信息本质差异论的含义和性质的辨析*

邬 焜 罗 丽 邬天启

(西安交通大学国际信息哲学研究中心 西安 710049)

0 引 言

从20世纪中叶香农(Claude Elwood Shannon，1916-2001)[1]和维纳(Norbert Wiener，1894-1964)[2]的工作起始，关于信息是什么的问题就一直是相关科学家和哲学家们注重探讨的一个重大理论问题。据某些相关统计数据显示，迄今为止，在信息科学、系统科学、自组织理论、复杂性理论、众多相关交叉的科学技术学科领域，以及不同的哲学流派的相关学说中，从不同层次和角度提出的关于信息本质的标准的和非标准的提法已不下百种，并且至今仍未找到一个被普遍公认的解释。

然而，一个毋庸置疑的事实是，无论关于信息本质的定义有多少，其中最有影响力的仍然是香农和维纳当年的相关提法。这就是香农的“信息源的熵”理论和维纳的信息是“负熵”的理论。

香农的“信息源的熵”理论测定的是系统特定层次上的结构组织方式的多样性和不确定性的差异程度的关系，而维纳的“负熵”理论测定的则是系统特定层次上的结构组织方式的多样性和不确定性减少的程度，所以，这两个理论都是针对系统特定层次上的结构化程度的差异化关系所进行的一种相对测度。而这样的一种相对测度，其所测定的内容并不是关于信息本身的，而只是关于信息载体结构化程度的某种形式差异关系的。于是，沿着这两个学说所导引的路径，便很容易能够推导出关于信息本质的差异论学说。

由于关于信息本质的学说很多，要对其进行清晰的梳理和解读便不能不是一个十分浩繁的工程。本文只是试图处理这一浩繁工程的系列论文中的一篇。其内容仅对与信息本质问题的讨论相关的种种差异论学说的含义和性质进行具体辨析。

1 艾什比的信息即变异度的理论

早在1956年，控制论的创始人之一，英国学者艾什比(William Ross Ashby)就曾在其名著《控制论导论》[3]一书中用“变异度”这一概念对香农信息的本质做出了解读。他写到：“‘变异度’这一概念……即信息论中所讲‘信息’这一概念”[4]。他还特别强调说，用“变异度”这一概念来规定信息，比用“熵”这个词所规定的信息具有更为广泛的含义[4]。

艾什比还指出，信息“必须要有一个消息的集合作为它的基础。不仅是这样，而且每个特定消息所含信息量，还依赖于这个消息是从哪个消息集合中取来的。因此，消息所含的信息量，不是个别消息本身所能决定的。”[4]这样，信息的本质便可以由特定消息集的变异度来规定。他还强调说通信理论中所强调的“噪声和任何他种形式的变异度(信息)并没有本质的区别, 只有指定了某一受信人之后，才能指出哪一种信息是他所需要的，才能区别哪个是信息，哪个是噪声。”[4]由此也可以说明通讯信息论中所讲的信息乃是一种相对性信息，乃是相对于接收者的需求而被狭义化了的信息。

显然，对于艾什比的变异度理论的理解和对于香农信息熵理论的理解一样，都存在两个不同的视角：一个是本体论的视角，另一个则是认识论的视角。如果从信源(消息集)产生信息的差异性关系，即信源产生消息的变异度来进行规定的话，那么，这就是本体论研究的视角；如果从信宿(受信者)需求或改变程度的差异性关系，即信宿对消息选择的变异度或信宿被消息改变的程度的变异度来进行规定的话，那么，这就是认识论的视角。这两个研究视角的差异也正好构成香农的“信息源的熵”理论和维纳的信息是“负熵”的理论的区别[5]。

其实，从存在论的研究视角出发，关于信息的变异度的理论是与事物自身的差异性存在方式和信息只有在差异关系中才能产生和显现的情景相一致的。然而，如果从认识论的研究视角出发，关于信息的变异度的理论则与人的认识方式相一致，这就是，人的认识所把握的还仅仅是被自己的生理结构和认识结构，以及认识工具所中介的，事物自身显现的一定层次上的差异关系[6]。

我们知道，语言文字的含义是约定俗成的。对其含义的理解不仅依赖于语言文字本身含义的具体规定，而且还依赖于语言文字发生的语境。就此而论，这个语言文字本身的含义及其具体发生的语境便构成了某种具有社会文化意义的存在，而接收者对接收到的某些语言文字的具体理解程度则又依赖于该接收者对这一社会文化意义的事先了解程度。在这里，仍然是一个存在论和认识论的统一。只不过，这里的存在论，并不具有纯粹自然发生的性质，而是之前人类文化约定所形成的某种向社会存在层面的反馈性投射的结果。

2 差异与约束

艾什比在把信息规定为变异度的同时，又相对应的探讨了约束问题。在艾什比看来，“约束这一概念表明两个集合之间的一种关系。若集合在某一条件下的变异度比它在另一条件下的变异度小，这时集合里就有约束。”[4]艾什比还强调指出，因为存在约束，事物才可能呈现出规律，而“规律就是一种约束”。正因为存在约束和规律，我们才可以据此而进行学习、预测和控制[4]。

根据当代自组织理论的相关学说，系统的有序结构形成、维持和发展是靠从外界吸收适宜的质量、能量和信息达到的。而这样的一种系统的开放性便是外部环境对系统施加的约束。通常，约束指的就是环境对系统施加的持续作用，它不同于瞬时存在的外部扰动。只有处于与约束适应的状态，系统才能保持或形成稳定的宏观结构。当外部约束改变，系统原状态不再适应时，系统便开始寻求新的状态，以适应改变了的约束。根据热力学第二定律的理论，处于零约束状态的系统其最终演化的结果只能是熵最大的平衡态，而形成和维持特定有序结构的非平衡约束便会推动系统偏离熵最大状态，从而导致系统熵减。这样，约束便成了系统减少自由度、减少不确定性、减少微观差异度(变异度)、减少系统熵值的必要条件。如果按照香农信息熵的性质，把变异度看成是对系统不确定性的度量的话，那么，约束就是对系统不确定性的减少，它所起的作用便是负熵。这样，艾什比所说的约束导致变异度的减少的观点便可以成立了。而依据这样的观点的进一步的一个推论便是：约束便是负熵，便是信息。

美国加州大学人类学家、生物学家特伦斯·迪肯(Terrence W Deacon) 是明确把信息定义为约束的学者之一。2012年他出版了一本题为《不完全的自然——心灵是如何从物质中突现出来的》(IncompleteNature:HowMindEmergedfromMatter)[7]的著作。在该书中，迪肯利用否证法，强调了信息的本质在于它所表征的内容的对象的不在场和缺失，而这种不在场和缺失又是由于相应的约束造成的。所以“信息是约束传送的函数。因此，本质上说，信息流是约束流。”另外，美国理论生物学家和复杂系统理论家斯图亚特·考夫曼(Stuart Kauffman)、加拿大物理学家和媒体生态学家罗伯特·K.洛根(Robert K Logan)以及他们的同事一起也发展了一种类似的信息理论——“信息就是约束”。

2018年5月，迪肯在访问西安交通大学国际信息哲学研究中心期间，曾与邬焜举行了一次对话性的学术座谈。在阐述自己的相关观点时迪肯强调说：“香农信息和世界的指涉(reference)之间相联系的是做功。当然，信息的价值是完成某事时减少的功……信息是约束、是不在场的、是否定性的”；“香农的测量，是在给定的媒介中，有多少可以造就有意义的差异的差异……是其多样性或熵的约束”；“信息作为一种指涉的概念，是在场的某物指涉不在场的某物”；“信息总是关于某物的在场之与不在场的关系”。据此，迪肯还明确地强调说：“信息关乎解释，没有解释就没有信息”[8]。

在那次座谈中，邬焜对于迪肯的相关观点进行了回应。他指出：“信息的产生一定是通过了某种约束性机制，同时也必然是在特定的相互作用的做功过程中呈现出来的。虽然约束和做功可以作为信息发生的某种动力学机制，但二者都还只是信息发生的机制和途径，并不是信息本身，也不能以此直接规定信息的本质”。“约束的本质是屏蔽关系和选择关系，原本这个事物的表现形式的可能性是很多的，但一旦介入了某种相互作用之后，其它相互作用和关系就被屏蔽掉了，这就是约束。在呈现自身的过程中，事物仅仅把自身的某些特征、差异关系通过某种特定的关系呈现出来，而把其它的屏蔽掉了，就这个意义上来说，这是约束，也可以说是不足、不完全或缺失。因为当所有东西都显示并混为一体时，实际上是无所呈现，什么都分辨不清。只有在某种特征、差异关系中，它才可能把某种特定关系显示出来，而显示出来的这样一些内容，才是信息。所以，信息的本质一定要从显示的内容上规定，而不能从其它方面来规定，更不能从对其意义的解释中来规定。”[8]

事实上，按照种种负熵论的学说，尤其是按照普里戈金所提出的广义热力学第二定律，适宜的外部约束正是形成、维持和发展系统内部有序结构的负熵，或说是信息产生的原因，即构成负熵(信息)产生的动力学机制。而从差异论的角度来分析，负熵(信息)的产生便意味着支配系统整体结构的微观差异度的缩小。就此而论，把负熵(信息)和差异度、和约束，甚或和做功联系起来进行动力学机制和过程、结构化和有序化产生和发展的原理性分析都是必要的，而且是合理的。但是，机制是机制，过程是过程，这样的相应分析和信息的本质还是有所不同的。信息通过相互作用的做功，通过适宜的外部约束而产生、维持和发展，并不意味着信息的本质本身就是做功，就是约束。

从另一个角度来分析，事物在相互作用中所承受的功或约束所起的作用并不总是微观差异度的减少，在某些场合，他还可能导致系统的微观差异度的增加，从而引出系统整体熵增现象的发生。在此，信息所起的作用是多方面和多层次的，它既可以消除不确定性，也可以增加不确定性；它既可以起到负熵的作用, 也可以起到熵的作用。

3 时空分布的不均匀性(差异性、对称破缺)

沿着差异与约束相关关系的讨论，还原到物质世界本身的存在方式，便很容易导致将信息的本质与物质的基本存在方式和时空结构化的问题关联起来。这样的一种比附性的解释，不仅存在于把信息定义为是系统的有序性、组织性、秩序性的度量的相关阐释中，而且还存在于把信息定义为时空序列分布的不均匀性、差异性和对称破缺性的相应规定中。并且这样的一些解释和规定早在通讯信息论和一般控制论创立的初期就有了。

早在1948年，维纳在他那本作为创立控制论学科标志的著名著作中，就把控制论中信息的性质以及信息量的计算方法推导过程和动态的时间序列联系在了一起。他写到：“在很大一类现象中，我们所观测的往往是一个分布在各时刻的数量，或一系列数量……都是连续的或离散的，简单的或多重的时间序列。”“时间序列和处理时间序列的装置都要涉及到信息的记录、储藏、传递和使用等问题”[9]。

1964年，前苏联数学家和控制论专家格卢什科夫(В М Глушков)院士就曾直接用“时空分布的不均匀性变化程度”来定义信息。他写到：“信息这个概念，在最一般的意义上，它指的是物质和能量在时间和空间中分布的不均匀性的变化程度，这种变化存在于世界上发生的所有过程之中”[10]。

1975年，意大利数学家朱塞佩·隆戈(Giuseppe Longo)也注意到信息与差异之间的关系。他在《信息论：新趋势与开放性问题》一书的序言中也曾提到：“信息是反映事物的形式、关系和差别，它包含在事物的差异里而不是在事物的自身之中。”[11]

2010年，俄罗斯科学院信息学问题研究所首席研究员康斯坦丁·科林(Константин Колин)在对格卢什科夫的信息定义进行具体分析的基础上，又引入了差异性和对称破缺的相关内容，并把信息进一步扩展规定为：“在最广泛意义上，信息是现实世界的客观属性，它是物质和能量在空间和时间中分布的差异性(不对称)的表现，这些表现存在于所有自然发生的生命界、无生命界，以及人类社会和意识活动的非平衡过程之中”[12]。

在对该定义所做的相关阐释中，科林进一步写道：“差异性——非平衡性的本意指的就是，物质和能量在空间和时间中分布的对称性破缺的结果，这些结果是在我们周围世界的不同对象、过程和现象中呈现出来的，只要这些现象中呈现出了差异性的特征，就应当把它称之为信息。因此需要特别指出的是，如果在均匀介质，以及均衡发生的过程中就不存在信息”[12]。

对于格卢什科夫的信息定义和他在格卢什科夫定义的基础上扩展了的信息定义，科林给出了两点评价意见：①这样的定义不是根据信息本身的特性给出的，而是根据信息的量的特征给出的，也就是说，它具有量化的特征。据此科林认为，应该把诸如此类的信息定义看作是一个比较严格的关于“信息量”的定义；②这样的信息定义具有相对性的特征，因为，当我们观察物质和能量在空间和时间上分布的差异性的时候，必须通过某种关于差异性的参考集(进行对比的基础)，并且，观察者以往的经验和知识的积累也可以成为上述的参考集中的内容。然而，由于不同的观察者拥有的以往的经验和知识不同，所以，他们在对同样的对象、过程和现象进行观测时，便可能获得十分不同的新的信息[12]。

应该说，科林的这两点分析是十分中肯的。在此我们还要补充一点：因为具有量化的和相对性这两方面的特征，由此类定义所揭示的信息便不可避免的具有了第三种特征，那就是功能性。因为量化性和相对性特征都是在信息对接收者所起的功能效应的基础上呈现出来的。就此而论，无论是非均匀性也好，差异性和对称破缺也好，也正如“消除了的不确定性”和“负熵”所规定的内容一样，它们都具有相对性、功能性和量化性的特征。就此而言，从这样的一些信息定义中都无法直接获得关于信息的本质规定。

然而，由于将信息的本质与物质的根本存在方式时间和空间的结构化样态和程度直接关联了起来，所以，如果能够扬弃其相对性、功能性和量化性的特征，直接归属于对存在世界本身的分析，我们便有可能揭示信息在世界本体存在论层面的意义和价值。当然，如果仅仅停留在时空分布的不均匀性、差异性和对称破缺性的层面，那么，要由此揭示信息的本质仍然是不可能的，因为这样的解读方式仅仅关照了信息载体的结构化程度，而未能揭示信息自身的内容和存在方式。

4 制造差异的差异

上面已经提到，对信息本质的解释仅仅停留在事物(时空)差异性、不均匀性和对称破缺性的层面，其所关注的还仅仅是信息载体的结构化程度，而未能揭示信息自身的内容和存在方式。其实，差异性和时间、空间、运动一样都是事物自身存在的方式，并不能直接就作为信息存在的方式，也不能由此直接去揭示信息的本质。根据当代科学的揭示，物质世界是以质量和能量存在方式为其体现的，而世界上的物质和能量的存在方式又是分层次的、普遍差异的。就此而言，差异性本身是物质世界的内在规定性和一般存在方式。如果我们承认信息是一种非物质性的存在，那么，我们就不应当直接用物质世界自身的存在方式来规定信息的本质。

英国现代著名社会学家格雷戈里·贝特森(Gregory Bateson)将信息定义为 “制造差异的差异”[13]。他的这个定义方式就和直接把差异性定义为信息的定义方式有所不同。贝特森能够提出这样的信息定义源于他对信息论、系统论和控制论的关注。在20世纪40年代，贝特森曾经参与维纳领导的跨学科的控制论研究团队。从那时开始，他就明确强调了信息与能量存在方式的不同。他从对“反馈”概念的解读中悟出，系统功能的维持依赖的是信息而不是能量，“因为只有信息的流动可以从A处到B处然后再回到B处，实现循环往复而不会消泯”[14]。

1995年，英国自组织理论家约翰·明格斯(John Mingers)沿着贝特森的理论进一步提出：“正是差异构成了信息系统的基本组成因素，差异构成数据，数据构成信息。”[15]他还试图把认知科学、语义信息学和社会交往理论放到同一个信息科学研究的背景中予以考察，并进一步尝试为这三个领域的研究提供一个融贯一致的分析，从而进一步推进了信息系统理论[16]。

美国计算机科学家克兰西(William J Clancey)年也提出：“信息是差异的检测。对一个对象所适应的一定环境来说，它在功能上是非常重要的”[17]。

显然，“制造差异的差异”说的并不是只要是差异就是信息，而是单指那些能够产生出差异的差异。在这里，必须实现某种转换，只有当A所具有的某种差异的结构能够导致在B中呈现出来的时候，这个A的差异结构才具有信息的性质。换一个角度来思考，与其说贝特森的“制造差异的差异”说的是信息的本质，还不如说他所强调和关注的是信息的传输、转换、反馈和回环。在贝特森那里，他所关注的是通过信息的流动、转换和回环所实现和建构的事物之间的结构和关系。

然而，在我们看来，在贝特森的这一观点中，他所说的两个差异的关系是颠倒的。因为，当A所具有的某种差异的结构导致在B中呈现出来的时候，A本身的差异关系并不具有信息的性质，只有B中所呈现出的差异才可以成为关于A的差异的信息。所以，关于信息的差异论的正确解读方式，不应当是“制造差异的差异”，而应当是“差异制造的差异”。就是在反馈回环的信息建构和信息活动的实现中，相互作用的事物之间也是通过相互制造的差异而相互联系、相互改变和相互生成的。

当然，仅仅用“差异”，或者“差异的差异”来定义信息还是远远不够的。因为，就世界和世界上的事物的存在方式而言，并不仅仅是差异性一种，还有其它，如：时间、空间、运动、质-能……也包括信息本身，都可能会产生出关于自己的信息，虽然，所有产生出来的信息都必须通过某种差异关系的结构来呈现，但是，这里所呈现的内容却并不仅仅是差异关系，而且还有其他方面的性质、特征、存在方式和状态。就此而言，信息的生成必须通过某种差异关系的转换，但是，信息的本质却并不能从这种差异关系自身的规定性中获得。由于差异关系仅只是信息内容赖以存在的载体的形式，所以，要揭示信息的本质便不能仅仅停留在载体形式的差异关系上，而还必须通达于信息所呈现的事物自身的相关性质、特征、存在方式和状态的内容的方面。

5 总结与拓展：信息本质差异论的局限性及信息的一般本质

基于以上几节的讨论，对种种信息本质的差异论学说的代表人物的基本观点，以及这些观点的合理性和局限性予以概括性的总结，见表1。

表1 信息本质差异论的代表性观点的合理性及其局限性

在表1中，我们将信息本质差异论的局限性概括为三个方面：只关注了信息载体的物质化结构的差异程度；沿用的仍然是物质分析的方法；未能从信息自身的内容和区别于物质的存在方式的层次上揭示出信息的一般本质。

这就给我们提出了一个问题，怎样才能超越物质分析的方法？怎样才能从信息自身的内容和存在方式上揭示出信息的一般本质？

其实，早在上世纪80年代，中国信息哲学就从信息自身的内容和存在方式上规定了信息的一般本质，并在此基础上建立了系统化的信息哲学理论。中国信息哲学目前在国内外都有很广泛的影响。

按照中国信息哲学的基本理论，世界是由物质和信息构成的，物质和信息在存在方式上有着本质的区别，物质是直接存在，信息是间接存在。

早在1986年发表的一篇论文中，邬焜就写下了这样一段话：“信息是某物在自身异化的它物中所显示着的某物自身的规定性，是某物在它物中的间接存在……信息是在某物与它物的关系中所揭示出的某物的规定性。某物在外在关系中显示自身是内在规定性时就是信息，它以物的特性的外化的形式表现出来”[18]。

基于信息的内容、信息存在的方式和信息自然发生的动力学机制，邬焜早在1984年发表的一篇题为《哲学信息的态》的论文中就曾明确地把信息定义为：“信息是标志间接存在的哲学范畴，它是物质(直接存在)存在方式和状态的自身显示”[19]。

如果说，邬焜在1984年提出的信息定义还仅仅是着眼于存在论的层次上对信息做出的最为初始的规定的话，那么，在之后的相关研究中，邬焜又逐步提出了一个能够包容所有信息形态的关于信息的扩展性定义。

中国信息哲学把信息区分为三个基本形态和一个综合形态[20](见图1)。

图1 信息的哲学分类

根据这一信息形态的分类，2015年，邬天启将信息存在论扩展到了非存在领域[21]。之后在2020年，邬焜又提出了一个能够包容所有信息形态的关于信息的扩展性定义：“信息是标志间接存在的哲学范畴，它是物质(直接存在) 存在方式和状态的自身显示、再显示，以及认识和实践主体对信息的主观把握和创造，其中也包括创造的文化世界”[22]。

但是，无论这个扩展性定义包括的信息内容如何多样，其立论的根基仍然是“物质(直接存在) 存在方式和状态的自身显示”。因为，所有形态的信息都是从这个“物质的自身显示”中展现并发展出来的。

由于本文议题任务的限制，关于信息一般本质的讨论就不在此深入。感兴趣的读者可以进一步去读中国信息哲学的一些相关著作和论文。