信息论中的信息论，信息的定义及特征

1.1　信息概述

信息作为一种社会资源很早就被人们所认识，而且自古以来人类就在利用这种资源，只是利用的能力和水平很低而已。例如，我国古代发明的原始感测和显示技术的指南针、原始通信技术的烽火台以及信息记录、存储技术的造纸术和印刷术等等。

随着计算机技术的快速普及，随着Internet热潮席卷全球，谁也无法否认人类社会正以无法估量的速度悄然迈入知识（信息）经济时代。在这个时代，经济活动对于信息（知识）活动的依赖已达到十分突出的地步，在所有可利用的资源中信息资源的利用总体上上升到主导地位。

1.1.1　信息的定义及特征

1.信息的定义

当今世界，“信息”已成为社会生活中使用频率最高的词汇，与之相连的“信息经济”、“信息产业”也成为人们身边的现实。信息作为重要的经济、战略资源和推动社会生产力的新动力，日益受到人们的青睐，“信息时代”、“信息社会”正在向我们走来，信息化成为当代社会发展的大趋势。

“信息”一词被高频率地使用，但究竟什么是信息呢？怎样去认识信息的科学意义呢？

我们知道世界万物都有自己的运动规律和表现特征。社会生活之中的人们所了解到的事物间的差异都是通过一定的形式表现出来的。例如：声音、图像、文字等等，这些形式所表达的内容就是信息。信息不是物质本身，而是物质的一种基本属性。

“信息”一词拉丁文为information是陈述、描述、概要的意思；英文information有知识、资料、数据、情报、消息、报道、报告、通知等多种含义；汉语中的“信息”一词，“信”和“息”两字的意思相近，二字均有音信、消息的意思，前者侧重于消息、征兆，后者强调情况、音讯。据考证，两字连成一词使用，最早见于唐代诗人李中《暮春怀故人》中的：“梦断美人沉信息，目穿长路倚楼台”；宋代诗人王庭《题辰州壁》中的：“每望长安信息希”诗句中均有“信息”一词，其意为消息。过去日常用语中的“信息”也就是这里所说的音信、消息的意思。这与当代信息的含义并不完全相同。虽然人们每时每刻在与信息打交道，但要给信息下一个完整的科学定义却不是那么容易的。人类开始有意识地对信息进行探索和研究，是20世纪50年代以来的事情。随着对信息研究的深入，人们站在各自的学科角度对信息进行了科学的探讨，并分别为信息下了三四十种定义。其中，最具代表性、最早的突破性成果是1948年美国通讯工程师申农（C.E.shannon）的“信息论”和美国数学家维纳（N.wiener）的“控制论”。

信息论创始人申农在《通信的数学理论》中提出了“狭义信息论”，即信息论，在其中他把信息定义为“用来清除随机事件的形式的不定性的东西”。在信息论中申农首先把信息看作是一个抽象的量，认为信息是一种消息，而通信的本质就是信息的传递过程，并提出信息量的要领及定量计算公式，以及通信系统模型和信息的定理等重要原理，将物理学中的数理统计法运用到信息领域中。这些关键理论确定了现代信息理论的基础，由此申农成为信息论的奠基人。控制论的创始人维纳认为信息就是我们适应外部世界并且使这种适应为外部世界感到的过程，同外部世界进行交换的内容和名称。将信息的概念推广到人，指出信息与信息接受者的主观认识有关。经过几十年的探索，信息学已发展成为与人类社会密不可分的一门科学了。那么，信息到底是什么呢？目前，学术界还没有形成一个一致的、完整系统的定义。《辞海》中是这样说的：信息是指客观的消息、情况、情报等，是指对消息接受者来说预先不知道的报道等；《新华字典》将信息表述为：信息是指音信、消息。信息论中指用符号传输的报道，报道的内容是接受者预先不知道的，事物的运动状态和关于事物运动状态的陈述；《韦伯斯特词典》将信息表述为：信息是知识和情报的通信和接受，是通过调查、研究或要求而得到的知识，是情报、消息、新闻、事实和数据等。我国科学家钱学森也对信息有过这样的阐述：信息是激活了、激化了的知识，是为了解决一个特定的问题所需要的知识。

综上所述，信息就是消息，人们在学习、工作、日常生活中随时随地都在接受和利用信息；信息是资源，它具有使用价值和价值；信息是财富，且是无价之财富；信息是生产力要素，更是一种不可估量的促进生产力发展的新动力。虽然学术界难以形成一个统一的信息定义，但以文献信息探索的角度我们应对信息作一个基本的概定：信息是自然界和人类社会中一切事物自身的运动状态与方式，是事物的内在联系和含义的表征，信息通过一定的载体形式反映事物的本质特征及其运动变化。也就是说信息是一种可以用来消除不定性的东西，它泛指一切事物运动的状态和运动的方式，是关于事物运动状态和运动方式的反映。正因为信息是事物运动状态和运动方式的反映，所以它才能用来消除人们认识上相应的不定性，不断提高人类认识和改造世界的能力。因此，人类社会的发展，科学技术的进步，都离不开信息资源的开发和利用。而且，信息资源的真实状况及开发利用程度，已成为衡量一个国家经济、文化、科技以至综合国力的重要指标。

2.信息的特征

信息与物质、能量并称为人类社会三大基本资源，与物质和能量不同，信息具有以下特征：

（1）信息具有客观真实性。信息既不是物质，也不是能量，信息就是信息。不论你是否认识到，信息总是存在的。信息的这一最重要的本质特征，是信息的生命所在。

（2）信息具有共享性。信息的这一特性是与其他资源最大的不同之处。物质和能量被专人占有和使用，它会被消耗而不复存在。信息显然不同，当某一信息被多人共享时，信息的占有者不会丧失该信息，而且，一般来说也不会因为多次使用而改变信息的自身价值。作为一种共享性的资源，信息可以通过传输和扩散的方式实现共享，在交换、传递的过程中，信息不但不会丧失，而且还可能同时获取新的信息。因此，信息还可称之为一种无限再生的资源。另外，我们在实际生活中应当注意区分信息的共享性与现实共享范围，了解独占信息、有价信息和公共信息的特性，合理合法的充分享有信息。

（3）信息具有可存贮性。信息的可存贮性指的是信息必须依附于各种形式的载体，信息和物质（事物）、能量具有密切的关系，但它仍需依附于另一种形式的载体。所以说，没有物质、没有能量，就没有事物的状态和方式，也就没有信息。而且，信息的识别、转换、扩充、压缩、生成、分享等所有的过程都必须有物质和能量的支持。信息通过物质载体来存贮，从远古的结绳记事、甲骨、泥板、纸张到磁、激光、大规模集成电路的广泛应用，大大丰富了信息的存贮形式，也极大的增加了物质载体存贮的信息量。

（4）信息具有可转换性。信息可以被加工、整理、概括、归纳使之浓缩精练和不断扩充并变换各种形态，由原始一次信息变为二次信息、三次信息等，实现信息价值的增值。运用现代信息处理系统，将原始文件进行压缩，可达到便于传输和节省存贮空间的目的。信息技术的快速发展可使信息进行声音、图形、文本、数据等多种形式的相互转换，有效地促进信息的传播和交流。例如可将声音转换为文字或文字转换为声音、将统计表转换为拼图等等。

（5）信息具有传输性。信息不同于物质，作为一种既无大小又无重量的非实体，它的传递速度仅取决于它所承载体的性能。因此，由于计算机技术和光纤技术的高速发展，信息的传递超出了以往载体的限制。当信息的载体是电磁波和光波时，其传输的速度将达到每秒30万千米。而运用广播、电视、Internet等大众传媒传递信息，则可在瞬间将信息迅速而广泛地扩散，并且是全方位的扩散。

（6）信息具有极强的时效性。信息与物质、能量的价值观是不同的，信息有很强的时效性，过时的信息就是马后炮。比如天气预报信息，军情与警情信息、战略预测信息等，如果不在最需要的时间内被准确地获取、传递、使用，它将分文不值。也就是说信息的利用价值与时间成反比，及时有效地把握信息就能实现信息的最佳价值。

（7）信息具有不灭性。信息不像物质和能量，物质是不灭的，能量也是不灭的，其形式可以转化，但信息的不灭性与它们不一样。一个杯子被打碎了，构成杯子的原子、分子没有变，但已不成为一个杯子了。又如能量，我们可以把电能转化成热能，但变成热能后电能已经没有了。而信息的不灭性是一条信息产生后，其载体可以变换、可以消亡（如一本书、一张光盘），但信息本身并没有随之改变和消亡。

其实，信息的特征还有许多，如知识性、识别性、生成性、动态性等等，这里限于篇幅，不能一一赘述。

1.1.2　信息的类型

信息类型繁多，从不同角度划分就会有不同类型的信息：

（1）自然信息和社会信息。这是依据信息存在的领域及信息的内容划分的。自然信息指存在于人们主观意识之外，来源于自然界，在自然界中传递的信息。社会信息则是来源于人类社会，是人类对于社会现象和社会活动的认识、反映、是在人际间传播的信息及思维信息。

（2）语言信息和非语言信息。这是依据信息的符号种类及信息的性质划分的。语言信息是由作为信息沟通最基本、最重要的工具——语言来表现的信息，它由语法信息、语文信息和语用信息构成。人们总是以信息为媒介与事物打交道的，通过语法信息获得语文、语用信息，经分析比较产生决策信息，根据决策信息使事物按人们预期的目标发展。非语言信息则是指表情、体态等非语言显现的信息。

（3）动态信息和静态信息。这是依据信息的状态划分的。动态信息是指时效性极强的瞬息多变的信息。如军情、警情、新闻等类信息。静态信息则是指呈现稳定、相对静止状态的信息。如历史文献、档案资料等类信息。

（4）一次信息、二次信息、三次信息。这是依据信息的加工处理程度划分的。一次信息是在生产实践、社会实践和科学实验中产生的新成果，新知识和经验性总结等方面的信息；二次信息则是依据客观需要，按照一定的科学方法，将特定分散的一次信息进行加工整理而形成的信息；三次信息则是指依据二次信息提供的线索并选用一次信息的内容进行综合分析形成的信息。

（5）单媒体、多媒体信息和文献及电子信息。这是依据信息的媒体和信息的载体划分的。用来表示信息的声音、图像、文字、数据以及广播、电视等物质载体是信息的表示媒体。只有一种媒体表示的信息就是单媒体信息，运用多种媒体综合、协调地表示的信息就是多媒体信息。多媒体信息不同于多媒体技术和多媒体计算机系统的概念，而现代化的多媒体手段可以将多媒体信息带入一个崭新的应用领域。

（6）政治信息、经济信息、文化信息、科技信息、学术信息、法律信息、军事信息、市场信息等等，这是依据信息的社会属性划分的。

1.1.3　信息、知识、情报与数据

1.信息与知识的关系

信息不同于知识，它是作为物质运动的反映，通过各种信息通道达到人脑成为人类意识。在人们获取、整理、利用信息之前，信息处在一种发散的状态，时刻在变化、流动、产生与消失。如果人们不断地接收信息，而且这些信息又是真实可靠的，经过人们的分析、提炼，就能准确把握客观事物的规律性，再归纳总结，这种“信息”就上升为知识、科学了。

知识是人类积累的关于自然和社会的认识和经验的总结，是人类通过收集和利用信息对自然界、人类社会及思维规律的认识与掌握，是人的大脑通过思维重新组合的系统化信息的集合。知识既包括有文字记载的认识和经验，也包括没有文字记载的认识和经验。知识是吸收了信息后凝结出来的概念，是系统化完备化的信息，是信息中被人类总结出来的精华部分。

信息与知识往往是联系在一起的，信息可以被认为是一种可传播形式的知识，信息与知识的关系如同金钱与财富的关系。只有当信息被系统地、有目的地积累起来时，它才能转变为知识。

人类既要通过信息来认识世界、改造世界，而且也要根据所获得的信息去组成知识。所以说，知识是信息的一部分，而信息则是“流动的”知识，它是构成知识的原料，这些原料经过人脑接受、选择、处理，就能组合成新的知识。信息相对变动，具有动态属性，而知识则相对稳定，具有静态的属性。

2.信息与情报的关系

信息与情报是两个最为密切的概念，以往两者的使用没有任何的区别。英文“Information”表示的就是“信息”和“情报”。随着信息科学的发展，“信息”一词才逐渐取代了“情报”一词。

情报一般是指在特定的时间、特定的状态下，为特定的人提供的有用知识，情报的本质就是知识。《辞海》里是这样解释的：“战时关于敌情之报告，曰情报。”情报往往与军事、间谍相关联带有机密的色彩，随着社会的发展情报已不仅仅局限于军事领域，而适用于政治、经济、军事、社会生活等诸多领域。与信息与知识的关系一样，信息与情报两者也是既有联系也有区别。信息包含了情报，因为信息既包括了有关军事和间谍相关的情报，还包括更多方面的“情报”、“知识”，既有社会生活中人与人之间的相互沟通、思想交流、情感传递，也有人与自然的“对话”与交流，还有纯客观自然界的自然物、非自然物、动物、植物相互的信号、消息交换与传递。综上所述，信息、知识与情报的逻辑关系如图1－1所示。

图1－1　信息、知识与情报的逻辑关系示意图

3.信息与数据的关系

在计算机普及的条件下，信息与数据的概念常常是混用的，实际操作中信息本身也已数据化，而数据本身也确实地代表着信息。数据指的是表达事物信息的字符集合，它由特定的符号或自然数表示的数值型数据和计算机能够识别的在计算机环境下的非数值型数据构成。

凡是能够用计算机进行编码和通信的数据都可以成为信息，只有被定义了的数据才是信息。信息就是加工了的数据、是数据的内容。

信息与数据通常是难以分割的，但使用中也须加以区分。比如“2008”这样一个数据，作为一般的单纯自然数并不表示什么信息。但把这一数据放在“奥林匹克运动”上，它就可能表示“北京2008年奥运会”这样一则信息了。而它出现在飞机的速度表上，那它所表示的肯定是飞机的速度信息了。因此，我们说数据是一种形式，是一种表示信息的形式，它所表示的内容就是信息。而信息并不仅限于数据表示，它还可以用图形、图像等形式表示。我们还可以说数据作为一种素材，一种原始资料被有序的组织和“创作”而得到的“产品”就是信息。