任何一門科學都有自己的基本概念,準確把握基本概念是駕馭一門科學的基礎。信息科學的基本概念是信息。信息既是信息科學的出發點,又是它的過程,也是它的歸宿。信息科學的出發點是認識信息的本質;它的過程是要闡明信息的全程運動規律;它的歸宿是利用信息來解決各種實際的問題,達到各種具體的目的。對信息概念的理解越準確,對信息的利用就會越深刻,信息科學的作用就會發揮得越充分。
信息的定義什麼是信息信息者,"音信消息"也。據《新詞源》考證,遠在一千多年前,我國唐代詩人李中在他的詩《暮春懷故人》中就使用了"信息"一詞:"夢斷美人沉信息,目穿長路倚樓台"。其中的"信息"就是消息的同義詞。同樣,在西方的早期文獻著作中,信息(Information)和消息(Message)也是互相通用的。
美國數學家、控製論奠基人維納(Wiener)在1948年出版的《控製論:動物與機器中的通信與控製問題》(1948)一書中指出:"信息就是信息,不是物質,也不是能量"。雖然維納在這裏沒有正麵回答"信息是什麼?",他卻利用排他法明確地告訴人們:信息不是物質和能量。這是對信息本質的最具原則性和最為深刻的宣示,也是把"信息、物質、能量"放在同樣地位上等量齊觀的最早科學論斷。
另一美國學者、信息論創始人仙農(Claude.E.Shannon)在《貝爾係統技術雜誌》發表了題為"通信的數學理論"的論文(1948)。它以概率論為工具,闡述了通信工程的基本理論問題,給出計算信源信息量和信道容量的方法,得到了一組表征信息傳遞重要關係的編碼定理。雖然文中沒有直接闡述信息的定義,但是,他在計算信息量的時候卻明確地把信息量定義為隨機不定性減少的程度,表明他把信息理解為"用來減少隨機不定性的東西"。這裏的隨機不定性是指由於隨機因素所造成的不肯定性,數值上用概率熵來計量。
法裔美國科學家布裏淵(Brillouin)在他的名著《科學與信息論》一書中指出,信息就是負熵,並且還創造了一個新詞"Negentropy"來表示負熵的概念(1956)。利用這個概念,布裏淵成功地驅除了名噪一時的麥克斯韋妖。維納在1950年出版的《控製論與社會》一書中也曾經指出:正如熵是無組織程度的度量一樣,消息集合所包含的信息就是組織程度的度量;事實上,完全可以將消息所包含的信息解釋為負熵。
.Tribes等人在1971年9月的《科學的美國人》雜誌上發表了題為"能量與信息"的論文(1971),指出:"概率是對知識狀態的一種數值編碼。某人對一個特定問題的知識狀態可以用這樣的方法表示,即對這個問題的種種想得出來的答案各分配一定的概率;如果他對這個問題完全了解,他就能對所有這些可能的答案(除了其中一個之外)賦予概率零,而剩下的那個則賦予概率1。既然可以把知識狀態編碼成這樣的概率分布,我們就可以給信息下一個定義:信息就是使概率分布發生變動的東西"。這個定義看上去和仙農的定義很不一樣,實質卻完全相同。這裏需要指出的是,用概率分布來表示知識狀態並沒有考慮知識的效用或價值。
控製論的另一位奠基人,英國生物學家W.R.Ashby在《控製論導引》一書中對信息提出了另一種理解。他首先引入了一個"變異度"的概念:任何一個集合所包含的元素數目的以2為底的對數就稱為這個集合的變異度(也可以把集合的元素數目直接定義為它的變異度)。然後,他就把變異度當做信息的概念來使用(1956)。不難證明,變異度實際上是均勻概率分布條件下的仙農熵。基於變異度的概念後來還發展出一些新的說法,其中意大利學者G.Longo在1975年出版的《信息論:新的趨勢與未決問題》(1975)一書序言中就曾經指出:"信息是反映事物的形式、關係和差別的東西,它包含在事物的差異之中,而不在事物本身。"事實上,半個多世紀以來,科學文獻中所提出過的信息定義數以百計,呈現一片繁榮興旺而又撲朔迷離的景象。
如此眾多的信息定義,勝似"盲人摸象"。其實,這是由於不同的作者從不同的角度在不同的條件下對信息進行考察的結果。為了避免"以偏概全",在定義信息的時候必須十分注意定義的約束條件。為了得到科學合理的認識,應當根據不同的條件,區分不同的層次來給出信息的定義,同時根據約束條件的增減,使信息的定義隨之進退。
可以認為,沒有任何約束條件的層次是最高層次,因而也是最普遍適用的層次,通常稱為"本體論層次"。如果在此基礎上引入一個約束條件,最高層次的定義就退變為次高層次的定義,其適用範圍就比最高層次定義的範圍要窄。引入的約束條件越多,定義的層次就越低,適用的範圍就越窄。於是,根據引入的條件的不同,就可以給出不同層次和不同適用範圍的信息定義,這些信息定義的係列就構成信息定義的自恰體係。