信息科学的历史、现状与未来闫学

杉武健

编者按：从编者的观察来看，如果说国外的信息科学研究是星星之火，那么国内的就是熊熊火炬。因为我们有钟义信、闫学杉、乌琨等老师形成了自洽的、有中国特色的理论体系。从计算机操作到关注计算机技术，从信息技术到信息科学，既有信息科学层面，又有信息哲学层面，完美地勾勒出课程发展的路径。

有人说，一门新学科进入基础教育需要花十年以上，即所谓的“十年定律”，而信息科学自2000年开始迅速地发展，时至今日已历经十几个春秋。这就促使我们要更加关注信息科学家群体。今年年初，我们对话了信息科学家钟义信教授，如今我们对话到闫学杉教授，今后我们还将继续努力为读者展现其他信息科学家的理论思想，为一线教师打开信息科学的一扇门。

闫学杉：北京大学信息管理系副教授。1997年，发表了《论普通信息科学》一文，文章提出作为统一信息科学的规律性理论，它必须适应于任何一种部门信息科学。1998年，发表了《关于21世纪信息科学发展的一些见解》，首次提出了一个信息科学知识体系。2000年，与北京大学其他几位学者，共同发起并组织了北京大学交叉信息科学研讨班。2005年，参与并组织了在北京师范大学召开的全国信息科学研讨会，在会议报告中，将自己过去所提出的“人类信息学”改称为“社会信息学”。最近，他又将“社会信息学”恢复为“人类信息学”。2007年，在《信息科学的历史、现状与未来》一文中，他明确地提出了信息科学的“1+3”结构，即信息科学=（一般信息科学/统一信息理论/理论信息学）+（工程信息科学+自然信息科学+社会信息科学）。2011年，当选国际信息学会副主席。2015年，当选新成立的国际信息学会中国分会副主席兼秘书长。

武健：北京市东四九条小学信息技术课教师、教科研主任。

自1989年从教以来，坚持信息技术课一线教学26年。通过长期的教学积累，逐步形成了个人的教学风格和特色。已在《中国电化教育》《人民教育》《中国信息技术教育》《中小学信息技术教育》等期刊发表论文30余篇，十多万字。

主要研究方向：从1999年起，主要关注教育主题网站的建设与应用，提倡主题化教学；2003年，在信息技术课中提出“生活算法”一说，并展开了与之相关的内容、方法、评价等研究；自2007年起，开始逐步展开尝试新媒体、新技术在教育教学活动中的应用，尤其是利用iPad展开信息技术课的教学活动。

对话信息科学家

信息科学的研究者更关注学科中的争议部分，有争鸣才会有进步。信息科学教育者，需要引导大家更多关注信息科学的共识点。共识是学科教育的基础。

——闫学杉

△ 信息科学在国内的研究概况

武健：一线信息技术教师对计算机技术的了解较多，但对信息科学的了解较少。闫老师能否就这个问题给大家讲一讲信息科学是什么？

闫学杉：什么是信息科学？大家的理解是不太一样的。从微观方面说，以中国国家自然科学基金会信息科学部的资助方向为例，信息科学是由计算机科学、自动化科学、电子与信息系统、光学与光电子学、半导体与信息器件五个学科组成的学科群。那么，信息科学除了计算机、通信、半导体、自动化外，是否还有其他部分？

高校对信息科学的理解比较多样化。清华大学的信息科学学院是以计算机科学、通信科学、自动化科学为主要内容的。北京大学的信息科学研究部门主要有三个：一是信息科学与技术学院。它以计算机科学和通信科学为主要内容，下设信息科学研究中心，早期研究模式识别，后来转为人工智能、互联网等与计算机相关的领域，目前研究智能科学。计算机科学和通信科学很多时间简称为“信息科学”。二是数学学院的信息科学系，其主要方向是用数学方法研究其他学科中的信息问题，如信息论、生物信息学中的算法理论等。三是信息管理系。早期为图书情报系，欧美国家对应的称谓是图书馆信息科学系。在出版图书、杂志时也往往直接简称为“信息科学”。北京大学虽有三个研究信息科学的单位，但彼此之间互不往来。

武健：我们在上大学时就有这样的疑惑：大专院校的信息科学与技术系是由计算机科学与技术系发展而来的，两者有什么区别？而到了中小学开始教信息技术课时同样存在类似的问题。中小学的信息技术课程是由计算机课程发展而来的，那么这两者的区别是什么？这些问题促使我们关注信息科学。

闫学杉：是的，信息科学研究与信息技术研究既有联系也有区别，它们的关系很难说清。接着前面的话题说。除了前述的几个研究单位之外，中国人民大学信息学院的“信息学”是从国民经济中的信息管理入手，同时负责为全校开设计算机通选课。北京师范大学的情况也比较复杂。大约在上世纪90年代，学校把与信息相关的信息管理与技术系、无线电系和计算机系三系合并起来成立了信息科学学院。由于院内的三个系缺乏共同的科学语言，坚持了一段时间后又重新分开。到目前为止，信息科学学院的计算机科学和通信科学没有变化，而信息管理与技术系后来被转移到了政府管理学院。在北京邮电大学，信息科学理论研究可能是做得最好的，但北京邮电大学毕竟是以通信技术为主的工科院校，信息科学基础理论不会成为该校的核心。

这些高校的情况在国内是具有代表性的，代表着国内大专院校的一些认识。计算机、通信技术的确在信息科学发展历史中起着推动作用，但不是信息科学的全部。北京中关村地区对信息科学理解的混乱，正是国际信息科学研究现状的一个缩影。

武健：因此，从“科学_技术”的视角来看，在对信息科学技术的理解上，大专院校与基础教育都有类似的问题，即对“信息科学”了解很少且不到位。虽然计算机科学与通信科学等对信息科学技术的发展有着重大的推进作用，但信息科学技术不是计算机科学和通信科学等学科的简单组合。隐藏在背后的问题反映着上上下下对信息科学的普遍理解，而信息技术的教育需要完成的任务之一就是更正这些理解。

△ 信息科学在国外的研究概况

闫学杉：针对“信息科学是什么”的问题，我们再说一说国际的情况。如今，大多数世界级的科技领军人物均出现在美国，但在信息科学方面，美国对信息科学的理解却并不领先。他们一般认为，信息科学就是由计算机信息科学和图书馆信息科学组成的，上下各层面的思考也是以此为基础的。

欧洲的信息科学研究者对信息科学的理解比较前卫。其中德语区、法语区、英语区都有着自己的特点。欧洲的区域差异，体现了更多人从不同的角度对信息科学的思考，产生了很多新思想，而且不被类似美国的那种旧观念束缚。欧洲的信息科学家们特别关心信息概念在自然科学中的应用，一些新思路推动了信息科学核心理论的建设。

中国、美国和欧洲在信息科学研究方面各具特色。而日本，尤其是日本的东京大学，在信息科学研究整合方面做得最好。俄罗斯的信息科学研究，受1990年之后的休克疗法影响严重，但在上世纪60、70、80年代，俄罗斯的信息科学研究自成体系，文献资料也非常丰富。从整体上看，欧洲与中国在信息科学的基础理论研究方面是在国际上靠前的。在中国信息科学家们的研究中，钟义信教授的信息科学理论是一个自洽的体系，这在国际上是其他国家根本没法相比的。

这就是信息科学在国际的研究现状。不同区域的情况有着较大的差异。有的区域受计算机发展影响较大，有的区域受“科学_技术”工程体系中的工程思想影响较大，有的区域受哲学研究传统影响较大，各自都有着自己比较关注的内容。到了今天，信息科学的学科内容还没有一个全球统一的标准。在这种情况下，信息科学未来的发展会更加复杂，更加难预测。

武健：我开始关注信息科学研究后发现，中国的信息科学研究者和信息哲学研究者们，各自都有着自己的理论体系。例如，北京邮电大学钟义信老师的《信息科学原理》、西安交通大学邬焜老师的《信息哲学》等，这些著作构成了中国信息科学在世界上的不同地位。也希望您即将完成的《信息科学：概念、体系与展望》，能够早日出版与读者见面。

闫学杉：谢谢！

△ 一般信息科学与专业信息学

武健：您提到统一信息科学是不同专业信息科学的共性所在，它们之间的联系是什么？信息科学与信息技术也存在着密切的联系吗？在这些联系中，信息科学的内容更综合。从您的个人角度上看，信息科学的核心内容是什么？

闫学杉：信息科学的核心内容是什么？其研究的边缘在哪里？这些都是信息科学研究中非常重要的问题。信息科学研究的足迹需要跟着信息概念应用的脚步走。信息概念走到哪个学科或领域，信息科学研究者就需要把足迹跟向哪里。把那些信息学科中的一系列信息规律和原理综合起来，然后进行系统分析，最后就构成了信息科学的核心内容。而信息概念的应用几乎是所有科学都有的，这是信息科学研究进展缓慢的原因之一。

我们知道，之前的信息科学，其基本概念主要产生于计算机科学、通信科学、图书馆学等学科。除此之外，传播学、语言学、心理学、新闻学、文学等人文类的学科也都在使用和讨论着信息；而社会科学学科，如政治学、经济学、社会学、法学等也大量地应用到了信息概念。甚至有不少学科直接称自己为“某某信息学”或“某某信息科学”。因此，信息科学是一门交叉性极强的科学。各学科关注到的基本信息问题，信息科学应理所当然地给予关注和研究。信息科学不应仅仅关注计算机科学、通信科学、图书馆学等学科，还应当关注自然科学、人文科学和社会科学中的各种信息问题。

同时，信息科学与各学科都有着互动发展的特点。最近二十年来，最引人注目的是信息概念在自然科学方面激起的火花。美国优秀天体物理科学家惠勒在1989年提出“万物源于比特”的理论，其含义是万物是由信息构成的。惠勒的话引发了许多科学家的进一步思考。在化学科学中，诺贝尔化学奖获得者莱恩在1987年就提出，由于超分子化学的出现，化学科学将变成一门信息科学。与之类似，诺贝尔生理学或医学奖获得者，生物学家胡德在1990年也提出，生物学是一门信息性的科学。现代生物学中的遗传学、神经学、内分泌学和免疫学是生物学中信息问题比较集中的四个分支。

与自然科学界的提法相对应，人文科学、社会科学中的不少学科也在强调自己的信息性，各种以“某某信息学”命名的学科也在不断地出现，如教育信息学、艺术信息学、经济信息学等。

武健：信息科学与各类现代科学和学科有着密切的关系，可以说是各学科的交融点。这对信息科学家来说有利有弊。对于信息科学研究来说，就需要学习和涉猎更多、更广的学科，之后才能形成研究的基础。信息科学研究者的准入难度可想而知。但这同时也是信息科学研究的优势。研究成果会对诸学科有促进与帮助的作用。这种作用对于大众教育和基础教育来说有着重要的意义。

闫学杉：信息科学涉猎的交叉学科太多了，准入难度确实很高，知识面较窄的人理解起来确实有很多困难。尤其是目前核心并不明确，但将来肯定会有自己的研究核心和基础。不过，在大众教育或基础教育中，可能不一定非要涉及这些问题。

在信息科学的发展过程中，计算机科学、通信科学、生物科学，甚至物理学等学科，它们对信息科学的建设有很多贡献和促进。这些学科的发展促进了处于学科交叉位置的信息科学的发展。另外，信息论、控制论、系统论等研究也对信息科学的建立做出了很大的贡献；计算机科学的出现推动了信息概念的流行；图书情报学的研究促使人们思考什么才是真正的信息科学。同样，信息科学也会逐步对各类信息学的进展发挥自己应有的促进作用，尽管现阶段的信息科学理论还很单薄，还缺少能够指导其他专业信息学科研究的统一的信息思考工具和方法。

△ 信息科学中的共识与争论

武健：对各门类信息学进行相似与不同的归纳，现阶段能够看到一些共识的信息问题，如信息获取、传递、反馈、处理和加工，以及信息响应这些典型的信息过程。这些基本内容是否已经成为公认的信息科学的基本知识内容？

闫学杉：大体是这样，但也不尽然，这方面没有见到过太多的争论。在世界前沿的信息科学研究方面，没有人对此明确地表示反对，但也没有人能够通过思辨或者实证，来证明它们就是信息科学的基础问题。对于科学家和研究者来说，争论较多的是围绕着其他一些问题展开的。例如，用数学方法来描述信息量和信息过程时，争论最多的是在数学方面，其中包括熵、不定性等。其他还有物质、能量、信息三者的关系是什么，信息的存在方式是什么，信息科学和其他学科的交叉点在哪里，信息科学的研究方法是什么，等等。

在信息科学研究中，用完全归纳法来构建信息科学理论，这远远超过了个人的能力。想证明它的成立，就需要对所有的专业信息学，如生物、天文、物理、化学、心理、经济等学科中的各种信息问题进行分析，需要涉猎每个学科，然后才能去证明学科交融部分的信息科学内容。这恰恰是交叉类科学研究过程中需要面对的一种实际困难。

在信息科学研究中，共识点与争议点共同存在。虽然信息科学有各种研究难题，但各个专业信息学仍然都在期待着一门统一信息科学基础理论的问世，期待着信息科学对本学科有着更多的启发，对自己的研究起到更多的指导作用。

武健：如今，计算机技术和通信技术在飞速地发展，它们推动了信息科学的不断深入。那么，您是如何看待“信息科学”与“计算机科学技术”之间的关系的？

闫学杉：对于那些不怎么关注信息科学理论的人来说，信息科学就是计算机科学和通信科学的混合物，他们认为这个问题并不复杂。而对于那些关注信息科学理论的人来说，信息科学与各专业信息学的边缘并不十分清晰。由于历史的原因，计算机科学与技术和通信科学与技术对信息科学的发展起过重大的促进作用。而一门我们期待的统一信息科学正处于酝酿过程中，它对计算机科学与技术，对通信科学与技术的指导作用还根本谈不上。所以，大家的认识并不统一，甚至说还很混乱。

武健：按照我们的理解，信息科学的弱势和优势是一体的。信息科学与很多学科有着交叉，正是由于这种交叉点太多，造成了信息科学研究上的难度。但是，也正是有了这些交叉、辐射、互联，我们才可以期待未来的信息科学能够对很多学科起到影响，反过来也会促使自己更加精彩。

闫学杉：是这样的，信息科学研究与其他学科研究相比，边缘不清、彼此交叉是其最大的特点。将来能够形成一门统一的信息科学，并能够在大学里正式讲授，它对和信息概念密切相关的学科发展能够起到一定的指导作用，这是我们非常期待的。

△ 信息科学在基础教育中的落实

武健：信息科学的基本内容与理论，如“控制_反馈”、信息的典型过程等在基础教育中都有着重要的作用。尤其是帮助儿童对技术社会、信息社会、现代社会的理解。在教育中既要考虑理论，也要考虑可操作性。您对我们未来的信息科技课程的教育实验有什么建议与希望？

闫学杉：其实一门学科中的基础理论往往只有很少的几个，不过扩展与推演就很广泛了。例如，理论物理学与应用理论学的关系。信息科学的具体应用其实与信息技术有着密切的关系，所以对于基础教育来说，“科学”与“技术”两个概念是否应当连在一起，叫“信息科学技术”好，还是叫“信息科学与技术”好？这个问题需要研究。而在中小学教育甚至大学教育中，信息科学理论的落实都是与技术工具相连的。其中信息技术通常是从信息工具中体现出来的。信息工具，从狭义的角度来说，可以说成是计算机、手机这类的工具。毕竟从历史上看，计算机、通信对信息科学有着促进作用。而从信息科学的整体和宏观角度来看，信息工具会更加多样，像您提出的教育信息学中的“软工具”概念，就可能属于广义信息工具的范畴。

科学与技术的结合需要落实到信息工具，这是一种值得提倡的发展思路，是一种以信息科学理论为指导，以信息技术和工具为落实的发展方向。

信息科学家与研究者首先关注争议点，没有争议点就没有研究，就没有学科的发展。而对教育者来说，需要关注的是学科中的共识。那些争议较少的内容其实是学科中最稳定、最基础的内容，是教育过程中的重点关注方向。

信息科学进展中出现的新理念，如“控制_反馈”这些概念，以及包括物理学家、化学家、生物学家们提出的自己的学科和信息科学的关系，对中小学生的思维肯定会起到一定的启发作用。不排除一些理念会塑造学生们未来的人生。中小学的学生求知欲非常强烈，信息技术会激起他们的动手能力，信息科学则会引发他们的思考能力。

武健：基础教育中的信息技术课程到了新的发展时期。一方面，课程的发展会引入更多的技术；另一方面，需要引导课程向“科学_技术”体系发展。作为信息技术教师，我们希望能够站在巨人的肩上，更充分地把中国信息科学的优势引入到教育中。

闫学杉：我同意您的观点，并会尽自己的努力促进这一事业。

对话印象

信息技术教师对科学家的认识往往是从学科专著开始的。2009年底，我第一次看到《信息科学交叉研究》，在书中认识了闫学杉老师。

这本书是2005年在北京师范大学召开的“信息科学交叉研究研讨会”的论文集。如同姜璐教授在序言中所写的那样：“我们国内研究信息理论的人相对少一些。大家看到了信息概念的重要，也看到了信息科学研究的困难。”《信息科学交叉研究》一书体现出了信息科学中不同观点的碰撞，体现了学科研究的热点，甚至是争论的焦点。有观点交锋，就说明学科有着研究上的热点，学科正处在发展期。同样，如果能够沉下心来对书中的论文进行进一步的分析、品味，也能发现其中的共识——在学科的名称、内容的结构关系等方面，信息科学家们争议很少。

我喜欢书中的文字。因为他山之石可以攻玉，信息科学对信息技术有着理论指导作用。虽然，理论与实践之间的距离远一些，但是经过思考、加工、整理后，你会发现理论对实践有着很强的指导与解释作用。我更喜欢书中的编排体例。每篇论文之后都有名家点评，即使是对苗东升老师、钟义信老师这样的大教授所写的文章也是一视同仁。点评者的言语犀利，毫不客气，直截了当地阐明文章的优劣以及自己的读后观点。这种对文章、对观点的直接评议，有看法不遮不挡、不藏着掖着的作风是我所钦佩的。我认为这就是中国科学家们的范儿。

书中的“导论”部分仅收录了一篇论文，就是闫学杉老师写的《信息科学的过去、现状和未来》。文章回顾了信息科学的发展历史，以及其他各学科对信息科学研究的贡献。然后按照工程信息科学、自然信息科学和社会信息科学的分类，对信息科学的现状进行了分析。在历史与现状的基础上，闫学杉老师将信息科学发展分成了四个阶段：萌芽阶段、三足鼎立阶段、部门信息学阶段，以及跨学科研究和统一研究阶段，同时提出了未来信息科学研究的难点与要点。

作为一名信息技术教师，我特别关心书中所描述的信息科学的学科体系。近几年，我接触了一些科技教育的工作，从科学与技术相互关系来看，中小学的信息技术课从计算机课程发展到信息技术课程，再走向信息科技，这是课程深化可能的发展路径之一。

对信息科学发展的回顾，是对信息技术教师深入理解学科内容的最好支持。分析现状，搞清“科学_技术”、信息科学与相关学科的关系，这是大多数一线教师依靠自身学习难以达到的。因此，这是课程研究中需要完成的工作。

大部分教师对信息科学了解不够，而信息科学家们将更多的精力放在关注学科中的研究热点上。如何从信息科学的发展与现状中寻找到学科的共识，这是中小学教师学习信息科技的任务之一。以《信息科学的过去、现状和未来》这篇学科综述性文章为基本轴线，结合其他科学家的理论，能够让我们感受到中国的信息科学已经具备的结构与体系了。

虽然，闫学杉老师描述的信息科学体系与西安交通大学人文社会科学学院邬焜老师对信息科学体系的描述，在外形上不太相同，但内容却非常类似。从下图中我们已经能够看到信息哲学、信息科学、门类/分支信息学、信息技术（工程技术信息学）的学科脉络和相互关系。这对信息技术课程有着很好的指导作用。虽然类似的内容在文章中比比皆是，但这种量级的综述性文章只有对本学科有着深入了解，并且是领域研究的带头者才能写得更加深入。就像在《信息科学的过去、现在和未来》一文的点评中车宏安老师所说：“这是一篇力作，搜集的资料全面翔实，显见作者做过多方面的交叉研究。”

作为一名小学信息技术教师，我一直期待着能够面对面地请教闫学杉老师。初次见到闫老师，是在一次中外信息科学家的交流活动中。

2013年10月，国际信息学会副主席马里胡安（Pedro C. Marijuan）研究员和雅恩（Robert Jahn）秘书长以信息科学家的身份来中国访问。访问期间，在北京大学作了一场“当代全球信息科学发展”的演讲，之后与中国的信息科学家们进行了深入的交流与讨论。我有幸参加了这次活动，闫老师正是这次活动的主持人。

信息科学的特点之一是它正在发展之中，研究热点较多，因而，中外信息科学家的讨论也是少有的激烈。科学家间的观点交锋是激烈的，甚至有拍案而言的场面出现。

面对着火爆的活动现场，闫老师微笑地协调，不愠不火，不紧不慢。从马里胡安研究员的生物信息学收敛到信息的一般理论讨论，他综合大家的观点，一步步地引导大家对不同的观点进行深入分析。正是这样的中外科学家交流活动，使我感受到中国的信息科学家们在信息科学一般理论的研究方面，已经站在了世界的前列。

严肃、温和而有内涵，这就是我身边的闫学杉老师。他坚守学术观点的精神、温文尔雅的态度，也是我接触到的很多中国信息科学家们的特点。本次在对信息科学家的系列采访中，能够与闫学杉老师面对面地访谈，这也是我这位一线教师的一种荣幸。

——武健