中国人民大学哲学系苗东升教授成果展示

个 人 简 介

苗东升，男，汉  族，榆社县岚峪村人，出生于1937年10月。1960年毕业于北京师范大学数学系，在航天三院供职20年，其中5年当兵。1979年12月调中国人民大学任教21年，前后讲授高等数学、模糊学（本科）、系统科学（硕士）、系统思维（全校文科博士）等课程。2001年退休，继续从事系统科学、复杂性科学及其在人文社会领域应用的研究。已发表文章约300篇，出版著作《模糊学导引》《系统科学原理》《混沌学纵横论》（第一作者）《系统科学辩证法》《系统科学精要》《系统科学大学讲稿》《开来学于今——复杂性科学纵横论》（修订版改名为《复杂性科学研究》）《钱学森哲学思想研究》《钱学森系统科学思想研究》和《复杂性管窥》，还有三本书待出版。

论 文 著 作

论文：信 息 载 体 研 究  

 内容提要：本文论述了有关信息载体的五个问题：（1）信息载体的主要技术性能；（2）信息与信息载体的进化；（3）符号信息载体的特征；（4）信息载体的层次划分；（5）信息                       不是物理的，信息载体才是物理的。

关键词：信息；裸信息；信息载体；符号

学术界的信息研究迄今很少涉及信息的载体。针对这种情况，杨伟国曾提出“对信息的把握是否可以先从它与载体之间的关系来探讨”[1]的意见，我很赞同。信息载体的研究是信息理论研究的一个重要方面，撇开载体谈信息，有关信息的许多问题（包括什么是信息）都无法说清楚，甚至可能走上歧路。

                         信息载体及其技术性能

我们把客观存在的各种信息活动，包括信息的采集、表示、记录、编码、、解码、传送、加工、增殖、创新、存储、提取、转录、翻译、控制、利用、消除等，统称为信息作业（或运作）。其中每一项都是针对信息载体进行的，采集信息所采集到的是携带信息的载体，传送信息所传送的是携带信息的载体，处理信息所处理的是携带信息的载体，存储信息所存储的是携带信息的载体，等等。不存在与载体无关的“裸信息”，也不存在与载体无关的“裸信息作业”。由此规定了考察信息载体的重要性。

一切可以盛载信息的物质形式，叫做信息载体。从技术角度看，它有五个重要属性：

第一，信息载体必须具有物质性，服从物质运动规律，因而可以或者借助人的感官感

受它，或者利用仪器测量记录它，或者借助人的机体 + 技术手段操作变换它。

第二，信息载体必须具备表达、记录或固定信息的可能性。事物A能够以事物B为信

息载体，前提是A作用于B时能够引起B的变化，A的信息就包含或记录于这些变化中，A为信源，B为载体。A引起B的变化越多样丰富，B载荷A的信息就越多样丰富，表明B作为载体的性能越优良。反之，A作用于B但在B上留不下什么变化的印迹，表明B不能充当A的信息载体。一块石头掉在水泥地板上，我们很难从地板上提取有关石头的信息，因为地板几乎没有变化；如果掉在泥土上，就会引起泥土的显著变化，从它所砸出的泥坑中能够提取有关石头大小、形状、轻重、表面光滑程度等信息。鉴于不同物体载荷信息的性能不同，人们总是寻找那些容易表示、固定、记录信息的物体做载体。

第三，作为信息载体的物体必须具备足够的保持信息能力，这种能力越强（强指清晰、易辨识、保存时间长），载体的性能越好。A作用于B而引起B的显著变化虽然记录了A的信息，但如果这种变化难以保持，即变化容易消失、B的原貌容易恢复，B也不宜用作A的信息载体。有副对联说：

                  马足踏开岸上沙，风来复合；

                  橹稍拨破江心月，水定还原。

上联说的是沙这种物体不是马足信息的良好载体，因为风一吹沙即复合，无法保留马的足迹。下联说的是水的流动性使它既容易改变，也容易回还原貌，一旦还原便无法保留水中漂浮物的信息，故不宜作为信息载体。后一点在成语“船过水无痕”中讲的更明白：船只在水中航行虽然引起水的变化，留下船的形状、体积、重量等信息，但无法保存；一旦船离开那里，这些信息也随之消失。一切难以保存信息的物体都不宜用作信息载体。

第四，信息载体应具有易传送性。人类社会的各种信息作业中，信息的传送是关键环

节之一，但信息是通过载体的传送而得以传送的，不能移动或传送的载体（如承载岩画的岩石）用途极为有限，不便传送的载体算不上好的载体。所以，易于传送是衡量信息载体性能高低的重要依据。

第五，由此引出信息载体的另一个重要属性——传送不变性。信源的信息须借助载体的物理属性才能表示、固定、记录在载体上。能够传送的载体如果在传送过程中发生变化，或多或少会导致信息损失或畸变，严重时会失去全部信息。这就要求载体被用来表示信息的那些物理特性在传送中不发生变化。例如，强度和频率是物质波动信号的两大特征量，信号的强度在传送中必然衰减，不宜利用它来表示和传送信息。信号频率在传送中能够保持原状，正是这种传送不变性确保利用频率编码表示的信息能够在传送中保持不变，从而使物质波动信号成为良好载体1。又如，物质系统的动力学过程有稳态与非稳态之分，非稳态不能用来表示信息，也就谈不上传送信息；稳态可以用来表示和传送信息。特别地，双稳态常被用来表示和传送信息，其功用相当于数码0和1。信息是借助载体的那些在传送中保持不变的物理特性来表达和传送的。

人类使用的信息载体有三种基本形式。第一类信息载体是物质实体。系统向外发射的微粒流（如射线、生物信息素），或挥发物（如气味），耗散结构的排泄物，从系统中分离出来的某些部分（如有机体的切片、军队的俘虏），系统损坏后残留的片断，都是信息载体，只要没有销蚀毁坏，就都载荷着原系统的某些信息。“折戟沉沙铁未销，细将磨洗认前朝”， 杜牧的这两句诗说的就是作为载体的折戟尚未损坏，能够据之提取有关前朝的经济、科技、政治、军事、文化信息。相反，如果“折戟沉沙铁已消”，便无法磨洗认前朝了。

第二类信息载体是物质波动信号。原则上说，一切形式的物质波动信号均可作为信息载体，如声波、光波、电磁波，由于它们本身的流动性，能够携带着信息快速运动，都是易于传送的信息载体。机械振动信号原则上亦可传送信息，如歌曲《纤夫之爱》所唱的那样，纤绳联系着坐在船头的妹妹和岸上拉纤的哥哥，以纤绳振动产生的机械波为载体，便有了“我俩的情，我俩的爱，在纤绳上荡游游”的信息传递。但机械波作为信息载体的性能很差，难以被用作载体，故人类几乎不利用机械波作为信息载体。

第三类是符号载体，将在后面专门讨论。

                         信息和信息载体的进化

物质世界在不断演化，总的趋势是由简单到复杂、由低级到高级的进化。作为物质运动的重要属性，信息运动也经历了从简单到复杂、从低级到高级、从完全依附于物质到对物质具有相对独立性的进化。信息运动的进化离不开信息载体的进化，在一定程度上说，信息进化和信息载体进化原本是一回事，信息的进化需要通过载体的进化表现出来，人们只能根据载体的进化来了解信息的进化。

在物理化学（无生命）层次上，信息运动完全是物质、能量运动的附属者，不同物质系统通过直接相互作用交换信息。相互作用的事物既互为信源，又互为信息载体，且互为信宿（信宿可看成特殊的信息载体）。在物质世界的这一层次上，A作用于B导致B的变化记录了A的信息，B作用于A导致A的变化记录了B的信息，亦即实现了信息交换，信息作业仅此而已，不存在对信息进行编码的问题，没有专门的信息表示、转录等操作。就是说，在物理化学层次上，只有非编码信息，不存在编码信息，没有基于编码的通信，更谈不上严格意义上的信息加工处理，故属于信息运动的最低级形态。

互为载体的信息交换，两个不同事物A和B通过相互改变对方而把自身的信息加载于对方，属于最低水平的信息作业。由此规定了信息和信息载体进化的一个方向，就是信源和信息载体需要分离，如果B记录了A的信息却很少引起A的改变，就可以把A只看成信源，把B只看成信息载体。信源和信息载体在进化中实现分离的可能性存在于客观世界本身。互为信息载体的两个事物在改变对方的能力上一般并不对称，直接相互作用而完全不被他物改变的事物原则上并不存在，但被改变的方式和程度原则上不一样，作为对方信息载体的效能也不同，有时差别很大。作为相互作用的双方，A引起B的变化多而B引起A的变化少，B携带A的信息多而A携带B的信息少，这种情形是常态。此类现象在社会生活中更是司空见惯。一对青年男女偶然相遇，甲给乙留下深刻印象，从此念念不忘；而乙给甲几乎没有留下什么印象，“人一走，茶就凉”，以至造成种无数“多情却被无情恼”的悲剧。这种不对称性正是信源和载体能够分离的客观根据。宇宙的进化需要产生一种物质形式，它的功能主要甚至完全是充当信息载体。信源和载体的分离产生了专门从事表示、记录、携带信息的物质形式，有了“专职”信息载体，允许信源和信宿通过信息载体这个中介而间接交换信息，避免直接碰撞，将极大地提高信息作业的水平和效率。如果A改变了B而完全未被B所改变，信源与载体完全分离，载体携带了信源的信息而完全不影响信源本身，这种情形是最理想的。

在自然界信息运动的进化史上，第一次重大飞跃是生命的诞生，创造出一种特殊的信息载体DNA。DNA载带的已是一种编码信息，它的出现意味着自然界第一次可能产生一种系统，它有能力以精确有序的方式编码表达自身的微观信息，并把它录制于载体DNA上，通过复制DNA而使自然进化中创造和积累的生命信息得以保存，系统得以复制。精卵结合形成携带子代基因信息的载体DNA，并不会影响父母的身体，是理想的信息载体。无生命世界的信息作业基于非编码信息来进行，生命世界的信息作业基于编码信息来进行，这可能是生命与非生命的基本区别之一。从只有非编码信息到出现编码信息，在自然界的演化史上具有极为重要的意义。

对信息进行编码表达的信码又分物质码（非符号码）和符号码两种。构成DNA的四种核苷酸A、T、C、G都是物质形式，故DNA本质上仍然是物质实体码，不是符号码，DNA的出现远不是信息载体进化的终点。不过，大量不同的DNA完全靠A、T、C、G的排列顺序来区别，表明四者也具有一定的符号功能，DNA也具备符号码的某些特征，或许可以称其为准符号码。有了这种信码可以产生生命体，载带生命信息，却不足以产生和载带神经信息，更谈不上产生和载带意识信息，生物信息仍然完全依附于物质实体。

自然界信息和信息载体进化的下一个重大步骤是出现神经系统这种信息载体，能够把外部世界物质运动的信息转化为由神经信号携带的信息，即神经信息，最终进化出脑神经系统。神经信息的出现代表信源和载体相分离达到新的水平，动物通过神经系统接受和携带外部世界的信息而不改变外部世界。动物脑，特别是作为其最高形态的人脑，是大自然进化出来的一种独一无二的物质形式，它唯一的功用是进行信息作业（包括信息作业的一切可能形式），其功能是世界上任何其他事物不能比拟的。脑神经系统之所以能够从事各种信息作业，首先在于脑本身是一种能够盛载信息的特殊物质形式，一种极为奇异独特的信息载体，只有在这种物质形式上才能产生、表示、记录、加工、存取和消除意识（精神）这种最高形态的信息，涌现出对于物质运动具有相对独立性的意识运动，进行最复杂、最丰富多彩的信息作业。可见，有必要把脑作为一种信息载体来考察，而忽视这种研究可能是目前脑科学研究的一个缺陷。

作为特殊信息载体的脑神经系统，是一种复杂的非线性动态网络，它的信息作业依靠脑内生理运动的状态或神经信号对意识信息进行编码表达，从事各种信息作业。这种信码本身也是一种物质码，还不是符号码，但天然具有转化为符号码的可能性，以便使脑内的意识信息外化，其神奇之处我们还很少了解。脑能够也只能够接受、传送、处理、存取由神经信号载荷的信息，这既是它的神奇之处，又造成对脑内信息作业的严重束缚，尤其是对通信和信息加工处理的限制。脑神经网络作为信息载体的最大缺点是脆弱性，极易损坏，不能通过与其他事物直接相互作用而交换信息，不得不被坚硬的壳体封闭起来。脑在进行意识活动时必定向外发送电磁波，但极其微弱，携带的意识信息量极其微小，原则上不可能被其他脑接收到。自然界的信息运动进化到这一步，一方面，出现了意识这种最高形态的信息，产生了和其他个体交流信息的自觉要求；另一方面，意识活动被封闭在个别脑壳内，极难和其他个体交流：两者构成一对尖锐矛盾。解决这一矛盾的唯一途径是创造一种特殊的信息载体，它是一种外在于人脑的特殊物质形式，利用它能够编码表达和载带脑内意识信息而离开脑神经系统，使意识外化，又具有可感知性（可视、可听、可触），能够为别的个体接收和解读，从而相互交流信息。这就是符号载体。

最初创造出来的符号载体是利用人体自身器官编码表达意识信息的肌体语言，包括表情、眼色、肌体动作、简单的鸣叫等。高等动物已经具备这种能力。依靠机体语言能够编码表达的意识信息极其有限，极难规范，耗费能量却很大，信息作业的效率极低，远不是解决上述矛盾的有效途径。所幸的是，人类脑和发声器官、听觉器官的发展提供了另一种解决方案。自然界进化到这一步，如恩格斯所说，“这些在形成中的人已经到了彼此间有什么东西非说不可的地步了”，作为信息载体的人类自然语言终于“从劳动当中并和劳动一起产生出来”[3]。

用自身器官引起空气震动来编码表达意识信息，避免像互为载体的物理对象那样直接改变脑系统这个信源，表示信息载体性能的极大提高。人类自然语言是高性能、高效率的符号载体，从此才有了严格意义上的信息处理、存取和通信。不过，这也是自然界信息载体进化的最后一步。

                             人工符号载体

自然语言并非信息载体进化的最后一步，紧接着的一步是产生了人工符号载体。用这种符号记录、传送、加工、存取信息，才使信源和信息载体发生最大限度的分离，从而给各种信息作业、特别是信息的加工处理提供最有效的手段。

脑内的意识信息之必须通过符号载体而外化，仅仅从人际交流信息（通信）的角度阐释是远远不够的。在脑内进行的各项信息作业中，最关键的是信息的加工处理，只有通过这项作业才可能有信息的增殖和创新，此乃人类进化最深层的源泉。自然语言作为符号载体，凭借它进行信息作业所依据的主要是听觉信息，意识信息外化后能够参与思维运作的人体器官主要是言语器官和听觉器官。人脑能够获取、加工、利用的视觉信息远多于听觉信息，但人体很难凭借肌体语言表达、发送、存储视觉信息（靠眼神、表情等表达和发送视觉信息太有限），由于不能给视觉信息以系统的编码表达，大大限制了人脑信息作业特别是信息加工处理即思维的广度和深度。在早期人类的思维活动中，视觉器官处于次要地位，而手这个行为器官更置身于思维活动之外。这样的思维活动几乎不具备实践的品格，致使思维的水平和效率极为低下，其关键正在于缺乏一种能够使视觉信息外化的恰当载体。

冲破这一限制而导致信息载体的另一重大进步，是视觉信息的符号编码表达，即人工语言这种信息载体的创造。这里的关键是从物质世界中抽取一切能够用形来表达的信息，抽象出形的概念，并拟定事物形状的符号表达方式，把人体由神经信号记录并传送给大脑的关于外部事物的形态、形体、形状、空间分布和空间关系的信息用人工符号表示出来。最初的创造物可能是岩画之类的东西，成熟的产物则是各民族的文字。文字的出现使人脑的各项信息作业都发生了质的提升。以思维运动为例，由于眼、耳、口、手共同参与其间，把脑内的思考用口说出来（言语实践），用文字等符号表达记录下来（写、画实践），转化为脑外信息作业；借助言语文字处理过的信息，通过眼、耳等又转译为神经信息，反馈给大脑，重新激发思维运动，然后通过眼、耳、口、手再次参与而再次外化，再次进行加工、修正、补充、提高，形成头脑运思、口手编码、眼耳反馈的循环往复的非线性运动，以至可以用计算机这种物质系统来模拟。这就赋予思维活动以鲜明的实践品格，大大提高思维的广度、深度和效率。脑内寻寻觅觅，口中念念道道，手下写写画画，彼此问答争论，人脑思维正是通过这种实践活动方式才达到现在的水平。人类能够拥有今天这样的高智能，文字等人工语言的发明居功至伟。

人工符号作为信息载体有以下特点。第一，除了能够载带信息（包括借符号形态载带美感信息，如书法）之外，它别无物质实体的任何其他功能；第二，除了保留物质实体的某些可感知性（可视、可听、可触摸），它舍弃了同一切信息作业无关的物质属性，连质量这个最基本的物质属性也变得没有任何意义，人们从事信息作业从不计较符号的质量。信息载体保留的物质属性越少，作为载体的性能越高，信息作业的效率越高，表示载体的形态越高级。第三，用人工符号把意识信息固定在人体之外的载体上，是固定信息却对载体改变最少的加载方式，表示信源和载体的分离比有声语言更进一步，信息作业效率更高。由于这些特点，符号载体才具备编码表达大脑中那些抽象信息或形象信息的特有功能，获得信息作业的最高效率。不借助人脑的自然界不可能进化出如此高效率的信息作业。

从非编码信息到编码信息，从出现DNA到出现脑神经系统，从物质码到人类创造自然语言这种符号码，信息载体的进化都是自组织的结果。而文字的出现意味着从此开始了信息载体的他组织进化，新的信息载体只能是人的自觉创造物。其核心是各种人工语言的创造，如数学语言（符号），音乐语言（符号），工程设计语言（符号），直到计算机语言0、1符号串。贯穿信息载体进化历史的主方向，是越来越减少信息作业对物质能量的依赖，越来越提高信息作业的效率。有声语言对物质的依赖少于肢体语言，人工符号对物质的依赖少于有声语言，而相应的信息作业效率却大大提高。就数量信息的载体看，结绳记事（绳是实物载体，结是符号，打结是信息编码）最初级，它以物质实体为记号；阿拉伯数字最高级，除1之外，其余数字都是没有任何形象成分的抽象符号；相比之下，中文数字符号保留的物质属性较多，计算效率也较低。就各种自然语言看，拼音文字作为信息载体的物质属性更少，更有利于抽象思维这种信息加工；汉字保留了大量形象这种物质属性，更利于形象思维这种信息加工，两者各有所长。

然而，只要是信息载体，就或多或少保留着某些物质属性。物质载体（包括实体的和波动信号的）自不必说，作为高级信息载体的符号，如语音、文字、数字等，仍然是物质的东西，需要借助一定的物质实体或物质波动状态才能表示和固定，以便盛载和传送信息。言语声色依赖于发声器官和体态的变化，文字或数字需借助某种有色颜料涂抹、撒播或刻划在实物载体上，盲文更需借助物质表面凹凸不平来表示，它们都属于某种物质形式。对物质依赖性最小的信息载体要数作为电脑语言的0、1符号串，人工符号载体进化到这一步，载体的物质属性似乎已减少到极点，不大可能创造出比它更少物质性的符号载体了，信息载体大的进化或者到此为止，或者需要开辟我们现在还无法预测的新方向。

                            信息载体的层次性

杨伟国还提出一个独特别致的观点，认为一个信息可以是另一信息的载体[4]。笔者对此说有所保留，认为杨氏命题固然存在对信息和载体的误解，却也包含合理内核，它提出信息载体的层次（杨氏认为是信息的层次）问题，颇有意义。

有各种各样的信息载体，有些载体需要并且可以载带于别的载体上。纸张、磁带、文字、语音都是信息载体，但文字可以固定在纸上，语音可以固定在磁带上，一种载体载带另一种载体，前者也就盛载了后者携带的信息，而不是一种信息载荷另一种信息。纸张和磁带完全是物质的，文字和语音虽然是符号载体，但还保留、也仅仅保留了可视可听这种物质性，显示出载体之间有层次的不同。就脑系统而言，物理运动是生理运动的基础，生理运动是心理运动的基础，物理信号载带生理（神经）信号，生理（神经）信号载带心理信号，信息载体的层次也很清楚。显然，信息载体的层次是按照它们具有的物质属性强弱多寡来划分的，强者携带弱者，多者携带少者。

进入意识（思维、心理）活动领域后，层次问题就变得复杂了。通常在谈论意识或思维或心理活动时，只把它们当成信息活动，不考虑载体问题，造成许多认识混乱。在涉及意识、思维、心理问题时，尤其要强调世界上不存在裸信息，只要讲到信息，总会涉及具有某些物质性的东西，总是物质性多的信息载体载带物质性少的信息载体。载体的层次划分同时意味着信息的层次划分，信息的层次区别可以归结为载体的层次区别，二者实质是一回事。一篇小说的故事情节、主题、文采等都是信息，老师读了故事后要学生概述其主题，因为故事情节可以看作主题、文采、作者风格等信息的载体。但故事情节能够发挥载体的功能，在于和主题比较，它对物质性的依赖更多，离物质世界更近，归根结底还是借助于物质性来载带主题信息。科学理论知识载带哲学思想的信息，诗的内容载带诗的神韵和境界这种信息，等等，也是这个道理。文章、文事、文采、文风等都是信息，但与古人讲的道相比较，文的抽象性较弱，能够充当道这种信息的载体，故中华文化有文以载道之说。中国文论讲究言外之意和言内之意的区别，既然是意，不论言内的还是言外的，都属于信息而非物质；但二者对物质的依赖性有区别，言内之意直接联系着文字符号，离物质世界更近，故可以充当言外之意的载体，直接阅读那些文字以把握言内之意，再通过细心品味言内之意就可以领悟到某些言外之意[5]。在人类的信息活动中，概念、判断、理论等都是信息，但不同的概念、判断、理论的抽象程度不同，越具体的东西和物质的联系越多，越抽象的东西和物质的联系越少，故具体知识被当成抽象知识的载体。所谓抽象就是抽去对象的物质性，但人脑不可能把物质性彻底抽象掉，即使意识中最抽象的东西也不是裸信息，而是脑这种特殊物质的特殊属性，由于它们仍然联系着某种物质属性，才能被人意识到，并被加工、记忆和交流。

在大脑的意识活动或思维活动中，潜意识信息的载体是脑神经系统的生理运动状态，属性一种非编码信息；显意识信息主要是能够用符号载体编码表达和载带的信息，思维过程就是用语言文字对潜意识信息进行编码表达使它转变为显意识的过程。有时候，我们意识到头脑中有了某种念头或想法，甚至思潮汹涌，却感到想不清说不清。这种情况意味着潜意识信息已积累得足够多，到达向显意识转化的临界点，但只有运用语言文字对潜意识信息进行编码表达，才能够完成向显意识信息的转化。潜意识信息不可能编码表达，显意识中只可意会、不可言传的信息也是非编码信息，即老子所谓不可道之道，不可名之名。明知不可道却想道，明知不可名却想名，表示它们已经不是潜意识，本质上应算作显意识。可见显意识信息由两部分组成，一部分是可以用语言文字编码表达的信息，一部分是刚刚从潜意识层次升华出来、自我能够感觉到、但还不能编码表达的信息。中国人常讲言不尽意，或言有尽而意无穷。所谓言不尽意者，乃是潜意识信息中那些开始向显意识转化（可以意会）、但还不能用语言文字编码表达（不可言传）的东西。所谓言有尽而意无穷，指能用语言文字表达的显意识信息是有限的，而存在可以意会却不能言传的意识信息，便令人感到潜意识信息无边无际，深不可测。

信息载体的层次性是信息理论及其应用的一个重要问题，涉及各种信息作业，特别是信息的转录，即把某种载体携带的信息转移到场另一种载体上。无生命领域的不同事物之间主要是通过直接相互作用、相互改变来相互加载信息，原则上无法有效地转载信息，因而不能自复制。有了DNA这种编码信息载体，生物能够把父代的信息转录传递给子代，使系统具备自复制功能，此乃生命信息与非生命信息的本质区别之一。信息载体的层次性对人类意识或思维活动更具关键作用。脑物质不可能也不允许通过和外部事物的直接相互作用来接受外部事物的信息，必须通过感觉神经系统把外部事物的信息转变（编码、录制）为视觉的、或听觉的、或触觉的、或味觉的神经信号，传送、转录于脑神经系统，经过脑内信息作业，再用语言文字转录于体外的载体上，整个过程都有赖于把握载体的层次性。

以上说的主要是信息在不同层次载体之间的转移，还有信息在同一层次的不同类载体之间转移问题。把一种物质载体中包含的符号信息转移到另一种物质载体上，叫做转录，原则上可以做到避免发生信息的畸变和损失。把一种符号载体中包含的信息转移到另一种符号载体上，叫做翻译，原则上不能一一对应，出现某些畸变、损失或增殖是难免的。

                            信息是物理的吗？

随着人们对量子信息奇异特性的逐步认识，以及计算物理学的发展，上世纪80年代以来物理学界出现一种新思潮，把信息概念引入物理学，试图从信息角度给生命、物质、存在、宇宙本质等重大科学问题以新的解释，形成一个新的科学思潮。他们的一些代表性观点有：惠勒（John Wheeler）命题“万有源于比特”[6][7]，兰道（Rolf Landauer）命题“信息是一种物理实在”[8]，赛格夫莱德（Tom Siegfried）命题“信息是物理的”[9]。

仔细琢磨这些提法，一方面，确有一些极为深刻而重要的新思想，有可能代表未来科学发展的重大新动向，必须认真发掘；另一方面，显然存在一些重大疑点，我们不能全盘照收。而问题的来源正在于他们混淆了信息和信息载体，把信息载体的一些本质特征赋予信息，再用如此包装了的信息概念去解释生命、物质、存在、宇宙本质等重大问题。不过，这也使有关讨论与本文主题发生联系。全面地剖析和回应这一思潮需要专题论述，本文仅就赛格夫莱德推崇的兰道原理作些分析。

兰道是计算物理学家，长期研究计算和计算机使他形成一些独特想法，认为测量、通信和计算都是交换信息，不赞同处理1比特信息所需能量耗费存在最小值这种流行看法，断定“计算本身所需能量不存在任何最小值”[10]（准确地说，不存在正的最小值），测量和通信亦然。兰道认为，作为信息处理的计算过程，只要放慢计算就可以减少磨擦，从而减少产生废热；因此，计算过程原则上可以逼近能量的零损耗，唯一需要消耗能量的是消除信息。兰道及其追随者常常举例说，用橡皮擦掉纸上的铅笔痕迹必需耗能，但输入信息无须耗能，因为计算机“忘记”输入，要紧的只是答案（输出）。计算物理学界把这一套论断称为兰道原理。按照赛格夫莱德的另一种表述，就是“消除比特（信息——引者）所需能量损耗存在最小值”（指正的最小值）[11]。

兰道原理实际是一个假设，提供了认识信息载体特性的一种新角度，但也由此而引出一些错误理解。由于没有裸信息，消除信息只能通过消除载体来实现，擦去笔迹或烧掉纸张就是通过消除载体而消除信息。载体已不存，信息将焉附？笔迹未擦去，信息怎消除？但兰道离开载体谈信息，把信息载体（如数字）当成信息本身，就给自己种下祸根。给计算过程输入信息是通过输入信息载体而实现的，写在纸上的字迹或打印在纸上的0、1符号串就是载体，而载体是物质的，故输入载体必需耗能，只是比消除信息的耗能可能要小。这里涉及的不是要不要耗能的问题，而是输入信息的耗能少于消除信息的耗能这种不可逆性或不对称性，此其一。其二，这种不对称性只对计算机的信息作业才成立，对人脑的信息作业另当别论。兰道忽略了一个妇孺皆知的事实，即人脑记住信息（输入）所耗能量一般要比忘记（消除）信息大得多，大量信息须反复背诵才能记住，遗忘却几乎总是在不知不觉中实现的。这也是信息过程的不可逆性或不对称性，但同兰道等人的设想反向而行。由此可见，人脑进行的信息作业和在计算机中进行的信作业理有重要差别。

兰道说：“信息（数字的或其它的）不是抽象物，它必定和某种物理表达相联系。”[12]他的前一句话不正确，数字只是载体而非信息，载带信息的数字或别的符号仍然是物理的，数字不是抽象物不等于信息不是抽象物。所谓抽象物是从非抽象物中抽取出来的，二者不可能截然分开，没有绝对的抽象物（裸信息），一切抽象物都蕴涵于非抽象物之中，信息这种抽象物只能作为一种特殊的物质属性而存在于物质之中。兰道的后一句话是正确的，信息必定和某种物理表达相联系。但物理表达就是信息的载体，物理表达或载体当然是物理的，与物理表达相联系、却不是物理表达本身的信息不再是物理的，而是抽象物；否则，作为“物理实在”的信息就能够自己表达自己，无须依赖另外的物理表达了。所以，兰道本应这样说：“信息是抽象物，但它必须和某种物理表达相联系”。不过，一旦他这样说，就同我们的观点一致了，因为我们的回答是：信息载体是物理的，信息本身不是物理的。不过，兰道原理提供了这样的启示：符号载体对物质依赖性的减少可能没有正的下限，随着科学技术的进步，信息载体的物质依赖性或许可以减低到可以忽略不计的程度。如果这一点成立，当然具有重要技术意义。

   今天回头去看申农的信息度量方法，高明之处就在于避开对质量、动量、能量之类物理量的度量，转而考量编码所用符号的多少以及选用符号的随机性，通过直接度量载体而获得对信息的间接度量。只要把载体的物质属性减低到符号水平，并把编码表达规范化，对所用符号载体多少的度量就在相当程度上代表了对信息的度量。质量这种物理性质对于用来编码表达信息的符号已无意义，但编码表达用了多少符号及其相关性质是有意义的，需要加以度量。用同一种规范化的符号表达可言传的意识信息，只要没有冗余，所用符号越多，所携带的信息也越多。对所用符号多少及相关性质的度量仍然是对物质的某种度量，却与传统度量概念具有完全不同的性质。既然不存在裸信息，就不应奢望完全撇开物质去度量信息，只能通过度量载体而度量信息。所以，语义、语用信息如果能够度量，也应是对载体物质属性的某种度量，但和语法信息相比，必定更加新颖独特，更加微妙。申农的信息度量方法有明显的局限性，它包含这样一个推论：所用编码符号少，携带的信息也必定少。这意味着可以断言：一首五律的信息必定少于一首七律；同一份联合国文件，从中文翻译成英文必定增加信息，因为中文文本比英文文本薄。这当然是荒谬的。于是我们又一次回归本文的论点：不可把信息与信息载体混为一谈，对信息载体的度量毕竟不等同于对信息的度量。

    参考文献

[1]、[4]杨伟国，信息思维的新探索，打印本。

[2]姜璐，信息是什么，载李喜先主编《21世纪100个科学难题》，科学出版社，2005，671页。

[3]恩格斯，自然辩证法，人民出版社，1959，137页。

[5]苗东升，“言意之辫”新辨，贵州大学学报，2003（5），20-26页。

[6]约翰·霍根，科学的终结，孙雍君等译，远方出版社，1997，117页。

   [7]、[8]、[9]、[10] 、[11]、[12]，Tom Siegfried,The Bit and the Pendulum:From Quantum to M Theory    The New Physics of Information,John Wiley & Sons,Inc.New York 2000,7、59、66、70、72、67

                     Exploring Information Carrier 

                             Miao Dong Sheng

    Abstract  We have discussed five problems:(1)the technological performances of 

information carrier;(2)the evolution of information carrier;(3)the symbol carrier;(4)the different levels of carrier;(5)is the information physical ?

Key Words  information; bare-information; information carrier; symbol.

复杂性科学研究

作者: 苗东升 著

出版社: 中国书籍出版社

ISBN: 9787506831222

出版时间: 2013-01

内容简介：

本书考察复杂性科学兴起的历史背景、孕育和产生的过程、迄今的主要成果，论述复杂性科学在科学发展史上的地位--代表科学整体作为系统的一种新的历史形态，从科学、哲学、方法论、思维方式、逻辑工具和实践基础等方面揭示复杂性科学的特点，对国内外复杂性科学主要学术流派的长处和短处作出评价，同时结合社会主义建设和复兴中医谈论了它的现实意义，并对它的未来动向作出评估，对我国如何发展复杂性科学提出一些建议和设想。

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