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无量变的信息
无量变的信息
萧瑞宁
doyou187@
TheInformationnotquantitativechange
XiaoRuining
Doyou187@
LaoTzesaidthat,Threecreatesall.Thisspeechusesfordescribetheinformationissoperfect.Inordertoestablishtheintelligenttheory,thisarticlehasmadeanotherkindofelaborationtotheinformation.Theinformationiscomposedbythreekindofintegrantparts,isanindispensablewhole.Threekindofintegrantpartsrespectivelyare:
preciseform,explicitcontentsignificanceandtheinevitablecorrespondingrelationsbetweenthem.Theinformationitselfdoesnothavequantitativechange.andthisarticlealsodiscussedtheamountofinformationfromthreeaspects.Establishedonekindtobenewanduniversalsignificanceinformationexplanationmodel:
Theacceptormodel。
摘要:
老子说:
三生万物。
这句用来描述信息无疑是非常的恰当。
本文从智能理论建立的角度,对信息作了另一种论述。
信息由三种要素组成,是缺一不可的整体。
三种构成要素分别为:
精确的形式、明确的内容意义和两者之间必然的对应关系。
文章认为信息本身没有量的变化,并从三个方面讨论了信息量的计算,建立了一种全新的更有普遍意义的信息解释模型:
受体模型。
关键词:
信息信息量受体模型智能理论
目录:
第一节综述
1.1智能理论与信息
1.2另一种信息观
1.3受体模型
1.4信息无量变化
第二节必然的对应关系
2.1对应关系的分类
2.2自然的对应关系
2.3主观的对应关系
2.4关系运算与量无关
2.5必然性与因果关系
第三节精确形式
3.1精确形式的解释
3.2差异的标识与序列
3.3形式的计算
3.4形式与内容
第四节明确的内容和意义
4.1明确内容和意义的本质解释
4.2内容计算和信息量
4.3信息与心理变化
4.4内容的计算关系与内容的传递
第五节总结
5.1整体观的必要
5.2信息研究的发展
第六节结束语
第一节综述
自申农的信息论推出以来,信息理论就对各行业特别是通信业IT业起到了巨大的促进作用。
但由于信息理论众所周知的不完备,特别是信息定义的不清晰和让人迷惑的信息量计算,阻碍着很多前沿理论的研究进展。
本文从建立智能理论的角度出发,提出了另一种信息理论模型,并从三个方面重点论述了信息无量变化这一观点,从多个方面讨论了信息量的计算问题。
1.1智能理论与信息
随着智能科学的高速发展,智能理论的研究也越来越重要。
纯粹的智能理论与计算机理论无关,但是电脑要实现某种智能,肯定会与某种智能理论相符合。
信息与智能密切相关,要建立智能理论,就需要解决信息问题。
否则就会出现信息没有清晰定义,智能也就无法解释的局面。
比如在自然语言理解的技术实现上,不同的信息定义理解就会导致不同的研究方向,甚至出现无效的研究。
在众多的信息理论创新中,本文给出了另一种尝试和见解。
为了与传统信息理论区别开来,本文所论述的信息理论称为萧氏信息论。
1.2另一种信息观
从众多的信息定义解释出发,可以总结出关于信息的一些基本要素,这也是申农信息论伟大的地方。
简要的说明,申农信息论最成功之处,是在于只要编码可以精确传递,那么与编码相对应的内容就可以精确传递。
从这种观点再深入研究,可以发现要实现信息的传递,信宿就需要有相同的接受结构。
由此可以得出个结论:
相同的接受结构是构成信息的另一主要因素
以无量变化作为对信息研究的切入点,再作些延伸,可以得出另外一种信息理论,暂且称为萧氏信息理论。
萧氏信息理论对信息作出的一般解释:
精确形式与明确内容和意义的必然对应关系就是信息。
当然这并不是最完美的信息定义,只是用于建立萧氏智能理论体系的一般信息解释。
这个解释可以分成三个方面要素来研究:
1.必然的对应关系
2.精确的形式
3.明确的内容和意义
在萧氏信息理论里构成信息的三要素是一整体,缺一不可,信息没有量变。
详细分析将在第二节,第三节,第四节进行。
1.3受体模型
为了更好的解释信息的各个要素,萧氏信息论没有采用传统的通信模型,而是采用了类似于生物化学里的受体模型,但又与其有所不同,这里更注重模型功能机制的理论性。
受体就是指能识别至少一种以上的外界刺激并做出不同响应的孤立结构或系统。
一个最简单的受体至少要有识别机制,感受机制和响应机制三种机制功能。
受体可按其机制功能从简单到复杂分为无智能受体和有智能受体两种。
受体可以是一个化学高分子结构如DNA,也可以是一部机器如计算器或电脑,可以是一种细胞组织,一种动物大脑,可以是一个人。
相同结构的受体称为受众。
受体模型的建立,有着更普遍的意义。
不但用于解释信息,在解释智能时也有一致连贯性。
按照不同的功能实现程度,例如识别和学习理解等能力的实现程度来衡量智能时,从低等智能受体到高等智能受体的变化,可以进行类似如成长进化的理论研究。
从受体的角度来定义信息,那么对受体的相同作用与某种可分辨的形式之间的必然对应关系就是信息。
1.4信息无量变化
在萧氏信息论里,信息无量变化是个很重要的论点。
这个论点的简单的说明,就是指信息本身没有量的变化。
从这一论点出发,可以清晰的解释很多以前认为模糊的东西,包括智能。
但萧氏信息论并不否认传统信息计量的工作和成果,相反认为传统的信息计量公式和方法在调整计量对象后,会有更大的发展和贡献。
第二节必然的对应关系
2.1对应关系的分类
对应关系可以分为必然对应关系和一般对应关系,必然的对应关系有一一对应的必然性,紧凑连贯,代表某种纯粹的确定。
一般对应关系则带有偶然性,松散,不确定。
作为信息的一种要素,必然的对应关系可以分为自然的对应关系和主观的对应关系。
2.2自然的对应关系
自然的对应关系,也就是我们常说的因果关系,这是我们得以对世界产生认知的基础。
所有自然现象背后都有规律可以解释,某种必然过程导致某种必然结果。
现象和结果可以被某种可识别的形式或符号标记,形式或符号与规律或过程之间的必然对应关系,就是自然对应关系。
这种关系是不可更改的。
2.3主观的对应关系
随着文字出现,人类社会的不断发展,很多文字和词组都被标识为固定的内容或意义,有了公众定义。
于是文字和其代表的内容,也产生了一种必然的对应关系。
这种对应关系使得我们可以通过阅读来获得我们原先不知道的知识和经验,也就是我们常说的获得信息。
但有时候,我们可以人为地把一些符号标识为一些特殊的内容,仅仅用于少数人之间的互相通信沟通。
比如密码暗号,或者是只有两人之间才能理解其含义的私人信物等。
这种对应关系,在某种环境和时间内,也可以视为一种必然。
2.4关系运算与量无关
必然的对应关系只存在有无的判断,没有量的变化。
在一定的约束机制和规则下,有些关系可以通过计算推出,这也可以视为一种必然。
事物变化的因果关系,比如一些自然界的规律,可以与受体内的一些逻辑或数学运算过程所遵循的规则和方式,建立起必然的对应关系,这种信息我们称之为知识。
作为知识的信息,其形式就是绝对运算过程所遵循的规则和方式,而其所对应的内容就是自然界的因果关系和规律。
2.5必然性与因果关系
所有必然性都与时间环境相关,不会有永远不变的时间环境。
但必然的对应关系却可以通过很多方式记录下来,永久不会发生变化,人类知识于是可以完好无损的代代相传。
这种必然的对应关系,可以让我们以简单的识别能力加上映射记忆机制,来实现对外部世界的快速认知。
一个事件的过程与结果的对应关系映射到我们的大脑,就能使我们对事件和结果产生认知,而不必了解事件的每个细节。
例如我们只需熟悉一部机器外部的简单控制按钮,就可使用该机器,而不必对机器的内部构造有详细的了解,这是一般信息提供的必然联系的作用。
作为特殊信息的知识,它代表了自然界里事物之间的因果关系和变化规律,于是成了我们认识世界和改造世界的有力工具。
第三节精确的形式
3.1精确形式的解释
精确形式就是易于辨别其差异的形式。
形式精确与受体的识别能力有关,受体的识别能力,可称为分辨率。
分辨率又分硬分辨率和软分辨率,本质上又可转化为硬尺度和软尺度。
尺度是观察和控制的基础,也就是受体进行识别的基础。
当然,尺度的使用,还跟受体目的有关,尽管有的受体目的倾向不明显。
关于尺度,中国泛系的尺度论有详细的理论解释。
精确形式与受体分辨率有关,受体必须有某种度量标准,才能对环境刺激进行识别而接受信息。
反过来,某种超出于受体识别范围而显得并不清晰的形式,受体就无法从该形式中获得信息。
比较经典的例子如对牛弹琴,盲人看画。
3.2差异的标识与序列
受体识别出不同形式的差异,有时还要对差异进行标记。
对差异进行标识,一是利于保存记忆,二是方便调用和对比。
不同差异的标记,最简单最节省的方式,就是用序列来进行标记。
不同形式的差异,对应着受体内部的不同序列。
不同差异又代表着不同的作用,这样受体就通过序列来接受和保存信息。
3.3形式的计算
形式与识别有关,形式计量就与受体的分辨率有关,与受体的软尺度有关。
在二进制里,序列的长度,也就是数据的长度,就是传统信息论里的信息量。
这种度量对于数据的存储和传输有着很大的科学意义。
但在萧氏信息理论里,并不完全支持这种信息量的观点,这种信息量只被视为数据长度的度量。
主要原因在于:
一个符号或是一段代码,可以代表多种内容,或者一个内容可以通过多种形式来标识。
只有当每种符号一一对应着每种内容时,信息量才能如此计算。
这种情况只有在某些少数无智能受体里才有发生,或是在预先做好约定的情况下,没有普遍意义。
因此,形式计算可以从两方面出发,一是用于测量受体识别能力的分辨率计算,二是与序列长度(也就是数据长度)的有关计算。
在二进制里,最小识别量=最小分辨率=最小数据长度=1比特(BIT)
3.4形式与内容
数据长度与具体的内容量无关,有必要举个例子说明:
一个符号A,如果不作约定,那么A可以什么都不代表,也可以代表一切事物:
A可以代表一个人,一个星球,数场战争,几个民族等等一切你知道的事物。
两个符号A与B,如果不作约定,也一样可以代表任意事物。
与此类推,多个符号甚至一篇文章,也可以代表任意的内容。
而且相同内容可以用不同形式来表达。
由此可以看出,形式计量与内容计量无必然的对应关系。
形式可以代表内容,但不能代替内容的作用。
在萧氏信息观里,任何信息都必须有精确的表达形式,但形式不能单独视为信息,只能作为信息的必要组成部分。
第四节明确的内容和意义
4.1明确内容和意义的本质解释
在申农信息论的通信模型里,要传递相同的内容,各信宿一定要有标准的相同接受结构。
这样,相同编码精确传递的同时,内容就可精确传递。
这是申农信息理论的伟大之处。
在受体模型里,受体的感受机制里也一定要有标准相同的接受结构。
这样,在对待相同的外界刺激,受体可以得到内部相同的作用结果。
这是产生明确内容和意义的基础。
明确的内容和意义,其本质就是指信息对受体的相同作用结果。
对电脑来说,就是相同代码和指令所执行的相同过程。
对于人来说,就是指同一信息对大脑的相同作用结果。
这种作用结果不会发生变化,用于与外界事物建立对应映射的关系。
信息无量变化重点强调的就是信息所代表的内容和意义不发生变化。
4..2内容计算和信息量
对受体来说,外界刺激造成的不变作用标识以后,易于区分统计,这样,以内容统计作为信息量的计算方法就比较容易成立。
我们也常把内容统计视为信息量,比如一篇文章有几个内容,也经常有几条信息的说法。
萧氏信息里内容统计的总量就是信息量。
对于机制功能简单的受体,特别是无智能受体,信息量小于或等于受体的分辨率。
它的识别范围很容易确定,每种外界刺激含有几种信息,很容易辨别,信息量很容易计算。
但对于功能复杂的受体,比如人的大脑,就很难对内容进行统计,也就是说,信息量的说法很难成立。
因为成年人的软分辨率或者软尺度,可以是无穷大,对应的信息量也可以是无穷大。
如小节3。
4的说明,任意一篇文章可以代表受体无穷的内容。
这时,信息量就失去了意义。
取而待之的是内容重点和内容价值,我们只对有价值和关键的信息感兴趣。
对象的内容复杂度,与受体的分辨率和感受尺度有关。
也有对受体功能结构进行估算的方法,比如系统复杂度的计算公式,结构复杂度和功能复杂度的分类等等。
这对系统评测有很大帮助,但与信息量的计算无太大关系。
4。
4小节有另外的说明。
4.3信息与心理变化
无疑是信息改变了心理状态,那是因为关键信息的价值和作用。
但心理状态的变化,如不确定程度的变化,惊讶程度的变化等等,应该与信息量无关。
萧氏信息论不支持信息量改变心理状态的观点。
但同一作用类型的信息,可以加强心理状态的某种倾向。
为了详细说明信息接受过程与心理状态改变的关系,说明信息量与心理状态之间并没有必然关系,可以举个例子来对比,在下面的例子里,分客观反应和主观反应两种。
先假设市面上的面值100元真钞票,有5个特征。
现在出现了假币,假币上有4个特征与真币相同,有1个特征与真币不同。
粗心的小李和细心的小张分别拣到一张面值100元的真钞票和假钞票,我们来观察分析他们的反应。
粗心的小李分别拣到一张面值100元的真钞票和假钞票时的不同反应:
A.小李拣到一张真钞票。
特征识别
客观反应
主观反应
发现1个特征相同
一张有1个特征与真币相同的纸条
20%可能是真钱。
发现2个特征相同
一张有2个特征与真币相同的纸条
40%可能是真钱!
发现3个特征相同
一张有3个特征与真币相同的纸条
60%可能是真钱!
!
发现4个特征相同
一张有4个特征与真币相同的纸条
80%!
!
肯定是真钱,不用再验了。
不再验证
一张有4个特征与真币相同的纸条
赶紧花掉这一百元钱。
B.小李拣到一张假钞票。
特征识别
客观反应
主观反应
发现1个特征相同
一张有1个特征与真币相同的纸条
20%可能是真钱。
发现2个特征相同
一张有2个特征与真币相同的纸条
40%可能是真钱!
发现3个特征相同
一张有3个特征与真币相同的纸条
60%可能是真钱!
!
发现4个特征相同
一张有4个特征与真币相同的纸条
80%!
!
肯定是真钱,不用再验了。
不再验证
一张有4个特征与真币相同的纸条
赶紧花掉这一百元钱。
不管小李的心理如何变化,在A情景中,关键的信息是:
钞票是100元真钞票。
在B情景中,关键的信息是:
钞票是假钞票。
无论是在A情景和B情景,小李都没得到关键信息,他在没有获得有价值的信息情况下,相同类型的信息加强了他的心理预期,使他做了错误的判断和决策。
我们再看细心的小张的不同反应:
C.小张拣到一张真钞票
特征识别
客观反应
主观反应
发现1个特征相同
得到一张有1个特征与真币相同的纸条
哇,可能是真钱!
发现2个特征相同
得到一张有2个特征与真币相同的纸条
可能性很大!
发现3个特征相同
得到一张有3个特征与真币相同的纸条
应该是真钱。
发现4个特征相同
得到一张有4个特征与真币相同的纸条
再验一验。
发现5个特征相同
得到一张百元真钞票
谢谢老天,又有一百元可以花了。
D.小张拣到一张假钞票
特征识别
客观反应
主观反应
发现1个特征相同
一张有1个特征与真币相同的纸条
哇,可能是真钱!
发现2个特征相同
一张有2个特征与真币相同的纸条
可能性很大!
发现3个特征相同
一张有3个特征与真币相同的纸条
应该是真钱。
发现4个特征相同
一张有4个特征与真币相同的纸条
再验一验。
发现1个特征不相同
一张有4个特征与百元真币相同的假钞票
拣到一张假钱。
小张在CD情景中,在最后一次检测中才得到了关键信息。
如果在D情景下,他第一次检测就发现了那个不相同的特征,那么他可以马上作出假币的判断,不需要再继续进行检测,不需要更多的信息。
通过上面所举的例子对比可以看出,所谓信息量的增大可以使不确定性减少的说法很难成立。
这只是人们在得不到有价值信息的情况下,做出了有价值倾向的判断和决策。
确定性意味着得到信息,不确定性意味着没有得到信息,或者说,不确定性代表的信息就是不确定。
4.4内容的计算关系与内容的传递
毫无疑问,我们可以通过获得的已知信息,来推导出我们不知道的未知信息。
很多情况下,在受体里,内容与内容之间存在着必然的运算关系,这就是我们说的知识。
不同的几种内容可以合成新的内容,也叫信息耦合,这需要有知识和经验为基础才能实现。
由于存在信息耦合,个人和社会的信息总量是个动态值,这加大了计算信息量的难度。
古语有云,士别三日,当刮目相看。
因此,个人大脑的信息总量统计,实际上无法实现。
个人的知识水平评估测试,如今使用的还是测验考试,数百上千的题目进行多方面的测试。
很多情况下,特别在科学技术领域,在界定好目标问题的范围和层次后,所需的内容量和知识量就被缩小成可精确区分和辨别的不变数量,只要接受者有着符合要求的知识水平,这些内容就可按某种标准通过多种方式进行精确传递。
这与预先进行约定的申农信息通信模型一样,适用相同的原理和计算方法。
第五节总结
5.1整体观的必要
对于我们所处的外界环境,和我们所接触的现实事物,相互之间都有着密切的联系。
我们观察的任何事物,就算细小的沙子,它提供的信息量也是很丰富的,可以说是无穷。
问题不在于事物对象有多少信息,而是在于我们何种信息符合我们的需要,对我们有价值。
大部分情况下,我们只看到我们愿意看到的事物,只接受符合我们需要的信息。
没有清晰的外在形式,信息就无法传递和辨认;没有内容的形式会使我们看不到信息的作用,理解不了信息的价值和重要性;而形式和内容的必然对应关系,使我们能够通过信息来认识事物。
由此可以发现,对信息采用整体和系统的研究方法是非常的必要。
由于我们大脑功能的复杂强大,以及知识水平高度发达,反而造就了信息难以辨别的外在形式和难以区分和领悟的内部复杂作用,加上很多人为的临时的标准制定,让我们对信息本质的理解产生困惑。
这种情况下,采用受体模型,对于信息的研究无疑是非常有帮助。
5.2信息研究的发展
从受体模式出发,要实现编码的精确传递,只需要受体有一定的识别能力就可实现,于是有线通信可以发展到无线通信。
在字符和指令之间建立起必然的对应关系,我们就可通过编写代码甚至文章来实现电脑内程序的精确运行。
作为一种受体,电脑如今开始缓慢的增加它对信息内容的识别和响应能力。
在互联网上,某些网络服务器提供的信息内容搜索服务,则预示着大规模机器智能应用的开始。
传统的信息计量把重点放在信息量的计算上,计量的对象模糊,导致了很多无效研究。
尽管计算机行业有着高速发展,信息计量却难以取得进展。
采用统一的整体信息观,信息计量将在信息的各个要素侧面中各自展开,有着更多更清楚的对象,也将会有更大的发展。
原来的各种信息度量公式,在转换对象后,也会发挥出它们应有的神奇作用。
第六节结束语
更为详细的信息理论解释,需要更多的细节和论述。
本文摘自正在编写的《智能论》,作为一个重要章节,重点在于解释信息本身无量的变化,为了突出这一个重点,有些地方进行了必要的删减。
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