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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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(12)陈一壮:关于信息概念的哲学定义和信息功能的历史演变  

2013-06-17 07:53:05|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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12)陈一壮:关于信息概念的哲学定义和信息功能的历史演变

陈一壮

 

摘要:

 

本文结合分析信息的本质提出了如下的信息概念的哲学定义:信息是客观世界中物质和能量运动的有序形式,以及自组织系统对于这个形式的能动的反映和改组。此外还探讨了信息功能的重心随着人类改造世界的实践活动的发展所发生的历史演变:从报道何种可能性变成了现实性到促使合理的可能性变成现实性。 

 

 

人类进入了“信息时代”,我们的社会日益转型为一个“信息社会”。不过,虽然人们天天都在接触、利用信息,信息资源也变成了当今社会建设中最宝贵的资源,人们还是对何谓信息不甚了了,感到其难以捉摸。这说明我们还缺乏一个明确、恰切的信息概念的定义。本文试图结合分析信息概念的本质从哲学的层面上提出一个信息的定义,并在这个定义的范围内探讨一下在人类实践活动中信息的主要功能的历史演变。 

 

我们拥有的最初的信息概念是由信息论的创立者申农提出的,他把信息定义为用来消除不确定性的东西,具体地说就是在信宿中用来消除对于在信源中发出的消息的不确定性的东西。这第一个信息概念的内容反映出它发生于通讯过程中的背景,运用这个概念来理解广泛存在于我们当今社会中的信息现象肯定是不够的。比如我们头脑中现有的知识这种约束性的信息与用来消除不确定性的消息显然是不同的,它是我们据以理解消息这种非约束性信息的基础。但是最初的信息概念包含的两个特质也揭示了成熟的信息概念的两个本质规定性:第一,信息发生于不确定性的背景上亦即具有多种可能性或偶然性的环境中,因此在严格决定论的世界上它的存在是没有意义的。第二,通讯活动往往与控制活动紧密相关并构成后者的组成部分(控制论中所说的“控制”行为广义地说包含了能动主体适应世界和改造世界的活动),因此信息的存在与能动主体的目的性行为是不可分的。 

 

在探讨信息概念时,我们需要对人们在生活和科学研究中使用“信息”一词所指称的广泛的现象进行概括,这样最终我们会发现有两个基本对象,其中一个属于客观世界本身所具有的性质,另一个则产生于生活主体和客观世界相互作用的关系之中。控制论的创始人维纳就从这两个意义上阐述过信息。一方面他说:“信息就是组织程度的度量”,是“负熵”⑴,另一方面又说:“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。”⑵后一种信息是不能脱离接受者的解释结构而存在的,维纳举例讲道:音乐对于懂音乐的人来说会产生这种“在语义学上有意义的信息”,对于不懂音乐的人来说则不会。苏联《哲学词典》俄文1980年第4版在“信息”这个词条下也写道:“在信息概念中应该区别出两个方面。在第一个方面,信息乃是系统的组织性的程度。信息的数学表达式和熵的数学表达式,除符号相反外是一样的。正如系统的熵表示系统的紊乱性程度,而信息表示系统的组织性程度。这样理解的信息构成系统、过程本身的内部所有物,可以叫作结构信息。在第二个方面,应该把密切地与反映相联系的信息和结构信息区别开。如果一个事物中发生反映另一事物作用的变化,那末可以说这一事物就成为关于另一事物的信息的负荷者。对于控制论系统来说,BA的作用所引起的变化,不只是BA 的某些鉴别,而是控制论系统B的功能活动的因素。”在这里我们看出苏联学者继承和阐发了维纳的思想,他们明确区分出表示事物本身的规定性的结构信息(又称绝对信息)和产生于控制系统对周围事物的反映之中的功能信息(又称相对信息)。用信息论的术语来说,就是前一种信息的存在只要考虑到信源就可以了,而后一种信息的存在还必须考虑到信宿。上述思想可供我们在对信息进行哲学的全面概括时加以借鉴,使信息概念不必具有单一层次的内涵。 

我认为信息可作如下定义:信息是客观世界中物质和能量存在和变动的有序形式,和自组织系统对这个形式的能动的反映及改组。其中前一个表语表述了信息概念的第一层次内涵,或者说广义内涵,后一个表语表述了信息概念的第二层次内涵,或者说狭义内涵。

 

先说信息概念的第一层次内涵。维纳曾经说:“信息就是信息,不是物质也不是能量”⑷。那末信息究竟是什么呢?我认为它是物质和能量运动的有序形式。 

 

古希腊哲学家亚里士多德最早与“质料”范畴相对提出“形式”范畴。质料是事物的物质基质,形式则是物质基质存在的样式。形式必须附着在质料上而存在,但是它又具有相对的独立性,这表现在比如大理石这块质料,既可以把它雕刻成人像而具有“人”的形式,又可以把它雕刻成马像而具有“马”的形式。仅限于这个范围内来说,这对范畴与“实体”和“属性”这对范畴是相通的。在上述定义中,我正是把物质和能量看作为实体性的东西,而把信息看作为它们表现出来的属性。我们可以把一定的物质和能量与它们表现出的属性作这种相对区分。我们知道,客观世界中的物质和能量是保持着一定的数量、既不能创造也不能消灭的,但是物质和能量具体存在的形式可以变化。物质和能量存在的各种具体形式是由它们特殊的组合和运动的方式所决定的,并且在不同的层次上展开。信息概念的第一层次内涵就是物质和能量存在和运动所表现出的这些具体形式。在这里我们要对“形式”的含义作广泛的理解,它是实体的一切可分辨的属性的总称,包括事物的结构形式、运动状态以及相互作用的方式等一切确定性。 

 

对信息所作的这个本质规定是和科学家们提出的下述定义相通的—─信息是物质和能量在时间和空间中的不均匀分布,是负熵,是事物系统的组织性程度。因为物质和能量存在和运动的各种可以把捉的特定形式,只能由物质和能量在时间和空间中的各种不均匀分布造成。热力学第二定律指出的一个孤立系统内部趋向达到的熵最大状态,是一个物质和能量在时空中均匀分布的状态,这是一种混沌的单调的状态,其中没有任何可分辨的形式,也就没有信息。我们由此看到信息是有序性的形式。与此相联系产生了信息的度量的问题,一个系统内的物质、能量在时空中分布的不均匀程度愈是大,其所含信息量愈是多,亦即其组织性、有序性愈是高,这说明它的物质、能量运动的形式愈是复杂、有机。一个系统所包含的信息量,相当于使该系统从某种初始的无序状态过渡到有组织的状态而应当输入系统中的信息量。人体从单个分子构成其有机整体所需要的信息量为3 x 1026比特这样一个巨大的数字。一块无机的矿石所包含的信息量是与此不能相比的。从这里我们可以看出,信息是以一种新的统一的观点来看待物质世界。过去我们曾经用“质量”对不同的物质进行统一的度量,又用“能量”对不同的运动进行统一的度量,现在我们可以用“信息量”来对不同事物具有的规定性、性质进行统一的度量,信息量表示出事物组织性、有序性程度高低的不同。 

 

因为信息不是事物的物质和能量本身,而是它们运动的形式,所以它可以通过同构关系被传递。所谓同构,简单地说,就是一个系统的物质、能量过程与另一个系统的物质、能量过程在组织结构和运动秩序上的一定对应。比如气温表上水银柱的不同高度对应着不同的气温,水银柱高度的一定变化对应着气温的一定变化,因此我们说气温表传达了气温的信息。我们人在生活中摄取关于外界环境的信息,也并不是把环境中事物的物质基质和能量本身吸收到我们脑子中来,而是以脑内神经脉冲的次序和强度的不同组合形式来对应于环境中事物的不同状态特征。这样我们就可以解释为什么信息表示作为信源的事物的性质,却又可以脱离信源而相对独立地存在,而且我们还可以了解信息的量值为何不象物质和能量那样是守恒的而可以增加(通过在不同信宿中复制同一信息)。 

 

再说信息概念的第二层次内涵:信息是自组织系统对客观世界中物质和能量运动的有序形式所作的能动的反映及改组。对信息的这个规定是和科学家们对信息所作的下述定义相通的—─信息是生活主体和客观环境相互交换的内容,是控制系统用来控制受控对象的东西。我们在日常生活中所说的信息,总是指某种被我们所收到、理解,对我们有意义、用处的消息,此外还有被人们产生的操纵控制对象的指令信息,它们都属于信息概念的这个内涵。 

 

这里需要说明一下什么是“自组织系统”。简单地说,自然界中的无机物质一般遵循热力学第二定律从有序走向无序,自组织系统是能够抵抗环境中的熵增趋势,自动地从无序向有序发展的系统。自组织系统是高度有组织性的物质,它在自然界中的代表就是生命。人类模仿生命的机制创造出自动控制系统,这是人工的自组织系统。自组织系统在自然界中不象无机物质那样,听凭环境因素的作用、自发地发生变化,而是按照内在机制规定的方向进行物质和能量运动的,这就是保存和发展自身。自组织系统既然具有保存和发展自身的趋向,而又生活在一个变动不居的既有有利因素、又有不利因素的环境里,因此它在生存、发展中需要关于环境的信息,借以调整自己的行动而适应环境的变化。自组织系统就是借助于信息的指导作用,使自身在和环境的相互作用中从无序走向有序、从低序走向高序的。 

 

实际上只有在自组织系统对周围环境的反映中,才能真正使客观事物存在的形式和客观事物本身分离开,具有独立的意义和价值。这样,才实现了第一层次内涵的信息向第二层次内涵的信息的转化。因为第二层次内涵的信息不是产生于照镜子似的机械的反映,而是产生于能动的反映。这表现在维纳所说的“不是简单地取得外界的消息,而是要经过装置内部的改造加工才能获得。在那里将信息转化成适用于以后活动的新形式。无论是动物还是机器,这种操作都要对外界发生效用”⑸。对此,以下集中说明两点。 

 

第一,这种信息只是在作为信宿的反映主体(人是最高级的自组织系统,也是最高级的主体,我们可以把其他的自组织系统看作以不同等级形式存在的主体)中实现的,它是依赖于主体的解释结构的,而这又与主体对于信息的整理加工分不开。同一个事件作为信号被传递到不同的主体中,它是否具有信息和信息量有多少,是依主体的解释结构的不同而不同的。那末,主体的解释结构是怎样形成的呢?这要归功于主体对过去生活中接受的大量信息进行储存、整理和加工的结果。动物能够简单地整理、加工信息,这就是在无条件反射的基础上依靠条件反射的能力,根据反复发生的生活经验在不同的外来信息间建立一定的联系。人类则不仅感性地归总经验现象以得出表面的联系,而且运用理性思维的能力来发现各类事实之间的深藏的稳定的本质联系。因此,人脑内部构成知识的信息采取对现实事物做不同程度的抽象概括的概念和判断的形式存在,理性主体可运用逻辑推理的规则对既有信息进行变换处理以产生更深层次的新信息。每个个人还吸取社会集体实践的成果来帮助完成自身整理信息的工作。这样,本来零散获得的信息在每个主体的内部形成一个有机的知识之网,这就是他的解释结构。新经验到的个别事件由于和这个知识之网的各个要素发生一定的关系而具有意义,而被理解。从此我们可以看出为什么第二层次内涵的信息离不开接受主体。同时我们也看到,那些过去获得的、经过加工整理、为主体掌握了其间联系的信息,成为认识新的信息的手段。这种信息叫做约束性信息。那种在新的生活遭遇中个别得到的、反映具体客观环境的情况的、作为认识对象的信息,叫作非约束性信息。从信息学的角度来看,认识能力的发展也是非约束性信息不断转化为约束性信息的过程。当然约束性信息建立的关于客观世界的规律性的认识是否正确,还须反馈到实践活动(合目的性的质能活动)中去加以验证。 

 

第二,这个层次内涵的信息的最重要的内容,还在于把关于客观环境的信息和主体的目的(既有在种族发生中形成的长远目的,又有在具体生活情景中产生的短期目的)结合起来加工,得出规范主体本身在一定客观环境中所进行的物质和能量活动的形式的东西,亦即关于主体行为方式的信息。自组织系统在一个个具体的控制活动中是这样处理信息的:它首先获取一定的信号即得到语法信息,其次联系过去生活经验解释语法信息的含义而得到语义信息,然后根据本身正在进行的活动的目的评估语义信息的效用而得出语用信息,最后结合积淀于自身的约束性信息中的关于客观环境的规律性的认识得出关于自身当前行为方式的信息。这种关于主体行为方式的信息就是我们在自动控制机器中称为“指令信息”的东西,它由控制中枢付诸执行机构(或称效应器)加以执行。这样我们看到作为对现实世界的有序性的反映的信息,在独立存在于主体世界中时可被结合实现主体的目的的需要加以改组(将信息片段根据它们在现实世界中存在的多种可能方式重新加以联接)。总之,自组织系统因此以有利于自己的方式和环境发生相互作用。在这里我们发现一个有意思的对照,对于客体来讲,它的物质、能量运动的形式是完全依附在它的物质、能量运动上的,而对于主体来讲,却可以先设计好这个物质、能量运动的形式,再据以进行物质、能量的运动。这表现出无机自然界在进行着盲目的物质、能量运动,而自组织系统在进行着自觉的物质、能量运动。用信息来驾驭物质和能量的运动,其结果是使一定的物质和能量在实现主体目的的方向上得到尽可能经济、有效的利用。所以我们说,在信息时代,从某种意义上说,信息是比物质和能量更为重要的资源和财富。 

 

信息概念具有两层次内涵,既是人类认识信息经历了一个历史过程所打下的印迹,也是人类根据实践和认识的需要从不同角度把握信息所导致的结果。广义信息又可称为客观信息,狭义信息又可称为主观信息。我想人们在生活实际中最先使用的是主观信息的概念,即认为信息是和人类主体不可分的一种现象。但当申农制订出信息量计算公式以后,人们发现这一计算公式与热力学第二定律中熵的计算公式仅有一个符号之差,于是就把信息与物质世界中从无序到有序的运动联系起来。对信息的本质的认识由此拓广,出现了客观信息。客观信息说明了主观信息的来源和客观基础,这就是客观世界中物质运动的形式、有序性,那些目前尚未被人类认识的客观物质的有序性最终都有可能为人类所认识而转化为主观信息。主观信息也具有特殊重要的意义,我们上面讲到信息是通过控制主体转变为有目的的自觉的物质和能量的运动的形式的,所以只是由于这种主观信息的作用,才在自然界中产生了一个“人化的自然界”。主观信息是信源和信宿、客观和主观结合和统一的产物,因此它是人类对客观世界的认识,是人类改造客观世界的凭借。马克思早已指出认识既取决于被认识的对象,也取决于主体认识对象的能力,他说:“只有音乐才能激起人的音乐感,对于没有音乐感的耳朵说来,最美的音乐也毫无意义,不是对象,因为我的对象只能是我的一种本质力量的确证”⑹;“对象如何对他说来成为他的对象,这取决于对象的性质以及与之相适应的本质力量的性质”⑺。 

 

现在我们再来大略考察一下信息的主要功能随着自然界和人类社会的发展发生的历史演变。我们已知信息在根源上是与生物能动系统的控制活动有关的。原生动物从单细胞生物起就会在利用外部化学信息的基础上合理地组织自己的行为,比如把食物放进变形虫所在的溶液中,变形虫一得到关于食物的化学信息就开发始朝食物的方向移动。可以说这时在自然界出现了原始的物质—能量过程(在此表现为生物的新陈代谢过程)与信息—控制过程的区别。不过在初级动物那里信息活动是一个辅助环节,帮助完成自发的合目的性的质能活动,因为原始生物处理信息的能力完全是在历经自然选择的种族发生过程中作为一种本能被编码在遗传基因中的。随着物种进化,在较高级动物身上出现了脑这个处理信息的专门化的器官,在本能的无条件反射的基础上产生了与接受信号有关的条件反射,表明动物能够在后天生活环境中相对自主地(即脱离本能地)处理信息,并具有一定的学习能力。在信息活动中此时不仅有反馈,而且有根据对规律性经验的记忆超前模拟外部环境进展过程的操作,即预见未来事件的来临而对可能的应变方式做出选择。在哺乳动物那里还出现了梦境这种信息世界。由于在这个阶段信息活动具有了相对的独立性、自主性,我们可以说质能活动与信息活动处于相互借助、相辅相成的局面。迨至于人这个拥有高度发达的处理信息的器官──大脑皮层的高级动物出现,信息活动的地位在自然界又发生了飞跃。因为人的条件反射可以建立在像语词这样的抽象符号构成的第二信号系统的基础上,区别于一般动物的只建立在与各种实际事物相关的感性直观的第一信号系统的基础上,这使得人能够进行理性思维——一种高级的运用逻辑规则甚至数学法则处理世界信息的能力。人在语言中第一次实现了世界的信息化亦即符号化。随后高度发展的信息活动显得愈益远离直接的控制活动而具有独立、自主的形态,比如两个人进行交谈或某个人写书都是在进行信息活动(交流信息和编码信息),而这看来是自为目的的。但是信息活动的最终本质仍然是指导质能活动更加经济有效地实现主体的实践目的。由于控制实践的活动变得愈益宏大,发挥指导作用的主观信息也变得愈益复杂而超出了指导简单控制活动的“指令信息”的模式。在自动机中成套的指挥受控行为方式的信息形成“程序”、“软件”。在人类社会中人们根据设计图纸建造楼房,根据宪法治理国家等等,凡此种种体现了人们在自觉的实践活动中通过信息控制来调节物质、能量的管理。以上所述看来表明了信息的作用在自然界中的辩证发展的历程:由质能活动利用信息活动到质能活动与信息活动相互为用再到信息活动主导质能活动。信息活动的重要性随着控制主体的能动性的提高而增加。

 

信息的能动本质发展到今天已使它从作为对现实的反映到能把现实虚拟化,因此凭借电子计算机和网络技术等高科技条件的支持,“虚拟现实”、“虚拟实践”、“虚拟对象”在当今的世界上大发展。这个“虚拟化”潮流预示着人类意识在对世界实行了语言化之后将能推进的更深刻的信息化。这个“虚拟化”也是具有多种形式、含义和目的的。它可以是一种生活方式,如人们进行“虚拟旅游” 或生活在“虚拟家庭”。这是在电子网络中利用先进的多媒体技术给人们营造一个仿真的理想生活环境,使人们感性地生活于其中达到娱悦精神的目的甚至实现在现实生活中不能满足的愿望。它也可以是一种实践方式,比如实现“虚拟管理”在理想模型中根据实际情况合理配置资源,由于许多本来需要经过大量实践活动才能取得的结论在虚拟实践中可以容易获得,又避免了生产活动中大量人力和物力的耗费,因而能实现管理运营的高效化。它也可是一种认识和研究的方式,在对许多具体对象的虚拟化研究中(如研究“人工生命”),人们只是通过在电脑上建构对象的数学模型进行数字计算来解决问题。这时研究者把构成世界的本质要素看作是信息(比特的世界)而不是物质,把不同的物理过程用表示不同的构成方式和过程的处理信息的算法来表示。这样可把对整个宇宙的认识都归结对信息单元进行数学运算的过程,就如人们在人脑中可能通过逻辑思考来理解宇宙的一切。从这一切虚拟化形式中,我们看到信息世界与可能世界密切相关。信息形式是构筑和表达可能性世界的手段,而虚拟世界往往是经过合理组织的可能性世界。而虚拟世界之为“虚拟”仅因它没有实物的形式,而有时从它们表现了符合客观事物的规律性因而是可实现的可能性来说,它们并不纯粹是虚拟的。这犹如在技术实践中人们把许多原本在自然界中并不存在而只是存在于可能世界中的人工创造物(像钢铁、塑料、汽车等)在现实中加以实现。现实世界和虚拟世界可以形成一个广义的世界,在其中发生着二者的交流,而代表合理的可能性的虚拟世界可以引领现实世界的发展。于是我们看到信息原本主要是用来使控制主体知道在现实对象的多种发展可能性中哪一种可能性变成了现实性的,而现在却主要用来帮助主体在可能性空间中发掘合理的可能性并促其转化为现实性。因此,现实对信息的决定作用为主愈益转变为信息对现实的反向决定作用为主。 

 

美国技术哲学家阿伯特? 博格曼(Albert Borgman)在他的《抓牢现实——世纪转换之际的信息的本性》一书⑻中,也类似地描述了信息的作用的变迁,他说信息在人类社会发展中经历了三个阶段:1.自然信息:关于现实的信息(information about reality),2.文化信息:为着现实的信息(information for reality),3.技术信息:作为现实的信息(information as reality)。我们也可把这三个阶段意译为:反映现实的信息,改组现实的信息和制造现实的信息。我们也由此想到卡尔?波普尔提出的“三个世界”的理论:物理世界(世界1)、精神世界(世界2)和作为人类精神的产物的思想内容的世界(世界3)。作为精神实体与物质实体的相互作用的产物的世界3本质上是一个信息世界。过去我们感到世界3的独立性和自主性很难理解,现在从虚拟世界的反作用于现实世界以及它与精神实体的相互作用中我们可以理解到这一点了。这一切都体现出人类作为“万物之灵”的本质原因就在于他是一个“信息动物”。

 

 

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