什麼是資訊 Information ?

2021-09-20 14:43:22 字數 2049 閱讀 1627

什麼是資訊(information)?資訊(information)是乙個術語,或者乙個單詞。中文是「資訊」,英文是information。術語被用來概括地描述一些事物的共同特徵。

過了一段時間,夏農放棄了intelligence這個術語,因為無法對intelligence(約定或者共識)作量化計算處理,沒法將這個術語應用在數學方程裡。

在科學的發展過程中,對日常生活中使用的術語進行改造、簡化或者提純,放棄吸附在術語上的一些不能做數量化處理的東西,僅僅保留能做數量化處理的東西,使之能被應用在數學方程中,是屢見不鮮的現象。比如,牛頓為一些古老但含義模糊的詞(力、質量、運動、甚至時間)賦予了新的能夠數量化的含義。以前,運動可以表示極其廣泛的現象:植物成熟、石頭落地、孩子成長,等等。但這樣,它的含義就太過於豐富了。牛頓將絕大多數「運動」場景丟棄,只保留能使用牛頓運動定律的場景,即質點的機械運動,於是奠定了古典力學的基礎。到了19世紀,能量(energy)一詞也經歷了相似的改造過程:能量原本表示活力或者強度,但物理學家將之數學化,從而賦予了其在物理學中的基礎地位。

事實上,根據夏農的資訊理論,兩個訊息——乙個訊息包含了豐富的語義(meaning),而另乙個訊息純粹是胡說八道——可以是完全等價的。毫無疑問,正是因為這樣,夏農說的「通訊的語義方面與通訊的工程方面完全不相關」才能成立。但反過來不成立,不能說通訊的工程方面與語義方面不相干。

無疑,通訊理論中的「資訊」一詞與其說是指你說了些什麼,不如說是指你能夠說什麼。也就是說,資訊是對你在選擇乙個訊息時有多少選擇自由的度量。如果人們面對一種很基本的情況,即必須在兩個可供選擇的訊息中選擇其一,那麼就可以斷定,與這個場景相聯絡的資訊是乙個單位資訊。因此,說這個訊息或者那個訊息傳遞了乙個單位資訊是一種誤解(儘管這麼說很方便)。資訊information的概念不適用於單獨乙個訊息上(而語義meaning這個概念可以),而是適用於一種整體的情況,即單位資訊表示在這種場景下乙個人挑選乙個訊息時擁有一些選擇自由——把這視作標準量或者單位量是很方便的。

在這樣乙個選擇中,人們用來作選擇的兩個訊息(message)可以是任意的。乙個訊息可能是《論語》的文字,而另乙個可能是乙個單詞「yes」。發射器可以這樣對兩個訊息進行編碼,即「0」是對應第乙個訊息(message)的訊號(signal),而「1」是對應第二個訊息(message)的訊號(signal);也可以是乙個閉合電路(有電流)是對應第乙個訊息(message)的訊號(signal),而乙個開環電路(沒有電流)是對應第二個訊息(message)的訊號(signal)。這樣,乙個簡單的繼電器的兩個位置,閉合和開啟,就可以對應於兩個訊息(message)。

如果說得更明確一些,在最簡單的情況下,資訊(information)的數量由可供選擇的選擇的對數來度量。由於用以2為底的對數比以10為底的對數更方便,當只有兩個選擇時,資訊與2的以2為底的對數成正比。但是這種情況是乙個單位;因此這樣的二選一情況被確定為單位資訊量,就像上面描述的那樣。單位資訊量被稱為乙個「位元bit」,這個詞最初是john w. tukey提出的,是「binary digit(二進位制數字)」的縮合。當數字用二進位制表述時,只有兩個數字,即0和1;而當使用以10為基數的十進位制數字系統時,則包括10個數字,即0到9。如上所述,0和1可以用來符號化地表示任何兩個選擇;因此「binary digit」或者「bit」與有著單位資訊量的二選一情況相關聯是很自然的。如果有16個候選訊息供人們任意自由選擇,那麼既然16=2^4,因此log2(16)=4,就可以說這種情況可以用4bit資訊表示。

那麼,資訊是實體嗎?不是,資訊是一些實體的共同特徵。書籍、桌子、電冰箱、衣櫃、門窗、床、紙箱、保險箱、鏡子和手機有什麼共同特徵?它們都是長方形。長方形是實體嗎?不是。這個世界不存在長方形。長方形是一種形狀,而形狀是實體的乙個特徵,而不是單獨存在的實體。同樣,這個世界不存在資訊,只存在可以用資訊(單位是位元)來度量的實體。贊同柏拉圖「理念」理論的人也許會反對這個觀點,而贊同反對「理念」理論的亞里斯多德的人也許會贊同。

現在可以再一次回答一開始提出的問題:什麼是資訊(information)?資訊是事物的一種屬性。事物有很多種屬性。有質量,有顏色,有速度,有形狀,還有資訊。每種事物都或多或少帶有一點資訊。資訊就是這個事物帶給我們的意外程度或者新奇程度。如果這個事物給我們帶來很多意想不到的東西,它就攜帶了很多資訊;如果這個事物帶過來的東西都是我們熟知的,那麼即便文字或字元數量再多,資訊也等於零。

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