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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(8)陈一壮:再论信息的本质  

2013-06-17 07:36:08|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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8)陈一壮:再论信息的本质

http://www.philosophy.org.cn/Subject_info.aspx?n=20110413140446813551

 

笔者在《信息的哲学定义和信息功能的历史演变》一文中提出了信息概念的如下定义:“信息是客观世界中物质和能量存在和运动的有序形式以及自组织系统对于这个形式的能动的反映和改组”[1]。现在笔者感到这个定义存在不足之处,即它没有强调信息是控制、引导物质、能量(两词在后文中有时简称为“质能”)运动、工作或发挥作用的东西。虽然上述文章涉及了信息的这个性质,但尚没有把它作为信息的根本性质之一,在关于信息的定义中表达出来。今撰此文加以补正,同时较详细地探讨信息的这个本质及其实现方式。

 

笔者曾经提到,当笔者把信息表述为物质与能量的存在和运动的“形式”时,“形式”一词继承了古希腊哲学家亚理士多德所提出的“形式”概念的含义。亚理士多德相联地提出了“质料”和“形式”的范畴,其中,“质料”即物质,而“形式”蕴涵着现代信息概念的萌芽。但笔者在上述文章中对这对范畴的解说有些偏狭——说“质料”与“形式”的关系有如“实体”与“属性”的关系,这隐喻着信息仅仅是从属于物质的属性。当亚理士多德说一个大理石雕像的形状就是这块大理石的形式时,我们可以局部地把“形式”理解为“属性”(犹如形式附属于内容)。但亚理士多德主张形式也是实体,并且是第一性的起决定作用的主动的实体,相比之下质料只是第二性的被决定的被动的实体。大理石雕像的形状预先存在于雕刻家的头脑中,成为决定这块大理石将具有什么状态的“形式因”,特别是亚理士多德讲到一个橡子最终变成一棵橡树是因为在橡子中先已存在着后来发育长大的橡树的“形式因”,橡树不过是实现了本来在橡子中潜存的形式。这使我们想到现代分子生物遗传学的发现:生物受精卵细胞中的DNA遗传信息控制着以后生物体的生长发育过程以及长成后的形态。在这个意义上的“形式”——“信息”,就不仅是质能运动的表征者,而且是质能运动的主导者。笔者必须这样全面地解释亚理士多德的形式概念,才能在自己关于信息的定义中真正地借鉴它。

 

生物体中遗传程序控制生物机体的生长发育是信息引导质能运动的典型实例。下面我们来看一下它是怎样实现的。一般来说,生物体的生命活动通过各种不同蛋白质具有的功能来实现,而蛋白质的合成是由核酸(RNA)控制的,而脱氧核糖核酸(DNA)是遗传信息的物质载体。DNA分子中核苷酸的一定比例和排列顺序蕴涵着遗传信息,生物通过生殖细胞把遗传信息由亲代传到子代,再通过细胞中的有丝分裂把遗传信息传递到各个细胞。在各个细胞中DNA分子的核苷酸顺序先被转录为RNA分子中的核苷酸的顺序,然后RNA分子中的核苷酸顺序通过转译决定在细胞中生成的蛋白质分子中的氨基酸的排列顺序,从而决定生物个体的性状。现在来考察一下这个信息操控质能的运作的过程的特征。首先要区别信息和质能。信息需要寄寓于一定的物质载体上,但它并不归结为这些物质载体。因此,遗传信息虽然最初寄寓于DNA分子中核苷酸的排列顺序中,但它不归结为DNA分子中核苷酸的排列顺序,它以后转换为RNA分子中核苷酸的排列顺序、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序而依然存在。遗传信息是DNA分子中核苷酸的排列顺序所寓含的一种内容,它以后通过物质载体的同构转换没有丧失,这个内容决定着物质、能量的活动的一定形式,而这个形式最后在蛋白质的功能活动中表现出来。由此可以看到,由信息主导的行为作为一种控制行为,是要实现一定的物质和能量的具有预定形式的存在或运动的状态。如果把所追求的预定状态称为目的,那么,信息的作用就是与对环境具有自主性的合目的性的行为相关的。再来看待信息与质能的联系。信息虽然与质能不同,但它又不能脱离物质载体而存在,而且它对质能的控制作用也是通过这种联系而存在的。主要发挥信息指导作用的信息的物质载体其使用的物质和能量是微小的,于是在控制活动中,巨大质量的运动和巨大能量的工作通过使用不大的质量与能量的指令信息来指挥及控制。这个过程也可以看作是信息通过同构机制,从一个消耗质能数量小的载体上转移到一个消耗质能数量大的载体上。

 

可以说,信息—控制过程引领物质—能量过程在自然界的多个层次上展开。罗先汉讲到前生物的信息—控制行为时说,基本粒子所携带的信息亦即光子、电子、质子和中子的特征参量及这些粒子相互作用的规律(引力定律、电磁定律等等)决定了整个物理宇宙的面貌[2](P441)。上面讲到的生物遗传过程则属于生物界的信息—控制行为,但它还属于在生物细胞中实行的无意识的行为。在不同层次的信息—控制行为中,信息的功能性质将有不同程度的展开——信息在物理—化学自组织系统中和在生物自组织系统中发挥的作用与表现的特征多有不同。下面来探讨信息的性质在自然界中最高级的自组织系统——生物和人类的行为中的充分展现。

 

在生物自组织系统的控制活动中,信息的运动一般显现为包含下述三个阶段的流程:环境的输入信息——控制中枢根据信息处理规则处理和转换这个信息——系统向环境输出的信息。这个过程实质上意味着自组织系统把从环境中吸取的信息经过控制中枢的处理后输出具有一定形式的作用于环境的质能活动。所以,维纳说:“信息是我们适应外部世界,并且使这种适应为外部世界所感到的过程中,同外部世界进行交换的内容的名称”[3](P4)。具体地说,自组织系统的感受器获取环境信息,控制中枢处理输入信息使之转变为输出的指令信息,在自组织系统的执行器或效应器上才使这个指令信息实现为对于环境对象的物质和能量的作用行动。在信息流程三阶段上的信息具有不同的性质。首先来比较输入信息和输出信息。可以说,输入信息是来自客体的被动的信息,因为它的内容是反映环境中事物的物质和能量的存在和运动的形式,并且它接受控制中枢的处理以便得出输出信息。而输出信息是来自主体的主动的(或施动的)信息,因为它的内容是关于主体追求实现的那种物质与能量的存在和运动的形式,并且它将指挥执行器实现具有这种形式的质能运动。从哲学的角度说,前者类似于认识层面上的信息,我们在科学领域内积累的大量关于客观世界的知识属于这个范畴的信息;而后者类似于实践层面上的信息,我们在技术领域内创造的大量改造世界的工艺方法属于这个范畴的信息。由于自组织系统生活在一个有序性和无序性并存的具有多种发展可能性的世界上,所以,它必须在认识这个世界的基础上采行恰当的合目的性的行为。而认识是为实践服务的,引领物质和能量的运作是信息的最重要的性质。在全面说明世界的三大构成要素——物质、能量和信息的关系时,我们不能不强调指出信息的这一特征。

 

下面来比较输入信息和控制中枢中的信息处理规则。后者在计算机科学中被称为程序、软件,从数学的角度被称为算法,从认识论的角度被称为认识和行为的模式、图式。它无疑也是主体的、主动的,因为它是自组织系统所具有的处理信息的信息,从而是信息存在的高级形态。输入信息是个别的、零散的,而控制程序是有组织的整体化的信息。后者在不同层次的自组织过程中性质也是不同的,比如,在上述前生物的宇宙形成的控制过程中,它是固定不变的;生物遗传的无意识的控制过程基本上也只是“执行预定程序”,至于由于遗传信息在复制过程中发生差错而导致的控制程序的变异,那完全是非本意的、偶然的,最后由外在的自然选择的过程来汰劣择优;只有在生物的有意识的适应环境以谋求生存的控制行为中,这个控制程序才是灵活可变并且自动地不断进化的。

 

生物由于运用由它的控制程序处理得出的信息来引导其质能活动而使其行为具有趋向求生目的的性质,那么,生物的控制程序是怎样形成的?在生物系统的控制程序中也有少量程序是被编码在遗传信息中,以天赋的方式获得而终生不变的,它们规定了建立在无条件反射的基础上的本能的行为方式,表现了物种保存和发展自身的基本目的,如见到食物产生食欲,见到同类异性发生交配的冲动等。以这种程序为原动力,产生了在条件反射亦即信号活动基础上形成的可变化的程序,用以控制生物的在后天生活实践中根据经验学得的行为方式。如在巴甫洛夫的关于动物的条件反射的心理学机制的实验中,经常在喂食前摇铃,狗就会在听到铃声后分泌唾液准备进食。在这个活动中,狗自发地进行不完全归纳,从一再接受的个别信息产生处理个别信息的一般程序。在这一点上生物脑与电脑不同,电脑只是根据人们赋予它的一般程序来处理个别信息,只进行演绎运算,因此不会产生程序软件;而生物在生存环境中的求生需要使得信息不仅是形式符号,而且具有语义和语用的维度(如在上述实验中铃声具有了预示食物的价值),从而使得不同的个别信息能够彼此联系起来而实现组织化。在这种联系中,表示求生行为的直接对象(如食物)的信息和表示与直接对象经常以某种方式相连出现的间接事物(如铃声)的信息被编排在一起,反映了生物的生活环境中要素之间的比较复杂的规律性关系。这表明,生物脑中的程序软件是通过归纳整理由个别信息积累构成的生活经验而形成的。建立在第一信号系统上的条件反射只与感觉、知觉有关,而人类的建立在第二信号系统——语言上的条件反射还与思维有关,产生在后者基础上的程序软件体现了人类的理性认识,它们包含着环境世界中要素之间更为复杂和间接的规律性联系。圣菲研究所的学术领头人盖尔曼说:“研究复杂适应系统时,我们通常关注系统对信息的处理。我们研究信息怎样以数据流的形式到达系统。……我们关注复杂适应系统怎样寻找数据流中的规律性,如何从一些偶然的或者说随意的特征中把它们抽取出来,并将其压缩成一个随时都可能发生变化的图式。……我们观察得出的每个图式接着又怎样与附加信息相结合,从而得出一个适用于现实世界的结果:一个对被观察系统的描述,对待未发生事件的预言,或对复杂适应系统自身行为的规定”[4](P23)。这里所说的“图式”就是自组织系统据以处理个别环境输入信息得出适当行为方式的程序软件。它是生物总结生活经验得出的结果,试想没有这些软件,生物总是孤立地处理所接受的每一个环境信息,那么,它将根据试错法尝试一大堆反应行为来寻求能达到目的的适宜的行为,耗时费力。而在这些软件的基础上行事,行为省时、高效,并且还可能具有预见性,对对象进行前馈控制——对于将引起对象出现非所愿状态的环境干扰因素预先采取对抗措施加以抵消。所以,信息处理模式或程序的采用是生物和精神的能动性的表现。

 

上文已讲到生物脑的程序软件与电脑的不同,是可变的和进化的。在控制程序的内容中,关于所追求的目的的部分比较恒定,而关于对环境中事物因素间规律性联系的认识的部分会经常处于变动之中。这是易于理解的,因为控制主体关于环境要素的规律性关系的认识来自于不完全归纳、类比甚至联想,它们不是严格的逻辑推论的结果而具有或然性,一旦它们在指导生物行为中不能奏效就会被修改。另外,生物可能发现环境要素之间的涵盖范围更广的规律性联系,运用它来规划行为可以更加经济高效。这些情况都促成了生物脑中的程序软件的改变和进化,而这一点的实现有赖于个别信息和程序信息之间的相互作用。生物(特别是人类)大脑中的程序软件不只一个,而是有许多,它们为指导主体在不同的惯常环境条件下追求不同具体目的的行为而发挥着作用。但它们都带有尝试性,一旦在有关的行为实践中出现了不能处理的新颖信息,一旦输出信息所指导的行为不能达到预期的目的,所凭借的程序软件都会受到质疑,被修改或抛弃。信息处理程序一方面决定个别信息,另一方面又被个别信息所决定。生物主体的控制行为的预期目的没有实现可能有两个原因:一个是它吸取的个别信息没有真实表达对象此时此地的质能运动的形式;另一个是它脑中建立的有关的环境模式存有缺陷。这都表明控制主体没有正确“认识”环境,需要重新吸取有关环境的信息并在此基础上修改有关的信息处理模式。至于新的“认识”是否变得正确了,那还要通过审视由此“认识”所导致的行为能否达到预期的目标来判定。因此,自组织系统的“知”与“行”是交织在一起的,而个别信息充当了主体与环境联系的唯一纽带,因为最终是由它告知主体环境是怎样的和主体采取的行为是否达到了预期目的。

 

主体的控制程序把信息的两种形式——表现质能运动的形式和引领质能运动的形式——连接起来,亦即把客体信息和主体信息连接起来。这两种信息不仅是相互区别的,而且是相互交流和相互作用的。客体信息把现实环境中对象的物质和能量的运动形式告知主体,主体通过它的控制程序进行运算,以寻求当环境中的对象采取该种形式的物质和能量的运动时,自身应该采取什么形式的物质和能量的运动。其总的流程是:l.环境对象的具备一定形式的物质和能量的活动;2.把环境对象的物质和能量的活动的形式通过客体信息摄取到自组织系统的控制中枢中;3.在自组织系统的控制中枢中处理客体信息得到规定自组织系统本身的物质和能量的活动的形式的主体信息;4.把主体信息实现为由它规定的物质和能量的活动即自组织系统的行为。由于质能和信息能够在某种意义上相对分开,我们才会看到尽管在自然界中无机事物的盲目的物质和能量的运动与其具备的形式不可分,而生物却能够先通过控制中枢中的信息处理取得主体应当进行的物质和能量的运动的形式,然后再产生具有这种形式的物质和能量的运动,从而使它的行为成为合乎目的的。这体现了信息引领质能的机制,但信息并不只是单纯地主导质能,在上述过程中,当主体的物质和能量的活动实现以后,它又会变为现实世界中的物质和能量的运动中的一种而被客体化,从而成为主体认识的对象而变为客体信息的内容,通过后者自组织系统根据行为的是否达到预期目的来判定前此制定的指导行为的控制信息是否正确。这个主体控制信息的是否正确意味着前此接受的客体信息和控制中枢中信息处理程序的是否正确。这表现了客体信息对于主体信息的决定作用,而客体信息的内容是由现实环境的物质和能量的运动形式所决定的,通过它又表现了构成世界的质能要素对于信息要素的决定作用。总之,主体信息虽能引领质能的运动,但是它所制定的主体的物质与能量的活动的形式必须适应有关的客观环境和对象的物质与能量的运动的形式。由于信息活动最终要归宿于质能活动,自组织系统凭借信息的中介作用实行着自组织的物质和能量的运动。

 

概括上文所述,重新提出信息的定义:“信息是物质与能量的存在和运动具备的形式,它不仅是客观世界中物质与能量的存在和运动表现出来的形式及其在自组织系统中的反映,而且是自组织系统产生的用以规定环境中对象的物质与能量的存在和运动的形式的东西”。这个定义包含了对上述的客体的被动的信息和主体的施动的信息的区分,亦即关于认知信息和实践信息的区分,因此通过它能够比较全面地把握信息的基本性质。

 

 

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