关于信息的科学——信息论属于20世纪里产生的、对科技进步具有重大意义的新科学之列。这门科学有各个不同的方面——数学的、物理的、技术的和方法论的——都需要做大量研究。其中关于信息论的关键概念——信息概念的研究颇引起人们注意。关于信息概念的内容以及信息论的地位,目前尚无统一的观点。
信息概念
自然科学家、技术专家和哲学家的著作中就信息概念的本质和内容提出了大量各种各样的见解。它们可以分成两类。第一类见解认为,信息和信息过程在一切种类和形态的物质运动中,包括无机界中都存在。第二类见解认为,信息和信息过程只发生在物质运动形态的一定发展阶段上。按照第二种观点,信息和信息过程只在生物和社会形态的运动中存在,而在无机界里它们是不存在的。
我们认为,在信息概念的当今发展阶段上,第一种观点比较正确。按照这种观点,信息概念同物质的某种不可分离的性质或者说属性相联系,例如反映、多样性、结构、有序性、物质和能量在空间和时间中的不一致的分布。这种观点可以称为属性观点。
对于形成信息概念来说最为重要的物质性质是反映和多样性。信息乃是反映和多样性这两个更为一般的概念之相互作用的某个方面。它可以看作是被反映的多样性的一个方面、众所周知,物质客体相互作用时的反映的性质在于,其中一个客体的变化乃是依照其他客体的某个方面而进行的。根据列宁的反映论,这种客观的依照是整个自然界所固有的一种本领,它近似于感觉,但又不等同于后者。
在考察物质形成物的多样性时,应当区分开内部多样性和外部多样性两种。任何物质构成物的内部多样性均由其各个部分或者元素的多样性以及它的属性和其中发生的过程的多样性来表征。外部多样性则由质料的性质来表征,这个性质在于任何两个(或者更多个)物质构成物总是彼此不同。
当从低级物质运动形态转变到高级形态时,反映和多样性的性质、因而信息的性质都发生了质上的变化,补充了新的内容。因此,例如生物和社会的信息除了一般信息所共有的性质之外,还有自己的特殊性质和特征。这些多样性和特征的研究是科学的一个十分重要的任务。
应当强调指出,一般的信息和物质高级运动形态所固有的特殊种类的信息都是反映功能性质的概念,而不是反映实体性质的概念。尤其是,在反映系统和被反映客体的相互作用过程中,这系统中会分别出反映源所固有的各种各样结构、有序性和其他性质,而反映的物质载体则好像不存在似的。从这个意义上说,各种传递和转变物质与能量的物质过程只不过是把某些性质从反映源传递到反映载体的手段。
我们可以举动物形成条件反射的例子,来说明这种对结构的功能性区分。如果一条狗对节拍器产生的某个节律的刺激建立起了条件反射,那么当用光信号以同样的节律刺激时,它也将作出同样的应答反应。可见,狗所学会的是对 — 定的时间结构或者说组织(节律)作出响应,而作为其物质载体的声和光这时似乎销声匿迹了。
信息概念是一种科学的抽象,它反映了物质的重要性质之一。因此,它同别种科学抽象一起,使得我们能够更深刻地认识物质世界的发展规律。然而,应当强调指出:信息论各个概念的极端普遍性,各种本质迥异的客体中所发生的信息过程具有相似的特征,——凡此种种有时引起了一种没有根据的奢望,以为信息论可以取代所有其他科学(不过,对控制论这样谈得更多)。实际上,这种奢望通常导致把这样或那样的知识领域中的概念“翻译”成“信息的”(或对应地为控制论的)语言,而这种翻译只是削弱了原始内容。于是,又产生了相反的极端——有人又可能对信息的(或对应地为控制论的)方法的认识价值产生怀疑。
而且,毫无根据地扩大科学概念,把它们等同于哲学概念和范畴,还会导致损害同这些科学概念相对应的科学方向的信誉。
从上述观点来分析社会信息的概念具有非常重要的意义。苏联学者В. Г. 阿法纳西也夫和A. Д. 乌尔苏耳对这个问题做过大量研究,他们把社会信息表征为社会反映的方面和结果,而这社会包括物质运动的社会形态和物质所有其他为社会所应用、纳入社会生活的运动形态。社会信息首先涉及人与人的关系、人与人的相互作用、他们的需求和兴趣等等。社会信息的概念与知识的概念不尽相同,信息只是知识的一个方面而已,它主要表现为知识在社会中的传布和变换。
必须强调指出,控制论知识的信息方面和控制方面并不穷尽社会信息的全部性质、功能和特点。真正要对社会信息作科学研究,就应当依据马列主义认识论和方法论原理。至于用以分析社会信息的信息论方法和控制论方法,它们尽管重要,但也只是保证关于社会信息和控制的知识增长的辅助工具。那种认为社会信息仅仅是控制论知识有内容地外推到社会过程领域的看法,是非常片面而又狭隘的。
科学信息是社会信息的种局部的但却是重要的形式。苏联研究者写了大量关于这个概念的研究著作。我们可以不无益处地把科学信息分成下列几类:
1)关于科学事实的信息(“A”类);
2)关于科学假设、概念和理论(它们解释和联结某一整类科学事实以及它们之间的相互联系)的信息(“B”类);
3)联结某一整类科学事实、假设和定律(它们构成给定科学或者知识领域的基础)的信息(“C”类);
4)反映和表述认识与改变我们周围世界的一般方法的信息即世界观层次上的信息(“D”类)。
每个具体的科学信息里可以包含其中一类信息,也可包含属于其中几类的信息。
当然,除了上述对信息的分类之外,还有各种其他信息,例如属于某门科学或者某个技术领域的信息。
科学信息的重要性质是,新的科学信息的产生和形成乃是个别科学家和科学家集体的创造活动的成果。
从信息观点看来,这种产生新的科学信息的过程可以看作为加工科学信息流的过程和它们相互作用的过程,包括那些参与科学家集体解决某个任务的过程的信息,以及很久之前就已参与教育和培养这个集体的成员——科技进步创造者的过程的那些信息。
在创造新的科学信息时,一个重要因素是科技进步的创造者们意识到属于不同科学和不同技术领域的信息之间以及属于上述不同类别的信息之间都存在有机联系。换句话说,这是指新的科学信息产生的过程。这种新的科学信息经过一定时间便发展到形成新的科学、新的科学方向和技术领域,其途径是那些属于相近科学和属于彼此相距很远的科学的科学信息相互丰富。
从这个观点看来,在规划科学研究时,极端重要的是应当评估一下从哪些科学方向的相互作用上可以期待科学发展将会发生重大的质的跃变。我国有些著作已提出一些假设,认为在这个基础上有可能出现导致发现质上新的物质运动样式和形态的那样具有根本意义的跃变。
表现为某种形式例如科学杂志文章的科学信息由许多性质和标志来表征。它们包括:
——包括社会价值在内的信息价值;
一一信息的老化;
——信息内容对形式的独立性;
——信息的不可加性、不可交换性、不可结合性和许多其他性质。
科学信息的特征和性质是各个层次科学信息体系的首要因素,它们的研究对于进一步完善这些体系具有重要意义。
信息论和其他科学的相互作用
信息的科学——信息论与许多自然科学、技术科学、社会科学和科学方向卓有成效地相互作用着。这里可以列出这些科学的一张远不完整的名单:数学、物理学、化学、无线电电子学、通信技术、控制论、生物学、医学、经济学、社会学和科学学。
这种相互作用表现在现代科学发展的一般规律和规律性上,其中包括科学的分化和综合;相近科学以及相距很远的各门科学的接合点上产生新的科学;科学的数学化和工业化以及科学相互丰富,等等。
在现代科学的复合体中,个别科学在某种意义上就像参与形成化合物的化学元素:有的科学同其他科学的相互作用比较弱,有的科学非常活跃地渗入其他科学,用自己的方法和概念来丰富这些科学。信息论就属于这种科学。
试以信息论和控制论的相互联系为例。这两门科学的差别首先在于,信息论研究在各种伴随有信息的作用进行时所发生的过程及其规律,而控制论则研究控制的过程和规律。
控制论有各种不同的定义。A. И. 贝尔格把控制论定义为研究复杂动力学系统中的控制过程的科学。N. 维纳认为控制论是机器和活有机体中控制和通信的理论。B. M. 格鲁什科夫把控制论看作是关于复杂控制系统中的信息变换的一般规律的科学。
我们认为,在今天信息论和控制论是两门不同的科学,但同时又和其他许多科学一样,它们强烈地相互作用。
从发源看,信息论和控制论彼此不同,信息论产生于通信技术的需要,而控制论溯源于自动化的要求。信息论和控制论的差别还在于今天它们各有自己的专门研究方法。至于它们的研究对象,则部分重合,部分不同。无机界中的信息过程在信息论里研究,而控制论不研究这些过程,因为在这些样式和形态的物质运动中没有控制过程。
信息论和控制论的相互作用有许多各不相同的方面。其中之一是建立内容处于这两门科学接合点的理论。B. H. 彼得洛夫学派所发展的信息控制论即属于这种理论。>另一个方面是信息论和控制论两者趋于综合的倾向。
现代科学普遍具有的这种知识综合倾向的发展,既是科技革命条件下的实际需要所决定,又是科学这种人类活动形态内在逻辑的要求所使然。
这种总的综合趋势的表现之一是建立复杂的复合技术体系,包括基于应用基础研究之规律和成果以及信息论和控制论之成就的系统。
信息论和控制论同生物学的相互作用获得了非常重要的成果,其中包括生物学在二十世纪下半期取得了破译遗传信息密码这一极其重大的成就。现代遗传信息密码观念乃是基于汲取信息论和控制论的某些思想进一步发展了基因理论。可以毫不夸大地说,这些观念构成了现代普通生物学理论的核心。
生物信息编码制约活有机体中的信息复制和传输,而这对于揭示生物遗传和进化的本质具有重要意义。遗传信息密码具有概括性和紧密性,它们对于理解这种密码是至关重要的。DNA和病毒RNA的分子结构中“记录了”关于个体和物种的基本信息,后者保证了它们在一定条件下的生长、世代更替和发育。
现代信息论的一个非常重要的方向是一门称为信息学(情报学)的学科,它研究科学信息理论和实践的发展。这个科学信息理论的对象和任务如下所述。
——研究各种信息过程:文件的蒐集和分类;研究建立最佳形式二次科学文献和信息的方法、保存和检索语义信息的方法、供给和分配信息的方法以及组织科学信息服务机构的方法;
一一总结以文件形式保存信息的经验,并实际研究有关的现代方法;
——研究分析语义信息的科学方法,以便制定评价语言信息加工的内容和方法的标准;
一一解决研制适合各种对象和各种信息的信息检索系统方面的所有问题(包括机器翻译、信息语言编造、信息编码原理和信息检索系统的创制等问题);
——总结关于进一步扩大机器技术在保证信息过程中的应用方面的研究的经验。
同时,赋予作为实现所提出的信息检索系统之手段的现代电子计算机的应用以特殊的意义。
科学技术文献数量在持续不断地增加。这非常尖锐地提出了信息服务的机械化和自动化的问题以及大力提高工作人员的劳动生产率的问题。为了保证达到这个目标,需要采取如下措施:应用电子计算机;大力扩大各种技术工具的生产;研制储存、加工、检索和传输信息材料的自动化设备。
科学信息理论还有许多问题尚未解决。这里的主要问题之一是科技信息自适应系统理论的研究,这种系统不仅能够相当迅速地改变其中元件的功能,而且还能相当迅速地改变自己的内部结构。随着科学技术迅速发展以及新的科学和科学方向、新的技术和工艺领域的形成,对科学队伍的要求处于不断的变化和发展之中。此外,科学技术的管理组织也在变化和发展。科学信息系统应当在组织上既同国民经济总的管理体系,又同国民经济的每个部门、企业和机构等等相协调。这个系统还应当同作为传布和分配信息的统一通信体系之国民经济管理体系的各个重要环节相协调。
为了确保所有这些重要要求都得到满足,需要做许多工作。建立非常灵活的科技信息系统的必要条件之一是,在该系统各个处于不同层次的部分、从初级环节到高级环节都应用信息用户和系统元件之间反馈的原理。科技信息系统本身内部及其外部都应当有这种信息回路。
信息传输和分配系统的社会和经济意义
从事研究信息过程以及创制与发展信息传输、分配和加工系统的科技部门所进行的这种人类活动,对于提高所有其他领域的水平都具有重大意义:工业、农业、建筑、文化、科学技术、教育和医学等。
莫斯科电信工程学院研究了城市间通假,由于改善了莫斯科市许多大工厂与全国各地几百个供销户的控制系统,而对劳动生产率之提高产生巨大影响。研究表明,由于应用了城市间通信,生产耗资的节约超过通信费用9 ~ 10倍,交通支出减少10%,索赔和罚款减少20%。而且应当强调指出,这些研究只涉及通信网的小部分,且尚未考虑到以通信作为最重要部分的自动化控制系统的影响。如考虑到这些状况,应用通信工具的经济效果更要大得多。
苏联中央通信科学研究所研究了电信技术的发展对现代社会的社会和经济方面所产生的影响。关于生产通信的专门委员会所作的估计表明,如果乡村有了完善的通信设施,包括可以同在农田作业的生产队进行无线电通信,则将可使全部农业机械的利用率提高25%以上。按照这个委员会的计算,建筑工地控制系统如果装备组织完善的通信设施,建筑的劳动生产率将可提高15%以上。
电气通信和电子计算机相结合,能够从根本上改变整个医疗服务系统。这将使医生无论在大城市还是在任何居民点都取得同样的条件。建立系统化的包括一切病例的医学知识库供医生通过通信线路检索,将使他们无论在诊断疑难病时,还是在根据病人特点选择最正确的治疗方法时都能获得咨询。
电信技术和电子计算机相结合对于提高金融机构的工作效率具有十分重要的意义。苏联国家银行目前装备的这种控制系统使流动资金的周转率提高了好几倍。这里的一些例子只是部分地说明电信技术对社会生活的影响。电信网的进一步发展必将从根本上改变现代社会生活一切领域的面貌。
在现代条件下,电气通信已成为对一切生产和社会生活领域里的发展都产生重大影响的一个极其重要的领域。这一事实也表现在世界大多数国家里,都是通信领域的发展速度超过其他领域。
对世界上50多个国家的电信发展状况的分析表明,电话密度即每100个住户所拥有的电话终端设备之数量的平均增长率同按人口计算的国民收入增长率的平方成正比。这就证实了A. A. 哈尔凯维奇几年前提出的假设:一个国家的总的信息流的平均增长同其工业潜力的平方成正比。
在1967到1971年的这五年里,发展通信的投资(占国民收入的百分比)为:美国1.6%,日本1.8%,西德1.15%,英国1.0%,法国0.75%。这些数字证明为发展通信设施而大量投资是合理的,也证明通信是盈利很高的部门。
信息论和人工智能
现代科学的重要而又困难的问题之一是创造人工智能或者说“机器智能”的问题。这个问题具有重大的国民经济意义和社会意义。
像许多其他现代问题一样,创造人工智能的问题也是一个复杂的问题,只有进行涉及许多科学的有目的的研究,这个问题才有可能获得成功的解决。这里首先必须深入研究思维活动的机制和人脑的构造。无疑,信息论和控制论领域中的研究对于推动人工智能问题的解决具有重大意义。
建立反映人脑的愈趋深刻的机制和工作的人脑信息模型;解决图像识别问题研制各种世代的机器人;依据现代光电子学及集成电路、量子电子学和半导体物理学等领域里的成就来使信息加工手段臻于完善;利用微电子学的成就创造大容量存储系统;研究自动机的集体行为;进一步完善计算技术;创造信息计算系统;研制大型和超大型技术系统。所有这一切远不是完整的问题和任务清单。信息论和控制论领域里的研究对这些问题的解决将起很大作用。
像解决其他科学问题时一样,推进人工智能问问题能否取得成功,也取决于方法论领域里的成就、正确地确定创造的可能性和发展崭新技术的方向以及适当地考虑社会实际的具体需要。
我们认为毋庸置疑的是,由于人工智能领域的工作和信息论与控制论领域中的研究的结果,将会创造出“会思维的机器”和思维机器系统,它们具有从现代观点看来是“不可能的”性能。
(Кuóepнemuкα u Дuαлeкmuкα,Изò. “Нαyкα”,1978年)