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user: 2. 理论信息学奠定了信息科学的基础 2.1. 理论信息学的基本内容 1) 理论信息学的基本概念 理论信息学是对香农以来信息理论的综合与提炼，它研究与归纳的对象是全部的应用信息学，其目的是在一切信息现象分析中的普遍适用性。它提出了关于信息的最一般的概念，它们主要是信息的本质，信息的特性，信息的定义，信息的分类，信息的度量，信息与物质，信息与智能，信息熵与信息负熵，信息能与物理能，能量的统一与进化等。 理论信息学把宇宙一分为二：物质世界与信息世界。它把物质世界中“肉眼可见”的事物又分为两种：自然的事物和人为的事物，即大自然向我们提供的“信号”和我们人类创造的、可以认读的“符号”。然后，在信息世界中我们“心灵可见”的事物，比如柏拉图的“理念”(形式)、现代科学技术知识等抽象的事物，就成为我们肉眼可见的信号和符号的“理解”中的事物。理论信息学给出一个工作定义(Working Definition)：“信息是信号和符号的含义”(Information is the meaning of signal and symbol)。“信号”是“用来传递消息或命令的光、电波、声音、动作等”。“符号”是人类发明和使用的“记号、标记”。“信息”并不是信号和符号本身。信号和符号是信息的载体。信息的载体是物质的，但物质的信号与符号的含义却是抽象的和逻辑的存在。 关于“信息”，在科学界至少有100多种定义；它们各有各的理由和用途。我们认为，一切信息科学领域中的学科都研究某种信息的信号和(或)符号的载体，并特别关注这些载体的“含义”。通信、计算、控制、机器人等学科可以有适合自己领域特征的特殊信息定义，自然信息学、社会信息学与人文信息学分别定义它们各自关注的信息对象  (李宗荣，2004) 。 2) 物质实在论和信息实在论 我们在这里需要强调指出，有的信息科学家和信息哲学家，局限于“物质实在论”的世界观和方法论，不愿意承认这个仅凭肉眼看不见的世界；他们无法看见这个正在设计、规划、改变物质世界的世界，拒绝这个世界对于物质世界的相对独立性；而在实际上，他们的毕生精力，几乎都在兴奋于、忙碌于、竞争于这个他们不愿意承认的世界。理论信息学研究者自觉地站在“信息实在论”的立场上，既承认“物质实在”又承认“信息实在”，为信息科学奠定了理论基础，为“信息安全”、“网络安全”提供科学和哲学的概念与理论的支撑  (李宗荣，马里奥·邦格，2008) ；这些绝对不只是个人研究兴趣的需要。 已经有专家明确地指出，人们处于“非物质安全”的麻痹状态，正是“物质实在论”的必然恶果。在国际反恐战线上，某些“越反越恐”的事实，已经宣告了“物理主义”世界观和方法论的破产。如果采用亨廷顿的视野  (塞缪尔·亨廷顿，2002) ，我们容易看到：一种文明在为自己创造财富、秩序和幸福的同时，却为他种文明制造贫穷、动乱和仇恨；一些人指望通过轰炸和制裁来阻止另外人的仇恨和报复。如果改用汤恩比的视野  (阿诺德·约瑟夫·汤因比，1959) ，换上一种“信息实在论”的思维，把文化看成文明社会的“精髓”，能够看透人家仇恨的理由和报复的动机，然后对症下药，情况可能大为改观。如果不同的文化成为了“好朋友”，你要求他打击你，他根本舍不得的呀！这些内容不仅属于政治学、历史学，更加属于是信息学；信息学应当指引政治学、历史学的发展方向和途径。 如果信息科学真正是科学，它就应当有办法、有能力为解决全人类最为紧迫的实际问题而做出自己特有的贡献。有的法学家看到我们的专著《信息心理学：背景、精要及应用》，就说，他完全可以类似地写出一本《信息法学》。试想，如果其他领域的学者按照理论信息学的思路，写出《信息哲学》、《信息文学》、《信息史学》、《信息社会学》、《信息政治学》，等等，又有什么不好呢？正是在这个意义上，信息科学即将要成为一种全新的世界观、方法论与科学观，创造出比历史上的“物理学”更加耀眼的辉煌。这不正是我们信息科学家所盼望的吗？ 3) 理论信息学的三个基本定律 理论信息学第一定律是“信息不守恒”。信息的不守恒性体现在信息现象的三个倾向，即物质常变与信息消失的倾向，信息复制与信息长存的倾向，以及信息创生与信息增长的倾向。 理论信息学第二定律是“信息能与时俱增”。信息能的可增长性体现在物理学、生物学和社会学三个层面，即演化物理学层次上的自组织现象，基因的复制和生物信息的增生，以及社会思维能力的增长。 理论信息学第三定律是“信息增长没有上限”。信息增长的无上限性体现在信息现象的三个方面，即人类文化科学知识的爆炸式增长、无自然力量阻止信息增长，以及无人为力量阻止信息增长。 4) 理论信息学的方法论 理论信息学的主要方法是信息涌现论。“涌现”是指系统中的个体遵循简单的规律，通过局部的相互作用而构成为一个整体的时候，一些新的属性或规律便会出现在系统里。涌现理论建立在个体规律之上，但就整体而言又无法用个体规律完美解释整体规律；这种难于解释的现象，就是所谓的“系统整体大于其部分之和”。关于涌现的本质，可以描述为：若要出现涌现，首先应拥有一组简单规则，并在局部环境下可以进行相互作用；其次，系统内的个体必须进行“非线性”的互动，那些可以通过还原论解释的系统均不可能产生涌现现象  (Bunge， 2008) 。 2.2. 以理论信息学为基础的信息科学体系及其科学地位 理论信息学的建立，使得一个完整的信息科学知识体系得以发展成熟。因为理论信息学打通了所有应用信息学的学科在公共概念、原理和方法论之间的联系，使得人们关于理论信息学研究的“悲观情绪”一扫而空，使得过去的“不可能”变成为现实。在计算机、控制、通讯等学科信息定义的基础上，理论信息学提出为所有学科公共使用的信息定义：“信息是信号和符号的含义”，进而主张哲学层次上的信息定义是：“信息是非物质的存在”。这样，三个层次上的信息定义的抽象程度逐步提升，而适用范围逐渐扩大。 理论信息学信息定义的提出，不仅有利于构建完整的信息科学知识体系，而且有利于申索“信息科学”的科学地位和权利。过去，“科学 = 自然科学”，因为世界上除了物质和物质的运动，什么都没有了。现在，人们普遍地认同“物质–信息二重性”了。由于把信息定义为“含义”，即“非物质的存在”，它不具备物质对象的空间、重量等特性，具有不守恒(与时剧增)的特性，不服从物理学的规律，所以，一门研究非物质对象的、不遵守物质科学规范的信息科学，当仁不让地站立起来。从科学学的角度说，因为“物质–信息”的两分法属于“A与非A”的分类模型，不可能产生重复和遗漏，于是可以根据科学研究的对象，重新定义科学：“科学 = 物质科学 + 信息科学”。这样一来，过去被排斥在科学领域之外的弗洛伊德心理学、人文心理学、后现代心理学等等，全部荣登科学的殿堂。传统上的科学与非科学的“博弈”需要重新来过，科学领域内的观念和理论需要“重新洗牌”。在将来人们撰写“科学发展史”的时候，该怎么样评价“信息科学”的诞生呢？我们以为：科学研究对象的重新分类，以及科学观念的根本性转变，对于人类思想史的贡献，可能现在无论怎么估价，都不会过分。 基于对20多年来关于信息科学框架研究成果的梳理和分析，李宗荣等提出了一个以理论信息学为基础的整体信息科学知识体系的模型，即“1 + 4 + 3”模型，如图1所示  (李宗荣，2010) 。其中，“1”是一门理论信息学；“4”是四门工具信息学，即通信理论、控制论、计算机科学、机器人学；“3”是三门领域信息学，即自然信息学，社会信息学，人文信息学。这里的“1”、“4”、“3”分别处在三个不同层次上：理论信息学、工具信息学、和领域信息学。理论信息学是基础，工具信息学是方法，领域信息学是应用。 图1. 信息科学学科体系的“1 + 4 + 3”结构模型