李宗荣的信息科学思想之我见

鲁晨光

辽宁工程技术大学数学和人工智能学院，中国阜新

长沙学院计算机工程和应用数学学院，中国长沙

  摘 要：本文简单介绍李宗荣的信息科学思想，包括其哲学基础、信息定义、理论体系和方法，同时提出了正反面评价。作者赞成其信息本体论中的一些观点， 特别是信息的三个基本原理：不守恒，与时俱增，没有上限；肯定其理论体系比较全面。但是作者不赞成他的信息定义以及对信息量化的看法，并提出自己的理由。

关键字：

                作者简介

鲁晨光，男，1955年8月生，曾任长沙大学计算机系副教授，长沙青年学术带头人。曾在加拿大尼亚加纳学院接受培训并在北师大数学系做访问学者。现为辽宁工程技术大学客座教授。主要研究兴趣是：语义信息论、机器学习、色觉机制、投资组合、美感和进化。提出色觉机制的译码模型和广义信息论 （即语义信息论）。于《通信学报》、《光学学报》、Int. J. of General Systems, Entropy、Information 等国内外期刊发表约40篇论文；出版学术专著4部。Email: lcguang@foxmail.com。

个人主页：http://survivor99.com

一. 序言

多年前，我在北大信息科学研讨会上得知李宗荣的信息科学研究，此后的印象是：他想建立一个外延更广的信息科学。最近，李宗荣给了我他的文章《<信息科学：概念、原理与方法>的内容和体系》【1】以及其他文章【2】，要我写个评论。 我初看后坦言，我俩在很多地方观点不同，我不想再挑起一场战争（因为我已经写了一篇《钟义信的全信息理论存在的问题》【3】）。但是他说，学术思想需要打磨，他不怕批评。于是我仔细阅读了这篇文章。我现在深感他的研究不止是有广度，更有深度；他的研究早该引起大家重视。

我和李宗荣有类似的知识背景：当过程序员，钻研过哲学，对西方研究比较了解，对生物学感兴趣… 但是我们努力方向不同。他要建立信息科学理论大厦，而我重在研究语义信息论、色觉和美感、以及哲学基本问题【4】。我们容易沟通，也需要互补。这是我现在愿意写这篇文章的原因。

    二．李宗荣的信息科学的基本思想

    1. 哲学基础：二元论

    他认为物质实在和信息实在并存（信息包括符号所表示的以及人的感觉、目的、理想等精神状态）。亚里士多德说物质存在具有10类范畴（像洛克的物性），比如：实体、量、性质、关系… 仿照亚里士多德，他提出“信息（或属性）实在论”，说信息有12中属性：

第一，信息实体，即意义，意思、含义等；第二，载体数量，与时俱增，不守恒；第三，信息特征，没有“公式”化，有“程序”化；第四，信息关系，没有“数量”关系,有“逻辑”关系；第五，信息空间，信息实体几乎不占空间；第六，信息时间，信息可以永恒，超越物理学时间；第七，原创生产，一次性的原始创新、产生；第八，复制生产，几乎无成本、不消耗能量的拷贝；第九，信息存储，几乎不要空间和地理位置；第十，信息传输，经互联网，不需物流网；第十一，信息共享，同时性，非异时性；第十二，信息演变，用逻辑和程序刻画轨迹。

李宗荣是哲学二元论者，而中国的信息科学研究者大多是一元论和辩证唯物主义反映论者。李宗荣的理由比如：存在超然信息，比如抽象的线（没有宽度），人的理想——现实中没有。他把柏拉图、笛卡尔、康德、黑格尔等人称之为信息哲学家，可见，其信息包含精神。

邬焜也有类似说法：“世界是“物质和信息(直接存在和间接存在)双重存在的世界”【5】，信息分自在信息、自为信息和再生信息。但是邬焜的存在统一于物质基础，其哲学最终还是物质一元论。

Floridi也提出信息本体论【6】，但是他更像是信息一元论者。

2. 信息定义

    李宗荣把定义信息为：“信息是物质信号和符号的含义”。他说：

既然是“含义”，就不是“物质”本身，它可以包含“物质”的信息，也可以是“非物质”的信息。这样信息可以分为两个基本的类别：“载体信息”与“纯粹信息”。

比较其他人的定义：

·         钟义信：把信息定义为 （被反映的）运动的状态与方式【7】；

·         邬焜：则把信息定义为间接存在，是物质状态的自身显示【5】。

·         鲁晨光：把信息（语义信息）定义为被反映的特殊性（即通过缩小外延减少的不确定性【8】；

·         Floridi：有意义且真实的数据（不限于计算数据，包括图像和感官感觉【6】。

可见李宗荣的定义有其独特性。

    3. 信息科学体系

李宗荣提出信息科学知识体系的“1+4+3”结构，即1门“理论信息学”，加上4门“工具信息学”（通信、控制、计算、机器人信息学），再加3门“领域信息学”（自然、社会、人文信息学）。理论信息学的基本原理有三条：即信息不守恒，信息能与时俱增，信息增长没有上限。它们与热力学定律（第一定理：能量守恒；第二定理：熵增大即信息减少；第三定理：绝对温度永远达不到其下限0度）“针锋相对”。

    钟义信的信息科学可以简称为1+4+多，即全信息理论加上四门科学（符号科学、系统科学、控制科学、智能科学）+其他应用（他后来提出的信息生态学表示的）。

    信息论（包括语义信息论）即关于信息传输的数学理论在李宗荣的体系中属于工具信息学，而不像在钟义信的全信息理论中——是信息科学的基础理论。

    邬焜和Floridi的信息哲学也涉及信息科学。比如邬焜认为：信息哲学的核心任务，就是把信息科学中的发现与哲学的思辨结合起来，从而在“自然—技术—人文”的整体框架中理解信息的本质。Floridi也研究了语义信息测度（太复杂，不成功）【5】，但是他的主要影响在于提出：信息革命是“第四次革命”；数字技术和智能系统正在重新定义“自我”和“存在”的边界；人类需要学会在信息生态圈中谦卑而理性地生活。

    邹晓辉的融智学也和信息科学密切相关【9】。他说：信息科学是“器”，信息哲学是“道”，融智学则致力于“道器结合”的“法”。段宇聪在经典的DIKW（数据、信息、知识、智慧）认知模型上增加目的P，提出DIKWP认知模型【10】，也和信息科学密切相关。刘钢除了介绍Floridi的信息哲学，还引入中国哲学中的“模型论”思维，强调信息哲学的独立地位与中西融合【11】。

    相比之下，李宗荣和钟义信的信息科学框架比较完整。李宗荣的框架更为宏大；他说要想填充元素周期表一样填充各领域信息学。是否可以博采众长，值得考虑。我认为信息哲学和信息论应该同时作为信息科学的基础理论。

4. 理论信息学的方法

    他说：

关于理论信息学的方法，它要解释“信息”对象的结构、功能和动力机制。在物质世界里，物质实体都具有“惯性”，其运动靠着“外力”推动。在信息世界里，信息实体都是“自为”的存在，不需要“外力”，它靠着“内力”的推动，而改变自己、创造自己，所以才有信息的“增长”和“繁荣”。…基于自己从事“系统生成”和“代码设计”的经验，归纳出一种“目标-逻辑-程序”构成的“三元组”的结构和运行模式。这种“三元组”在计算机系统中是“控制器-存储器-运算器”；在人类心理系统中是“动机-知识-智慧”；在社会文化系统中是“生存观念-自然观念-社会观念”。

    上述三元组虽说是研究方法，但更像是“再生信息”发展规律。因为他说：精神的存在是一种辨证发展的过程，即“自在的存在-自为的存在-自在而自为的存在”。邬焜和段宇聪也有类似思想。

三．我的观点和读后感

1. 对哲学基本问题的看法

我一直是唯物主义一元论者。我曾提出色觉机制译码模型，认为朴素反映论（相信色觉和色光相似）可以被改造为信息反映论，它兼容赫尔姆霍茨的感觉符号论和物理学相对论【8】。李宗荣的研究提醒我，光是反映是不够的，因为人的理想也包含未来世界的信息，这种信息是主体的创造，是精神发展的产物。我最近关于自由能和自组织的研究【12】也支持这一点。信息反映论或许应改进为“信息反映-改造论”。

虽然我不赞成李宗荣的二元论，但是他的信息本体论，特别是他的物质属性和信息属性的对比是很有意义的。

2. 关于信息的定义和信息论的必要性

我不赞成李宗荣的信息定义和对信息量化的看法。

我认为，香农信息是通过概率增加提供的，语义信息是通过外延减小提供的。两者都减小事物存在不确定性。日常语言中的信息大多是语义信息（包括温度表和定位指针提供的信息），如果用哲学的语言说，（语义）信息是被反映的特殊性。先验逻辑概率越小，概念就越特殊；真值越大，反映就越准确。所以语义信息量=log(命题真值/谓词的逻辑概率)。

这种对信息的看法和李宗荣的看法非常不同。我理解这种差异。我和邹晓辉争论多年，他持有和李宗荣类似观点，他的“物-义-文”模型同时强调信息的形式和内容。现在我认识到：语义包含外延和内涵，外延是语言或符号所指范围，内涵说所指对象的本质特征。我说的信息是外延信息或形式信息，而他说的信息是内涵信息或内容信息。两者区别比如，提供“老年人“的形式信息，我们只需要提供这个概念覆盖的年龄的模糊范围（比如用一个Logistic函数表示）；而提供“老年人”的内容信息，最好是用图文字典——提供白发、缺牙、弯腰驼背等特征。

这样，我们就可以理解，为什么我赞成信息可以量化，而李宗荣不赞成日常信息（语义信息）可以量化。因为信息内容千差万别，很难找到统一量化标准。举例说，考试成绩在1-100分内变化，人的死亡年龄在0-100岁之间变化；假设两者概率分布类似。告诉一个人考试成绩及格（大于60分）和告诉一个人死亡年龄大于60岁，形式信息一样多；但是信息内容完全不同，无法量化。

由于历史的原因，信息论是关于信息量的数学理论，它只研究形式信息，因为忽略了内容信息，信息论才更具有一般性。信息论（包括语义信息论）也确实有助于优化语义通讯，提高通信效率【12】。

把信息定义为符号表示的含义，会遇到这样的问题：天气预报提供信息，定位地图提供信息，经济指标提供信息，它们的含义有什么共性，以至于我们说它们提供信息？难道是概念的内涵或信息内容？不是！因为内容大不相同。什么情况下我们说信息多呢？事件越偶然，预测精度越高，而事实证明预测是对的，信息就多。偶然，精度高，正确，这都只涉及概念的外延和形式信息。

传递信息内容也需要考虑，但是那不是信息论的任务，图文字典和多媒体传播就是传递信息内容的最好方式。李宗荣也研究信息传播【2】，他重视信息内容有其必然性。信息论和多媒体传播理论不可相互取代。

3. 关于信息的三个基本原理

我觉得李宗荣提出的信息三个基本原理是他理论的闪光之处，很有意义。他用热力学三定律作对比，说明信息和物理实在（物质和能量）大为不同，甚至相反。用这种方式解释人的精神的主观能动性和创造性就很自然。

我最近研究信息和物理学熵以及自由能的关系【12】，得出结论：香农信息类似于热力学自由能，语义信息类似于添加约束后平衡后时的自由能（自由能中能做功的部分，即火用）信息和自由能的增加（而不是熵减）带来了生物自组织和有序。李宗荣信息三原理有助于解释地球自由能的增加和生物自组织现象。

以前我认为信息论是信息科学的基础，看来这基础也应该包括信息的基本原理。

四． 结束语

虽然我和李宗荣的学术观点和研究重点明显不同，但是我觉得他的研究很有特色，特别是他的信息本体论，包括信息三个基本原理，值得信息哲学和信息科学研究者特别关注。关于信息定义和信息量化，我不赞成他的观点。但是，不同观点有其不同理由，兼听则明。

欢迎相互批评有助于共同提高，我也要向李宗荣学习，欢迎别人对我的语义信息论和信息反映论评头论足。

参考文献

【1】 李宗荣. 《信息科学：概念、原理与方法》的内容和体系. 文学与人生，2022年第34期.

【2】李宗荣, 陈少华, 张建伟, 田爱景. 通信的数学理论与传播的信息科学[J]. 社会科学前沿, 2019, 8(9): 1698-1706. DOI: 10.12677/ass.2019.89232

【3】鲁晨光，钟义信的全信息理论存在的问题，2025年武汉信息科学研讨会”文章。

【4】鲁晨光，色觉奥妙和哲学基本问题，中国科技大学出版社，2023年。

【5】邬焜，信息哲学的基本理论及其对哲学的全新突破，西安交通大学学报，2006年2期，网页：http://philosophychina.cssn.cn/xxly/xxly_20385/201507/t20150714_2731680.shtml

【6】Floridi, L. Semantic conceptions of information. In Stanford Encyclopedia of Philosophy, http://seop.illc.uva.nl/entries/information-semantic/ (substantive revision Jan 7, 2015).

【7】钟义信，信息科学原理（第五版），北京优点大学出版社，2013.

【8】鲁晨光，广义信息论，中国科技大学出版社，1993.

【9】邹晓辉，信息融智学=信息哲学+信息科学+信息技术+信息系统工程+信息处理之智，https://blog.sciencenet.cn/blog-94143-1500301.html

【10】段玉聪，DIKWP人工意识模型与相关理论分析报告，https://blog.sciencenet.cn/blog-3429562-1493393.html

【11】刘钢，信息哲学探源，（北京金城出版社，2007年。

【12】鲁晨光. Reviewing evolution of learning functions and semantic information measures for understanding deep learning. Entropy 2023, 25, 802. 中文版：http://www.survivor99.com/LCG/information/Improve/