鐘義信

從信息科學視角看《信息哲學》

鐘義信

信息科學是研究信息及其運動規(guī)律的科學，與信息哲學的研究交相輝映。信息科學對于信息及其運動規(guī)律的理解應(yīng)當與信息哲學的相關(guān)詮釋互相印證。因此，基于信息科學基本成果，從信息科學的視角來評述鄔焜教授的《信息哲學》是頗有意義的。

信息科學；信息轉(zhuǎn)換定律；信息哲學；存在分割

一、引言：筆者親歷的我國信息科學歷史小記

需要說明，本文作者不是哲學家，而是信息科學研究者。但是，由于信息科學本身所具有的基礎(chǔ)性和深刻性，注定了它的研究必定與信息哲學的研究難解難分。這種關(guān)系特別充分地表現(xiàn)在對“信息及其運動規(guī)律”的理解問題上。

1962年夏，筆者考入北京郵電學院研究生部，師從周炯槃教授研修信息論。信息論原名“通信的數(shù)學理論”（A Mathematical Theory of Communication）①Claude E.Shannon,“A Mathematical Theory of Communication”,Bell System Technical Journal,Vol.27,No.3, 1948.，由美國學者克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（Claude E.Shannon）于1948年創(chuàng)建。三年的學習與研究，筆者對信息論的贊佩之情油然而生，因為它在通信領(lǐng)域幾乎是完美無缺的理論。

1965年秋，筆者研究生畢業(yè)并留校從事信息論專業(yè)的研究和教學。從此，思考的問題便更深更廣了，于是情不自禁地追問：為什么人們不把“通信的數(shù)學理論”稱為“通信論”而稱為“信息論”？是因為“通信的數(shù)學理論”不僅適用于通信領(lǐng)域而且適用于整個信息領(lǐng)域嗎？

為了回答這個問題，筆者開始了系統(tǒng)性的學術(shù)考察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：由于信息論建立在概率論的基礎(chǔ)上，它的應(yīng)用必須滿足概率公理的條件；然而在核心的信息領(lǐng)域（特別是智能領(lǐng)域），概率公理不能成立，無法應(yīng)用信息論。這表明，人們把“通信的數(shù)學理論”改稱“信息論”并非明智之舉：信息論無法適用于整個信息領(lǐng)域！

這一發(fā)現(xiàn)使筆者大為沮喪，因為自己曾是那樣欽佩信息論；同時也感到了一份巨大的責任，因為這就意味著必須努力改造信息論，使它名副其實，適用于整個信息領(lǐng)域。當時，我們就把這個醞釀之中的信息新理論稱為“廣義信息論”。

后來感到“廣義”這個詞欠妥，因為它的邊界太模糊。于是，1977年春天，在參加“全國中長期科學技術(shù)規(guī)劃會議”的前夕，決定把擬議中適用于整個信息領(lǐng)域的信息新理論名稱規(guī)范化為“信息科學”，以便把它納入國家中長期科學技術(shù)規(guī)劃。接著，為了向我國學術(shù)界介紹信息科學，從1978年開始筆者先后在《北京郵電學院學報》、《國外電子技術(shù)》和《自然》雜志分別發(fā)表了論文《信息科學的現(xiàn)狀與未來》①鐘義信：《信息科學的現(xiàn)狀與未來》,載《北京郵電學院學報》，1978年第1期。、《信息科學與信息論》②鐘義信：《信息科學與信息論》,載《國外電子技術(shù)》，1978年第2期。和《信息科學》③鐘義信：《信息科學》,載《自然雜志》，1979年第3期。，成為我國信息科學領(lǐng)域的第一批學術(shù)論文。

1988年9月，經(jīng)過整整10年的研究，筆者第一部系統(tǒng)闡述信息科學基本理論的學術(shù)專著《信息科學原理》④鐘義信：《信息科學原理》,北京：北京郵電大學出版社1988年版。出版，信息及其運動規(guī)律的理論體系初步構(gòu)建成型。2013年該書第五版把信息的運動規(guī)律歸納為“信息—知識—智能轉(zhuǎn)換定律”，簡稱為“信息轉(zhuǎn)換定律”。2014年，筆者的《高等人工智能原理》⑤鐘義信：《高等人工智能原理》,北京：科學出版社2014年版。由科學出版社出版，闡明了開放復(fù)雜智能系統(tǒng)領(lǐng)域的“信息轉(zhuǎn)換定律”。

以上小記表明，“信息科學”由“信息論”發(fā)展而來。因此，本文將首先介紹信息論的基本概念，然后引出信息科學的基本成果，并與信息哲學的相關(guān)結(jié)果作對照。

二、信息論的信息模型和主要結(jié)果

信息論把通信過程抽象為圖1所示的模型，由信源、信道和信宿構(gòu)成。信源的作用是產(chǎn)生信息；信道的作用是把信源產(chǎn)生的信息傳送給信宿；信宿的作用是接收信息。

圖1信息論的研究模型

由于噪聲N的影響，信源發(fā)出的信息X經(jīng)過信道傳到信宿之后就變成了Y。于是通信的基本問題是要問：這個通信系統(tǒng)從信源傳遞了多少信息給信宿？按照信息論的理解：信息是用來消除不確定性的東西，因此，可以用通信之后信宿關(guān)于X的不確定性程度（相對于通信之前）被消除的數(shù)量來度量。

信息論用信源熵H（X）表示信源產(chǎn)生信息的能力，它正好就是在通信之前信宿對于X的不確定性的程度。在通信之后（信宿接收到了Y），信宿對于X的不確定性程度可以表示為H（X|Y）。因此，通信系統(tǒng)實際傳送給信宿的信息量（稱為X與Y的互信息）就是通信前后信宿關(guān)于X的不確定程度的減少量

其中，信源熵H（X）是定義在概率分布上的泛函數(shù)；H（X|Y）稱為條件熵，把信源熵H（X）中的概率p（xi）換成條件概率p（xi|yj）就可得到，下標i和j分別是x和y的狀態(tài)號。

公式（1）表示：在通信系統(tǒng)中，信源經(jīng)由信道傳送到信宿的信息量I（X;Y）就等于H（X）–H（X|Y）。公式（1）準確體現(xiàn)了信息論對信息概念的理解：信息就是用以消除不確定性的東西。由此也可以直接引出“信息就是負熵”的含義。

有了互信息的概念，就可以進而定義信道的傳輸能力信道容量C和信息率—失真函數(shù)R（D）。在此基礎(chǔ)上，就可以討論如何通過編碼的方法實現(xiàn)信源產(chǎn)生信息的能力和信道傳輸信息的能力之間的最佳匹配，達到最有效、最可靠和最安全地傳輸信息的目的，由此得到了信息論的幾個編碼定理。

可見，信息論的主要貢獻是：一方面，給出了關(guān)于信息的一種功能性定義，另一方面，指明了實現(xiàn)有效通信、可靠通信和安全通信的編碼途徑。鑒于本文的性質(zhì)，這里將只關(guān)注信息概念的研究而不涉及編碼技術(shù)的討論。

正如“通信的數(shù)學理論”所強調(diào)的那樣：由于通信技術(shù)的任務(wù)是“傳遞”信息，而不需要“理解”信息的內(nèi)容，也不需要“判斷”信息的效用，因此，信息論只需要關(guān)心如何把攜帶信息的信號波形盡可能如實地從信源傳遞給信宿。簡言之，信息論只需要考慮信息的形式，不必考慮信息的內(nèi)容和價值。

問題是，在人類活動的場合，由于人類不僅具有感知能力，同時具有理解能力和價值判斷能力，而且，人類的感知能力、理解能力和價值判斷能力是不可分割的統(tǒng)一整體，因此，人類所關(guān)心的信息必然是信息的形式、內(nèi)容和價值的“三位一體”；沒有人會只關(guān)心信息的形式而不關(guān)心信息的內(nèi)容和價值。

智能科學技術(shù)領(lǐng)域的情形也與人類活動類似。為了使智能系統(tǒng)做出具有智能水平的決策，智能決策系統(tǒng)不僅需要了解信息的形式，同時必須了解信息的內(nèi)容和價值；否則，連“信息內(nèi)容是什么”和“具有什么樣的價值”都不了解，怎么能夠保證所做出的決策可以實現(xiàn)“以最小的代價獲得最大的得益”？可見，在智能決策這類核心的信息領(lǐng)域，信息的“三位一體”是必不可少的前提。

這就是說，信息論“只考慮形式”的信息概念雖然符合通信系統(tǒng)的要求，卻不能滿足人類活動和智能科學研究領(lǐng)域的要求。信息論雖然在通信領(lǐng)域取得了成功，但卻不能解決整個信息領(lǐng)域的問題。

不僅如此，信息論所理解的信息是“用以消除不確定性的東西”，那么，究竟什么東西能夠用來消除信息接收者所關(guān)注的不確定性（從而可以被稱之為信息）？對此，信息論沒有言明。

歸結(jié)起來，香農(nóng)信息論存在兩方面的重大缺陷，必須加以克服。

一方面，它的信息定義“用以消除（隨機）不確定性的東西”僅僅說明了信息所具有的功能，沒有回答“信息究竟是什么”，是一個不徹底的信息定義。如同控制論創(chuàng)始人諾伯特·維納（NorbertWiener）給出的論斷“信息就是信息，不是物質(zhì)也不是能量”那樣，只是利用排他法說明了“信息不是什么”，沒有回答“信息是什么”。香農(nóng)和維納這兩個論斷都沒有闡明信息的本質(zhì)定義。

另一方面，信息論實際是一種“通信的數(shù)學理論”，而非普遍的信息理論。而通信只是信息領(lǐng)域的一個特殊子領(lǐng)域，是只“傳遞”信息而不“理解信息”和“制定決策”的子領(lǐng)域，因此，它的信息概念具有很大的局限性和表面性而不具有普遍適用性。

三、信息科學的研究模型和主要成果

為了克服信息論存在的問題，信息科學必須把研究的對象從通信過程擴展到整個信息運動過程，這樣才能站在全局的高度來研究“信息及其運動規(guī)律”。換言之，信息科學首先必須建立正確的研究模型，在此基礎(chǔ)上展開深入的研究。

（一）信息科學的研究模型

信息科學認為，信息普遍存在于自然界、人類社會和人類精神領(lǐng)域；同時，信息不是靜止和孤立的存在，而是在人類主觀世界和外部世界相互作用的過程中存在。如果把人作為認識主體，把外部世界作為認識主體的認識對象，就可以得到圖2的信息運動的完整模型。

圖2信息科學的研究模型

圖2模型所表現(xiàn)的就是外部世界與認識主體（圖中外部世界以外的所有部分）及其相互作用。信息，正是在這個相互作用的過程中扮演著自己的角色，并在這個過程中展現(xiàn)它的全部運動規(guī)律：本體論信息轉(zhuǎn)換為認識論信息，進而轉(zhuǎn)換為知識、智能策略和智能行為。這就是信息—知識—智能轉(zhuǎn)換規(guī)律，簡稱為“信息轉(zhuǎn)換規(guī)律”。

（二）信息的定義及定義譜系

模型表明，外界事物的運動會產(chǎn)生信息，即事物所呈現(xiàn)的運動狀態(tài)以及狀態(tài)變化的方式，稱為事物的“本體論信息”。之所以稱為“本體論信息”是因為，事物產(chǎn)生的信息只由事物本身的性質(zhì)所決定，與認識主體無關(guān)，不受認識主體的影響。

這里所說的“事物”，可以是物質(zhì)客體，也可以是抽象概念和精神現(xiàn)象；這里所說的“運動”可以是物質(zhì)在空間中的位移，也可以是一切意義上的變化和精神領(lǐng)域的思維運動；“狀態(tài)”是事物運動在空間呈現(xiàn)的情狀姿態(tài)；“方式”是事物運動隨時間而變化的方向和式樣。

不難理解，“事物呈現(xiàn)的運動狀態(tài)及其變化方式”是本體論信息的普適性定義，因為，一切事物的運動都呈現(xiàn)“運動狀態(tài)及其變化方式”，這是本體論信息的絕對性和普遍性；一切不同事物的運動都呈現(xiàn)各不相同的“運動狀態(tài)及其變化方式”，這是本體論信息的相對性和特殊性。總之，本體論信息是一種普遍的存在，存在于自然界，存在于人類社會，也存在于人類的精神領(lǐng)域。

本體論信息是外部世界萬事萬物所呈現(xiàn)的可供認識主體感知的信息，因而是一切其他各種信息的最終源泉，如果人們希望認識外部世界，就必須高度關(guān)注和深入研究本體論信息。

被認識主體所感知的本體論信息就變成“認識論信息”。由于認識主體具有感知能力、理解能力和價值判斷能力，因此，認識論信息的內(nèi)涵就不再是“事物所呈現(xiàn)的運動狀態(tài)及其變化方式”那樣單純，而必然也注入認識主體的貢獻：他所感知的“事物運動狀態(tài)及其變化方式的形式”（稱為語法信息）、他所理解的“事物運動狀態(tài)及其變化方式的含義”（語義信息），以及“事物運動狀態(tài)及其變化方式（相對于主體目標而言的）效用”（語用信息）?？梢姡J識論信息的內(nèi)涵比本體論信息的內(nèi)涵更豐富了，它不僅反映了作為認識對象的事物本身的情形，而且也反映了認識主體的性質(zhì)。因此，認識主體關(guān)于事物的認識論信息，就是認識主體從本體論信息所感知的事物的運動狀態(tài)及其變化方式的形式、含義和效用。我們也把同時計及語法信息、語義信息、語用信息的認識論信息稱為“全信息”。這里的“全”就是指“語法信息、語義信息、語用信息的三位一體”。

認識論信息是認識主體和認識對象相互作用的產(chǎn)物，是本體論信息作用于認識主體所產(chǎn)生的結(jié)果，是人類可以處置的信息。如果人們希望有效地認識世界和改造世界為人類造福，就必須深入展開認識論信息的研究。

我們注意到，除了上述“本體論信息”和“認識論信息”定義之外，學術(shù)文獻中還存在許多各不相同的信息定義。這種現(xiàn)象說明，信息是一種復(fù)雜的研究對象，人們從不同的角度進行研究，就會得出不同的認識。其實，這既是事物“多樣性”的表現(xiàn)，同時也正是“統(tǒng)一性寓于多樣性”的表現(xiàn)。因此，我們應(yīng)當能夠在眾說紛紜的信息定義中找到它們的內(nèi)在聯(lián)系，找到多樣性的信息定義之間的統(tǒng)一性。

人們對信息的“不同研究角度”表現(xiàn)為人們定義信息時遵循了“不同的約束條件”。假若把這些約束條件按照某種規(guī)則排列起來，就可以得到各種信息定義的有序排列，成為信息定義的譜系，表1就是按照定義約束條件的松緊程度排列得到的定義譜系。

表1按約束條件松緊程度排列的信息定義譜

在表1中，沒有任何約束條件的信息定義具有最廣的適用范圍，因而具有最高的定義層次。這顯然非本體論信息定義莫屬。因為，它沒有任何約束條件，適用于自然界和人類社會以及人的精神領(lǐng)域的一切事物。

表1中的認識論信息則由于存在一個約束條件，因此它的適用范圍就不如本體論信息定義那樣廣泛，它只適用于存在認識主體的那些場合。也因為這個緣故，認識論信息的定義層次也沒有本體論信息定義的層次那么高。但是，認識論信息定義只有一個約束條件，它的適用范圍當然要比約束條件更多更嚴的那些信息定義要廣，層次也比它們更高。信息定義譜系表1還表明，定義的約束條件越緊，定義的適用范圍越窄，定義的層次越低；如果定義的約束條件達到最緊，那么這種信息定義的適用范圍就最窄，定義的層次也最低。

另一方面，在這個信息定義譜系中，各個層次的信息定義可以互相轉(zhuǎn)換，前提是約束條件松緊程度的增減。比如，假若給本體論信息定義增加“必須存在認識主體”這個約束條件，本體論信息定義就轉(zhuǎn)換為認識論信息定義；相反，如果從認識論信息定義減去“必須存在認識主體”這個約束條件，認識論信息定義就轉(zhuǎn)換為本體論信息定義。

按照表1的信息定義譜系，維納所說“不是物質(zhì)也不是能量”的信息定義顯然屬于本體論信息定義。香農(nóng)所理解的“用以消除隨機不確定性的東西”，則顯然屬于認識論信息，而且只是認識論信息的隨機型語法信息。這樣，其他各種合理的信息定義都可以在這個譜系中找到他們的位置，從而顯示了不同信息定義之間的內(nèi)在聯(lián)系。

（三）信息的運動規(guī)律：信息轉(zhuǎn)換原理

闡明信息概念之后，最重要的問題是要探索信息的運動規(guī)律。依照圖2的模型，信息運動的基本過程包括：外界事物的本體論信息轉(zhuǎn)換為主體的認識論信息（第一類信息轉(zhuǎn)換），主體的認識論信息轉(zhuǎn)換為知識（第二類信息轉(zhuǎn)換），主體的認識論信息轉(zhuǎn)換為智能行為（第三類信息轉(zhuǎn)換），反作用于外界事物客體，完成一次主客交互。

1.第一類信息轉(zhuǎn)換：“本體論信息—認識論信息”轉(zhuǎn)換

第一類信息轉(zhuǎn)換的基本模型如圖3所示。

圖3第一類信息轉(zhuǎn)換原理

模型表明，本體論信息轉(zhuǎn)換為認識論信息的前提是必須有認識主體，具體體現(xiàn)為必須具有知識庫，后者體現(xiàn)為主體的目標（用符號G表示）和先驗知識（如語法信息與語用信息的偶對集合{X,Z}）。這個轉(zhuǎn)換需要經(jīng)歷三個步驟。

（1）事物的本體論信息S（事物所呈現(xiàn)的運動狀態(tài)及其變化方式）經(jīng)過主體的感覺器官系統(tǒng)（技術(shù)上就是傳感系統(tǒng)）可以轉(zhuǎn)換為認識論信息的語法信息分量X。

（2）主體的記憶系統(tǒng)（技術(shù)上的知識庫）內(nèi)存儲了“語法信息X和與其相伴的語用信息Z的偶對集合{Xn,Zn|n=1,…,N}”，把上一步生成的語法信息X作為檢索子在偶對集合內(nèi)進行檢索，一旦發(fā)現(xiàn)與檢索子相匹配的某個Xn，與這個Xn對應(yīng)的Zn就是與這個語法信息X對應(yīng)的語用信息Z。

（3）以X和Z為輸入，通過“X和Z同時滿足”的邏輯運算，就可以在語義信息空間中確定與X和Z相應(yīng)的語義信息Y，如公式（2）所示：

式中符號∩（X,Y）就是“X和Y同時滿足”的意思。

公式（2）表明，只要得到了語法信息X和語用信息Z，那么，它們兩者一起就可以確定語義信息Y?；蛘哒f，只要信息的“形式”和“效用”明確了，那么這個信息的“內(nèi)容”也就確定了。這是一個普遍的準則：形式或效用都不能單獨確定它們的內(nèi)容，只有形式與效用兩者一起才可以唯一地確定相應(yīng)的內(nèi)容。

公式（2）不僅給出了語義信息的生成方法，也給出了語義信息的準確定義：語義信息Y不是一個獨立的信息分量，它是由相應(yīng)的語法信息X和相應(yīng)的語用信息Z共同確定的抽象內(nèi)容。

如果在步驟（2）中，X無法在偶對集合檢索到匹配的語法項，那就意味著這個本體論信息是一個全新事物產(chǎn)生的，主體記憶系統(tǒng)（知識庫）內(nèi)沒有記錄。在這種情況下，就要通過直接檢驗的方法評估這個語法信息X對于主體目標G而言的效用（對技術(shù)系統(tǒng)來說就是計算X和G的相關(guān)性），從而得出它的語用信息Z分量。

總之，第一類信息轉(zhuǎn)換原理證明了：本體論信息可以轉(zhuǎn)換為認識論信息；這種轉(zhuǎn)換在理論上是合理的，在技術(shù)上是可行的。

2.第二類信息轉(zhuǎn)換：“認識論信息—知識”轉(zhuǎn)換

第二類信息轉(zhuǎn)換的基本模型如圖4所示。

圖4第二類信息轉(zhuǎn)換原理

在解釋第二類信息轉(zhuǎn)換原理之前，首先必須在一般的意義上說明“知識”的概念以及知識與信息之間的關(guān)系。

知識是認識論范疇的概念，與知識所表達的事物的性質(zhì)有關(guān)，也與認識主體的情形有關(guān)。因此，知識不能和本體論信息直接相關(guān)聯(lián)，而應(yīng)當和認識論信息相關(guān)聯(lián)。但是知識又和認識論信息不同：信息屬于“現(xiàn)象”的范疇，知識卻不屬于“現(xiàn)象”的范疇，而是屬于“本質(zhì)”的范疇，這個“本質(zhì)”就是知識所表達的那一類事物的共同性質(zhì)或共同特征。當然，知識應(yīng)當具有一定的表現(xiàn)“形式”，而且對認識主體具有一定的功能價值，因而具有相應(yīng)的“內(nèi)容”，是“形式、內(nèi)容、價值的三位一體”。

基于以上這些分析，可以給“知識”作出如下的定義：認識主體關(guān)于某類事物的知識，是認識主體所理解的該類事物所呈現(xiàn)的運動狀態(tài)及其變化規(guī)律的形式、內(nèi)容和價值。

如果把知識的上述定義和認識論信息的定義互相對照，就可以發(fā)現(xiàn)，知識雖然與認識論信息不同，卻與認識論信息相通：認識論信息屬于現(xiàn)象的層次（表現(xiàn)事物運動狀態(tài)及其變化的具體方式），而知識則屬于本質(zhì)的層次（表現(xiàn)事物運動狀態(tài)及其變化的一般規(guī)律）；另一方面，任何本質(zhì)都體現(xiàn)于現(xiàn)象而又潛藏于現(xiàn)象，本質(zhì)層次的知識可以由現(xiàn)象層次的認識論信息歸納抽象出來。

有了這些概念，現(xiàn)在就可以解釋圖4的模型。

圖4表明，實現(xiàn)歸納的基本途徑，就是執(zhí)行相關(guān)的歸納型算法，因為，知識本質(zhì)就是隱藏在大量與之相關(guān)的認識論信息現(xiàn)象中的共同規(guī)律。因此，歸納型算法的輸入是大量相關(guān)的認識論信息，歸納型算法的輸出則是歸納所得到的知識。當然，歸納型算法需要一定的先驗知識的支持，而且在進行歸納之前往往也需要對認識論信息進行一定的預(yù)處理（比如去除噪聲干擾，提取特征等等）。

不過，由于“歸納”算法不是保真的算法，因此，由歸納算法所生成的知識必須經(jīng)過檢驗。檢驗的方法既可以在知識的層次上展開（驗證這個新的知識對知識庫原有的知識是否有深化和擴展，或是否有矛盾），也可以通過實際應(yīng)用的效果來檢驗（檢驗這個新的知識是否可以解決相關(guān)的問題）。如果檢驗的結(jié)果是滿意的，就可以把歸納得到的新知識加入到知識庫，從而使知識庫的知識得到增廣；如果檢驗的結(jié)果不滿意，就要通過反饋對原有的歸納算法進行調(diào)整改進，直到滿意。這些工作，便是“后處理”擔負的任務(wù)內(nèi)容。顯然，后處理也需要知識庫的知識支持。

3.第三類信息轉(zhuǎn)換：“認識論信息—智能策略”轉(zhuǎn)換

第三類信息轉(zhuǎn)換包括了“由認識論信息到基礎(chǔ)意識、情感、理智和綜合決策”的全部轉(zhuǎn)換。這些單元的工作邏輯是：當收到認識論信息之后，“基礎(chǔ)意識”單元就應(yīng)當產(chǎn)生符合“本能知識和常識知識”范圍的基礎(chǔ)意識反應(yīng)；但是，如果所收到的認識論信息超出了“本能知識和常識知識”所能處理的范圍，基礎(chǔ)意識單元便直接把這個認識論信息轉(zhuǎn)交給后面的“情感生成”和“理智生成”單元處理。情感生成單元需要本能知識、常識知識和經(jīng)驗知識的支持，理智生成單元需要本能知識、常識知識、經(jīng)驗知識和規(guī)范知識的支持，而情感與理智兩者的綜合決策則生成智能策略。只有當接受了本體論信息的認識主體生成了智能策略之后，認識主體才知道應(yīng)當如何去應(yīng)對這個外部事物。

頗為有趣的是，基礎(chǔ)意識、情感和理智生成單元都遵循相同的演繹原理：都是在各自相應(yīng)的知識支持下，在系統(tǒng)目的導(dǎo)控下，由認識論信息生成各自相應(yīng)的智能產(chǎn)物，因此可以用一個共同的算法模型來表達它們的轉(zhuǎn)換原理，如圖5所示。

圖5第三類信息轉(zhuǎn)換原理的共性算法

如上所說，在這個共性算法中，如果所生成的“智能”成分是“基礎(chǔ)意識”，就應(yīng)當在“本能知識和常識知識”的支持下，在系統(tǒng)目的導(dǎo)控下，完成由認識論信息到基礎(chǔ)意識的轉(zhuǎn)換演繹；如果所生成的“智能”成分是“情感”，就應(yīng)當在“本能知識、常識知識和經(jīng)驗知識”的支持下，在系統(tǒng)目的導(dǎo)控下，完成由認識論信息到情感的轉(zhuǎn)換演繹；如果所生成的“智能”成分是“理智”，就應(yīng)當在“本能知識、常識知識、經(jīng)驗知識和規(guī)范知識”的支持下，在系統(tǒng)目的導(dǎo)控下，完成由認識論信息到理智的轉(zhuǎn)換演繹。

對比圖5和圖4可以發(fā)現(xiàn)，第二類信息轉(zhuǎn)換原理與第三類信息轉(zhuǎn)換原理的模型幾乎相同，只是第二類信息轉(zhuǎn)換原理（圖4）的“歸納型算法”在第三類信息轉(zhuǎn)換原理（圖5）變成了“演繹算法”，同時，它們需要從知識庫得到的知識支持也各有不同的要求。

值得注意的是，認識論信息轉(zhuǎn)換為知識和轉(zhuǎn)換為智能策略都是復(fù)雜的過程。當訓練樣本逐步增加的時候，歸納算法存在“由信息到知識的飛躍”。在支持演繹算法的知識由不充分到充分的時候，演繹算法就存在“由知識到策略的飛躍”。有些文獻把這些飛躍現(xiàn)象（或者其中一種）稱為“涌現(xiàn)”。

前曾指出，在認識主體受到外部事物作用（接受到本體論信息）的時候，最重要的問題是要生成應(yīng)對這個事物的智能策略。而把智能策略轉(zhuǎn)換成為智能行為，則是相對明確的事情，篇幅有限這里不做介紹。此外，當認識主體把智能行為反作用于外部事物的時候，由于內(nèi)部可能存在各種不完善而外部可能存在各種干擾，通常會發(fā)生偏離目的的誤差。一旦出現(xiàn)不能容許的誤差，就要把誤差信息反饋到認識主體，通過學習補充新的信息和知識，調(diào)整和優(yōu)化策略和行為，改善效果，直到滿意地解決問題達到目的。

（四）小結(jié)

綜上所述，信息科學研究的“信息及其運動規(guī)律”，可以概括為如下要點：

（1）信息存在于外部世界（包括自然界和人類社會）也存在于人類認識主體的精神領(lǐng)域，是一種普遍的存在。

（2）存在于外部世界的信息，是萬事萬物（包括物質(zhì)與精神）所呈現(xiàn)的運動狀態(tài)及其變化方式。它只與事物本身有關(guān)，而與認識主體無關(guān)，因此稱為本體論信息。

（3）存在于認識主體精神領(lǐng)域的認識論信息，是認識主體所認識的事物運動狀態(tài)及其變化方式的形式（語法信息）、內(nèi)容（語義信息）和價值（語用信息），三者的統(tǒng)一體稱為認識論信息，也稱為“全信息”，它既與事物有關(guān)也與認識主體有關(guān)。

（4）信息不是孤立的靜止的對象，而是活動于外部世界與認識主體相互作用的全部過程，從中展現(xiàn)信息運動的全部規(guī)律：本體論信息轉(zhuǎn)換為認識論信息，后者又轉(zhuǎn)換為知識、基礎(chǔ)意識、情感、理智、智能策略和智能行為。這就是“信息—知識—智能”轉(zhuǎn)換規(guī)律，簡稱為“信息轉(zhuǎn)換規(guī)律”。

（5）人類正是利用了“信息轉(zhuǎn)換規(guī)律”才能不斷深入認識世界和改造世界，并在改造客觀世界的同時不斷改造自己，從而在“主觀客觀合作雙贏”基礎(chǔ)上不斷改善人類生存發(fā)展的水平。

四、信息科學與信息哲學的映照

我國的信息科學研究，孕育于20世紀60年代，命名于20世紀70年代，第一部學術(shù)專著問世于20世紀80年代。我國信息哲學的研究，起步于20世紀70年代末，筆者所見到的第一部系統(tǒng)的信息哲學專著①鄔焜：《信息哲學：體系、理論與方法》,上海：商務(wù)印書館2005年版。問世于2005年。

我國信息科學與信息哲學的正式的現(xiàn)場交流始于2005年在北京召開的“信息科學交叉研究研討會”。筆者和鄔焜教授也是在這次研討會上有了第一次面對面的討論。交流發(fā)現(xiàn)，雙方對信息基本問題的理解是相通的，同時也存在科學視野和哲學視野之間的微妙差異：既表現(xiàn)在科學和哲學思維風格的不同，也顯示了科學研究與哲學研究之間互相溝通的必要性。

（一）總體風格：和而不同

哲學研究具有“自頂向下”的風格，科學研究具有“自底向上”的特征，兩者通常能夠相向而行和殊途同歸。信息科學與信息哲學的情形也是如此，這種相互作用能夠相得益彰，產(chǎn)生合作共贏的結(jié)果。

對比鄔焜教授的《信息哲學：體系、理論與方法》、《哲學基本問題與哲學的根本轉(zhuǎn)向》②鄔焜：《哲學基本問題與哲學的根本轉(zhuǎn)向》,載《河北學刊》，2011年第4期。、《存在領(lǐng)域的分割和信息哲學的“全新哲學革命”意義》③鄔焜：《存在領(lǐng)域的分割和信息哲學的“全新哲學革命”意義》,載《人文雜志》,2013年第5期。和《從信息世界看哲學的發(fā)展及其根本轉(zhuǎn)向》①鄔焜：《從信息世界看哲學的發(fā)展及其根本轉(zhuǎn)向》,載《中國人民大學學報》，2014年第3期。與筆者的《信息科學原理》和《高等人工智能原理》,確實可以明顯看到兩者迥然不同的學術(shù)風格，前者站在哲學的立場自頂向下地闡發(fā)信息哲學的基本觀念，后者則站在科學的立場自底向上地探究信息的運動規(guī)律。在研究內(nèi)容上，前者是宏觀而概覽，涵蓋了信息本體論、信息認識論、信息進化論、信息價值論、信息思維論等諸多綱目，后者則是深入而系統(tǒng)，研究了信息的基本概念、度量方法、信息轉(zhuǎn)換規(guī)律，以及基于信息轉(zhuǎn)換規(guī)律的人工智能統(tǒng)一理論和高等人工智能理論。

它們的共同之處，是分別都抓住了各自的根本問題，從各自的立場出發(fā)獨立回答了諸如“信息是什么”和“什么是信息的運動規(guī)律”等基本問題；兩者的結(jié)論則各有重點各有特色，然而又彼此相通和可以互相印證。

（二）關(guān)于“存在分割”：哲理開路

作為哲學工作者，鄔焜教授秉承了哲學“自頂向下”的研究風格。因此，他選擇的研究重點便是瞄準“存在的分割”這個哲學的根本性問題。

據(jù)筆者所知，歷來，傳統(tǒng)哲學都明確地斷言：存在＝物質(zhì)＋精神。只是不同哲學陣營的人對物質(zhì)和精神的地位持有不同的主張：唯物論者認為物質(zhì)第一性精神第二性，唯心論者則持相反的主張。

為了探討信息在哲學研究中的地位，鄔焜對傳統(tǒng)的存在分割公式提出了挑戰(zhàn)。這顯示了他的學術(shù)勇氣，也表現(xiàn)了他在學術(shù)上的徹底精神。經(jīng)過深入研究，他得到了全新的分割公式：“存在＝物質(zhì)＋信息”。

在新的存在分割公式的基礎(chǔ)上，鄔焜又進一步討論了物質(zhì)與信息的關(guān)系。他認為物質(zhì)和信息都是存在：物質(zhì)是“直接存在”，也可以稱為“實在”，而信息則是“間接存在”，也可以稱為“虛在”或“不實在”。

筆者認為，這是一個具有全局意義的研究成果，顛覆了傳統(tǒng)哲學的基本觀念，是對現(xiàn)代哲學研究的重大貢獻：不僅為信息哲學的研究明確了地位，開辟了道路，而且也為整個哲學的研究校正了方向。

筆者的研究遵循“自底向上”的路線，沒有直接涉及“存在分割”的問題，但是根據(jù)自己的考察，信息科學認定信息是一種普遍的存在，存在于自然界，存在于人類社會和人的精神領(lǐng)域。這在事實上主張了“存在＝物質(zhì)＋信息”的分割，表現(xiàn)了與鄔焜信息哲學研究的天然默契。

（三）關(guān)于信息的基本概念：異曲同工

在澄清了“存在＝物質(zhì)＋信息”這一新的理論基礎(chǔ)上，《信息哲學》順理成章地給出了信息的概念：“物質(zhì)存在方式和狀態(tài)的自身顯示”。

根據(jù)“自底向上”的觀察和歸納，信息科學建立了信息定義的譜系，其中作為一切層次信息最終源泉的本體論信息被定義為“事物呈現(xiàn)的運動狀態(tài)及其變化方式”，并且明確解釋定義中的“事物”既可以是物質(zhì)也可以是精神。

可以看出，這兩個定義在文字表達上分別具有哲學和科學的不同特色，但它們的內(nèi)涵卻是一致的：其中，“顯示”與“呈現(xiàn)”完全同義；而“物質(zhì)存在方式與狀態(tài)”與“事物的運動狀態(tài)及其變化方式”也在實質(zhì)上互相等效。

（四）關(guān)于“認識論信息”：相映成趣

鄔焜教授的《信息哲學》闡述信息的認識論，包括人類認識過程的五個層次：信息的自在活動層次，信息的直觀辨識層次，信息的記憶存儲層次，信息的主體創(chuàng)造層次，主體信息的社會實現(xiàn)層次；同時還論述了五個層次之間自下而上的遞進建構(gòu)和自上而下的全息制控關(guān)系，以及層次綜合參與和層次相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。顯然，這是非常宏觀而同時又非常原則的論述，完成了從信息本體論到信息認識論過渡的全面分析。

信息科學則把認識論信息作為自己研究的重點，并把認識論信息定義為“認識主體所表述的事物運動狀態(tài)及其變化方式的形式（語法信息）、含義（語義信息）和效用（語用信息）”，是語法信息、語義信息和語用信息的三位一體，稱為“全信息”。在此基礎(chǔ)上闡明了包括第一類信息轉(zhuǎn)換（由本體論信息生成認識論信息）、第二類信息轉(zhuǎn)換（由認識論信息生成知識）和第三類信息轉(zhuǎn)換（由認識論信息、知識和目的生成智能策略）在內(nèi)的“信息轉(zhuǎn)換規(guī)律”，揭示了由外部事物的“本體論信息”到認識主體生成應(yīng)對外部事物的“智能策略和智能行為”的工作機制。

頗為有趣的是，信息科學的“信息轉(zhuǎn)換規(guī)律”與信息哲學的“信息層次分析”真正是相映成趣。信息哲學闡明了信息認識論的宏觀原則，信息科學則挖掘了信息轉(zhuǎn)換的深刻機理；兩者不謀而合，殊途同歸。

（五）關(guān)于“信息中介”與“信息轉(zhuǎn)換”：各有發(fā)現(xiàn)

鄔焜教授在闡述信息認識論的時候，把信息的作用理解為溝通主體與客體之間聯(lián)系的中介，從而消除了人們對于主體與客體之間相互作用過程所存在的某種神秘感。

筆者則認為，信息的作用，是通過本體論信息—認識論信息—知識—基礎(chǔ)意識—情感—理智—智能策略—智能行為這一系列的“信息轉(zhuǎn)換”為人類主體提供認識世界和改造世界的智能策略，實現(xiàn)主觀世界與客觀世界的和諧雙贏，為人類不斷改善生存發(fā)展環(huán)境服務(wù)。

可見，“信息轉(zhuǎn)換規(guī)律”和“中介”分別從科學和哲學的層面上揭示了主客觀相互作用的信息機理。

人類認識世界和改造世界的活動復(fù)雜多樣，然而，它們的共同形式都可以抽象為信息轉(zhuǎn)換。雖然不同場合的信息、知識、智能的具體內(nèi)容多姿多彩，但是“信息—知識—智能轉(zhuǎn)換”的總體規(guī)律是共同的。這是“多樣的內(nèi)容”與“統(tǒng)一的規(guī)律”的辯證關(guān)系。因此，可以把“信息轉(zhuǎn)換規(guī)律”稱為“信息轉(zhuǎn)換定律”。

更有意義的是，物質(zhì)科學的“質(zhì)量轉(zhuǎn)換定律”和“能量轉(zhuǎn)換定律”使人類懂得如何把劣質(zhì)物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)材料，把低效能量資源轉(zhuǎn)換為高效動力，而信息科學的“信息轉(zhuǎn)換定律”則使人類懂得把原始的信息資源轉(zhuǎn)換為智能策略。由此可以體會：“信息轉(zhuǎn)換定律”的意義至少不亞于“質(zhì)量轉(zhuǎn)換定律”和“能量轉(zhuǎn)換定律”。

總之，從信息科學研究的角度來看，鄔錕教授在信息哲學領(lǐng)域的研究成果，特別是關(guān)于“存在分割方式”的研究成果，是開創(chuàng)性的工作，對信息哲學和信息科學的研究都具有基礎(chǔ)性意義。同樣，信息科學的“全信息理論”和“信息轉(zhuǎn)換定律”也是開創(chuàng)性的研究成果，對科學技術(shù)、經(jīng)濟和社會的發(fā)展具有重要意義。

幾乎獨立行進的我國信息哲學和信息科學研究如此和諧默契，頗為發(fā)人深省！

（責任編輯：張琳）

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2095-0047（2015）01-0017-15

鐘義信，北京郵電大學計算機學院智能科學與技術(shù)研究中心教授。