一、什么是信息？

信息已成为我们社会的流行词语，我们的时代被称为信息时代，社会被称为信息社会。但是，到底什么是信息，在学术界仍然是一个争论的话题，所以本节所述也只能称为一家之言。

有人认为世界是由三大要素——物质、能量、信息组成。这种说法把物质、能量、信息看作是并列的，这与辩证唯物论哲学不一致。在辩证唯物论中，我们只能说世界是物质的，我们人类自身以及我们所看到和所感觉到的都是物质的具体表现形态或属性[i]。在物理学中，物体是一个专业术语，是指一切有形之物，或者说，物质表现给我们的有形形式。当然，有些物体需要借助显微镜甚至电子显微镜或更高级的显微镜才能看到。能量在物理学中是一定量物质以其所处运动状态（包括内部运动）能够做功的能力的量度，是对物质的运动状态的一种表示形式。虽然在实际过程中，一定数量的能量并不一定能全部转化为机械功，但人们通过这种转化形式认识了能量，并给予了不通过做功过程也可以度量的计算公式，这种度量使人们获得了发现和应用能量源泉的理论能力。但本质上能量的大小是一种相对状态。势能最突出地体现了这种属性，动能实际上也是相对的，因为速度是相对的。其它形式的能量也必然是相对的。信息作为系统科学的专业术语，是一定量物质的某种属性的体现，而不是一种具体的物质形态。

从信息概念的日常使用形态看，信息有多种含义。为了某种自我使用目的而使用一定的手段获取信息，如查字典和军事侦察，这其中的信息是对行为主题有某种价值的关于事物情况的资料。为他人使用而进行某种资料的专门收集，如图书馆和统计部门的数据采集收集行为，这种行为在社会事物活动中也被认为是信息作业行为，这种信息等同于资料。在生物的生长发育过程中，由一个细胞发育成一个个体，这个过程被认为是按照细胞中基因包含的信息而有序进行，这种信息是脱离人的主观感觉独立存在的物质客体；甚至有人把任何一个系统根据接受到的其它系统通过某种形式传输来的作用而作出相应的变化称为根据接受到的信息而变化。从信息概念的发展来看，信息首先是相对于人的价值而言的，即对一定人有用,由此我们给出信息的第一个定义：

【定义3.1】由一个系统发出的信号被某个主体（个体人、人群或组织）接受到，经过该主体的某些处理程序形成对该主体有某种意义或价值的知识，这个知识对该主体就是一个信息。

对于这个定义，我们给予下面的进一步解释：

1.所谓信号，包括光、一般电磁波、声波或任何其它物质流。这些物质流要称为信号必须是对某个主体而言包含某种信息，否则就仅是一种物质流。

2.信息是包含在信号中的，并非信号或其一部分的本体，因而是需要主体从信号中提取的。比如，一个人正要出门，这时有人对他说：“外面正下大雨。”这句话首先是以声波的形式传入此人的耳朵，刺激听觉神经。这个声波及在神经中的电流和化学物质流就是信号，这个信号经过大脑的反映成为有含义的语句“外面正下大雨”，这个语句对这人才可能是信息。很有可能，那个人并没有直接说这句话，而是向他汇报了一个事件，这时所汇报的内容要表达的直接信息并不是“外面正下大雨”，这个信息只是镶嵌其中，需要听者从中提取。当他出门要带雨衣或伞时就利用了这个信息。

3.与信号和信息关联的另一个概念是“消息”。消息是有语义的，它是物质系统的属性存在值在信号中的表达的语言形式。但消息能否成为信息，则在于主体的加工效果及其对主体的意义。所以，消息是物质流在信号和信息之间的中间形态。信号、消息和信息的关系，就如经济学中的货币、商品和资本的关系。单纯的货币对产业资本家来说并不就是资本，它必须被用来通过购买设备、原材料和劳动力生产出产品并卖出去，并以之获取更大数量的货币，才称为资本。在这个过程中，资本经历了货币、商品、生产资料和劳动力、商品、货币等形态的转化。主体所需要的信息在形成过程中也经历了物质流、信号、消息等多种形式的转化，狭义的即定义3.1中的信息只是这个过程的最终结果。从这些关系出发，就有了我们下面的广义信息的定义。

4.所谓的有意义或有价值是指，在这些信息的指导下，主体做出了某些行为决定，或改变了某种思想认识，或从中导出了新的知识。信息在主体的行为或思想变化中起了某种限制或规定性的作用。

【定义3.2】 把定义3.1中定义的信息称为狭义信息，狭义信息形成过程中的各种中间形态称为广义信息。

根据这个广义信息的定义，传输中的电磁波可以是信息，声波可以是信息，档案库中的数据资料是信息，电脑中的文件资料是信息，书籍中的文字也是信息。这样，信息这个概念就具有了普遍性。但是，在这里还是要注意区分信息和信息的载体。当我们说一定电磁波或声波是信息时，是指其中所镶嵌的一定系统的属性状态的记录痕迹，因而信息也是一种反映，是一种物质形式对另一种物质形式的反映。通过反映，我们可以由此知彼。古生物变成化石已经不是生物，是一块石头，但是这块石头的形状及物质遗存反映了古生物的形状及物质组成，所以说，它包含了某种古生物的属性信息。由这种反映论，我们给出下面更广义的信息定义。

【定义3.3】 设A、B是两个给定的系统。如果通过B系统的属性和运动状态，能够反映出A系统在一定时空的某些属性和运动状态，就称B系统的这些属性和状态中包含了关于A系统的信息。信息就是A系统的属性和运动状态在B系统的属性和运动状态中的反映。 B系统称为信息的载体。

根据定义3.3，在两个非社会系统[ii]之间也存在信息关系，如太阳和它发出的光之间以及与这些光所作用的地球事物之间就存在信息关系，根据其中的信息人们可以判断太阳的某些属性和运动状态，而且这种信息对信息的载体也有特定的作用。根据这个定义，我们也可以说，生物个体的发育特征在其初始细胞基因中都有表达，或者说，初始细胞的基因特征和存在状态对其以后的发育起到了规定限制的作用。这种作用就是信息的作用。

二、信息的属性与度量

1.信息的属性　信息是事物属性的反映，信息附着于一定的载体之上，这是前述信息的的定义中直接表述的信息的特征。通过考察各种信息的产生、传输、变化和存在过程，可以发现信息还具有下面的一些性质。

（1）信息具有整体性。

（2）信息有多种多样的存在或储存方式。

从自然界来说，A系统对B系统发生作用，就会在B系统上留下自己的痕迹或影响，这种痕迹或影响就是关于A系统的信息。这种痕迹或影响可能表现为B系统的运动轨迹、空间形状、组成结构、颜色、气味、味道、物理性质等等各种形式的变化，它们都是关于A的信息的表现形式。地质科学家可以通过当代地层结构的特征了解古代的气候变化和地质变化，就是因为当代的地层结构特征包含着古代的信息。警察根据现场的蛛丝马迹追查罪犯的行踪，就是因为罪犯的特征属性在现场留下了信息。人类创建的信息载体一般是一个多层次的复合体。如书籍作为信息的一种载体，它上面不仅有文字，还有各种图画符号。这些文字和图画符号实际上也是信息载体。计算机作为信息的载体（计算机当然也是处理信息的工具），信息在物理上是以物质的电荷状态及其整体布局而存在其中，当我们打开电脑查看时，它又通过电磁转换变化为屏幕物质的状态，并以文字、图画图形和符号的形式呈现在我们面前。

（3）信息具有可复制性

关于一个系统的同样属性的信息可以同时以多种形式附着于不同的载体，而且可以在不同的形式和载体之间转换。这就是说，信息是可以被复制的，并且不会因为复制和传播而减少原来信息的多少。

（4）信息存在变异风险

由于物质变换过程中存在不确定性，所以，同一信息在传播过程中有损失和被污染的风险。如，在历史典籍传抄传印过程中，经常出现遗漏文字或错谬；在计算机处理信号过程中会出现误差和漂移，导致信息失真；在信息的口传过程中，由于听者的听觉系统问题、记忆系统问题和编译系统问题，经常出现以讹传讹，造成误会和误事；信息的发送者或第三者在信号中有意或无意地加入干扰成分，使信息的解码（提取）出现严重障碍的事件也很常见，现代军事中的电子战正是应用信息的这种性质。

2.信息的度量　对于信息的度量问题，我们首先要问：信息能度量吗？或者说：信息有量的问题吗？

在现代语言中常出现这样的语句：现在是信息爆炸时代；……包含丰富的信息；这里有太多的信息，等等。这说明，信息在某种意义上是可以度量的。但是，从前面的叙述中我们又知道，信息有各种各样，不同的信息含义不同，表达的事物属性不同，那如何比较这些信息的量呢？

对信息的可量化传统定义是：[iii]

信息就是通信中消除了的不确定性，亦即增加了的确定性。这是技术科学层次公认的信息定义。

实际的通信可能完全消除了接收者对某种事物知识的不确定性，也可能只是部分地消除了不确定性，甚至完全没有消除不确定性。因此．申农把信息定义为两次不确定性之差，即

信息＝通信前的不确定性-通信后仍有的不确定性                  (3.10)

若通信后完全消除了不确定性，上式的第二项为零，收方得到了所需的全部信息。若通信前后不确定性程度没有发生改变，上式右边两项相等，则认为没有传送任何信息。一般情况下，一次通信后总会消除部分不确定性，但又没能完全消除。

很显然，上述信息的量化定义只反映了信息从某个角度看的量。信息的量本身就是仅从狭义来讲，也是多层次的。假设接收者A想获得关于某个苹果的颜色和重量的信息。已知苹果是单色的，共有3种可能，重量也只有5个可能数，这样苹果的可能状态数最大是3×5＝15，这样要测量一次信号传输携带的信息量，就需要知道15个状态的通信前后概率。但是实际生活中，这种信息度量是不可能的，也不需要。尤其面对复杂的事物，其可能状态数几近无穷，信息的度量可能失去意义。对于广义信息定义，这个度量更不适用，因为广义信息大量与不确定性无关。不过，申农的信息量定义是从通信技术的需要出发，有它特定的意义。所以，信息虽然有量，但是不是所有的量都需要定义和实际测量。

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