肖勇
(华中师范大学信息管理系武汉430079)
【摘 要】从历史发展的角度对信息研究的整个演进历程进行探讨，指出信息研究发展到当前的现代信息科学，经历了感性认识、理性启蒙、理论形成、科学创建和学科群研究5个发展阶段。并在此基础上进一步指出对历史的准确把握有助于推动当前信息研究的开展。
【关键词】信息 信息论 信息科学 信息学科群 信息研究
[分类号]6201
The Historic perspective of Information Researches
Xiao Yong
(The Department of Information Resources Management, Central China Normal University, Wuhan)
Abstract: In the view of historic revolution, this paper makes a discussion on the whole developing process of information researches and points out that the information studies and researches can be divided into five stages, including perceptual knowledge, rational enlightenment, theory forming, science founding, discipline group research, etc.
Keywords : information, information theory, information science, information research
信息研究的历程，是人们对信息的认识不断发展、深化，由感性认识到理性认识，由现象罗列到本质挖掘，由感性解剖到结构分析，由价值判断到哲学抽象，由经验到理论再到科学，以至学科群的过程，也是信息由技术领域向社会领域延伸、全面扩展的过程。从历史的角度综观整个信息研究历程，可以将信息研究划分为感性认识、理性启蒙、理论形成、科学创建、学科群研究五大阶段。通过对信息研究的历史维透视，可以更好地把握现在，展望未来，有力地推动信息研究的不断发展。
1感性认识:不自觉地“研究”信息
人类自诞生之日起，就在同信息打交道。人的劳动、语言和意识都具有信息活动的意义，远古社会的“结绳纪事”与古代社会的“举烽火为号”实际上就是一种原始的信息存贮和传递方式。古代人类的许多重要发明，如文字、笔墨、纸张、印刷术等，都属于或包含着信息技术的创新。可以说，人类的起源和进步就是以信息处理和传播方式的进步为基础的，人类正是在社会实践中逐步认识到了获取信息和利用信息的重要性。然而，由于受当时的认识水平与科技水平的限制，人们对信息的认识，仅仅处在被动感知的感性阶段，只是注意到信息现象，并在对其加以观察的过程中不自觉地“研究”信息。由于对信息在人类生活中的作用和地位的认识十分有限，尽管人类在这一时期经过了以语言、文字与印刷术为标志的三次信息革命，但始终没能自觉地意识到“信息”这一科学的抽象概念，也没能形成么信息为对象的科学理论，更别说形成专门的科学了。直到近代资本主义生产的信息需求增加以及自然科学和信息技术的大发展，信息研究才由感性经验走向科学理论，专门以信息为研究对象的信息论和信息科学才逐步形成。
2理性启蒙:信息论的前史
随着人类社会的进一步发展，自19世纪中叶到20世纪 初，人类开始了以电报、电话、广播为标志的第四次信息革命。在这一时期，信息通讯技术的飞速发展对与信息通讯有关的技术理论提出了新的要求，一系列亟待解决的问题摆在了科学家面前，于是科学家们开始从事一些有关信息理论的初创性研究工作，19世纪中叶到20世纪40年代这一段时间的研究工作也就被看作是信息理论产生的准备阶段，或者说是信息研究的理性启蒙阶段，因为这一阶段起着承前启后的作用，经过该阶段的发展，信息研究从“不自觉的感性王国”走进了“自觉的理性王国”。
该阶段为信息论的创立所做的贡献主要体现在以下两方面:一方面，其它研究领域产生了可供信息论创立者利用的许多理论性、实用性的研究成果，如1864年克劳修斯引人热力学第二定律的“熵”概念;1877年吉布斯和波尔兹曼建立的统计物理学熵公式;1944年薛定粤提出的生命的负熵原则等等。以吉布斯和波尔兹曼的研究为例，他们首先将统计学引进物理学，使物理学对客观世界中存在的不确定性和偶然性也加以考虑。对于吉布斯将偶然性作为一种科学方法引人物理学，控制论创始人维纳曾给予了肯定。这种研究方法为信息理论的创立提供了方法论前提。与此同时，波尔兹曼、将熵函数引人统计物理学，并且将嫡和信息联系起来，提出“熵是一个系统失去了的‘信息’的度量”，这是有关信息较早的研究。吉布斯和波尔兹曼在其研究中虽然都涉及到有关信息方面的问题，但由于受当时科学技术水平的限制，并未能直接提出信息论的问题，但他们将偶然性、熵函数引进物理学却为信息论的产生提供了正确的思想方法。另一方面，该阶段研究对信息论的创立所做的另一贡献，则是20世纪20年代对信息通讯领域有关技术理论的直接研究。这方面的研究是人类真正意义上的对信息的研究，它对信息论的创立所做的贡献要较前一方面大得多，它为信息理论，确切地说为申农信息论的建立莫定了初步基础。具体地说，1922年卡松提出了信号保真法则，开始了最早的信息论研究工作。接着在1924年，奈奎斯特首次研究了通讯系统的传输效率问题。而哈特莱则提出以对数来作为信息量的测度，这是有关用数学方法对信息加以测度的最早论述。在随后的1928年，哈特莱将通讯信息的研究又向前推进了一步，他在其《信息传输》一文中，第一次将信息概念抽象出来，试图用数学公式加以描述，而且还区分了消息和信息在概念上的差异，提出用消息出现的概率的对数来度量其中所包含的信息。上述这些关于通讯信息及其度量问题的思想与观点，虽然在当时并未得到深人的阐发和加以系统化，但是它们都为申农信息论的创立奠定了基础。尤其是哈特莱的研究，他对申农信息论的创立具有直接的启发意义。
3理论形成:信息论的产生与发展
20世纪40年代，人类进入了以电子计算机为标志的第五次信息革命时代。信息技术的飞速发展和以电子计算机为核心的信息系统的建立极大地推动了社会对信息研究的重视，也推动着信息研究自身的发展。在这种背景下，信息论，更确切地说是狭义信息论便在这一时期诞生了，它表明信息研究已具有了较为成形的理论，由感性认识阶段和只有零散的思想阶段进人到较为系统的理论研究阶段。
3.1申农的狭义信息论
信息论的诞生主要归功于申农。1948年他发表了标志着信息论诞生的《通信的数字理论》一文，在该文中他首次将“信息”作为一个科学概念提出。1949年他又发表了《在噪声中的通信》一文。这两篇文章系统地论述了信息理论，申农也因此成为信息论的奠基人。申农的信息论主要是把信息看作是不定性减少的量，抽象出了一个由信源、编码器、信道、译码器、信宿五者组成的通讯过程的信息模式，并在此基础上研究了信息存贮、加工和传递的一般规律和编码理论等，给出了信息量的数学公式(申农公式)。
申农在信息研究中所作的主要贡献在于提出了信息熵的概念，使信息定量化，并以概率论的观点对信息进行度量，这些贡献在整个信息研究历程中具有划时代的意义。申农信息论也被称作狭义信息论，通常所说的信息论，主要就是指申农信息论。这样，狭义信息论就在人类信息活动的一个重要方面—通信活动过程方面的理论研究中产生了。
3.2维纳的一般信息论
20世纪40年代以来科学观的发展在为信息论的产生奠定方法论基础的同时，在同一背景下崛起的控制论和系统论对信息论的产生与发展也产生了巨大的影响。在申农发表上述经典论文的同时，维纳在创立控制论的过程中也从通信角度对信息进行了研究，建立了自己的“滤波理论”。维纳抓住通讯与控制系统的共同点，站在一个更为概括的理论高度，揭示了它们的共同本质，即通信与控制的共同点的关键并非环绕电工技术，而是环绕更为基本的信息概念。因此，维纳是在更为一般化的高度上提出了信息概念，尽管他是从不同于申农的角度对信息的理论问题进行了探讨，但是所得到的认识却是共同的。例如，维纳也独立地给出了信息量的数学公式，与申农的公式相比，两者只差一个负号。维纳与申农的不谋而合为通讯的信息理论开辟了广阔的前景。
维纳的研究成果扩大了信息论的研究范围，为狭义信息论得以普遍应用迈出了重要一步。信息论经维纳的研究，由 狭义信息论发展到了一般信息论。一般信息论也被称为通讯信息论或通信理论。在这之后，卡尔曼在维纳的滤波理论基础上建立了卡尔受滤波，并运用于计算机的实际处理中。从此，一般信息论逐渐地发展起来了。
3.3信息论三大具体分支的形成
通信信息论诞生后，随着应用领域的拓展，很快便被广义化。不仅在原有的理论成果之上形成了“技术信息理论”，还相继形成了“语义信息理论”和“信息效用理论”，这样就形成了三大具体信息论分支。信息论作为一门科学理论逐步趋向完整。
3.3.1技术信息论
任何信息都包含3个方面:统计信息、意义信息和有效信息。早在1949年，韦弗尔与申农曾经共同提出过信息问题可分为三级:第一级即申农所研究的问题，称为通讯的技术问题;第二级是信息的意义问题;第三级是信息的实效性问题。由于历史条件的限制，申农和维纳等的工作只是从通信的技术角度对语法信息作了定量描述，虽然解决了统计信息的间题，但没有考虑语义信息和语用信息。随着科学的发展，科学技术的相互渗透和影响，信息概念已越过了通信领域而广泛应用于其它学科。如果将申农的狭义信息论或通信信息论简单地不加创新地应用到这些科学领域，显然会遇到困难，所暴露出来的局限性也自然愈来愈明显。对此申农早有预见，他在1956年就针对自己所创立的信息论的弱点告诫说:“信息论的基本结果都是针对某些特殊的方向，它们未必切合像心理学、经济学以及其它一些社会科学。……我个人相信，对于上述那些领域，信息论的许多概念是有用的，但这些应用的建立决不可能是简单生搬硬套所能奏效的，而应当是一个不断研究、不断实验的过程11[31。于是人们开始另辟蹊径，突破了只在通信技术方面对信息的研究，拓展了信息的研究内容，不仅研究语法信息而且将语义信息与语用信息也纳人研究范围，这样就极大地推动了信息论的发展，并促成了信息科学的产生。
3.3.2语义信息论
语义信息论主要研究信息交流中“被传输的符号怎样准确地运载欲表达的意义”。其代表人物卡尔纳普于1964年提出了“语义信息”的概念，指出任何物体所发出的信息必须具有一定的意义。哥廷格尔在1974年又提出了无概率(主观)信息的问题，从而开始了对信息意义问题的研究。哥氏认为人类通过语言表述的主观信息(语义)比那些适合用通讯技术传输的客观信息要复杂得多，也是技术信息论无法加以解决的。可见，语义信息论侧重强调人类语言表达信息的语义性问题，更适合于一般人类信息交流问题的研究。
3.3.3效用信息论
效用信息论主要研究信源所发出的信息被信宿收到后所起的效果和作用。同样的信息对于不同的接受者、使用者，在不同的时间、地点和条件下，其价值可以甚至完全不同，所以信息的效用问题也称为相对信息问题。效用信息论的代表人物贝里斯和高艾斯在1968年首先提出了要对信息的量与质(即信息的有效性)进行统一的量度。他们在1971年又进一步将前面提出来的按“量一质”统一量度的信息称为“有效信息”，并对信息的效用问题进行了探讨。复尔马等人在1978年又将之推广为非可加性的“广义有效信息”，对信息的效用、价值问题的研究加以深化。詹马利则在1977年研究了相对信息，将信息与产生信息的信源和使用信息的观察者作为统一的对象来考虑。目前，这方面的研究还在继续深人地开展。
3.4信息论的街发展
模糊数学兴起后，美国控制论学家查德在其《通信:模糊算法》一文中指出:模糊数学可用于信息处理。随后在1972年，在查德的莫基性工作基础之上有学者明确给出了非概率的模糊熵，开创了模糊熵和模糊信息的研究。1978年，又有学者进一步具体定义了模糊事件的“熵”以及模糊信息的价值和信息量。在我国，也有学者对模糊信息进行了初步研究，提出了广义信源和广义熵的问题。目前，人们正着手建立系统的“模糊信息论”。
此外，目前还有学者根据人工智能研究中遇到的大量信息处理问题，试图建立“算法信息论”。
4科学创建:信息论与控制论、系统论的统合
进人20世纪70年代，以电子计算机为标志的第五代信息革命发展到了一个新的阶段，人们对信息的研究也有了进一步的发展。信息论在自身不断发展的同时，与系统论、控制论的统合也已显得日益明朗。
系统论是以一般系统为研究对象的理论，它的创始人是奥地利生物学家贝塔朗菲。本文前面有关部分已经提到，控制论是研究控制系统的理论，创始人是美国数学家维纳。信息论与系统论、控制论几乎是在1948年同时被提出来的，通常被称为“三论”，但有时也被称为“老三论”，以与“新三论”，即耗散结构论、突变论和协同学相区别。“三论”作为科学理论或者说科学方法，对当代科学技术的发展和当代科学家的思维产生了重大的影响。
“三论”虽然是分别提出来的，但它们有着广泛的一致性:都以系统为研究对象，以系统和信息的观点来处理各自的间题，相互之间密不可分，在基本概念、基本问题、基本方法等方面都有相似之处，可谓你中有我，我中有你;同中有异，异中有同。从信息角度来看，信息论主要研究信息的传输问题;控制论主要研究如何利用信息来达到有目的的控制;系统论则主要研究利用信息来实现系统优化。可见在“三论”中，信息贯穿始终，“三论”以信息为核心实现了交叉融合。若从系统角度来看，系统论以一般系统作为研究对象;信息论以通讯系统为研究对象;控制论则以控制系统为研究对象，“三论”围绕的系统也实现了统合，相互交织在一起成为一个统一的理论体系。再从控制角度来看，在一个大的系统里需要控制，信息的传递也需要控制，这样，“三论”同样可以以控制为核心融合在一起。正因为如此，20世纪70年代以来就有学者提出“三论”应当统一，或主张将“三论”统一在控制概念上，称为控制科学。例如我国著名科学家钱学森就认为，“三论”“实际上就是一论，即系统论”，主张“三论”统一于系统科学中。
从信息研究的角度看，“三论”以信息为核心统合成完善的学科理论体系，这较信息论是单纯的一门学科理论已向前大大地迈进了一步。我们知道，一门学科要真正称得上是一门科学，至少要具备3个基本条件:明确的研究对象，明确的研究内容和完善的学科理论体系。而“三论”的统合使信息研究达到了学科理论体系化，这样，信息研究由单纯的学科理论的信息论发展成为专门的一门科学—信息科学，有时也称之为广义信息论。“信息科学源于申农信息论而形成于‘三论’的统合”。它以信息为研究对象，从而与以往一切以物质或能量为研究对象的传统科学区别开来;它研究的内容十分广泛，涉及自然界、人类社会和人类思维各个领域;而且在其形成和发展过程中，还形成了一套崭新的科学方法体系，即信息方法论体系。它以信息论为基础，由信息论发展演变而来，其诞生的标志就是“三论”的统合。
5学科群研究：信息论的全面广义化
随着第五次信息革命的深人，信息概念、信息原理在科学研究中得以普遍化，导致了信息论的全面广义化。信息论与许多技术性和理论性领域，如电子学、计算机与自动化技术、生物学、数学、物理学、传播学、经济学、社会学、管理学、语言学等广泛交缘，彼此相互交叉、渗透和作用。通过这种相互作用，一方面，信息论在任何一个传统学科领域中都能辐射开辟出自己的一块领地，并在此基础上，派生出一些与传统学科研究领域迥然不同的新兴学科来；另七方面包括信息论在内的整个信息研究自身也得以丰富，并向前发展。此外，信息论还对哲学、大脑生理学、心理学、仿生学、人工智能科学等与信息有关的学说加以吸收。这样，在“三论”统合的基础上，就形成了一个包含诸多新兴学科的学科群体系，这也被称为信息科学。
信息科学从“三论”统合所形成的一门科学发展到拥有众多新兴学科的学科群，无疑是信息研究的又一次巨大飞跃。作为学科群的信息科学可被称为现代信息科学，或发展了的信息科学，或广义上的信息科学。“三论”统合而形成的信息科学则可以被称为早期信息科学，或创建时的信息科学，或狭义的信息科学。它也是作为学科群的现代信息科学整个体系中的一般信息理论部分。一般信息理论在整个现代信息科学体系中起着核心的作用，是构建现代信息科学大厦的基石。它向上发展，产生信息哲学;向下发展，则是渗透到各具体学科中的信息研究，这实际上也是基于“三论”统合基础之上的信息论的全面广义化，或者说是创立于“三论”统合之上的早期信息科学的发展。对于渗透到各具体学科的信息研究，有的文献指出，“就目前的情况来看，一般意义上的信息，其应用实践涵盖了下述6个领域:电子科学与技术领域、光技术与理论研究领域、生物科学与技术领域、动物的通讯领域、社会及人文科学领域和其它领域。对上述不同领域的信息进行研究的结果，正在形成由电讯信息学、计算机信息学、光信息学、生物信息学(细胞信息学)、动物信息学和人类信息学等六大分支组成的信息科学学科群体”。我们在此观点基础土将人类信息学进一步加以细分:将渗透到传播学的信息研究称为信息传播论(信息传播学)、将渗透到经济学的信息研究称为信息经济论(信息经济学)、将渗透到社会学的信息研究称为信息社会论(信息社会学)、将渗透到语言学的信息研究称为语言信息学等等。上述具体学科中的信息研究“唯有申农的电讯信息学中建立了一套完整的信息理论，其它的信息科学理论分支还都正处于探索之中”[7]，但它同一般信息理论、信息哲学已经共同构建起了现代信息科学的整个宏伟体系，我们可用图1形象地表示:
信息科学由“三论”统合向学科群的发展就是要从信息方式这个角度来对人类所面对的整个世界及其各个具体的领域予以全息性透视，通过这种透视，信息科学将依据自身的性质和规范的尺度作出相应的揭示。可以预测，尽管由于目前信息的应用范围已经变得非常庞大，信息的内涵与外延都已相当复杂，从而使得人们把握信息的普遍特性与规律，形成一个被各个信息应用分支共同认可的普遍信息科学的难度大为增加，但不管怎样，在众多学科群中各具体学科进一步系统化发展的基础上，实现某种新的更高层次的类似于“三论”统合的统一性综合，将会是信息科学下一步发展的总体趋势。
参考文献:
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