1.1 信息与信息化
1.1.1 信息
1.关于信息的基本概念
信息(information)是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式,客观世界中大量地存在、产生和传递着以这些方式表达出来的各种各样的信息。
各种文献中有许多对于信息的不同理解和表述,其中最值得注意的是以下几种。
控制论的创始人维纳(Norbert Wiener)认为:信息就是信息,既不是物质也不是能量。这个论述第一次把信息与物质和能量相提并论。
信息论的奠基者香农(Claude E. Shannon)认为:信息就是能够用来消除不确定性的东西。这个论述第一次阐明了信息的功能和用途。比较流行的另一种说法认为:信息是事前不知道的报导。还有,哲学界认为:信息就是事物普遍联系的判断。
总的来说,信息的概念存在两个基本的层次,即本体论层次和认知论层次。前者是纯客观的层次,只与客体本身的因素有关,与主体的因素无关;后者则是从主体立场来考察的信息层次,既与客体因素有关,也与主体因素有关。本体论层次的信息概念因为它的纯客观性而成为最基本的概念,认知论层次的信息概念则因为考虑了主题因素而成为最适用的概念。
2. 本体论信息概念
事物的本体论信息,就是事物的运动状态和状态变化方式的自我表述。按照这个定义,所谓得到了某个事物的本体论信息,就是知道了这个事物处在什么样的运动状态,以及这个运动状态会按照什么方式发生变化。
这里所说的“事物”既可以是外部世界的物质客体,也可以是主观领域的精神现象;“运动”是泛指一切意义上的变化或过程;“状态”是指事物运动过程中呈现出来的相对稳定的形态;“状态变化方式”是指事物运动的动态变化情形。由此可见,哪里有事物和事物的运动,哪里就必然有本体论信息的存在。世间事物无处不在,本体论信息无处不有,本体论信息是取之不尽用之不竭的信息源泉。
3. 认识论信息概念
主体关于某个事物的认识论信息,就是主体对于该事物的运动状态以及状态变化方式的具体描述,包括对于它的“状态和方式”的形式、含义和价值的描述。由于引入了主体的因素,认识论信息的内涵变得比本体论信息更丰富了。按照这个定义,所谓得到了某个事物的认识论信息,就是不仅知道了这个事物的运动状态和状态变化方式的表现形式,而且知道了这种“状态和方式”的含义以及它们对主体的价值。
因此,如果获得了足够的认识论信息,就可以根据它的形式、含义和价值做出恰当的判断和决策。反之,没有充分的认识论信息,人们的决策就可能带上盲目性。这就是认识论信息在认识论意义上的巨大作用。
从上面给出的定义可以看出,认识论信息与本体论信息是相通的,它们共同的核心都是“事物运动的状态和状态变化的方式”。不仅如此,两者之间还可以相互转化。转化的基本条件就是主体因素:引入主体因素,本体论信息就转化为认识论信息;去除主体因素,认识论信息就转化为本体论信息。人类认识世界的任务和先决条件之一,就是要把本体论信息恰如其分地转化为认识论信息,为其后地决策提供依据。
4.信息的定量描述
香农被称为是“信息论之父”。人们通常将香农于1948年10月发表的论文《通信的数学理论》作为现代信息论研究的开端。香农用概率来定量描述信息,给出了如下公式:
H(x)表示事件X的信息熵,pi是事件出现第i种状态的概率,在二进制的情况下,对数的底是2
,此时信息熵可以作为信息的度量,称为信息量,单位是比特(bit)。
5. 信息的传输模型
信息是有价值的一种客观存在,信息技术主要为解决信息的采集、加工、存储、传输、处理、计算、转换、表现等问题而不断繁荣发展。信息只有流动起来,才能体现其价值,因此信息的传输技术是信息技术的核心。信息的传输模型如下:
- 信源:产生信息的实体,信息产生后,由这个实体向外传播。
- 信宿:信息的归宿或者接收者。
- 信道:传送信息的通道,如TCP/IP网络。信道可以从逻辑上理解为抽象信道,也可以是具有物理意义的实际传送通道。TCP/IP网络是一个逻辑上的概念,这个网络的物理通道可以是光纤,铜轴电缆、双绞线,也可以是4G网络,甚至是卫星或者微博。
- 编码器:在信息论种是泛指所有变换信号的设备,实际上就是终端机的发送部分。它包括从信源到信道的所有设备,如量化器、压缩编码器、调制器等,使信源输出的信号转换成适于信道传递的信号。从信息安全的角度出发,编码器还可以包括加密设备,加密设备利用密码学的知识,对编码信息进行加密在编码。
- 译码器:是编码器的逆变换设备,把信道上送来的信号转换成信宿能接受的信号,可包括解调器、译码器、数模转换器等。
- 噪声:噪声可以理解为干扰,干扰可以来自于信息系统分层结构的任何一层,当噪声携带的信息大到一定程度的时候,在信道中传输的信息可以被噪声淹没导致传输失效。
当信源和信宿已给定、信道也已选定后,决定信息系统性能就在于编码器和译码器。设计一个信息系统时,除了选择信道和设计其负数设施外,主要工作也就是设计编、译码器。一般情况下,信息系统的主要性能指标是它的有效性和可靠性。有效性就是在系统中传送尽可能多的信息;而可靠性是要求信宿收到的信息尽可能地与信源发出的信息一致,或者说失真尽可能小。为了提高可靠性,在信息编码时,可以增加冗余编码,恰单的冗余编码可以在信息受到噪声侵扰时被恢复,而过量的冗余编码将降低信道的有效性和信息传输速率。
概括起来,信息系统的基本规律应包括信息的度量、信源特性和信源编码、信道特性和信道编码、检测理论、估计理论以及密码学。
6.信息的质量属性
信息反映的是事物或者事件确定的状态,具有客观性、普遍性等特点,由于获取信息满足了人们消除不确定的需求,因此信息具有价值,而价值的大小取决于信息的质量,这就要求信息满足一定的质量属性,包括:
- 精确性,对事物状态描述的精准程度。
- 完整性,对事物状态描述的全面程度,完整信息应包括哟所有重要事实。
- 可靠性,指信息的来源、采集方法、传输过程是可以信任的,符合预期。
- 及时性,指获得的信息的时刻与事件发生时刻的间隔长短。
- 经济性,指信息获取、传输带来的成本在可以接受的范围之内。
- 可验证性,指信息的主要质量属性可以被证实或者证伪的程度。
- 安全性,指在信息的生命周期中,信息可以被非授权访问的可能性,可能性越低,安全性越高。