的区分?而不是在现有思维下来区分,现有思维下的区分我一开始就给出来了,为的就是防止不明真相者以为我是不懂这个,不赞同这个理解。所以,如果有不能站到新思维的角度下,按新思维的思路来检验的意见,就请赞同我的现有思维下的观点,不需要参与新思维的讨论了。我要证明的是:新思维和现有思维是兼容的。
 
表面看:新思维下,一切都是能量。只是说,一切都是以能量为基础的衍生结果,并非说衍生的结果和形式也都是能量。
反对新思维的意见,正是一再坚持对上述正理的误解,得出新思维下会得到“信息是能量”的推论,来反对的。在我如此明了的阐述之下,还不能纠正这样的误解的话,只能说,持这种反对意见的人思维惯性太大了。
在新的思维下:信息是能量演变的过程形式之一,而不是能量本身。
另外一种反对意见说:信息不仅仅是能量的演变过程形式,还可以是其他物质、意识、心理等演变过程形式。持这种反对意见的人只是无法完成“一切都是能量”的观念变革而已,这和信息是什么并没有太大的关系。
 
排除上述的干扰之后,我们就能专注于能量的演变过程形式来思考了。
果真在新思维下会让我们无法区分信号与信息吗?
 
一切都是能量,是一个事实假设。和一切都是物质的假设在假设使用权利上是完全对等的。
但一切都是能量和一切都是物质的假设是不同的基本假设。
在一切都是能量的假设基础上,物质只是某种形式的能量、意识也是某种形式的能量,精神、心理、感情等都是某种形式的能量。当然,此时的能量,和原来意义上的能量的含义是有一些需要拓展理解的。
总的来说,广义的能量存在一个结构序量不断提升,效能不断提高的趋势,序量越高的能量,效能越高。
效能越高的意思:就是单位数量的能量,产生的对结构的影响越大。
 
按现有对能量的认知,我们把能量按性质分有:内能、机械能、光能、电能、核能等几种形式的能量。
我们也知道,能量是守恒的,也就是,我们在使用能量时,能量并不是被我们用掉了,不再存在了,而只是从一种形式转换成了另一种形式。所以,从实质上讲,我们使用的其实不是能量,而只是能量转换的过程。
那么,能量转换的过程的实质又是什么呢?
 
非常有意思的是,只要我们稍加留意,就会发现,伴随着能量转换的过程,我们总会发现同时在进行着“装”和“拆”的动作。我们,或者是大自然,总是从“拆除”中获得“能量”,然后又用这个"获得的能量"用来“装”起来一点什么。我们还发现:被“拆”的实际是某种秩序,被“装”起来的,是另一种秩序。所以,能量转换的实质,是“秩序”的转换。
 
回到一切都是能量的假设,秩序是什么呢?当然是能量的结构形式。能量处于不同的结构形式下,其秩序化的程度是不同的。
不同秩序化程度的能量,其实就是不同形式的能量,只是我们“常见”的能量形式可大致分为内能、机械能、光能、电能、核能等几种形式。拓展开来,物质(从基本粒子到生命体、再到社会圈、生态圈、地球、地月系、太阳系...直至整个宇宙)本身就是不同秩序程度的能量;感觉、知觉、思维、意识、情感、心理、精神等也是不同秩序程度的能量。从非生命现象到生命现象的物质实体到心理、精神的意识虚体的存在,表现的正是一个能量效能不断提高、秩序量不断提升、能量数量密度不断下降的趋势。形象地说,这是一个跨域广阔的“能量的秩序谱”。
 
所以,如何正确完整地理解能量,是关键。广义的能量,不仅有数量的大小,还有秩序程度的大小。
能量数量的大小与能量秩序的大小是什么关系呢?
能量秩序的大小决定了能量形式所处的层次不同,当能量形式进行转换的时候,就会转移一定数量的能量。
但能量不是在任意两个不同形式之间都可以同样轻松自由转换的,例如,在机械能和电能之间的直接转换,就比在光能和电能之间的直接转换显得容易一些。这提示我们在不同形式之间的能量转换难易程度,可能与它们在能量秩序谱上的相对位置有关。把“感觉、知觉、思维、意识、情感、心理、精神”理解为是能量,并不是贬低了这些高级功能对象的价值,把它们视为物理的机械的因素。因为,它们在广义能量的秩序谱上,是处于高度秩序化的能量谱区,这正体现了这些对象在秩序形成和升级上的独有价值。低秩序的能量是无法直接和高秩序的能量进行大量的转换的,能量结构之间的距离,也形成了秩序高度上的差距,低秩序的能量要变成高秩序的能量,必须经过一级一级的攀登,提升自己的秩序级别,才能逐渐到达秩序化的顶峰。
 
从事过信号分析和处理的人都知道著名的傅里叶变换,利用傅里叶变换,我们可以把任意波形的电信号分解为不同频率和相位的正旋信号的叠加,我们从不同的频率成分的功率谱分量的分布规律,可以探明发出信号的对象的信号产生的机理。从能量的秩序谱的角度来看,傅里叶变换虽然只是非常原始和初级秩序谱表达的手段,但已经指明了能量秩序谱分析的方向。
 
如何精确地表达能量的秩序化程度,目前还只是一个假设存在的问题,我们只是“隐约”感受到需要对能量秩序化程度进行精确的表达,才能真正确立这个问题的实在性。目前,我至少可以“隐约”感受到,能量的秩序程度的大小,至少和能量结构的某种“维度”相关。我可以假设的是,低秩序的能量结构拥有较少的相空间维度,高秩序的能量则拥有较高的相空间维度。类似数学上可以在二维空间通过曲率分布来表达三维空间上的图像,在能量结构上,也存在用秩序程度较低的能量结构来表达秩序程度更高的能量结构。与现实中对应的情况就是无线电广播电视的原理,声音和图像的信号通过调制到另一个高频信号之上,或通过幅值调制,或通过频率调制,就是用低秩序程度能量结构表达高秩序程度能量结构的例子。
 
现在,终于可以回到对本文的题目问题的解答上来了。
从新思维的角度来看,高秩序的能量的结构可以通过类似调制的手段,叠加到低秩序结构的能量上。这并没有在实质上提高低秩序能量的结构的秩序程度的大小,而只是改变了低秩序能量在较低秩序层次上的变化规律。当被调制的低秩序能量得到传输时,叠加在其中的高秩序的能量结构也随之流转,为了在流转的目的地能复原出高秩序的能量,在目的地的一端必须经过解调的处理,而且这一端必须要有同等高秩序程度的能量存在。我们只是把调制在低秩序结构能量中的高秩序能量的结构称为了“信息”,而把调制后的低秩序能量称作了“信号”。
 
解答完毕,欢迎指导。
 
对能量秩序化程度进行精确度量,以描绘能量秩序谱的指标,有可能就是“信息量”!


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