从1940年代信息理论到2020年代信息科学的范式转变

李宗荣

武汉市华光信息科学研究院

摘  要：基于信息科学关于信息是“非物质存在”的定义以及宇宙万物具有“物质-信息”二重性的原理，古今中外思想家研究的主要对象，要么是“物质”，要么是“信息”，尽管“信息”的科学概念出现在1940年代。比如，柏拉图称“非物质存在”为“理念”，在亚里士多德建立“物理学”之前，他建立了“理念论”，实际上是最早的“信息学”。在香农写出《通信的数学理论》的时候，他把柏拉图关于信息学的“观念”转变成了信息学的“工具”，构成信息学的“第一次革命”。到了2020年代，在“理论信息学”的基础上建立“信息科学”的时候，实现了信息学的“第二次革命”，将“信息工具”转变成了“信息观念”，即全新的“世界观方法论”，形成了“信息科学范式”。本文探讨这种新的“科学范式”带来的一场“科学革命”，以及关于当代人工智能运动的灵魂与方向的探索。

关键字：信息理论，信息科学，科学范式，世界观，方法论

2025年9月，在中国武汉市召开国内外首次“信息科学研讨会”（2025 Symposium of Information Science at Wuhan, China, 2025 SIS）之后，武汉市华光信息科学研究院的学者，积极推进信息科学的研究与普及工作。大家联络国内外学者，建立信息科学的学术共同体，倡议“信息科学的学术公平”，建立信息科学的话语体系、学术体系和学科体系，实现从1940年代信息理论到2020年代信息科学的范式转变。本文介绍国内外相关研究的学术史及动态、本研究相对于已有成果的学术价值和应用价值，以及本研究的目的和意义。

1．人类思想史上的“物质-非物质”二元论及其“之”字形前进轨迹

（1）人类思维的三种基本模式信仰、思辨和实证及其成果宗教、哲学与科学

人类的“信息理论”（关于信息的学问，信息学），主要有三种：宗教信息学、哲学信息学，与科学信息学。现在，国内外都需要信息科学的研究与普及。

依据孔德关于人类社会和智力的神学、哲学、科学三阶段^[1]，基本思维模式有三种。第一种是“信仰”，或者信念，即人们“相信”某个命题，认为它是真实的。比如，有人说存在不死的“灵魂”。第二种是“思辨”，即讲道理，是有理由、有逻辑的相信。比如，有的信息哲学家主张“信息虚在论”；他甚至证明：物质是“直接的存在”，是“实在”；信息是“间接的存在”，是“虚在”。第三种是“实证”，即任何命题的真假，必须经过人类经验证实或者证伪。当然，证实的表达需要思辨，也需要信念。我们批评“信息虚在论”，指出人类发明语言文字，创立非物质的“文化”，对于正常人是直接的存在，是实在，而不是虚在。我们认为“信息实在论”是信息科学的基石，是信息科学范式转变的起点。

（2）从古代人类的自然崇拜与神灵崇拜，到亚里士多德（简称亚氏）的“哲学物理学”和柏拉图的“哲学信息学”

古人没有科学、没有哲学，但是他们在语言文字之后又创立了宗教。宗教起源于原始人类对精灵和灵魂的信仰，…进而发展为包括复杂的宗教教义和祭献仪式。万物有灵的观念深刻地影响各民族的文化，比如中国民间的山神、河伯、土地庙、树精、门神、灶王爷等。它将生命与意义赋予外部世界，于是对象世界可以被呼求，可以与之有情感的互动。

柏拉图和亚氏以逻辑的形式分别建立哲学家的信息学与哲学家的物理学。柏拉图是理性神学的专家，同时他提出“物质-非物质”（Material Being — Immaterial Being）二元论的世界观，主张“信念”也是一种存在，甚至比物质更有价值 ^[2]。学生亚氏在他死后写出《物理学》^[3]和《物理学之后》（即《形而上学》^[4]），全面批评和推倒柏拉图的理论，建立了亚氏自己的“物质一元论”的科学观与世界观方法论，引领了迄今为止的西方科学与哲学的主流。

（3）人类文明进程正指向“科学信息学” ，这是2300多年来文明发展方向的逆转

纵观人类文明史，容易看出一个“之”字形的行进轨道。在物质文明和信息文明之间，在自然科学的“科学文化”和人文社会科学的“人文文化”，左右摇摆着前进，见下图1 ^[5]。在几百年“科学物理学”发展和成熟之后， 它正指向“科学信息学”：信息理论、信息技术、信息产品、信息产业、信息社会、信息文明。这是2300多年来，文明方向的逆转。

图1  人类文明发展的物质与信息两个方向及其左右摇摆着前进的轨道

中世纪哲学家同时继承了柏拉图和亚氏的理论。之后，伽利略发明用实验的方法研究自由落体运动，测量出实验数据，通过数据分析，得到描述落体规律的数学公式：H = g*t*t/2。他“证伪”了亚氏关于较重的物体下落速度更快的命题。牛顿提出了地上和天上物体运动的公式，建立了经典物理学。随后，由于广义相对论和量子力学等的建立，形成了当代物理学。20世纪40年代，在微电子学和数理逻辑的基础上，香农和维纳提出了科学的“信息”概念，建立了通讯、控制和计算的理论，随后人们造出了各种各样的通讯、控制与计算的“工具”，形成了第一次信息学革命。

2．从香农、维纳信息理论到当代信息科学，实现第二次信息学革命

就像亚氏建立“哲学物理学”，随后受到“科学物理学”的修正与发展，柏拉图建立的“哲学信息学”，已经被香农与维纳所补充和发展。第一次信息学革命完成了从信息“观念”到信息理论和信息工具的转变。21世纪初叶，随着“理论信息学”的建立和人工智能的发展，一个完整的“信息科学”知识体系建立起来了^[6]。我们称之为第二次信息学革命，它将信息理论和工具发展成为与自然科学并肩而立的信息科学，以及模拟人类思维与动作的人形机器人。

（1）香农关于通信的数学理论完全不考虑“消息”的“含义”

香农运用数学原理研究通信工程，拒绝考虑传输过程中“消息”的“含义”^[7]。但是，要不要传输、传输什么，以及传输之外的所有信息过程，都必须考虑“信息载体”的“含义”，即“纯粹信息”，否则就无法比较、分类、排序、运算。有学者提出了“语义信息论”。

（2）维纳关于宇宙构成要素三元论（物质、能量、信息）不考虑信息演变的动力

维纳是罗素的弟子,是典型的“科学哲人”或“哲人科学家”。他说,信息就是信息,不是物质,不是能量^[8]。有人解释其宇宙构成要素“三元论”：“物质”组成事物的形体，“能量”提供运行的动力，“信息”实施运动的调控。但是，物理学的“能量”显然不能解释信息的演变和增长，人类需要一个信息学的能量概念，可以称之为“信息能”；于是，物理学能量被称为“物质能”。

（3）信息科学运行机理 = 信息实在论（基础）+ 信息科学范式（旗帜）+ 理论信息学（核心）+ 学科信息化（路径=信息技术化+信息理论化）

“信息实在论”是全部信息科学的基本假设和逻辑前提。据此，产生一个有别于“自然科学范式”的“信息科学范式”；产生信息科学的基础理论，即理论信息学的概念、原理与方法。在信息科学运行的机理中，基石是信息实在论，旗帜是信息科学范式，核心是理论信息学的概念、原理与方法，路径是学科信息化（信息技术化+信息理论化）。信息科学在“学术”上，“理论”和“技术”可以简约成并立的两棵“信息之树”，即“信息技术之树”和“信息理论之树”。

信息科学范式，按照库恩的解释，主要包含三个方面：（1）新的“科学观”；科学的发展不完全是直线进步的方式，也不完全是证实与证伪的校准，还包含着科学“范式”的转变。（2）信息科学“世界观”，即物质-非物质的一分为二与合二为一。（3）信息科学的“方法论”，即信息“内力”的三角形模型，螺旋式旋转上升运动，不断地“涌现”出新的知识，“提升”到更高的智能。

3．中国信息科学家的4个发现、4个超越、4个突破与4个实验。

（1）中国信息科学家的4个发现。

① 发现亚氏的“物质实在论”的缺陷。它需要“信息实在论”的补充。否则，它就是片面的、不完整的，甚至已经引导出“物理主义的还原论”，“僭越”人文社会科学领域，用自然科学“物质范式”的世界观和方法论，误导关于信息现象的研究。

② 发现香农信息论的本质是“消息论”。香农拒绝在“通信工程”中讨论“消息”的含义，使得香农的“信息”度量仅仅是“消息”的度量；香农没有区分“信息”及其物质“载体”，不知道物质“载体”的“含义”（即“纯粹信息”）不可以度量。

③ 发现维纳主张的宇宙构成要素三元论缺少第四个要素，即“物质，能量，信息”中没有“智能”。物理学的“能量”不是信息演变和增长的“动力”。如果继续使用“能量”表示“物质能”，那么可以借用“智能”表示“信息能”。

④ 发现冯·诺依曼计算模型适用于一切信息系统。其模型简单地记为IPO，即“输入-处理-输出”（Input-Processing-Output），其中的“P”（处理）的组成、结构、机制用一个三角形表示，如下图2。

图2 计算机的计算三角形   图3 心理学中的思维三角形  图4 文化学中的决策三角形

信息科学研究者发现：冯•诺依曼的计算机“计算三角形”，同心理学中的“思维三角形”和文化学中的“决策三角形”，本质上一致，它们是“同构的”。其他的信息系统，比如人工智能、专家系统等，都是如此。这样，就发现了所有信息系统共同的“组成与结构”。

（2）中国信息科学家的4个超越。

① 超越亚氏的“物质实在论”,建立“信息实在论”,终结还原论的物理主义,为信息科学范式转变奠定基础。

② 超越香农度量“消息”的主张，明确地指出：“消息”的“含义”（即纯粹信息，狭义的信息）是不可以度量的；但是，在进行信息的检索、比较、排序、分析的时候，可以使用关于“载体”度量和处理来替代；AI中度量和处理的“信息”是广义的。

③ 超越维纳宇宙构成要素“三元论”，建立宇宙构成要素四元论（物质，物质能；信息，信息能）；我们普及推广四元论的 “简化版”（物质、能量；信息，智能）。

④ 超越冯·诺依曼计算三角形模型，提出一般的信息系统通用的组成、结构和机理的“信息内力”三角形模型（即“目标-逻辑-程序”）。

（3）中国信息科学家的4个突破。

① 突破“物质一元论”的世界观方法论的束缚，破除“信息虚在论”的误导，肯定语言、文字、文化、信息的“实在论”地位。

② 突破自然科学范式对于信息领域的僭越，批评物理学还原论的“测量-数据=公式”方法在人文社会科学中的误导，建立“目标化-逻辑化-程序化”的方法学。

③ 突破国内外只有信息技术没有信息科学的局面，建立信息科学的基础理论（理论信息学），并将将其运用于心理学的研究，出版《信息心理学：背景、精要及应用》^[9]，作为自然、社会及思维学科实现学科“信息理论化”的样板与参考。

④ 突破中国国内40多年以来“广义信息论”假冒信息科学的挟持与束缚，反对“伪信息科学”的排斥、压制与打击，批评国内学者抄袭、剽窃的行为。在2025年“信息科学研讨会”上建立起信息科学的学术共同体，提出 《信息科学学术公平倡议书》。

（4）中国信息科学家的4个实验。

发挥“信息心理学”在学科“信息理论化”中的样板作用，将理论信息学运用于语言学、法学、伦理学、传播学等学科的实验中，取得了预期的成果。

①实验1。建立“理论语言学”的实验。与华中大文学院的刘根辉教授、骆琳教授合作，探索理论信息学与理论语言学研究的交叉与合作，撰写出多篇论文。^{[10，11，12，13]}

②实验2。建立“信息主义法学”的实验。与华中大法学院唐永忠教授等合作，开创关于信息主义法学的研究，发表了多篇论文。^[14，15]

③实验3。建立“信息伦理学”的实验。与华中大哲学院袁辉教授等合作研究理论信息学在伦理学领域中的应用，发表了多篇论文。^[16，17]

④实验4。建立“信息传播学”的实验。与华中大新闻与信息传播学院陈少华教授和外国语学院张建伟教授等合作，研究信息传播的课题，发表数篇论文。 ^[18，19]

我们认为，坚冰已经打破，航道已经开通。今后要开拓领域，扩大战果。当然，实现其他学科“信息理论化”以及建设“信息理论之树”的任务复杂而艰巨，任重而道远。

4．关于信息科学基础理论，即理论信息学概念、原理与方法的简介

“自然科学”是“求力”的，“信息科学”是“求善”的。“善”是信息的“核能”。自然科学学科通常有信息学科相对应；而信息科学学科，并不都有物质学科相对应，比如解释学，伦理学等。

信息科学的学科体系结构可以归纳为“1+4+3”：即1门“理论信息学”、4门“工具信息学”（通信、控制、计算、机器人）和3门“领域信息学”（自然信息学、社会信息学、人文信息学）。如果我们说，“信息科学的概念、原理与方法”，肯定特别地指向它的基础理论，即理论信息学，而不是指向工具信息学和领域信息学。理论信息学的概念、原理和方法普遍适用于其他的一切信息科学学科。^{[20，21，22，23]}

（1）理论信息学的信息概念：

理论信息学的定义：“信息是物质信号和符号的含义”。信息是“非物质”的存在，它的本质与物质相反。 信息的分类可以是载体信息与纯粹信息，载体信息又可以分为信号信息与符号信息；或者分类为生命信息与非生命信息；等等。

（2）理论信息学的信息原理：

理论信息学的原理主要包含三个：信息不守恒，信息能与时俱增，信息的增长没有上限。这样，信息现象与物理现象的“守恒”规律相反，与热力学第二定律的推论（热寂说）的趋势相反。信息涌现和智能增长，与物理现象相反。

（3）理论信息学的信息方法：

理论信息学的方法是“信息涌现论”。任何信息系统都有它自己的“内力三角形”，即“目标-逻辑-程序”三角形。不像物质过程，信息过程不靠“外力”的推动。而是信息系统的内力所驱使，由“目标”主导，内力三角形自主地、自发地运行着。在内力三角形的循环运动中，表现出螺旋式上升的趋势，实现信息的演变和涌现，实现智能的传递和增长。而且，事物的信息子系统对于物质子系统，始终保持着管理和控制。在方法学的意义上，信息科学=价值科学+认知科学+决策科学。

5．在国内外广泛开展信息科学的“科普”，迎接信息科学时代的到来

（1）2025年建立了信息科学，实现0→1的突破，结束了国内外“只有信息技术，没有信息科学”的时代；2025年成为“信息科学元年”。

2025年9月19-21日召开的国内外首届“信息科学研讨会”（2025 Symposium of Information Science at Wuhan, China, 2025 SIS），向中国和世界宣布，信息科学建立起来了，从此结束国内外“只有信息技术，没有信息科学”的局面，迎接一个与自然科学并肩而立的信息科学新时代。在2025 SIS 的“工作文件”和大会报告中，介绍了理论信息学和信息科学的知识体系。在2025年，实现了0→1的突破[24]。2025年成为“信息科学元年”。

（2）实现1→100的“量产”，普及信息科学范式成为21世纪科学革命的主要任务

按照库恩的理论，科学的发展不是线性的增长，也不只是连续的证伪，科学发展的公式是：前科学→常规科学（形成范式）→反常→危机→科学革命（新范式战胜旧范式）→新常规科学……。在库恩那里，范式指特定的科学共同体从事某一类科学活动所必须遵循的公认的“模型”，包括共有的世界观、基本理论、范例、方法、仪器、标准等，即科学共同体的共同立场，认识工具和手段 ^[25]。

亚氏运用“十个范畴”证明“物质实在论”^[26]，形成了2300多年以来垄断人类科学中“物质一元论”的世界观方法论，即自然科学的“范式”。中国学者用“十二个属性”证明“信息实在论”^[27]，继而产生一种“物质-非物质”的“物质-信息二元论”的世界观、方法论，即信息科学的“范式”。揭示与批评自然科学范式的局限性及其对人文社会科学的“僭越”，实现“信息科学革命”，是21世纪科学研究者的共同责任。

（3）把理论信息学的概念、原理与方法运用到所有自然、社会和思维的学科，建立完整的信息科学的“理论之树”，把思想产品推向美西方

关于信息科学的“科普”，就是将理论信息学的成果运用到自然科学、人文社会科学和思维科学的各门学科，实现学科“信息理论化”。比如，“生物学”，它在计算机等信息技术的运用之后，已经建立了“生物信息学”，实现了学科“信息技术化”；现在需要运用理论信息学的观念和方法，建立“信息生物学”，实现学科“信息理论化”。

6．本研究的目标

（1）审视和梳理人类物质思想史和信息思想史

本研究试图从信息科学的“科学史”和人类关于“信息”研究的“思想史”的视角，观察和梳理在当今时代建立“理论信息学”^[28]与“信息科学”和正在实现“信息科学范式转变”^[29] 的客观事实。

（2）建立和完善信息科学的科学观、世界观、人生观、价值观

探讨建立信息科学的“科学观”与“科学范式”（即信息科学的“世界观”和“方法论”^[30]，实现信息科学的范式转变，所具有的学术意义和社会作用。

（3）建宗立派，组织信息科学的学术共同体，筹备成立中国与国际信息科学学会

中国和全世界的信息科学家自行组织起来，建立信息科学的学术共同体，共同推进信息科学的发展和普及工作；筹备成立中国与国际信息科学学会。

（4）建立“学术公平”的信息科学学术研究与普及的良好环境

揭示与批评信息科学研究中的违反《著作权法》、违反《科学技术进步法》的言论和行为，反对在“学术”上对于不同意见的排斥、压制和打击。建立“学术公平”的信息科学学术研究与普及的良好环境。

（5）研究推进信息科学“科普”的计划和方案，逐步改变地球人的思维模式

借鉴自然科学“普及”的经验和实践，本研究将为“信息科学”的“科普”提出一个具有参考意义的建议和方案。

（6）探讨当前信息科学、智能科学与人工智能发展前沿的科学与哲学问题。

当前的人工智能技术、产品与产业的发展，向学术界和社会成员提出了若干紧迫的问题，急需我们思考、讨论与回答。比如，硅基生命取代碳基生命，人类脑力重要性丧失，人生价值和意义丧失，脑机接口，心智上传，等等。

7．本研究的意义

（1）确认：中国学者实现了“0→1” 的信息科学理论突破

中国学者结束了国内外“只有信息技术，没有信息科学”的局面，建立了“信息科学”，实现了从“0→1” 的突破 ^{[31，32，33]}，为国际学术界提供了共享的“思想产品”；这些，足以回应撒切尔夫人关于中国只能向世界销售电视机、不能提供“思想产品”的挑战。

（2）确认：中国学者开始结束国际学界2300年物质一元论的独霸

中国学者结束世界科学史、哲学史、思想史主流2300多年来“物质一元论”的一统天下，开启人类信息科学的历史时期。由于中国经济超越美国，中俄军事超越美国，随后政治与外交超越美国，再加上中国的“信息科学”与信息技术超越美国；那么，不久的将来，美国一定重复英国衰落的故事，国际学者由过去的“言必称希腊”，转变为“言必称中国”。

（3）确认：中国学者提供了自然、社会和思维学科“信息理论化”的样板和参照

在“信息心理学”学科信息理论化榜样的启迪和引领之下，21世纪的中国自然科学、人文社会科学和思维科学的众多学科，必将成功地实践“信息科学范式”，运用“理论信息学”的观念和理论；其后，各个学科的“信息XX学”，必将闪亮登场，群星灿烂。

（4）建立和完善信息科学的理论体系，纠正自然科学范式的僭越，重写世界科学史

信息科学修改科学划界标准，把不能在时空中定为的“信息”作为研究对象；同时，它将“计算”一分为二：数值计算与非数值计算（逻辑计算）。逻辑运算在条件判断、数据筛选、电子工程、人工智能中有重要应用。自然科学强调测量、数据、公式和轨迹，信息科学强调价值、选择、逻辑、程序和演进。人类的“科学史”需要重写。

（5）建立和完善“信息哲学”，补充与修正英美哲学和欧陆哲学，重写世界哲学史

西方哲学分为两支：英美哲学与欧陆哲学。英美哲学的基调是“物质一元论”。欧陆哲学有坚持柏拉图“二元论”的意图，却不能明说。信息科学证明，世界是“A与非A”的“二元论”存在。这样，英美哲学的基调需要改变，欧陆哲学可以扬眉吐气地坚持“二元论”的世界观方法论。科学哲学，世界哲学，可以重写。

（6）建立信息科学视野的21世纪“人类学”，回答AI技术引发的科学与哲学挑战

在人类学中，有体质、文化、社会等领域的区别，还有科学技术人类学的研究。马斯克说，未来5-10年内AI革命的终极三部曲：AI接管智力劳动，机器人接管体力劳动， AI自我进化构成生产力闭环。硅基生命对于碳基生命实行降维打击。之后，社会不需要人类的脑力、体力和时间，社会的分配取决于分配者的“良心”。那么，在AI时代，人类生存的意义在哪里？我们怎样做才能不被社会所抛弃？

8．国内外的研究现状与发展动态 

（1）国内外的研究现状

在中国国内,1986年,有学者研究“广义信息论”,并将其称为“信息科学”,然后出版《信息科学原理》^[34]。在2013年该书的“第五版”之后，作者放弃了出版；并把信息科学研究改称为信息研究；把信息科学范式的转变改称为人工智能范式的转变^[35]。这样，他就退出了信息科学的研究，“证伪”了他建立的所谓“信息科学”。

2016年，另一位中国学者提出建立“唯物主义信息科学”[36]。但是，作者除了“综述”国内外的信息科学研究成果之外，并没有介绍研究唯物主义信息科学的工作，没有提出其独有的概念、原理和方法。

2025年，在信息实在论、理论信息学和信息科学完整体系的基础上，首次“信息科学研讨会”于9月在武汉召开^[37，38]。该会简称为“2025 SIS”，由武汉市华光信息科学研究院主办。会议提出《信息科学学术公平倡议书》^[39]，决定建立信息科学的“学术共同体”，计划逐步建设信息科学的话语、学术、学科三大体系。

在美国，曾经有建立计算机信息科学的努力，并且直接将“计算机科学”更名为“信息科学”，规定“理论计算机科学”就是“理论信息学”，并且创办了杂志，但是实际上它是“计算机及其应用”，它想要变成“信息科学”的期望不可能成功。

在欧洲，曾经召开了关于“信息科学基础”的研讨会，提出建立“统一信息理论” ^[40]的口号，但是居于主流的观点认为，不可能产生公认的信息的定义，建立信息科学没有可能，被集体放弃。

（2）国内外研究的发展动态

据我们所知，目前关于信息科学以及信息科学范式的研究与普及，国内外仅仅2025年“信息科学研讨会”组织起来的“信息科学学术共同体”在继续工作。在2025 SIS前后，有不少身居国外的华人学者和研究者团队在线上和线下参与了会议的筹备，在会议上做了报告，参加了相关的讲座，培训，讨论班等活动。会议的组织者计划，以后每两年召开一次信息科学的研讨会。比如2027 SIS，可以由武汉主会场、东京分会场等联合进行，在国内外逐步地开展信息科学的研究与普及工作。

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[36] 闫学杉. 信息科学：概念，体系与展望[M]. 北京：科学出版社，2016：3-77.

[37] 湖北省电视台生活频道. 2025年信息科学研讨会在中国武汉召开[OL].(2025-09-21) [2025-12-25]

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[38] 文新. 2025年信息科学研讨会举办[N]. 湖北日报，2025-09-22 （新闻）.

[39] 2025年信息科学研讨会全体代表. 信息科学“学术公平”倡议书[OL]. （2025-09-20）[2025-12-25] http://www.hgacademy.cn/index.php/View/491.html.

[40] Wolfgang Hofkirchner. 一个国际信息科学发展的里程碑[M] // 李宗荣. 理论信息学概论. 北京：中国科学技术出版社，2010：1-3（序言1）.

 李宗荣手机/微信：13407127575；

邮箱：zrli@hubu.edu.cn。

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