內容簡介

本書的目的就是明確信息定義，揭示信息發生發展規律。本書共六章，第一章給齣瞭信息的定義和屬性，第二章歸納信息的各種運動形態，第三章介紹基於含義的信息結構，第四章討論信息的增長過程及規律，第五章闡述信息的獨特的不同於物質和生命的發展邏輯，第六章介紹信息空間及其與物理空間、生命空間的關係，勾畫瞭由物理空間、生命空間和信息空間構成的宇宙的發展圖像。

作者簡介

目錄

第1章 信息的定義、存在形態和基本屬性 1
1．1 信息的定義 2
1．1．1 定義信息必須滿足的條件 2
1．1．2 信息的定義 4
1．1．3 什麼是，什麼不是 5
1．2 信息的存在形態 6
1．2．1 自在態 6
1．2．2 自有態 7
1．2．3 記錄態 9
1．2．4 信息三態之間的關係 11
1．2．5 信息態的轉換 13
1．3 信息的一般屬性 14
第2章 信息的運動 19
2．1 信息形態轉換中的運動 20
2．1．1 自在態信息嚮自有態信息的轉換 21
2．1．2 自在態信息嚮記錄態信息的轉換 22
2．1．3 自有態信息嚮自在態信息轉換的運動 22
2．1．4 自有態信息嚮記錄態信息的轉換 23
2．1．5 記錄態信息嚮自在態信息的轉換 24
2．1．6 記錄態信息嚮自有態信息的轉換 24
2．2 信息的移動 25
2．2．1 移動的類型 25
2．2．2 信息移動過程的環節與分解 29
2．2．3 信息移動的約束 32
2．2．4 信息移動的演進 35
2．3 信息處理 36
2．3．1 信息處理的定義 36
2．3．2 信息處理的類型 37
2．3．3 轉換類信息處理 38
2．3．4 組織類信息處理 41
2．3．5 計算類信息處理 42
2．3．6 信息處理的要素和體係架構 44
2．3．7 信息處理能力的演進 46
2．4 形式信息的積纍 49
2．4．1 形式信息積纍的定義和類型 49
2．4．2 形式信息積纍的要素和架構 50
2．4．3 形式信息積纍的目的和路徑 52
2．5 載體和外殼的演進 53
2．5．1 載體、外殼、含義的關係及演進模式 54
2．5．2 載體演進和載體與外殼的分離 55
2．5．3 外殼的演進和外殼與含義的分離 57
2．6 本章小結 59
第3章 信息結構 63
3．1 信息結構的定義 64
3．2 信息結構的類型和形態 65
3．2．1 自有信息結構和共有信息結構 66
3．2．2 隱性結構和顯性結構 67
3．2．3 自在態信息的結構 68
3．2．4 自有態信息的結構 69
3．2．5 記錄態信息的結構 70
3．3 信息單元 71
3．3．1 定義 71
3．3．2 信息單元的一般構成 72
3．3．3 信息單元的確立 73
3．3．4 信息結構中幾類主要的信息單元 75
3．4 信息單元及信息結構例示 79
3．4．1 二維靜態單元的信息結構例示 80
3．4．2 三維靜態跨信息態信息結構的示例 84
3．4．3 三維動態跨信息態信息單元的示例 94
3．5 信息結構的標識與函數 100
3．5．1 標識的目的和類型 101
3．5．2 標識的規範和體係 102
3．5．3 函數的類型和特徵 103
3．6 信息結構的一般模型 108
3．6．1 信息結構的構成 108
3．6．2 信息結構的一般模型 109
3．6．3 最簡信息結構與冗餘 112
3．7 信息結構的可用性 114
3．7．1 定義 114
3．7．2 信息結構可用性的一般過程和構成要素 115
3．7．3 隱性結構的可用性和局限性 115
3．7．4 顯性結構及其可用性 119
3．7．5 信息結構的顯性 121
3．8 顯性信息結構的完備性 129
3．8．1 信息結構完備的相對性 129
3．8．2 信息結構完備的測度 132
3．8．3 信息結構間的關係及完備性 137
3．9 關於信息結構的進一步討論 141
3．9．1 信息結構是連接不同態信息的紐帶 141
3．9．2 信息結構對加快和引導科學發展具有重要作用 143
3．9．3 信息結構的一些重要特徵 144
第4章 信息的增長 147
4．1 信息增長的定義和發展階段 148
4．1．1 信息增長的定義 148
4．1．2 信息增長的發展階段 149
4．2 自有態信息的增長 152
4．2．1 遺傳信息的增長 152
4．2．2 認知信息的增長 156
4．2．3 非生物自有態信息的增長 160
4．3 記錄信息的增長 161
4．3．1 信息記錄的過程 161
4．3．2 記錄信息增長模型 166
4．3．3 記錄信息的度量 170
4．4 信息結構的增長 173
4．4．1 信息結構增長的定義 173
4．4．2 顯性信息結構增長的一般模式 173
4．4．3 顯性信息結構增長的基本規範 174
4．5 顯性信息結構完備的充要條件 179
4．6 信息結構顯性的承擔主體 180
4．6．1 主體的屬性及動力 180
4．6．2 主體的能力 181
4．6．3 協同構建與共享 183
4．7 顯性信息結構完備的先驗性一般假定 184
4．7．1 一般假定的構成分析 184
4．7．2 預期工作量 185
4．7．3 復雜性 187
4．7．4 實施路徑 190
4．7．5 信息結構顯性完備的動力來源假定 191
4．8 信息結構顯性的方法和工具 192
4．8．1 方法論的一般討論 192
4．8．2 工具的形成 194
4．8．3 開放、開源和交互平颱 201
4．8．4 工具的演進 204
4．8．5 長期進化 207
4．9 信息增長的規律和軌跡 208
4．9．1 獨特的增長過程和規律 208
4．9．2 跨越轉摺點 210
4．9．3 創建信息處理新邏輯 211
第5章 信息的邏輯 215
5．1 信息邏輯的架構 216
5．1．1 信息按不同規律運動的起源 216
5．1．2 信息邏輯的組成要素 219
5．1．3 信息邏輯分析的標識方式 220
5．2 感知、轉換和映射 222
5．2．1 信息含義在信息轉換和移動中的一般規律 222
5．2．2 生物體的感知和轉換 224
5．2．3 信息係統的感知或轉換 227
5．3 連接場及其錶述 229
5．3．1 連接的對象 230
5．3．2 連接的形式 235
5．3．3 連接的實現 237
5．4 計算規劃和架構 240
5．4．1 計算規劃與架構的一般性問題 240
5．4．2 微處理、短邏輯 243
5．4．3 泛包容 244
5．4．4 內計算 246
5．4．5 多中心計算 248
5．4．6 結構的持久擴展 249
5．5 構件集閤的計算和多維計算 251
5．5．1 構件集閤的比較 251
5．5．2 基於構件集閤的組閤和分解 253
5．5．3 信息結構的維度和多維計算 254
5．6 非連續的連續進化 255
5．6．1 非連續的連續進化規律 256
5．6．2 感知力 258
5．6．3 錶達力 259
5．6．4 解釋力 261
5．6．5 重現力 262
5．6．6 中斷與連續 263
5．6．7 進化的時空邏輯 265
5．7 信息邏輯的進一步討論 267
5．7．1 連接和計算邏輯的一般問題 267
5．7．2 顯性信息結構自我進化的邏輯問題 268
5．7．3 信息邏輯的基本特徵 269
第6章 信息空間 271
6．1 信息空間 272
6．1．1 信息空間的構成 272
6．1．2 信息發展階段及信息空間構成的變化 274
6．1．3 主體的演變 276
6．1．4 信息空間的存在、消亡與擴展 278
6．1．5 信息空間進化的幾個規律 280
6．2 信息空間與認知能力發展的關係 282
6．2．1 認知能力與信息空間發展的一般關係 283
6．2．2 信息空間發展初期的認知能力 285
6．2．3 信息空間發展中期的認知能力 286
6．2．4 信息空間發展後期的認知能力 289
6．2．5 一個假設：如果信息是物理世界的構成要素 290
6．3 信息空間與物理空間和生命空間的關係 292
6．3．1 信息空間與物理空間 293
6．3．2 信息空間與生命空間 293
6．3．3 三個空間互動下的宇宙演進 294

前言/序言

前 言

信息，平凡而又神秘。說其平凡，是因為幾乎所有人都在用信息這個詞；說其神秘，是因為居然到現在還沒有一個具有共識的定義，還沒有形成體係化的、揭示其發生發展規律的知識體係。然而，人類社會正在走嚮信息社會。依據物理學發現的材料和能源技術推動瞭工業革命數百年的發展，同樣的科學理論能否解釋信息發生發展的規律並推動信息社會可持續發展呢？這是本書的起點。

本書的目的就是明確信息定義，揭示信息發生發展的規律。本書共六章，第一章給齣瞭信息的定義和屬性，第二章歸納信息的各種運動形態，第三章介紹瞭基於含義的信息結構，第四章討論信息的增長過程及規律，第五章闡述信息的獨特的不同於物質和生命的發展邏輯，第六章介紹信息空間及其與物理空間、生命空間的關係，勾畫瞭由物理空間、生命空間和信息空間構成的宇宙的發展圖像。

信息是什麼，讓太多的研究者睏惑瞭太長時間。不是因為認知的復雜性，而是因為信息與物質、能量和生命全然相異的特殊性，破解這個特殊性，信息這種宇宙中唯一的特殊存在就躍然紙上。第一章定義瞭信息，並分析瞭信息的這種特殊性。本書定義的信息就是所有客觀存在的含義，這裏，物理空間、生命空間和信息空間都是客觀存在的。如此定義的信息沒有質量、沒有能量、沒有固定形態，如此定義的信息必須依托載體與/或外殼存在，如此定義的信息可以在不同的形態間轉換，如此定義的信息藉助不同的載體與/或外殼逐步走嚮自主發展，最終成為獨立的自我發展的與物理空間、生命空間並列的信息空間。如此定義的信息以自在態、自有態和記錄態三種模式存在，可以解釋幾乎所有今天在使用的信息概念。信息由載體、外殼、含義三要素構成；具有三種截然不同的存在形態，含義可以在這三種形態中不斷轉換；含義本身不受時空和物理定律、生命定律的約束，跨越時空和物質、能量、生命，實現非連續的連續進化，這是信息區彆於物質、能量、生命的三個最重要的特殊性，是信息的一係列特殊屬性産生的根源，也是認識信息、理解信息的入門鑰匙。

區分信息的形與義是認識信息及信息發生發展規律的關鍵。信息的載體和外殼是形，含義是義。承載信息的光、聲、電、紙張、核苷酸、神經元是形，文字、語言、圖錶、概念是外殼，核苷酸、神經元、非生物主體存儲處理的外殼既是載體又是外殼。載體和外殼都是形，而可以為認知主體利用的含義纔是義。載體及與載體結閤在一起的外殼運動或遵循物理空間定律，或遵循生命空間定律，而含義的運動和發展不遵循這兩類定律，因此，無論是信息的運動、結構、增長、邏輯和空間，都需要區分這兩者，作為分析和討論的基礎。

信息的運動既有以形為主的，也有以義為主的，還有形與義同時運動的，第二章從五個維度討論瞭信息的運動，對於基於含義的信息增長和演進這兩類本質上也屬於信息運動內容的討論留給瞭後續章節。信息運動從三態轉換開始，這是信息發生發展的基礎，從自在態信息到遺傳信息、從遺傳信息到認知信息、從認知信息到記錄信息，這幾個關鍵的轉換環節在幾十億年時間內逐一突破，為最終形成獨立、自主發展的信息空間奠定瞭基礎。而信息形與義的移動、處理則揭示瞭不同形態信息移動和處理的同異之處，載體和外殼遵循各自所屬形態的規律，而含義的移動和處理都是朝著特定的目的，遺傳、認知、記錄信息的處理具有相同的模式，今天計算機信息處理能力與遺傳和認知信息的處理相比，在形的處理上超齣很多，但在義的處理上還有很大的差距。第二章的最後兩節隻討論信息載體與/或外殼的積纍和演進。其中記錄態信息的積纍及與記錄態信息發展連接在一起的符號、概念體係演進是信息空間演進過程中的基礎性、標誌性環節。

在不同的信息形態和不同發展階段，保持信息自身持續增長的基礎是信息結構。沒有結構的自在態信息無論數量多少、形態如何均是一盤散沙，不能發揮作用，更不能實現有效的基於含義的增長。信息結構是理解信息、把握信息發生和發展規律的鑰匙。第三章的目的是介紹信息結構的基本概念及主要特徵。信息結構的基礎是信息單元，如同生命空間的細胞和物理空間的分子，既由更基本的組成部分構成，又具有獨立的功能。信息結構有兩類，隱性信息結構和顯性信息結構。隱性信息結構隻能為擁有該信息集閤的主體所利用，顯性信息結構可以為多個主體利用。當自有信息産生之日起，隱性信息結構就存在，並不斷發展，記錄信息産生之日起，顯性信息結構就開始産生，記錄信息本身就是帶有信息結構的。隨著記錄信息的不斷增長和信息處理技術的不斷發展，顯性信息結構在逐步顯示其特徵和作用，從互聯網大數據到不同類型的智能係統，顯性信息結構都是其主要的構成因素。然而，所有這一切都沒有被稱為顯性信息結構，而是被稱為索引、目錄、知識錶示等。正如遺傳信息編碼和大腦認知信息存儲和利用結構沒有破解之前，沒有認識到隱性信息結構一樣。正如隱形信息結構纔使遺傳信息和認知信息成為生命和認知持續發展的基礎，顯性信息結構是記錄信息自我發展的基礎。本章也介紹瞭信息結構的一般特徵和基本要求。

?

第四章定義瞭信息的增長並劃分瞭信息增長的六個發展階段，重點分析瞭信息結構增長的一般模式和路徑。信息增長既是信息的量和質的增長過程，更是信息空間功能逐步完善直至自我發展的過程。第一階段到第三階段是漫長的藉態演進過程，使信息空間從沒有生機的無限沉寂狀態，跨越到生成不依賴物理和生命空間獨立存在的記錄態信息。這個過程以物理空間和生命空間的定律為基礎，完成瞭信息空間進化最為關鍵的兩步：遺傳基因的進化並通過遺傳基因，使智人的進化達到瞭10萬年前高度完備的認知功能，為成熟的體係化的語言和文字、符號和概念體係的誕生奠定瞭不可逆的雄厚基礎。相比於第一到第三階段的40多億年時間（僅從地球看），第四、第五兩個階段隻有不足一萬年時間，但實現瞭信息空間功能增長的另一個飛躍，認知能力和基於認知能力的記錄信息增長，從串行進化發展到大規模並行進化。此前關於信息的演進都是基於個體，數量眾多的個體按照生命進化規律發展，值得特彆關注的是，關於認知能力的生命進化似乎就以智人為終點。極其大量的生命個體經曆數十億年時間，完成瞭認知能力功能的進化，這是生命規律的約束。一旦擺脫瞭生命進化規律，記錄信息誕生之後，生命規律和社會發展規律同時發揮作用，使信息空間在短短幾韆年時間內發生瞭三個重大的變化，一是記錄信息載體與/或外殼的處理工具不斷進化，遠遠超齣瞭人的處理能力；二是藉助記錄信息處理工具，人類認知能力的進化並行發展規模越來越大，從開始的數十、數百到現在的幾十億在一個共享的認知信息平颱上發展；三是正因為快速地並行認知進化，很快就耗盡瞭生命空間賦予人類的認知能力，人類認知能力極限已經觸及，半個世紀以來人們稱之為“科學的沉寂”現象，在很大程度上是人類認知能力的極限，逐步完備的顯性信息結構一定程度上可以緩解這一進程，但極限的到來是必然的。顯性信息結構的誕生和逐步完備、信息處理技術體係的發展和人類認知能力的極限三個因素促使信息發展進入第六階段，盡管這個階段還沒有到來，但輪廓已經顯現，就是一個獨立於物理和生命空間，自我發展完善的信息空間的産生，並與物理和生命空間一起成為三足鼎立的宇宙發展新格局。

理解信息增長和信息空間的核心是顯性信息結構。顯性信息結構的基礎是隱性信息結構，顯性信息結構隻是將隱性信息結構外化，成為不同主體可以共享，並能在一定條件下重現客觀存在的信息空間基礎構成要素。一個顯性信息結構對應於一個客觀存在，包括這個客觀存在的屬性和功能。第四章第五節定義瞭顯性信息結構完備的充要條件，滿足這個條件的顯性信息結構就使信息空間得到瞭自我生長與完善的基礎。當第六階段信息空間認知主體的能力不斷提升，顯性信息結構完備的理論、方法和工具不斷完善，越來越多的隱性信息結構將轉換為顯性信息結構，物理空間和生命空間未知的規則將逐一被認知，信息發展第六階段將進入成熟期。

信息運動的規律及規律蘊含的邏輯是什麼，這是第五章的主要內容。信息邏輯的討論有感知、連接、計算和進化這四個含義，以運動為主要領域展開。感知與轉換是一個將一個（或多個）主體的外部信息轉換為內部信息，成為隱性或顯性信息結構的一個組成部分的信息運動過程。這個運動過程按感知的主體和載體的不同，分彆遵循物理或生命規律，但決定感知什麼、取捨什麼、含義如何組織，進入主體什麼信息集閤或結構則遵循信息的規律。連接是信息運動最重要的組成部分，連接的實現遵循物理或生命定律，連接的目的和結果基於信息規律。按照信息空間的劃分，信息的連接分成內連接和外連接，按照連接建立的性質，分為實連接、虛連接和任意連接三類。這三類連接構成瞭基於含義的信息空間連接場，根據一定的規則實現不同目的和節點間的連接。信息的處理與信息的連接一樣無時無處不在。對於含義的處理與外殼或載體的處理性質截然不同，因為客觀存在本身是有一個個基本構件組成的，每個基本構件都有其特定的處理功能，以信息結構為基礎的處理也應該是從最基本的構建開始。因此，處理的邏輯由一組微處理、短邏輯起始，以內計算、泛包容、多中心為規則構成信息空間的處理模式。以信息結構內成的功能係列為基礎，以多中心計算模式，可以形成大任務、泛分解的處理模式。通過感知轉換功能和任意連接、內計算、泛包容的規則，使以顯性信息結構為基礎的信息空間的計算，成為一個以內部完善為主的計算體係，為信息空間的自我完善奠定瞭動力基礎。關於集閤計算和多維計算的規則提供瞭信息空間，另一類計算對象新的處理能力。按照物理和生命空間的思維邏輯看信息空間的增長，被割裂為一個個不同的沒有任何邏輯關係的片段，從而成為物理或生命空間的一個附屬現象。換一個思維模式，從信息含義在不同性質的空間中，在物理和生命定律的作用下，形成自身的發展路徑和規律，可以看到這種非連續的連續進化的必然性和規律性，第五章的第六節解釋瞭這一特殊的增長過程。

第六章是對信息空間的一個總結性分析章節，主要是三個部分，一是信息空間的構成及其存在、消亡與擴展，二是信息空間與認知能力發展的關係，三是信息空間與物理和生命空間的關係。信息空間的發展還沒有完成一個循環，總結其規律還為時過早，但迄今為止的發展，至少可以得齣三條規律性的總結：一是在一個獨立信息空間中，轉換主體的數量、延續的時長、協同平颱的質量是該信息空間規模增長和進化速度決定瞭該空間增長的速度，稱之為延續協同定律。二是信息空間的發展呈颱階式躍遷，每一個颱階呈現長期漸進積纍後躍遷到一個新颱階規律，稱之為積纍躍遷定律。三是信息空間構成的非組閤規律，一對一地反映相應的客觀存在，一對一地在隱形或顯性信息結構中體現，一對一地復製、處理。這正是信息空間的構成特徵，也是信息空間的增長特徵。

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