说说信息背后的道理

张靖笙

信息的三体

     宇宙间的信息无所不在，以至于很多人都不会去深究到底什么是信息这个问题，仿佛这是一个谜底就在谜面上的岳云鹏相声套路，笔者在五六年前的培训课件里面用古语对信息是什么做了些解释，信者，人言为信，息者，心上有自己，这样的解释我在今天看来有些生搬硬套和幼稚，但方向还是靠谱的。

     什么是信息，香农认为：“信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。”构成信息有两个不可缺少的要素方面，一个是事物，一个是描述，前者关于实体，后者则关乎主体。

     先说说实体，所谓实体，是那些我们认为是真实存在的事物，我们相信它们的存在是确切和不容置疑的，拒绝思考并不意味着所实体不存在，这些我们认为是真实存在的事物构成了我们认识的对象，也就是信息的客体。但这里大家要注意了，虽然我们说这些事物是客观存在的，但如果没有对它们的描述，信息也是不可能存在的，因此事物的本身并不是信息的主体（或者说拥有信息），而有主体对实体的描述才能成为信息。

     而关于信息的复杂性并不在于实体，这个很容易理解，不管你接受不接受，客观存在的实体总会有其运动状态和存在方式的原因，这个道理很简单，而对实体的描述恰恰才是复杂的根由，宇宙中所有事物唯一可以确定的只有运动和变化，主体所能获取的任何信息本质上仅仅是不断变化中的实体在某一个时刻运动状态或者存在方式的一个静态的镜头或者很短暂的运动片段，这并不能代表实体运动状态和存在方式的确定真实，为了解决这个信息难题，哲学界在信息的实体和主体之外又提出了本体论和本体的概念。

     本体论（Ontology），是探究世界的本原或基质的哲学理论。从广义说，它指一切实在的最终本性，这种本性需要通过认识论而得到认识，因而研究一切实在最终本性为本体论，研究如何认识则为认识论，这是以本体论与认识论相对称。从狭义说，则在广义的本体论中又有宇宙的起源与结构的研究和宇宙本性的研究之分，前者为宇宙论，后者为本体论，这是以本体论与宇宙论相对称。在中国古代哲学中，本体论叫做“本根论”，它指探究天地万物产生、存在、发展变化根本原因和根本依据的学说。从信息的角度，本体可以理解为是事物的本身所固有的，不会被不同的描述而影响的那些运动性质，可以看成为是为了解决事物运动状态或存在方式的不确定性给信息带来复杂难题所做的努力。

      Ontology这个哲学范畴，被人工智能界赋予了新的定义，从而被引入信息科学中，尽管信息科学界定义还有很多不同的方式，但是从内涵上来看，不同研究者对于Ontology 的认识是统一的，都把它当作是领域（领域的范围可以是特定应用中，也可以是更广的范围。）内部不同主体（人、机器、软件系统等）之间进行交流（对话、互操作、共享等）的一种语义基础，即由Ontology提供一种共识。

     笔者先简单归纳一下，信息三体的关系是由主体对实体运动状态进行不确定性的描述，同时不同的主体努力寻求建立一种对实体确定的共识描述---本体。

信息与生命

      如果我们把对信息的理解扩大到整个有生（命）界，我们可以认为拥有信息并不是人类的特权，感知和获取信息是生命的本能，所有形式的生命都要能感知环境的变化，处理有关信息并做维持生命的行动或者反应，获取与处理信息的能力，与任何生命活动都息息相关，生命内在的信息处理能力---“识”，与生命外在的活动表现---“行”互为里表，行在现实物理世界，识则建构出虚拟信息空间，因此，信息本质上也离不开生命活动所形成的经验和理解。

      恰恰由于信息所描述的实体运动状态和存在方式本身所固有的不确定性，也大大限制了信息的时效性，就是说很多信息总是在一些在特定的时间和场景内才是有效的。在人类文明之前，所有生物的生命都依赖于自然界的物理世界，生命对于环境虽然有一些自主性的行为反应，但显然没有形成一个可以独立于物理世界而存在的信息空间，除了人类以外，其他生命的信息处理都是基于现实需要的，始终都是伴随行为反应，动物之间也会传递各种信息，但却没有一种机制可以把这些信息留存下来以后再利用，更遑论形成一个独立存在的信息空间了。

      人类的语言并不是世界上第一种语言，每种动物都有某种语言的沟通方式，就算蜜蜂或者蚂蚁这些小昆虫，也有极其精密复杂的沟通方式，能够告诉彼此食物和危险所在，而普遍的理论认为人类语言最为灵活，虽然我们也只能发出有限的声音和姿势，但组合起来却能产生无限多的句子，各有不同的含义，于是，我们就能吸收、存储和沟通惊人的信息量，并持续更为广泛地了解我们周围的世界，而人类语言最独特的功能，不仅仅在于传达物理空间中存在的事物，还能“虚构”和传达一些在物理世界根本不存在的事物。

      更为关键的是，人类“虚构”这件事的重点不仅仅让人类培养出来独特的具有抽象和想象能力的思维方式（下文再探讨），而是可以通过语言、涂鸦、图腾等符号形式编织成种种“一起虚构”的事物和故事，从而让人类表现出明显优于其他生命物种的集体合力，其他高级动物的大脑里也可能存在一定的想象力，并且很多群居类的动物例如蚂蚁、蜜蜂也存在精密的分工协作现象，但它们的精神世界里是否会交流一些“一起虚构”的事物我们尚且不得而知，至今科学界也没有找到在地球其他生命“一起虚构”而形成的符号证据。

人类的认知革命

      人类世界的信息疆界，通过“一起虚构”大大超越了其他有生物“活在当下”的现实物理世界，拓展到探讨如何认识宇宙和塑造人生这样的宏大精神问题，正是人类这种独特的信息方式推动了认知革命。

      引用以色列人类学家尤瓦尔.赫拉利在《人类简史》中的研究成果，大概在7万年前，人类社会经历了认知革命以后，传说、神话、宗教、政治经济等“虚构的事物”应运而生，“虚构”---抽象和想象的能力逐步成为构成人类认知事物不可或缺的信息处理能力，我们还是通过信息认识各种事物，但我们常常同时可以对信息中的实体进行抽象和想象，我们通过抽象对关于实体的细节加上各种限制，让我们抓住一些关键的信息内容以便于理解，而反过来又努力透过想象去打破这些限制，以便于举一反三地扩大理解的范围和深度。

      人类对世界的认知和大脑的想象力是不可分割的，甚至可以说，人类没有想象力就无法拥有对事物更深入的认知。认知心理学的研究成果已经充分表明了，人的心灵在面对外界事物的时候，并不是一个被动的信息接收器，而是有着复杂而多层次的知觉和思维活动。在这个活动中，任何外界的事物没经过内心的处理前，都只是毫无意义的源材料，人的内心会通过选择、分类、推断、排除、投射、关联这些有意识或者无意识的心理活动，把自己“虚构”的解释加给这些材料，从而重新建构出对这些事物的意义和理解，王阳明所强调的“心外无物”，并不是说人认知之外的事物不是客观存在的，而是没有进入人内心处理的事物不存在于可以影响我们命运的人类意义世界。

      正是人类通过这种大规模社会性地“一起虚构”各种事物和故事，随着人类文明的进步，人类逐步“活在”一个自身建立的基于语言符号体系所形成的可以独立于现实物理世界而存在的虚拟信息空间，特别是文字被发明出来以后，解决了信息传承受到个体生命局限性的约束，很多想象力的建构成果-----思想可以被从头脑中输出，并被存储在文字中进行传播，文化的本质是人类共同想象建构出来的信息空间，以各种不同形式的呈现，后来随着印刷术、无线电广播、电视、计算机和互联网等一次又一次重大的信息技术发明，人类文明的进步体现在这个信息空间功能的不断加强，对于每个人来说，文化的发展更大地丰富了我们的精神世界，让我们人类的心理需求逐步从生理性需求、生存需求、安全需求等低层次逐步提升到爱与尊重、自我实现等高层需求，因此，最重要的信息不再仅仅是关于外部世界的事物，而是关于人类自己的精神世界。

      十八世纪文艺复兴时期意大利的哲学家、人文主义者维柯指出，人类完全不同于其他动物，使人类独一无二的是文化，人类社会正是逐步从涂鸦、图腾、语言、文字等等符号形式建构出丰富的文化体系。回顾人类的历史，即是一场场信息技术手段进步所持续推动的认知革命演进史。

      根据康德的看法，人既是一种“自然存在物”，又是一种 “理性存在物”。康德认为，就现实的物理世界而言，我们作为自然中的一个成员，与其他一切自然存在物一样，只不过是大自然无穷无尽的因果锁链中的一环，从这个意义上，人的地位与一块石头或者一棵树没有什么两样。然而就那虚构的精神世界而言，这样一个超现实世界向我们表明，人不仅是自然存在之物，而且是理性存在之物，这无限提高了人类作为人格、理智的地位和价值。

      由于永恒的人性是不存在的，每一种文化所体现的信息内容也都必须关系到人类的自我创造，人类是目前可知唯一的，可以根据自己想象创造出自然不存在事物的生命物种，并且伴随着人类创造新事物的同时也创造了新的信息，人类正是在这种不断的创新和造物活动之中创造了文化和历史，人类社会本质上就是一个通过信息维护和建立社会关系的生命存在形式，因此人类的所有活动都与信息的传播和利用息息相关，而信息处理的内容和方式决定了人类社会的文化形态和文明水平。

      根据马克思的观点，人是社会关系的总和，我们每一个的一言一行，一举一动都处于社会关系这样一个无形的信息空间之中，而这个信息空间的发展毫无疑问是历史沉淀下来的，显然，维柯的奠基性理论成果表明了文明社会确实无误是由人类在漫长的历史中创造出来的，而社会的各项原则也可以在人类自身心灵变化中发现，人类通过认知革命之后的历史沉淀创造了稳定的社会关系，也同时在现实中塑造了自己的人格。

      认知革命对于我们每个人的心灵成长来说，无疑既是历史的，也是现实的。

从信息到信念

      虽然人类的文明和文化体系是“一起虚构”出来的信息空间，“一起”不但无法消除信息本身所固有的不确定性，反而让别有用心的人传播一些“虚假”信息提供了便利，所以这个信息空间必然掺杂了不少虚假不实或者过时失效的干扰（噪音）和垃圾，于是当我们面对人类社会中各种纷繁复杂的信息时，到底该不该相信往往成为考验我们每一个人智力的信息难题。

       常言道，耳听为虚眼见为实，这说明人类对信息的虚实判断骨子里始终还是没有离开生命的本能---亲身体验与具身认知。老子《道德经》里面有“信不足焉，有不信焉”，信息不足取信于人，则难以让人据此有所行动。我们可以拥有的所有信息都仅仅是宇宙中无限变化的事物某个运动状态和存在方式的有限描述,并且对于我们的信息的每一个细节都依赖于这个无限变化的宇宙，而我们可以认知的信息却是有限的，只是我们也认知到这每一项信息与无限的宇宙这一背景有着不可分割的联系，各项信息的真实性及其意义就是由此导出，我们无法在人类信息空间中找到这样一个可以确定描述的实体，它具有孤立的、自我感到满足的存在方式，换句话说，有限的信息不可能是自身真实存在的根据。

      人工智能杰出开拓者，尼尔斯·尼尔松教授在其《理解信念：人工智能的科学理解》一书中所指出的，我们的信念组成了我们对世界认知的一大部分，信念构成了我们描述我们生活之世界的一种方式，我们可以用数学方程（比如E=mc2）、各种现象的计算机模拟（比如天气）、地图，以及故事等方式来描绘我们的信念，这一切的总和构成了解释实体的模型，一个可以触及的关于实体真实性和确定性---现实的替代方式，这就是人类基于信念的认知结构。

      对于现实物理空间中的各种事物，我们可以从人类信息空间中理解和接受的实际上是一种“虚拟现实”。物理学家戴维·多伊奇曾说过：“现实就在那里：客观、物质并且独立于我们所相信的一切。但我们从未直接地体验那个现实。我们外在经历的全部都属于虚拟现实。而且我们知识的全部——包括我们关于逻辑、数学和哲学，以及想象力、小说、艺术和幻觉等非物质世界的知识，都被编码为程序，用来在我们大脑的虚拟现实发生器上描绘这些世界……因此，不仅是推理物质世界的科学涉及虚拟世界。所有推理、所有思维和所有外在经验都具有虚拟现实的性质。”

      于是，即便我们头脑思维中的虚拟现实不是现实本身，也可以让我们感觉很真实而形成信念。想象自己作为一名驾驶巨型喷气客机正在穿云飞行的飞行员，飞机之外用自己的眼睛他什么也看不见，必须依靠仪表盘来获取飞机的位置、速度和周围地形的关系。当然，飞机实实在在地在现实的物理空间中飞行，但飞行员所知的一切就是由飞机的仪表、显示器和各种传感器构成的反馈机制所表示的虚拟现实。这个虚拟现实不是现实本身，仅是描述现实的一个模型。如果这不是一个好的模型，则飞机可能会有失速、燃料耗尽，甚至有撞上山头的危险。我们都处在与这架飞机飞行员类似的处境。我们头脑中的模型类似于飞机仪表盘的读表和显示器。我们的信念是这些模型的重要部件，如果我们的信念出现了问题，那么就像这架飞机的仪表出现了问题，很容易给飞行带来灾难性的后果，因此关于信念要说的最重要的一件事，就是它们是（或至少应该是）暂时的和可变的，这是我们的思维要与时俱进的基本原则。

人类需要信仰相依缘起

      构成信念的模型能为人类有限的认知能力所理解和接受，它又部分地揭示了虚拟现实与宇宙背景无限变化的本质联系，人类通过有限的信念模型也试图在共同建构的信息空间中逐步靠拢宇宙无限运动变化背后的本质，由于宇宙无限运动变化的万事万物存在本质上的普遍联系，因此所有运动和变化都不是孤立、离散和随机的，而是存在相互依存和因果牵连的确定关系，所有事物不确定的运动状态和存在方式都是绑在这张确定的因果网络上的一个个环节，有限的信息的不确定性总算在对宇宙万事万物相依缘起的无限运动变化背景下获得可以恒常理解的方向。

      这种无常背后的恒常方向却是有限的语言无法准确表述的，老子“强字之曰道,强为之名曰大”，“道可道，非 常道”，但我们不可以否认道是万事万物无常变化背后客观存在的真实规律，而且道的作用并不为人的主观意志所左右。而正因为道的作用是宇宙无所不在的普遍联系，万事万物的运动变化和存在方式才有明确的轨迹可循，才能形成众生可以理解的各种短瞬间的信息呈现，对人类来说，更要认识到不同信息片段（现象）之间的因缘牵连关系才能形成信念，每个人都是依据信念才会采取行动的。通过这种独特的信息处理方式，人类才有能力摆脱大自然把自己仅仅作为一个“物件”的他律地位，从而具有了超越于一切自然存在物之上、不受自然限制拥有自我创造性的自由和尊严---可以选择自己的存在方式。

      然而，人类自我创造性的自由也不能脱离万事万物相依缘起的因果铁律，如果人类的行为脱离自然法则也必然会给自己带来很多负面的恶果，老子《道德经》就说过:“不知常，妄作凶”，佛教把苦集灭道的人生十二因缘归结为“无明缘行”，所以人类拥有自我创造性的自由不代表可以随心所欲和为所欲为。

      因此，道这个概念隐喻了人类必须信仰万事万物运动变化和存在方式的相依缘起，人类的创造性正是通过一段段相依缘起的信息反复验证之下形成信念，指导行动改造自然建构成为今天的世界---一个能影响宇宙自然演进过程的有精神意志力的人造世界，人的能力既然也是从道中来，则也必然不能打破道的约束而独立于宇宙演变规律而存在。

      而正是人的语言对道又是说不清道不明的，唯有把所有关于道对人的作用归结为“业力不失（报应不虚）”的宗教神学的信仰陈述---无法解释，但必须相信。

为什么人类社会必然会走向数字化

      当今世界，虽然世界各国仍然保持着自己的风俗、文化和语言，但是随着计算机科学的普及，人类文明在计算机语言的支撑下建立了全世界通行的统一的信息交换“世界语”，逐步打破人与人之间，人与物之间，物与物之间信息沟通的障碍，如大家日常所体验到的，无论是中国科学家研究的人脸识别算法，还是美国科学家研究的阿尔法围棋（AlphaGo）算法，通过计算机语言的编程和编译成机器语言之后，它们的程序和数据都可以无任何障碍地被其他国家的学者使用、完善和在其基础上进行再创新，今天数字技术可以席卷各个国家各个行业的关键原因是它成为人类真正统一的语言，数字化让不同地域、不同行业背景的人都可以使用由它表达的信息---计算机数据进行直接和及时的沟通交流和认知传承，人类为了和机器对话放下了所有文化分歧和偏见，彻底统一了信息的表达、传输和处理方式，这是互联网和人工智能得以逐步成为人类核心社会活动的基础！

      计算机和互联网技术形成的数字化社会以来，特别是到十年前的万物互联（Internet of Thing）概念的提出，数字化技术构建了一个可以时刻和物理空间存在一定交互的信息空间，信息空间里面流转的数据也越来越表现出可以翻转过来影响物理空间的巨大作用，从第四次工业革命的追求目标和发展趋势来看，当前各国共同面对的生产力发展瓶颈都集中体现在如何实现物理空间和信息空间的实时交互和进一步融合，建立一个和物理世界实时交互和融合的孪生数字世界，这成为解决人类社会累积了数万年的信息确定性难题的一次重大机遇。

      正是为了突破人类自身在信息处理方面的局限性，我们越来越相信机器采集的各项数字化信息具有高度的客观真实有效性。在5G等新信息技术的协助下，万事万物发展变化过程的各项信息在合适的采集手段配合下形成数字化的数据，让人类建构的虚构信息世界和现实物理世界形成一对孪生兄弟一样的平行世界，人类的思维将可以自由在虚实这两个相互平行的孪生世界里面自由翱翔。

      数字孪生强调虚拟实体对物理实体的高度“写实”、忠实映射，这个理念背后也体现了实事求是的世界观和方法论，我们可以把数字孪生理解为人类在新时代更加高效地格物致知和实事求是新方式，更进一步，今天计算机对大数据的认知计算能力让机器也具备了深度学习万事万物相依缘起的能力，就可以把传统难以解决的智能问题转化为大数据处理问题从而获得接近而且有效的解决方案。对大数据采取认知计算进行机器学习的基本原理如下：

l  A事件发生，一定导致B事件发生，称为强因果关系。

l  A事件发生，可能导致B事件发生，称为相关关系。

l  通过大量的A和B事件组合，可以计算出“可能性因子δ”，利用δ就可以用A预测B。

     数字孪生这种新技术手段的出现，使孪生数字世界的虚拟实体实现对物理实体全生命周期的数据积累，而人工智能认知计算利用这些数据进行机器学习，使我们更加便利地认识到物理实体运动状态和存在方式完整的来龙和很可能的去脉。我们可以这样想象，孪生数字世界的虚拟实体就仿佛给人提供了一面对其所观测的物理实体拥有五眼六通神奇能力的“数字透视魔镜”，借助这面魔镜，物理实体一切状态和变化趋势都很容易弄清楚搞明白。从另外一个方向，当然我们也就能更好地通过虚拟世界预测和控制物理实体按我们意愿的方向去运动变化或者改变状态，人类的想象也能通过数字化能更好地影响物理世界，指导人类更好地利用自然和改造自然。

虽然泛在的5G网络让越来越多的事物可以加上人工智能认知计算技术而实现无人干预的自主动作，数据驱动下的智能机器已经逐步具备了自学习、自适应、自进化的“独立生存”能力，但笔者还是观点鲜明地认为，数字化的数据本质上还是人类社会信息协作的产物，没有可以脱离人类信息用途而自我存在的数据，没有人类信息环境，数据也就失去了存在的意义和根据。

我为什么喜欢说道

      我是一名信息技术工作者，而关注我的读者或者听过我课的朋友应该发现，我所写的大量文章和所讲述的课程里面，不时会穿插这样那样围绕信息展开的哲学思辨，常常在陈述知识的同时也引发一番说道的辨证，我为什么喜欢这样做？

      首先缘于我很年轻时开始，脑子里就对很多琢磨一些哲学问题抱有浓厚的兴趣，平时也阅读或聆听了大量包括佛学、易学、老子道学、王阳明心学的书籍或有声读物，而个人崇尚实战的习惯导致常常想把听说的道理和自己信息技术工作中的实践做一些自以为是的穿凿附会。当然，我不敢认为自己这样能有多专业的哲学修为，我文章和课程里面的说道，更多只是我的个人体会和见解，和至理名言距离遥远。

      其次，从我个人的学习经验，信息科技乃至拓展到包括我们从小学到大学学习过的整个科学技术体系，都是关于知识的，而能成为知识的都是关于一些具体的事物运动变化和存在规律的信念陈述，我们一直被灌输培根的格言---“知识就是力量”，这也成为了学生们不容置疑的权威教条，这句话往往就被解读为知识是完美的，脑子里记忆的知识越多的人能力越大，可实际情况恰恰不是这么回事，我们看到自古以来在中国，包括当今的我们自己当中，都出现过大量满腹经纶却并无大用的书生，这仿佛是对“知识就是力量”的莫大讽刺。

      本人在29岁左右，也曾经对知识产生过非常严重的心理危机，当年我的工作已算是知识的实践性很高强度的职业了---程序员，可是我仍然非常强烈地感受到自己对相关知识的学习速度难以追赶这个行当的能力发展要求，微软公司这个当时全世界的IT知识火车头把我们这些处于产业消费端（应用侧）年龄渐长的程序员拉得越来越远，业界对程序员有青春饭之称并非妄言。于是我身边很多那个时期的同行朋友纷纷放弃了继续学习IT知识的冲劲，对这种被前沿淘汰的态势随波逐流，可是我却很不甘心不几年前还自认计算机高手的雄心就此迟暮，因此当时内心充满了焦虑，让我从对如此知识迷茫中走出来的，恰恰是我研究生时代对关于知识信念的那次动摇。

       研究生时代对我影响比较深刻的课程里面有《可算性与计算复杂性》，从图灵机的停机问题(the Halting problem)到哥德尔不完全定理（Gödel’s incompleteness theorem），可算性理论非常严谨而环环相扣地推导出一个令人深感震撼的重要结论---“逻辑不可能存在完美的知识体系”，接受这个结论对我内心的冲击不亚于当年罗素给格雷佛的私人信件中所发出的惊讶：“算术动摇了！”是的，所有貌似颠扑不破的、逻辑缜密的科学知识体系都必然会被一个小小漏洞的发现所动摇，这就是科学。

      对知识的质疑的确会动摇我们关于“知识就是力量”的神圣感，但这恰恰是关于信息所必须认识到的道理。我们拥有再多的知识也只不过是众生在探索宇宙自然过程中所积累的信息海洋中勺出的微不足道一瓢水，拥有它并不能让我们比其他人甚至其他生命更显得高贵和伟大，只是我们可能因为拥有这些知识而看到一些更宽广和深刻的问题，知识正是从人类解决问题的动机中来，最后要回到不断面对更大挑战的问题中去。这样的知识轮回才能启发我们保持强烈的好奇心，让我们在这种不断追逐、理解、应用、验证、质疑知识的循环中建构出意义，创造出价值，体验到智慧，从而我们也在不经意中塑造自己的道路和人格，这才是知识赋予给我们最真实的力量。

      当我放下了原来对知识的偏执以后，我便不再焦虑自己记忆容量和认知能力的有限，把每一次应付各种实战需要的做中学、学中创看成是每一次与各种学问知识发生的或浅或深的缘分交集，有了这种对知识遇而不（强）求和过而不藏的心态后，虽然我还远远不具备佛陀的神通和老子的道行，但也让我拥有了既不唯心也不唯物，而是唯自己实用而选择走自己知识学问道路的信念和勇气。

      我在我的文章和课程中分享我这些思辨成绩和感受，并不是希望让读者和学员觉得我很高明或者认同我所陈述的知识都是对的，既然知识都不一定是对的，我又凭什么可以说出成为大家普遍认同是对的信念呢？这个自问恰恰就是我为什么喜欢辨证这些哲学道理的理由。

       各种实体和现象的相依缘起是宇宙大道的具体呈现，人以弘道，非道弘人，人在弘道的过程中不断地反思自己说过或者相信的东西（信---人言），从而在内心逐步认识了自己(息---心上有自)存在的意义，我认为这就是关乎信息本质的道理。

（2019年11月8日成稿，如果您觉得本文内容对您有价值，请在http://www.jiangshi.org/cms/html/fyb/2019/detail.html?lectid=523238&r=0.12489718034803015

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