2.8 系统与信息

2.8.1 信息的含义

前面在谈到系统的特征时，曾经提到系统中有物质、能量与信息在川流不息地运动。我们对其中的信息流是特别重视的，因为物质流与能量流的情况也是通过信息流反映出来的。

信息是反映现实世界的运动、发展和变化状态及规律的信号与消息。信息有客观信息与人工信息（或称智力信息）两大类。客观信息是自然、社会、人类等天然产生的信息，是潜在的有待开发的取之不尽的信息资源，如天然信息（风、雨、雷声、闪电、磁场、光波）、社会信息（物质、能量的状态与变化）和人类信息（人的自然形态）等。人工信息是人们可直接利用、交流的信息，是信号、消息、数据、符号、语言、文字、数字、音像、图表等载体信息的总称。客观信息不能直接利用，只有开发成人工信息，才能被人们利用。人类自古以来，就不断通过感官摄取客观信息，后来由于科学技术的发展，特别是电能的应用，由于电流是看不见摸不着的，人们就开发出一些检测设备（如电压表、电流表等）用来进行识别和测量。各种科学技术需要各式各样的检测设备（小到温度计，大到卫星遥感设备）来帮助摄取信息。摄取到的客观信息经过加工，成为人工信息。这些检测设备和加工设备是和信息打交道的，可以通称为信息工具。

在日常生活和工作中，我们经常提到信息，它一般泛指我们所说的消息、情报、指示、数据、信号等，都是人工信息。在一个自动检测系统或自动控制系统中，物理参量（温度、转速等）的信号中包含了我们对该参量的了解，也就是包含了信息，而信号可以说是信息的载体。工厂的生产报表包含了对生产情况的了解，也就包含了生产信息。生物体中沿神经系统传递的是信息，计算机中处理的也是信息。

信息这个名词，很早就有人使用，据我国新辞源的考证，1000多年以前，我国唐代就有塞外音书无信息，道旁车马起尘埃”的诗句，这恐怕是信息一词见诸文字的最早记载。但是对信息进行科学的定义和研究还是从20世纪20年代开始的。

直到目前为止，关于信息的定义仍是多种多样的，没有统一的说法。多年来，人们是从三个方面来理解信息的含义的：一是作为通信的消息来理解，也就是说，信息是人们在通信时所要告诉对方的内容；二是作为运算的内容而明确起来的，也就是说，信息是人们进行运算处理所需要的条件、内容和结果，表现为数字、数据、图表、曲线形式；三是作为人类感知的来源而存在的，人类正是不断地从外部世界取得有用的信息，加以分析归纳和处理，得到规律性认识，从而指导行动，改造世界。目前已有的定义，可以列举出的有：

“信息是指对消息接受者来说预先不知道的报道”（我国《辞海》）。

“信息是用来进行通信的事实，在观察中得到的数据、新闻和知识（美国《Webster字典》）。

“信息就是谈论的事情、新闻和知识”（英国《Oxford字典》）。

“信息是观察事物的知识”（日本《广辞苑》）。

这里还有必要对数据与信息之间的关系加以简单的考察。

数据是经过组织的数字、词语、声音、图像，是事物属性及其相互关系等的抽象表示。由于经过抽象，所以数据本身并不具备意义。人们获得数据，如果不和他所处的环境与他的知识联系起来，是得不到什么看法的。

这里应该说明的是，数据不仅包含数字（这可以说是人们日常生活中所理解的数据含义，我们可以把它叫做狭义数据），而且还包括词语、声音、图像，因为在信息工具中它们都要转化为二进制数字，因此属于广义数据。

我们在研究系统工程时所涉及的信息，多数是人工信息。对数据来说，信息则是以有意义的形式加以排列和处理的数据，是有目的、有意义、有用途的数据（其实，数据也是经过人工处理的，只是未从意义上加以处理）。人们获得信息后，是会形成或者改变他们对事物的感觉的。例如音符或它的发声是数据，而有序排列变成一定的韵律、节奏和声调，就成了音乐信息。

研究信息的学科（如信息科学、信息工程等）也有不同层次，也都是在迅速发展之中，难以确切划分界限。信息的学科是从通信方面产生和发展起来的，后来由于测量与控制技术的发展，也和信息联系起来。计算机科学技术则是广义信息科学技术中的重要组成部分，人工智能等领域的开拓使信息科学技术又进入了一个新阶段。

信息科学技术要研究信息的产生、传递、变换、利用等各个环节的规律，而且也是要撇开具体的对象研究一般性的规律。

2.8.2 系统中的信息

系统和信息是分不开的。在研究技术系统（如检测系统、控制系统）时，我们要分析研究系统中的信号变换过程。在处理社会、经济、环境、科技系统的计划、设计、运行管理时，也离不开信息处理。例如制订经济发展规划时，需要资源、生产能力、社会条件等各方面的大量信息。

设计大型系统或成套设备时，需要各方面的大量的技术、经济数据信息。企业管理也是如此，由于企业规模日益扩大，分工日益精细，企业内部各部门与企业之间的联系交往越来越多，而且越来越复杂，所以企业中的信息是大量的，庞杂的，流通渠道也是纵横交织在一起的，这要求我们及时准确地加以处理利用，并妥善加以管理。

由于系统中的信息总是要和人打交道，而人又具有认识和思维的能力，因此人们在表述事物运动状态和方式时，就自然而然地给这些状态和方式赋予他所理解的含义和他所认识的价值。这样，信息就出现了“语法”、“语义”、“语用”三个层次。在语法层次上，信息是事物运动的状态和方式，随着事物运动状态和方式的不同，有连续与离散、确定与随机等不同类型的信息。在语义层次上，信息是事物运动状态和方式的含义，所以它的描述要能表现事物运动状态和方式的逻辑上的真伪性和逻辑上的关联性，这样就需要借助于数理逻辑工具。在语用层次上，涉及事物运动的状态和方式对于观察者所提供的效用或价值，当然，这类效用与价值与事物运动的状态和方式有关，并和它们的含义有关，所以问题也最复杂。

例如两个人走在路中央，后面汽车在鸣笛。鸣笛的声波传递的是语法层次的信息，是一种客观的信息（具备一定的信息形式）。两个人都通过鸣笛声知道是汽车来了，这时两人都获得了语法层次的信息以及语义层次的信息。但两个人中如果一个人事先约定将有车来接他，这个信息告诉他：这是接他的汽车到了。另一个人只是根据一般常识做出的判断，认为是汽车在示警，要他让路。同样的信息对两个人的效用是不一样的，因为他们事先已经具备的信息和理解不一样。两个人得到的语用层次的信息是不一样的，尽管语法层次的信息以及语义层次的信息是相同的。

对于人来说，这三个方面是三位一体的。但从它们本身来说，语法层次是最抽象的层次，它不问信息的内容和价值；语用层次则是最实际的，对于人的决策有重大意义；语义层次则介于二者之间，是一个承上启下的层次。当前，由于信息科学的研究是从通信开始的，所以对语法层次研究得比较成熟。语义层次的研究是目前人工智能研究的重点之一，在那里这个问题归于“知识表示”问题。至于语用层次，一方面由于它的复杂性，另一方面也由于人们没有把它提到科学高度，所以研究得较少，而且缺乏系统的理论。

前面简单地介绍了信息的概念。最后，我们应该指出的是，信息是一种资源，而且是一种重要的资源。正确、贴切、及时、完备的信息是指导人类进行生产和其他社会活动的重要依据，是用来管理其他资源的工具。虽然自从有了人类以来就和信息打交道，但科学地认识信息却比科学地认识物质、能量晚得多，对信息资源的重视、利用和管理还没有给予充分的注意。信息的利用程度关系到现代化的进展程度，而信息资源管理本身又是一项复杂的系统工程，不能不引起我们的重视。