爱华网（86）论未来第四代信息论的走向问题
马 洪 久
1948年香农发表了题为《通信的数学理论》一文，他在该文中系统的提出了有关信息的论述。人类从此开启了信息理论的大门，从而创立了“信息论”。香农的工作是卓越的，他领先创立了早期的“信息论”。但是，他所创立的“信息论”毕竟是个早期的理论，还是属于一种基础性的理论，也称第一代“信息论”。（到了上个世纪50年代，该理论已向各学科领域进行了渗透）。在那个时候，香农对“信息”的理解是，认为“信息”是用来消除随机不定性的东西。意思是说，当人们对某件事情存在疑惑不解的时候，如果获得了有关这方面的“信息”之后，就可以帮助人们去消除这种疑惑。按着香农的观点，信息就是一种“解惑”的东西。
到了上个世纪60年代，“信息论”步入了消化和理解的阶段，在已有的基础上进行了重大的建设。这个阶段研究的重点是，关于信息的概念和信源编码问题。在这个阶段建立了“信息学”。“信息学”属于第二代信息论。
到了上个世纪70年代，随着数字计算机的广泛应用，通讯系统的能力有了很大的提高。如何更有效的利用和处理信息，成为人们迫切需要的问题。因此，人们越来越认识到信息的重要性。此时信息的概念和方法已经广泛的渗透到了各个学科领域了。计算机并向“智能”方向发展。在这种情况下，人们看到了香农理论的局限性。于是就产生了要突破香农“信息论”的狭隘范围的想法。在这个阶段产生了一个新的观念，那就是人们已意识到了：“脑”也是信息的源泉。于是在这种观念的基础上，诞生了“认知信息学”。“认知信息学”属于第三代信息论。
可以说，第一代信息论和第二代信息论是个快速发展的理论。它们更新的周期几乎只用了10年左右的时间。但是，到目前为止，第三代信息论已经经历了近40年的时间，却止步不前了。为什么？有两个重大的哲学问题在影响它的发展：一个是“信息”到底是什么的问题还没有搞清。另一个是，“信息”到底是怎么“创生”的问题也没有搞清。第一代信息论和第二代信息论依靠人类已有的概率论和数理统计的方法基本上就可以应对了。但是，随着科学技术的进步，对于“认知”问题的深入研究与探讨提到日程上来了。通过对“认知”问题的探索，人们意识到了“认知”问题与信息的概念和信息的“创生”这两大哲学问题紧密相关。可以说，这两大哲学问题何时能得以解决，就成为发展下一代信息理论的关键性问题。只有解决了这两大问题，才能解决“脑”是怎么“创生”信息的。这两个问题得不到解决，要想发展“认知信息学”就无从谈起。可见，建立第四代信息论首要解决的问题就在于此。
一，关于信息的“概念”问题
可以说，到目前为止，人们已建立起来的信息概念恐怕不下有几十种。但是都没能被人们所公认。这说明什么？这说明了这些概念还都只是停留在现象上，还没能深入到本质。现象是繁乱的，从现象来看事物都是局部性事物。因此，从现象上来建立概念也都是一些局部性概念，很难被人们认可。只有从本质上建立概念才能“统领”认识。
“信息”的经典定义有，《信息论》的创始人香农的定义。他认为：“信息”是用来消除随机不定性的东西。《控制论》的创始人维纳认为：信息就是信息，既非物质，也非能量。其实，香农给出的信息定义并没能揭示出信息的本质，反而使我们对“信息”的认识更加“迷茫”。既然香农认为，“信息”能帮助人们“解惑”。然而，最具有讽刺意味的是，在目前使人们最感到“疑惑”的事情不是别的，恰恰就是“信息”概念本身。多少年来怎么就没能用“信息”来帮助人们消除头脑中的这种不确定性呢？显然，香农的这种“信息观”并不可取。而维纳的观点等于没有给出“信息”的定义。虽然他的观点并没能表达出“信息”到底是个什么。但是，他却充分表达了“信息”这件事物确实是一件很难被人们认识的事物。
信息是奥妙的，无处不在，无处不能。基于这一点，本文认为，在关于信息的众多看法当中，比较“靠谱”的观点是，把“信息”与物质属性紧密联系在一起的那些观点。比如说：信息是被反映的物质的属性、信息是事物属性的标识、信息是事物属性标识的集合等等。但是本文认为，这些观点虽然“靠谱”，但还不到位。本文的观点是：“信息”就是物质的属性，“信息”就是物质属性的别名。何以见得，本文对此有如下的论述。
信息这件事物最为特殊的地方是什么？就是它具有“传输”性质。正因为它具有“传输”性质，才使得人们感到离奇、困惑，感到难以理解。那么，“传输”是什么呢？“传输”就是一种“迁移”现象。在探索“信息”概念这个问题上，我们说，应该从事物的“迁移”现象入手。如果要是“以此”能解释：“信息”就是物质的属性，它就是物质属性的“别名”的话，关于“信息”的概念问题，可能会找到一个令人可以接受的答案。
现在我们来分析一下，物质的属性具有什么样的性质？虽然，物质的属性是物质的性质。但是，它本身也要具有自身的性质。我们说它具有两大性质：１.依附性。２.可复制性。其中，“依附性”是指：物质的属性依附物质而存在，它自己不能独立存在。“可复制性”是指：物质的属性可以被另外的物质所复制。
如果从物质的属性具有“依附性”的角度来看，我们说当物质发生“迁移”现象时，物质的属性必然要跟随物质的迁移而迁移。当物质由甲地“迁移”到乙地时，物质的属性也要跟随物质从甲地“迁移”到乙地。对于物质属性的这种“迁移”方式，我们称它为“携带性迁移”。这种迁移方式的特点是：物质身上的“全部”属性，都要跟随物质迁移而迁移。例如，“书写的信件”的传递方式就属于这种方式。信封上面的字迹、信封上图案、信封的重量、信封的体积、信纸上面的字迹、信纸的颜色等等，都将跟随信件的迁移而迁移。在古代携带“虎符”传递信息的方式，也属于这种方式。
如果从物质的属性具有“可复制性”的角度来看，我们说当物质的属性被“复制”的时候，原物质的属性会通过复制过程把该属性“复制”给对方物质。在这种情况下，物质的属性也会发生“迁移”。对于物质属性的这种“迁移”方式，我们称它为“复制性迁移”。这种迁移方式的特点是：原物质身上的属性保持不动，只是把它身上的“部分”属性“复制”给了对方。物质属性的这种“迁移”方式，仅“迁移”属性而不“迁移”物质（也就是说，仅“迁移”信息而不“迁移”物质。可能就是由于这种现象导致人们对“信息”感到奥妙、疑惑不解的一个根本原因）。电报、电话、广播、传真、电视、手机通讯等各种电信技术，实际上都是通过电磁场之间的属性“复制”而实现物质属性“迁移”的。这种“迁移”方式必须要通过物质间的相互作用来完成。当外界物质与人的感觉器官发生相互作用时，于是就会把外界物质的属性通过这种相互作用“复制”给人的感觉器官。“脑”能接受外界“信息”就是通过这种过程完成的。显然，在这种过程中“脑”与外界并不交换物质（实际上一切“复制性迁移”都不迁移物质）。这也可能就是人们对于“信息”既不是物质，又离不开物质、既不是能量，又离不开能量而感到疑惑的一个原因。
如果把“信息”与“物质属性”视为同一件事物的话，情况将会是这样的：当物质属性发生“携带性迁移”时，如果用信息来表述就是：“信息”在进行“传递”。当物质属性发生“复制性迁移”时（比如，广播），如果用信息来表述就是：信息在进行“传输”。无论是“传递”还是“传输”，本质上都是“迁移”。如果物质的属性还没有发生“迁移”，要用“信息”一词来表述的话就是：“未发出”的信息。比如；还没有发出去的信件或者还没有播放出去的广播稿件。对于那些已经发生“迁移”的物质的属性来讲，就是“已发出”的信息。基于以上的陈述，本文认为“信息”与“物质属性”就是同一件事物。“信息”就是物质属性的别名。（有关这部分内容可参阅本人的新浪博文《(69)信息就是物质属性的别名》。hong0124新浪博客）。
二，关于信息的“创生”问题
在前面，对信息的概念我们已经给出了定义：“信息”就是物质的属性，它就是物质属性的别名。因此,我们要探讨“信息”的“创生”问题，归根结底就应该探讨“物质属性”是如何“创生”的问题。我们说，物质的状态是由物质诸多属性“组装”起来的。因此当物质属性发生变化的话，必然会引起物质状态也要跟随发生改变。那么，物质属性发生变化意味着什么？就意味着，在物质中又出现了一种新的属性。换个说法，就是物质属性在“创生”（或者说“信息”在“创生”）。可以这样说，物质属性的“创生”与物质状态的改变是紧密联系着的（或者说，“信息”的“创生”与物质状态的改变是紧密联系着的）。物质状态的改变是什么？物质状态的改变就是物质所发生的“反映”。“反映”就是物质状态的改变。物质的“反映”（也就是物质状态产生的变化），其原因是由于物质属性发生变化引起的，它是物质属性“创生”的产物（或者说，是信息“创生”的产物）。所以，要研究“信息”的“创生”问题，应该使用物质的“反映”理论。
众所周知，作用是产生反映的根本原因。但是，本文对于“作用”的理念是持一种“非正统”的观点，本文认为，完备的作用包括两个方面：“外界”的作用和物质“自身”对“自身”的作用。外界的作用可以引发物质产生反映，已是众所周知的事情了，不必熬述。但问题是，物质“自身”能对“自身”作用吗？物质“自身”能反映“自身”吗？当然“能”。本文认为，宇宙间一切物质都具有反映自身的特性。下面，本文就以本作者提出的“物质自身反映原理”来阐述这一问题。
1，物质自身反映原理及双向反映观
长期以来人们对于物质的反映总是固守于这样的一种看法：那就是一提起反映首先想到的是，物质是如何的反映外界。很少去考虑物质除了反映外界之外，它是否也还具有反映自身的特性。这似乎是一个很古怪的话题。然而就是这个古怪的话题，却启发了我们去建立了一个崭新的认识观。
物质能反映自身吗？能。我们有这样一个命题：只要物质具有反映外界的特性，它就一定具有反映自身的特性。如果这一命题成立，答案将是肯定的。下面，对这一命题进行的论证。如果有两种物质A和B，它们相互作用并相互反映。如果把A、B合在一起视为一个整体，并命这一整体为C的话，则Ａ、B之间所发生的相互作用以及它们之间所产生的相互反映，决不会因为我们命名了整体C而消失。这样我们就可以说：整体C存在着它的一部分在作用于另一部分，它的一部分在反映另一部分。也就是说，整体C存在着“自身作用自身和自身反映自身”的特性。整体C之所以具有这种特性，与整体C是由A和B作为它的内部结构是分不开的。如果整体C没有自身结构，而是一种不可分割的物质的话，则整体C的内部也就没有什么相互“作用”可言了。当然也就没有什么“反映”可言了。但是，世界上并没有不可分割的物质。所以说，世界上的一切物质都应该具有“自身作用自身和自身反映自身”的特性。证毕，命题应该成立。对于这一命题也我们把它视为一个原理，并称为“物质自身反映原理”。
上面所作的论证只不过是把物质A和物质B之间的作用与反映关系换用了整体C来表述而已。过去人们总是愿意以分体的方式来看待这种关系，而我们现在改用了整体方式来看待这种关系。但是，我们这样作，对于物质A和物质B的现实存在并不会带来任何影响。我们之所以这样做，其目的仅仅就是为了能使我们进一步的看到：一切物质不仅具有受外界作用而反映外界的一面。同时它也具有受自身作用而反映自身的一面。
在物质间关系这个问题上，长期以来人们太过分的看重了物质同外界的关系。因而也就忽视了对物质内部的思考。尽管人们已经用了各种近代化的实验手段，不断的去探索和研究物质内部的结构与性质。但是在关于物质的作用与反映这个哲学问题上，却没能把它深入到物质的内部，而依然还是停留在以外部作用为目标的一种思维方式上。到目前为止，人们对于物质的作用与反映的认识，可以说也仅仅只有“半壁视野”。
在前面我们已经论证了“一切物质都具有反映自身的特性”。众所周知，一切物质又都具有反映外界的特性。因此我们说，一切物质都应该具有反映外界和反映自身的双向反映特性。对于这种反映观，我们称它为“双向反映观”。“双向反映观”是从内、外两个方面来观察和描述物质反映的。但是目前人们普遍持有的反映观（即一切物质“只能”反映外界的这种观点）是一种“单向反映观”。“单向反映观”在描述物质反映时，不能深入到物质的内部。因此这种反映观是一种片面的观点。
2，反映的两大分类及特性
如果说物质状态所发生的变化，是由于物质与外界发生“物质交换”而产生的。我们称这种反映为“代谢反映”。比如，由于降雨而引起江河湖泊水面上升所产生的变化、由于人的饮食或排泄而引起人的体重的增加与减少所产生的变化、由于服药或输液而引起人的生理的改变所产生的变化等等。这些反映都是通过“物质交换”而发生的。因此都属于“代谢反映”。如果说物质状态所发生的变化，并不是由于物质与外界发生“物质交换”而发生的，而是由于物质间存在相互作用而发生的。我们称这种反映为“非代谢反映”。比如，大海由于月球引力作用而产生潮汐现象的这种变化、弹簧因受外力作用而引起伸长或缩短的这种变化、人的感觉器官接受外界刺激，使人产生感觉的这种变化等等。这些反映的发生并不是由于“物质交换”，而是由于物质间存在相互作用而发生的。因此都属于“非代谢反映”。很显然，人们在讨论“认识”问题时所使用的反映概念，应该说都属于“非代谢反映”概念。我们在前面论证的“物质自身反映原理”中的反映概念，也属于“非代谢反映”概念。以后本文要再提到“反映”一词，那都是指“非代谢反映”。
本文认为，一切非代谢反映都具有两个重要的特性，那就是“被动性”与“能动性”。对此我们以一根弹簧为例来阐述这一观点。如果说某一弹簧因受外力作用而“伸长”的话，显然这种反映是一种“被动性”反映。但是另一种情况就不同了。如果外力突然“撤销”了，于是该弹簧将会呈现出反复的“缩短”与“伸长”现象。可我们现在要强调的是，对于弹簧所发生的这种变化，万万不可认为这是外力支配下的一种效应。为什么？因为此时外力已经不存在了。观念的变革是根本性的变革，一旦观念发生变革，它必将给理论研究带来巨大的推动力量。对于弹簧所发生的这种“缩短”与“伸长”现象，我们应该以一种新的“非正统”的观念来看待它。虽然说，外界作用曾经改变过弹簧的状态。但是，那仅仅是使弹簧产生“被动性”反映的一段历史而已。历史仅仅是历史，它并不属于现在。而现在弹簧所产生的“缩短”与“伸长”的这种变化，其根本原因是由于：弹簧自己的一部分在牵拉着另一部分造成的。如果上升到理论上来讲，就是弹簧自身作用自身造成的。也可以这样讲，弹簧所产生的这种反映，那是弹簧自己“创造”出来的一种反映，是一种“能动性”反映（或者说是一种“自动性”反映）。宇宙间一切物质在产生反映的过程中，都会像弹簧的情况一样，表现出具有“被动性”与“能动性”两个方面。人在认识过程中所表现出来的“被动性”与“能动性”，就其哲理上来讲与弹簧的情况是一样的。
物质在反映自身的时候能“创造”出一种新的反映，也就是说，它能使物质“创造”出一种新的状态。状态是由物质的属性“组装”起来的。物质状态改变的根本原因应该是由于物质属性改变造成的。以此我们说，物质在反映自身的时候，能“创造”出新的属性，也就是说，物质在反映自身的时候，能“创造”出新的“信息”。这就是我们对于“信息”是如何“创生”的理论。
三，脑也是信息的源泉
什么是认识？认识是“脑”的一种反映。既然脑也是一种物质。因此脑的反映也应该是“双向的”。现在我们以“双向反映观”为基础来给“认识”下个定义：认识是脑对外界和对自身的双向反映。对于这种认识观，我们称它为“双向认识观”。“双向认识观”认为，人脑所产生的认识来自于两个方面：一是来自于“外界”，另一个是来自于脑的“自身”。当脑受外界作用而反映外界时，产生对外界的认识。这是一种“被动性”认识。当脑受自身的作用而反映自身时，产生对自身的认识。这是一种“能动性”认识。我们说，完整的认识就应该包括以上这两个方面。这是“双向认识观”对认识最基本的看法。
既然物质在反映自身的时候，能“创造”出新的属性，也就是说，物质在反映自身的时候，能“创造”出新的“信息”。以此脑在反映自身的时候，也应该能“创造”出新的“信息”。所以我们说，脑也是信息的一个源泉。如果以“单向反映观”为基础来建立认识观的话，对于这种认识观，我们称它为“单向认识观”。由于“单向认识观”没有脑反映自身的说法。所以这种“认识观”遇到的最大的困难是，对人的认识为什么会具有“能动性”难以解释。对于脑为什么也是信息的源泉，难以解释。
四，未来的信息论应该选择双向理论体系
怎样的“世界观”才是一种完整的物质世界观？完整物质世界观应该是这样的“世界观”：我们这个世界是由“脑物质”和脑外物质（即外界）这两部分构成的。并且还认为，外界也由两部分物质构成：它是由“第一外界”与“第二外界”构成的。我们说，对于一件事物来讲，总应该有自己的范围。所谓“外界”就是指自身以外的部分。如果以脑作为研究对象，脑外的部分就是外界，脑的自身就是内部。基于这一点，我们说，眼、耳、鼻、舌、内脏、皮肤等器官，因为它们都在脑的外面。所以这些器官都应该属于外界。而另一方面，这些器官同时又都是感觉系统中的一部分（感觉系统的另一部分在脑内）。也就是说，感觉系统是一个跨越了内、外两界的系统。正是基于这一点，“完整物质世界观”认为，外界应该由以下两部分构成：一部分是，感觉系统中属于“脑外”的那一部分。对于这一部分称它为“第一外界”。而另一部分是感觉系统以外的那一部分（不包括脑）。对于这一部分称它为“第二外界”。显然“第一外界”是渺小的，“第二外界”是庞大的。“第二外界”囊括了脑外的一切物质，其中也包括各种天体。这是一个无限的外界。而“第一外界”却是个有限的外界。
现在我们要关注这样一个事实，那就是脑在反映外界的时候，首先反映的是“第一外界”，通过“第一外界”才能反映“第二外界”。如果人们的“第一外界”要是存在差异的话，显然就要影响到对“第二外界”的认识。色觉异常现象就是由于人的视网膜在结构上存在差异，致使人们在观察物体颜色时，产生了差异。“色盲”现象就是其一。对于“色盲”现象，有时人们会认为：色盲者的视觉在反映物体颜色时，出现了“差错”。但是站在“完整物质世界观”的立场上，却是另外的一种看法，而是认为：色盲者的视觉在反映外界时，并非出现了差错，而是在正确的反映外界。只不过是色盲者的外界与“常人”的外界不同而已。
什么是感觉？感觉是“感觉中枢”的一种反映。因为“感觉中枢”也是一种物质。因此它的反映也应该是“双向的”，即感觉应该是感觉中枢对外界和对自身的双向反映。我们称这种感觉观为“双向感觉观”。下面就以“双向感觉观”为基础来给“视觉”下个定义：视觉是视觉中枢对外界光线和对自身的双向反映。当视觉中枢反映外界光线时，产生“有光感”的视觉，我们称它为“有光视觉”。这是一种“后天性视觉”。当视觉中枢反映自身时，产生“无光感”的视觉，我们称它为“无光视觉”。“无光视觉”即“黑色视觉”。“黑色视觉”并不是外界光线作用的产物。它是视觉中枢反映自身的产物（其原始信息来自于“遗传”。这是一种“先天性视觉”）。对于听觉的定义是：听觉是听觉中枢对外界声波和对自身的双向反映。当听觉中枢反映外界声波时，产生“有声感”的听觉，我们称它为“有声听觉”。这是一种“后天性听觉”。当听觉中枢反映自身时，产生“无声感”的听觉，我们称它为“无声听觉”。“无声听觉”就是人们常说的“寂静感”。“寂静感”并不是外界声波作用的产物。它是听觉中枢反映自身的产物（其原始信息也来自于“遗传”。这是一种“先天性听觉”）。对于触觉、味觉、嗅觉等感觉的定义，也都应该采用“双向”定义。对此不再赘述。
无论是感觉中枢，还是知觉中枢，还是思维中枢，应该说它们都是物质性的。因此，它们产生的反映也都应该是“双向的”。如果以这种观点来研究现实世界的话，所产生的理论体系就称之为“双向理论体系”。显然要建立这种“双向理论体系”将是一个极其庞大的系统工程。尤其是对“思维”这一部分，由于其结构的复杂而导致它的“能动性”反映也就非常的复杂，要攻克这一部分理论其难度可想而知。何况还要以它为基础来建立不同的理论体系了。但是尽管如此，我们认为对于未来学科理论的走向，从理论上讲，还是应该选择“双向理论体系”不失为是一条科学之路。（有关“自身反映原理”和关于未来学科理论的内容可参阅本人的新浪博文《(7)一切物质都具有反映自身的特性》和《论未来学科理论的发展方向》，hong0124新浪博客）。
按着“双向理论体系”的观点，未来第四代信息论的走向应该选择“双向理论体系”才是一条科学之路。
