田愛景 王夏 周彩紅

摘要：泛計(jì)算主義者提出了一個(gè)認(rèn)識(shí)世界和宇宙的新觀點(diǎn)：宇宙是一個(gè)巨大的計(jì)算系統(tǒng);這個(gè)計(jì)算系統(tǒng)是分層次的，從基本粒子層次、到分子層次、再到生物系統(tǒng)層次、然后到社會(huì)組織層次，整個(gè)宇宙就展現(xiàn)為一個(gè)具有不同層級(jí)的信息結(jié)構(gòu)的及其計(jì)算過程的系統(tǒng)。計(jì)算信息學(xué)是理論信息學(xué)與廣義計(jì)算理論交叉研究的重要方向之一。本文探討計(jì)算信息學(xué)的研究對(duì)象、研究方法、基本概念以及知識(shí)框架，初步界定它在宇宙這個(gè)巨大的計(jì)算系統(tǒng)中的地位。

關(guān)鍵詞：計(jì)算;信息;理論信息學(xué);計(jì)算信息學(xué);宇宙計(jì)算系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）18-0051-04

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1 引言

泛計(jì)算主義（ pan-computationalism）是當(dāng)代一些前沿科學(xué)家和哲學(xué)家提出的一種新的世界觀。這種世界觀認(rèn)為，所有的物理系統(tǒng)都是計(jì)算系統(tǒng)，宇宙是一個(gè)巨大的計(jì)算機(jī)[1] 。這種觀點(diǎn)一提出，便引起了科學(xué)界和哲學(xué)界激烈的爭(zhēng)議。在爭(zhēng)論中，泛計(jì)算主義的研究依據(jù)、研究方法、研究廣度以及深度都發(fā)生了很大的變化和改進(jìn)。瑞典信息哲學(xué)家多迪格-瑟恩科維奇基于自然計(jì)算范式，提出了一種新的泛計(jì)算主義：“信息—計(jì)算主義”，把宇宙展現(xiàn)為一個(gè)在不同組織水平上通過信息交互而形成的能動(dòng)者網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，無論是自然世界（自然生成的東西的世界），還是文化世界（人類制造的東西的世界），都被包含在不同的層次中。計(jì)算信息學(xué)的研究對(duì)自然世界和文化世界中的計(jì)算信息都有涉及。

作為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工作者，我們對(duì)“計(jì)算”情有獨(dú)鐘，對(duì)討論計(jì)算信息學(xué)頗有興趣。在考察了新的泛計(jì)算主義，即信息—計(jì)算主義后，我們認(rèn)為：我們的研究，在信息—計(jì)算主義能動(dòng)者網(wǎng)絡(luò)中，它處于計(jì)算信息的組織水平上，側(cè)重基于數(shù)字計(jì)算信息和邏輯計(jì)算信息的研討，也探討一些屬于自然計(jì)算的連續(xù)計(jì)算信息。我們十分清楚，雖然泛計(jì)算主義者都承認(rèn)宇宙是一個(gè)巨大的計(jì)算系統(tǒng)，但都還處于模糊認(rèn)知的階段，對(duì)這個(gè)計(jì)算系統(tǒng)是如何具體運(yùn)作（計(jì)算）的并不很明白，對(duì)其中的物質(zhì)與信息是如何相互作用的也不太清楚。如果我們把計(jì)算信息學(xué)關(guān)注的范圍作為一個(gè)突破口，先搞清楚數(shù)字計(jì)算和邏輯計(jì)算中物質(zhì)—信息的運(yùn)作（計(jì)算）過程和具體作用，進(jìn)而向自然計(jì)算中推廣，在推廣中不斷改進(jìn)以逐步適應(yīng)自然計(jì)算的層次，不失為探討宇宙計(jì)算系統(tǒng)的途徑之一。

2 計(jì)算及其分類

2.1 什么是計(jì)算？

“計(jì)算”最初是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，至今已經(jīng)廣泛滲透進(jìn)社會(huì)的各個(gè)方面。愛因斯坦曾經(jīng)說，一個(gè)概念愈是普遍，愈是頻繁地進(jìn)入人們的視野，我們想要理解其意義也愈是困難?！坝?jì)算”可以說是一個(gè)盡人皆知的概念。但是要理解它，給它下一個(gè)確切的定義，卻是非常困難。談到“計(jì)算”，人們的第一反應(yīng)是日常生活中的數(shù)字計(jì)算，商場(chǎng)購物付款，中小學(xué)的數(shù)學(xué)，大學(xué)的微積分、泛函數(shù)、數(shù)論，會(huì)計(jì)的算盤、計(jì)算器，以及當(dāng)今世界無處不在的計(jì)算機(jī)。但是，主張計(jì)算主義的研究者都贊同，計(jì)算主義所指的計(jì)算不僅僅是數(shù)字計(jì)算。北京師范大學(xué)哲學(xué)系李建會(huì)教授說：“什么是計(jì)算呢？ 抽象地說，計(jì)算就是映射或基于規(guī)則的符號(hào)串的變換過程。從一個(gè)已知的符號(hào)串開始，按照一定的規(guī)則，一步一步地改變符號(hào)串，經(jīng)過有限步驟，最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號(hào)串，這種變換過程就是計(jì)算。比如，從 1+1 變換成2，就是一個(gè)加法計(jì)算;從x3變換為3x2就是微分計(jì)算。按這個(gè)定義，定理證明、文字翻譯等也都是計(jì)算，因?yàn)樗鼈兌际且环N符號(hào)串變換過程?！盵2] 即“符號(hào)串變換過程”就是“計(jì)算”。武漢大學(xué)哲學(xué)系教授李宏芳說：“信息計(jì)算主義不預(yù)設(shè)計(jì)算主義必然意味著數(shù)字計(jì)算。因?yàn)樵诨镜牧孔恿W(xué)層面就發(fā)生著離散和模擬、數(shù)字計(jì)算和連續(xù)計(jì)算”。[3]即計(jì)算主義學(xué)派所指的計(jì)算，包括數(shù)字計(jì)算、離散和模擬計(jì)算、邏輯計(jì)算、符號(hào)串計(jì)算、生物計(jì)算、連續(xù)計(jì)算、自然計(jì)算等。

總之，“計(jì)算”幾乎是隨著文明的起源相伴而生，最初是一個(gè)數(shù)學(xué)概念。當(dāng)今世界，計(jì)算廣泛滲透進(jìn)社會(huì)的方方面面，計(jì)算在改變?nèi)藗儗W(xué)習(xí)、工作和生活方式的同時(shí)，其觀念和方法也在深刻地改變著我們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)，以及改造世界的實(shí)踐過程[4]。與計(jì)算緊密聯(lián)系的概念是算法，算法是求解某類問題的通用法則或方法。

2.2 計(jì)算的分類

2.2.1 數(shù)字計(jì)算

“數(shù)字計(jì)算”是與“計(jì)算”緊密相連的一種算法。畢達(dá)哥拉斯認(rèn)為，世界是由數(shù)構(gòu)成的，一切產(chǎn)生于數(shù)，一切復(fù)歸于數(shù)。伽利略認(rèn)為，自然界是一本由數(shù)學(xué)寫成的書。正因?yàn)槭澜缡怯蓴?shù)構(gòu)成的，發(fā)現(xiàn)世界內(nèi)在的數(shù)的規(guī)律是人們孜孜以求的目標(biāo)?！皵?shù)字計(jì)算”便應(yīng)運(yùn)而生。時(shí)至今日，“數(shù)字計(jì)算”與“計(jì)算”一樣都是盡人皆知的概念，是與“計(jì)算”緊密相連的一種算法;也是應(yīng)用最廣泛的一種計(jì)算方法。一切與數(shù)值相關(guān)聯(lián)的計(jì)算都是數(shù)字計(jì)算。不僅人人會(huì)用，甚至有些動(dòng)物也會(huì)用。例如，雜技團(tuán)的猴子會(huì)根據(jù)馴猴員發(fā)出的指令，計(jì)算出它應(yīng)該做幾個(gè)動(dòng)作（包含相同或不同的動(dòng)作）。因?yàn)閿?shù)字計(jì)算大家熟知善用，在此我們不做詳細(xì)討論。

2.2.2 圖靈計(jì)算

“圖靈計(jì)算”指圖靈（ Alan Turing）設(shè)計(jì)的“圖靈機(jī)”的工作原理。20世紀(jì)30年代，一批致力于計(jì)算和算法研究的科學(xué)家哥德爾（ Kurt G?del）、邱奇（ A . Church）、圖靈等，為人類認(rèn)識(shí)計(jì)算的本質(zhì)做出了突出貢獻(xiàn)，并由此形成了一個(gè)專門的數(shù)學(xué)分支：遞歸論和可計(jì)算性理論。1936年，圖靈提出了著名的圖靈機(jī)概念。圖靈設(shè)想有一條帶子，一個(gè)讀寫頭和一個(gè)控制裝置。帶子被分成一個(gè)個(gè)的小格子，每個(gè)小格子中可以寫一位數(shù)字（符號(hào)），控制裝置用于控制讀寫頭在帶子上來回移動(dòng)，讀出或者寫入一位數(shù)字（符號(hào)）。這即是“圖靈機(jī)”的工作原理。也稱為“圖靈計(jì)算”。

早在20世紀(jì)30年代，圖靈就已證明，圖靈機(jī)原則上可以計(jì)算任何可計(jì)算的東西，可見圖靈計(jì)算包含了數(shù)字計(jì)算。當(dāng)今，關(guān)于計(jì)算的數(shù)學(xué)理論已經(jīng)相當(dāng)成熟。丘奇-圖靈論題將直觀意義上的機(jī)械過程或能行過程與得到嚴(yán)格定義的遞歸可計(jì)算性和圖靈機(jī)可計(jì)算性等同起來， 任何一個(gè)計(jì)算可以用形式系統(tǒng)或者圖靈機(jī)來刻畫。[5]丘奇-圖靈論題所揭示的計(jì)算本質(zhì)，包括數(shù)值計(jì)算、定理推導(dǎo)等不同形式的計(jì)算。[6]

2.2.3 自然計(jì)算

自然計(jì)算（Nature Computation）是模擬自然世界和文化世界中的各種現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的相應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)的統(tǒng)稱?！白匀挥?jì)算……研究自然界蘊(yùn)涵的計(jì)算能力或者受自然界啟發(fā)的計(jì)算方法。自然計(jì)算的本質(zhì)就是比喻性的使用自然系統(tǒng)潛在的概念、原理和機(jī)制”[7]。

哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院莫宏偉和徐立芳說，“自然計(jì)算具有雙重作用和意義，一方面可以設(shè)計(jì)新的計(jì)算方法和非馮·諾曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，另一方面可以用于研究自然現(xiàn)象?！薄白匀挥?jì)算與經(jīng)典計(jì)算理論相對(duì)，也稱為非經(jīng)典計(jì)算，包括許多不同的方法。多數(shù)是在更廣泛的意義上或者受自然界啟發(fā)或者利用自然界現(xiàn)象?！弊鳛橛?jì)算信息學(xué)的研究者，更應(yīng)該把自然計(jì)算作為重要研究方向之一，為宇宙巨大的計(jì)算系統(tǒng)盡一份應(yīng)有的力量。

2.3 廣義計(jì)算與狹義計(jì)算（計(jì)算信息學(xué)研究的對(duì)象）

我們?cè)凇墩?1世紀(jì)的“統(tǒng)一科學(xué)”：“科學(xué)=自然科學(xué)+信息科學(xué)”》一文中，給出了一個(gè)自然科學(xué)與信息科學(xué)的關(guān)系圖。見圖1。

圖1的最外圍是廣義信息學(xué)，它包含了自然世界和人文世界中的所有信息。計(jì)算信息學(xué)研究廣義信息學(xué)中信息的計(jì)算理論。在信息科學(xué)發(fā)展成熟之前，人們只研究狹義信息學(xué)和計(jì)算機(jī)在各學(xué)科中的應(yīng)用。信息科學(xué)發(fā)展成熟后，確立了有別于自然科學(xué)的時(shí)空觀、科學(xué)觀，生存觀、世界觀，然后它以觀念、方法和理論形態(tài)的“工具”應(yīng)用到自然科學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)信息現(xiàn)象的研究之中，就形成了一個(gè)廣義的信息科學(xué)，它研究宇宙間的一切自然、社會(huì)和人們思維中的信息現(xiàn)象[8]。廣義信息學(xué)中信息的計(jì)算理論，稱為廣義計(jì)算，是計(jì)算信息學(xué)的研究領(lǐng)域。

狹義信息學(xué)是廣義信息學(xué)中的一部分。圖1分為八個(gè)扇形，在右下角的扇形中可以看到：在文化世界（即人類制作的東西的世界）中，最下面的一個(gè)“扇形”被稱之為“狹義信息學(xué)”，因?yàn)樗覀兯煜さ碾娫?、電?bào)、計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)。這樣一些信息技術(shù)、信息產(chǎn)品、信息工程、信息產(chǎn)業(yè)，無論它們被應(yīng)用到自然科學(xué)，或者是人文社會(huì)科學(xué)，都能夠提高信息處理的能力和效率。狹義信息學(xué)中信息的計(jì)算理論，稱為狹義計(jì)算，是計(jì)算信息學(xué)的研究對(duì)象。

3 信息及其分類

3.1 什么是信息：信號(hào)與符號(hào)的含義

自從維納提出：“信息就是信息，不是物質(zhì)，也不是能量?！敝?，不少人對(duì)此提出異議。有人說，維納只說了信息不是什么，而沒有說信息是什么，認(rèn)為不能用否定的方法說明一個(gè)概念。時(shí)至今日，關(guān)于信息國(guó)內(nèi)外給出了不下百種定義，但是沒有哪一種得到學(xué)術(shù)界的公認(rèn)。當(dāng)然，各個(gè)學(xué)科、各個(gè)領(lǐng)域有自己關(guān)于信息的定義，也都有自己定義的理由和一定的適用范圍。我們贊同湖北大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院教授、武漢市華光信息科學(xué)研究院院長(zhǎng)李宗榮給出的基于理論信息學(xué)的信息定義。

李宗榮認(rèn)為，給信息下一個(gè)內(nèi)涵的定義，就要揭示信息的特有屬性（固有特性或本質(zhì)屬性）。他說：“信息概念所要揭示的關(guān)于信息的本質(zhì)特性有兩個(gè)：1.信息在形式上是物質(zhì)的，是具體的，不能離開物質(zhì)載體而存在;2.信息在本質(zhì)上是非物質(zhì)的，是抽象的，是載體的含義，而不是載體本身?！睋?jù)此，李宗榮提出了一個(gè)關(guān)于信息概念的‘工作定義：“信息是信號(hào)與符號(hào)的含義”。在計(jì)算信息學(xué)的研究中，我們遇到的就是信號(hào)與符號(hào)。理解這些信號(hào)與符號(hào)的含義，找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而應(yīng)用到科學(xué)研究、社會(huì)實(shí)踐和人民生活中去，是我們研究的目的。

3.2 信息的分類：載體信息與純粹信息

許多學(xué)者提出了對(duì)信息進(jìn)行分類的不同的準(zhǔn)則和方法。比如，根據(jù)信息本身的特征、屬性、內(nèi)容、作用等進(jìn)行分類，也可以根據(jù)信息載體的特征、屬性、處理過程等進(jìn)行分類。我們贊成李宗榮關(guān)于信息的定義，也認(rèn)同他關(guān)于信息分類的思想。李宗榮把信息分為兩類：“載體”信息和“純粹”信息。作為信息的“載體”，無論是“信號(hào)”，還是“符號(hào)”都是可以量化的。然而，作為載體的“內(nèi)容”或者“含義”的信息，它沒有重量、不占據(jù)空間;它也不存在于牛頓的時(shí)間中;因而不可以做物理學(xué)的時(shí)空度量。所以“信號(hào)”和“符號(hào)”是載體信息，載體的“含義”是純粹信息。下面我們就載體信息進(jìn)行簡(jiǎn)要的討論。

3.2.1 信號(hào)信息

“信號(hào)信息”，可以是物理的、化學(xué)的或者生物的，也可以是天然的或者人工的，無論如何，它都是指向某種物體或者事件。信號(hào)信息的功能是表示它自身或者其他的物體或者事件，信號(hào)信息的意義總是同它的物質(zhì)載體的具體形式聯(lián)系在一起。人們可以通過眼、耳、鼻、舌、身等感覺器官來感知這些信號(hào)信息。例如，一個(gè)蘋果我們可以用眼睛感知它，從它的形狀和顏色可以知道它是哪種類型，是紅富士還是青蘋果。所以，信號(hào)需要依賴信息載體的物質(zhì)特征去感知它。

3.2.2 符號(hào)信息

“符號(hào)信息”，它與信號(hào)信息相比，更加遠(yuǎn)離信息載體本身的物質(zhì)特性，是人類心靈智慧的創(chuàng)造物，比如我們的“語言”和“文字”。語言和文字，是人類表達(dá)、傳播知識(shí)的工具。所以，符號(hào)本身的物質(zhì)載體形式，成為我們感知其載荷的“信息”的“中介”。但是，感知符號(hào)的物理存在并不足以理解符號(hào)信息，符號(hào)的含義只能通過非感覺的、符號(hào)的方法才能把握。[9]例如，給一個(gè)不懂得程序設(shè)計(jì)語言的人，看一個(gè)編寫好的程序，他認(rèn)得里面的每一個(gè)字符（阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等等），可他完全不知道是什么意思;又如，現(xiàn)在年輕人常說的“打醬油”，很多老年人認(rèn)識(shí)漢字、聽得懂，但不知道是什么意思，甚至以為家里的醬油用完了呢。所以，用眼睛看只是感覺，懂得并且理解才能把握。

在理論信息學(xué)中，把人類創(chuàng)造的符號(hào)，稱為“符號(hào)”，把人造符號(hào)以外的事物稱作“信號(hào)”。無論是“信號(hào)”還是“符號(hào)”都是承載信息的載體。

4 計(jì)算信息學(xué)及其研究取向

4.1 何為計(jì)算信息學(xué)

“計(jì)算信息學(xué)”是一個(gè)新的概念，還沒有確切的定義。我們暫且表述它為：理論信息科學(xué)與廣義計(jì)算理論交叉研究的重要方向之一。在上面的圖1中，可以看到，廣義信息學(xué)是理論信息科學(xué)視野下的整個(gè)自然世界和文化世界的信息學(xué)。顯然，它的計(jì)算理論是十分復(fù)雜而龐大的，計(jì)算信息學(xué)的研究任務(wù)也是非常艱巨的。

4.2 計(jì)算信息學(xué)的研究?jī)?nèi)容

宇宙萬物都具有物質(zhì)-信息二重性。在工業(yè)時(shí)代，以自然科學(xué)的試驗(yàn)方法研究世界，世界被“物質(zhì)化”了，人生的目標(biāo)主要是物質(zhì)的財(cái)富。在21世紀(jì)信息時(shí)代，除了繼續(xù)以自然科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法研究世界，同時(shí)，以信息科學(xué)的實(shí)證方法研究世界，世界要被“信息化”了，人生的目標(biāo)是對(duì)“社會(huì)文化”做出貢獻(xiàn)。自然世界中可以物質(zhì)不滅，絕對(duì)沒有物質(zhì)永存;信息世界中卻有基因和文化永存。科學(xué)學(xué)科是“分科”研究世界的知識(shí)體系的。在工業(yè)時(shí)代實(shí)現(xiàn)“學(xué)科物質(zhì)化”，研究學(xué)科對(duì)象的物質(zhì)特征;到了信息時(shí)代，全部學(xué)科都需要“學(xué)科信息化”，同時(shí)研究學(xué)科對(duì)象的物質(zhì)-信息特征[10]。“計(jì)算信息學(xué)”研究學(xué)科信息化過程中信息的結(jié)構(gòu)、信息變化的規(guī)則，以及不同學(xué)科信息化過程中的共同特性。從而促進(jìn)學(xué)科間的交流，使學(xué)科信息化起步較晚的學(xué)科，少走彎路，提高學(xué)科信息化的速度和效率。我們?cè)谟?jì)算信息學(xué)的研究中，將個(gè)人心理系統(tǒng)的道德與能力結(jié)構(gòu)圖（見下圖2）、社會(huì)生存目的和手段結(jié)構(gòu)圖（見下圖3）、馮·諾伊曼模型機(jī)組成結(jié)構(gòu)圖（見下圖4），三者進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)人類心理系統(tǒng)與社會(huì)文化系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相似性。圖2反映了人類心理系統(tǒng)的主要元素：動(dòng)機(jī)、知識(shí)和智慧三者之間相互聯(lián)系和相互作用，形成的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的三角形。分上下兩個(gè)具有相對(duì)獨(dú)立性的層次。道德層次決定一個(gè)人“做什么”，其行為是利己還是利人，進(jìn)而判斷該人是好人還是壞人;能力層次決定一個(gè)人“能否做”，能否掌控自己的情緒和做人做事的過程{11}。好人缺乏知識(shí)和智慧想做好事而沒有能力，有能力（具有知識(shí)和智慧）的好人對(duì)社會(huì)貢獻(xiàn)最大;具有能力的壞人對(duì)社會(huì)的破壞性最大。

圖3（也稱為社會(huì)生存的文化三角形）中社會(huì)的生存概念與圖2中人的動(dòng)機(jī)非常相似，美國(guó)科學(xué)發(fā)達(dá)，社會(huì)生存的手段多，是造成全球不穩(wěn)定，人員傷亡最多的國(guó)家。有的社會(huì)主義國(guó)家，由于科技不如美國(guó)，社會(huì)生存手段缺乏，要么被美國(guó)封鎖，要么被迫改變國(guó)家性質(zhì)。中國(guó)獨(dú)立自主、自力更生發(fā)展科技，不斷增強(qiáng)保衛(wèi)國(guó)家的生存手段，成為敢和美國(guó)抗衡的國(guó)家。比較圖2與圖3，正好驗(yàn)證了李宗榮所說的：“心理是小文化，文化是大心理?！毙睦韺?shí)體與文化實(shí)體的組成與結(jié)構(gòu)的情況非常相似，在一定程度上是共通的。

在圖4中，如果對(duì)馮·諾伊曼模型機(jī)器組成結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行拓?fù)渥儞Q，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，控制器、計(jì)算器和存儲(chǔ)器的相對(duì)次序與圖2和圖3 是一致的（見圖5）。這說明心理、文化在本質(zhì)上是“計(jì)算”。進(jìn)而可以驗(yàn)證，宇宙中的事物是可以計(jì)算的。宇宙是一個(gè)可以計(jì)算的巨大的計(jì)算系統(tǒng)。

4.3 計(jì)算信息系統(tǒng)在宇宙計(jì)算系統(tǒng)中的地位

宇宙計(jì)算系統(tǒng)是一個(gè)包羅萬象的巨大系統(tǒng)。就計(jì)算而言，它包含著數(shù)字計(jì)算、圖靈計(jì)算、自然計(jì)算、狹義計(jì)算、廣義計(jì)算等等，無所不在的內(nèi)容。因此，在宇宙計(jì)算系統(tǒng)大家庭中，就存在一個(gè)分工合作、相互協(xié)同的問題。不同的計(jì)算存在著計(jì)算的共性，也都有各自特定的算法、規(guī)則和適用范圍。這就需要每個(gè)部分在宇宙計(jì)算系統(tǒng)中自我定位，在各自的位置上盡職盡責(zé)，做好自己的那個(gè)部分。如果每一部分都做好了，宇宙整個(gè)巨大計(jì)算系統(tǒng)也就逐漸地被人類認(rèn)識(shí)了。

計(jì)算信息學(xué)目前研究的重點(diǎn)還是上述的狹義計(jì)算信息，屬于馮·諾伊曼計(jì)算模型（包含圖靈計(jì)算，但超越圖靈計(jì)算，因?yàn)閳D靈機(jī)中沒有存儲(chǔ)程序），側(cè)重基于數(shù)字計(jì)算信息和邏輯計(jì)算信息的研討。我們正在擴(kuò)大研究范圍，逐步向廣義計(jì)算拓展。同時(shí)，也在探討一些屬于自然計(jì)算的連續(xù)計(jì)算;相對(duì)于宇宙計(jì)算系統(tǒng)，它屬于信息—計(jì)算主義能動(dòng)者網(wǎng)絡(luò)，在計(jì)算信息的組織水平上。

5 結(jié)語

本文說明，計(jì)算信息學(xué)是理論信息科學(xué)與廣義計(jì)算理論交叉研究的重要方向之一。計(jì)算信息學(xué)的研究雖然剛剛起步，但就初步的成果看，前景誘人。計(jì)算信息學(xué)通過對(duì)個(gè)人心理系統(tǒng)的道德與能力結(jié)構(gòu)、社會(huì)生存目的和手段結(jié)構(gòu)和馮·諾伊曼模型機(jī)器組成結(jié)構(gòu)的比較，證實(shí)了它們的組成與結(jié)構(gòu)的情況非常相似，在一定程度上是共通的，他們具有拓?fù)鋵W(xué)意義上的“同構(gòu)性”。這說明心理、文化在本質(zhì)上是“計(jì)算”。進(jìn)而可以驗(yàn)證，宇宙中的事物是可以計(jì)算的。宇宙是一個(gè)可以計(jì)算的巨大的計(jì)算系統(tǒng)。

“計(jì)算”的概念對(duì)于認(rèn)知科學(xué)的基本重要性，就像人對(duì)于吃飯和喝水的基本重要性一樣。郭貴春和郝寧湘認(rèn)為：“沒有計(jì)算的概念，就沒有把智力的研究建立在現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)之上的認(rèn)知科學(xué)。計(jì)算理論的分析對(duì)于理解認(rèn)知和智力過程的重要性，就像空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)于理解飛行的重要性一樣。長(zhǎng)期以來，丘奇--圖靈論點(diǎn)的可計(jì)算性理論牢固地占據(jù)著人們的頭腦;計(jì)算的本質(zhì)是什么、哪些問題是可計(jì)算、哪些問題是不可計(jì)算等，這些都是人類曾長(zhǎng)期探索過的具有重大哲學(xué)意義的問題。其研究意義不僅體現(xiàn)在數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等方面，而且也體現(xiàn)在大腦與認(rèn)知的哲學(xué)方面。”要改變?nèi)藗兊恼J(rèn)知，接受整個(gè)宇宙就是計(jì)算系統(tǒng)，還需要有新的證據(jù)進(jìn)行論證。這是我們計(jì)算信息學(xué)今后探討的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李建會(huì)，夏永紅.宇宙是一個(gè)計(jì)算機(jī)嗎？——論基于自然計(jì)算的泛計(jì)算主義[J].世界哲學(xué)，2018（2）：145-151.

[2] 李建會(huì).走向計(jì)算主義[J].自然辯證法通訊，2003，25（3）：31-36，109.

[3] 李宏芳.信息計(jì)算主義和信息科學(xué)中的哲學(xué)問題解讀[J].自然辯證法研究，2017，33（4）：99-103.

[4] 焦飛，謝書陽，李有杰，等.精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與計(jì)算主義[J].醫(yī)學(xué)與哲學(xué)（A），2017，38（5）：5-7.

[5] 程煉.何謂計(jì)算主義？[J].科學(xué)文化評(píng)論，2007，4（4）：5-16.

[6] 郭貴春，郝寧湘.丘奇-圖靈論點(diǎn)與人類認(rèn)知能力和極限[J].齊魯學(xué)刊，2004（5）：65-70.

[7] 蔡自忠.人工智熊[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[8] 曹芝蘭，田愛景，王夏.論21世紀(jì)的“統(tǒng)一科學(xué)”：科學(xué)=物質(zhì)科學(xué)+信息科學(xué)[J].社會(huì)科學(xué)前沿，2019，10，8（10）：1788-1794.

[9] 李宗榮.理論信息學(xué)概論[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[10] 李宗榮.信息心理學(xué)：背景、精要及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2017.

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