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贴子主题：信息的新定义：信息的本质、实质定义

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信息的新实质定义与基因信息

邓宇等

清华大学第一附属医院 100016

摘要：信息被重新定义为事物属性标识的集合，暨“属概念+种差”的实质及数理定义。它涵概了非生物、生物的物-物、人-物、人-人间信息流的本质内涵与统一，时间的本质。

过去，信息[1]的定义就象生命、混沌、分形、基因(方舟子，基因之为理论建构和物质实体，www.xys2.org，www.xys.org，电子文库)等一样，没有统一的真实质定义。且更有甚者，几十年来信息的定义已有信息爆炸样的上百个之多。但是，即使这样也总没能有一个更统一、公认的科学、逻辑、哲学化，全方位的绝对独一无二的完美定义。既，“属概念+种差”样的标准、实质定义。已有的信息定义多为旁路描述性的非本质定义或解释性定义。所以，需要重新探索，给出信息本质性的定义。语义信息的定量也一样，虽然前人做过一些探索尝试，有些方法，但也不是太到位。
产生信息（虚拟）定义众多无头的重要原因，是下定义者把自然界无生命、非生物的“自然-自然、物质-物质”,信源-信宿间的信息流，与“人-人、人-自然、人-物”生物间的信息交流，及信息集（信集）、信息元（信元）等概念混杂在了一起。即将本该细分的不同的“信源、信宿”的几种组合混在一起。也就造成了多种多样的鱼目混沌的各种各样非本质的传统“信息定义”。

1．传统信息定义的特点、分类
1.1.描述类比性的信息定义：如信息是新闻、知识、消息、情报、报道、事情、数据、材料，现象、事物、主题、声音、图象、文字，内容、名称；信息就是信息，既不是物质也不是能量（哲学化定义）。多是未触及信息本质及最基本概念的，同义语的逻辑反复和循环。
1.2.局部属性类定义：信息是物质的属性、联系、关系、运动状态、表述、中介、特性、存在方式、差异、变异度、不均匀性、表现形式等。
1.3.非决定论的统计概率类信息定义：较多，涉及不确定性的减少、概率的定义。实际上，此类定义应该是信息量的定义。
1.4.物理类定义：包括Shannon，Wiener等的通信的信息论、控制论的定义。如信息是信号、指令、符号、功能、场、不定度、熵、负熵、概率、复杂性、组织度、有序度、序列、排布、集合、语义。
1.5. Shannon信息论类的涉及信源、信宿两方联系的信息定义：包含反映、形式、感觉、感知、感受、表现、联系的普遍形式等信源与信宿双方的联系、传输、存储、交换的差异、不定性。
1.6.混合类定义：上述两种以上类别的混合。
传统信息定义的特征：共同点，也就是“属概念”，涉及事物、现象、物质、系统、事件的信息的客观对象，信息主体；差异点，是对前者（信息载体）引申修饰及侧重点的不同选择和强调，如存在形式、属性以及包含在属性内的特征、运动状态、形式、联系、关系、变化、内容、名称、差异、熵、不确定性等不同的局域组合和选定。其中的部分定义还提及了特征的反映、表述、名称、感知（人、及物的感觉）等关健性的属性的“标志、标记、标识”这个“种差”，但是，传统信息定义这三部分的组合选择还不够最优化，也才有了迟到的揭示信息实质定义的机会。

2．信息的实质定义
定义1：信息是物质、事物、现象的属性、状态、关系标记的集合。
定义1’：信息是事物属性标志的集合。
定义1，1’是标准的“属概念+种差”式的实质定义模式，该定义的上位“属概念”是信息的客体对象：物质、事物、现象；其“种差”可分三层，一层就是它们的属性（属性本身就包括：特性、状态、关系，还包括功能、作用、效用、效应、功用等。定义中将状态和关系与属性并列只是为了强调和突出这三者），二层差异是该属性可被描述、表记的标志、标记，以及这些属性标记、记号、信号总体的集合。
属性本身不是信息，只有当这些属性可标示、描记时，才成为人类创造、抽象出的信息的概念。质量、能量是属性，但没有大小、多少的定性定量值标示时，他们还不是完全信息。新的信息定义较传统1.2.中的局限定义更进了一层，又涵概了传统信息定义1.1，1.4，1.5中的内容，即信息是事物属性的标志、名称的集合。集合显示了标志的序列、差异、形式、反映、感受域等。
由新信息实质定义1知信息的内涵就是物质、事物、现象的属性标志名称。其外延就是所有这些属性标记的全体。

3．信息实质定义的扩展探讨
3.1.泛化的信息新定义
定义1是比较简化的信息定义。鉴于信息的多样性和信息的本质特性，针对信息涉及对象的不同还可有
定义2：信息是物质、事物、现象的属性、状态、关系、效用，借助某种方式描记、排布的信号、符号及语义的序列集合。
信息与信号（符号）。信息常被看成是消息，消息是“关于人或事物情况的报道”。这“情况”就近似事物现象、属性、功用，报道就是标志、描记集合与发布。信号是用来传递消息或命令的光、声、电波、动作等（载体）表记、标示，是信息的物质体现形式及物理过程。符号：记号，标记，代表事物的标记、记号。这些都已体现、概括在信息的新实质定义中。

3.2.物-物间信息流的信息定义
传统信息观念，即人们潜意识中默认的信息交流活动是在人与人，人与物（自然）间进行的，都是以人、生物为中心，为主体，而忽略了自然界中，无生命的非生物-物间的信息流活动。从过去信息的定义就能看出这种痕迹。象知识、情报、消息、资料，反映、感受、运动状态等都是这一片面观念的产物和缩影。因此，信息的新定义1和2改变了这一传统观念，涵括了生物与非生命物“物-物、人-物、人-人”间信息交流的内容。
对于物与物间的信息活动可有
定义3：信息是物质、现象的属性、状态、关系标识的集合
在物理变化过程（物理社会）中的信息，如电磁学中的同性相斥，异性相吸的电属性，标示上正、负及大小就是电学信息；光学视觉信息的频率、波长、光强、反射、散射等信息。化学反应过程中，小分子、大分子、甚至原子、基本粒子，反应的各方对对方的属性标识的识别，反应的化学、物理信息。生化反应（化学社会），生物活动，如趋光性等，也都类似。

3.3.人-物间信息流的信息定义
物-人间的信息流
定义4：信息是事物、现象属性、状态、关系标识的集合
新定义包含了信源、信宿的蕴意。其一，是信源方面，即事物的属性、状态、关系的表现展示，另一方面，是信宿对信源这些属性的感悟和属性标示的认知、交流（包括：识别、相互作用、反应、传输、记忆等）。

3.4.人-人间信息流的信息定义
定义5：信息是事件的属性、状态、关系、内容，以某种方式描记、反映、排布、传递、存储、感受的信号、符号、名称、语义的序列集。

4．信息实质的数理定义
定义5：若事物A的属性表记为
a1,a2,…,ai,…,am，
则称集合
A={ a1,a2,…,ai,…,am}
是事物A的信息集。
其中， a1,a2,…,ai,…,am称为信息元或信息素。
从Shannon信息论的信源、信宿观点看信息a1,a2,…,ai,…,am，还应该是可被信宿感知的。定义中可以加“可感知的”。

5．基因信息
定义6：若基因（核苷酸序列）集G={n1,n2,…,ni,…,nm},其属性集标示为           G={g1,g2,…,gj,…gn}，
则称集G={g1,g2,…,gj,…gn}为基因G的信息集。
    G={g1,g2,…,gj,…gn}为基因G一级结构的组份信息，ni是组成基因的组份单位——核苷酸，gj是基因的信息单元。
    G={（n1,x1,y1,z1）,(n2,x2,y2,z2),…,(ni,xi,yi,zi),…,(nm,xm,ym,zm)}
是二级或二级以上的基因（核酸集）结构序列，包含了卷曲、团裹的确定论的立体三维坐标，以及时空四维的核酸集（基因）序列
G={（n1,x1,y1,z1,t1）,…,(ni,xi,yi,zi,ti),…,(nm,xm,ym,zm,tm)}
也可用矩阵表示。它赋予基因动态变化的动力学原始描述，有别于常用的概率频度P的非决定论表示, G={（n1,p1,d1）,(n2,p2,d2),…,(ni,pi,di),…,(nm,pm,dm)}或
G={n1,n2,…,ni,…,nm}
P={p1,p2,…,pi,…,pm}
L={d1,d2,…,di,…,dm}
其中已包含了常用的基因链长的信息，即，距离di=（xi2 +yi2 +zi2）1/2。方便了基因的立体定位、测序及动态描述。即基因链动态方程和基因坐标方程
Gd（n,x,y,z,t）=0             1
Gc（n,x,y,z）=0
1式中蕴涵着时间本质的蕴义。“时间是事件发生的次序”，即G（ni,xi,yi,zi,i）=0,其中i是事件发生的顺序——时间的等价对等物,即使i=t,则
G（nt,xt,yt,zt,t）=G（ni,xi,yi,zi,i）=0
时间
t=U(ni,xi,yi,zi)= T（nt,xt,yt,zt）
是因变量、隐函数，即时间的本质：“时间随宇宙的变化而变化”，nt是事件，xt,yt,zt是三维空间，第i次或t次序时的空间事件（http://www.oridream.com/）。
还可以用极坐标或球坐标表示,如平面极坐标的
G={（n1,γ1,r1）,(n2,γ2,r2),…,(ni,γi,ri),…,(nm,γm,rm)}
以往众多的信息定义中，零散使用了“特性、状态、关系、结构、内容，熵、不定性”等局限说法，其实这些都可归在“属性”之中，属性是全包括了。用“属性”定义信息也就统一了1.1——1.4类中的旧信息定义，属性是对他们的优化概括。但是，光是属性（特性、状态、关系等）不被辨识、没有标志描述，他还不能成其为“信息”。这“属性”需是可辨识，有标记，可感觉，被描记，可用时才成其为“信息”——信源+信宿的信息。即有信号、符号等的标识及语义（意义），以及这些标识的排布序列集才是信息，否则，只是属性。属性是属性，不是信息。信息是信息，是属性的表示，不是属性。属性≠信息，属性标记集≡信息。光有信源的属性还不能成为“信息”。还需有信宿的对属性特征标志的感知，才成为信息。即信源-信宿联系，就是物-物、物-人、人-人间信息的信源与信宿的交流关系，以及“信息守恒律（www.oridream.com）”[2]。也就有了信息概念的新定位：
全信息=信源（事物）的属性标志集+信宿的感知辨识
新信息定义用“事物”做主体，因为事物其实包含了一切物质、现象、事件、事情、事体，的全概括，统一了传统信息定义的信息对象的归属。新信息定义的提出有三个关健环节+信号语义序列集共四要点，是对1.1——1.5类定义的大统一。1.是“属性的标志”；2.是（事物的）“属性”；3.是信息对象“事物”；4.是“信号、符号（标志）语义序列集”。

参考文献
1.苗东升，系统科学精要，人民大学出版社，1998.
2.邓宇，等，生物-非生物界的信息守恒律与双大超循环世界图景，数理医药学杂志，13（2000），88-89。

信息的化学变化：广义信息间的化学反应
Chemical Change of Information: Chemical Reaction between General Information
邓宇1  等
1. 清华大学第一附属医院 100016
关键词    语义化学变化   广义信息    信息守恒证明     信息定义   信息化学

Shannon的经典信息论从物理的角度对信息给出了即实用又有理论深度的信息学的革命性新认识。这种重信息量（信息数）、信息传递、信息编码等的信息论，多是物理性或物理变化的信息论。有信息熵、信息是不确定性的减少的非语义的狭义信息论的“经典信息定义”。而作为广义的信息，具有语义——信息质的信息定义[1-5]：信息是事物现象属性标识的集合，需要更多的“语义”和广义。生命信号的转导（信使的作用），基因形式的变化（基因→翻译成蛋白质→器官→组织→系统→生命整体），内在本质没变，语义没变，语义传递、存储，是过程形式的化学变化，载体转换的化学变化（物理变化）；语义的物理变化，变化中的不变性——（生物）信息的物质载体的化学变化，信息、语义的物理变化（语义未变）。全信息的反应。

1. 信息的物理变化和化学变化概念：符号、信号的变化或转换（信息的物理变化）放大（电路）、缩小、逻辑、传递、编码等，信号变化、数量、大小、多少的非本质的变化，没有语义变化或信息质的变化。能量的变化，动能-势能，动能-热能等，语义互容的、相近、相关，同属性。信息的化学变化，更侧重语义的变化和信息质的质变，及质变下的数量等的共变，就象自然界中通常见到的，物质的化学变化反应。有新语义或新信息生成的变化（反应）。属性发生根本变化的。物理合成叫合成（合并、组合）。用集合论表述A→C，C>A,（极端情况C与A不相容，极不相关）。
2. 信息的化学变化：语义的化学样反应
2.1. 信息的化学合成（化合）：就是信息的化学样合成或信息的化学反应，语义的化合，相当于广义信息的语义加法。两个信息，信息或语义（字、词）A和信息B(A,B可以是信息集合A={a1,a2,…,ana}：行矩阵,B={b1,b2,…,bnb}T：列矩阵),化合生成新信息C={c1,c2,…,cnc}，反应式为
A+B→C
典型的合成反应式是A+B→AB,A+B=AB在物理性的信息合成中多见(噪音干扰忽略不算。古典狭义信息理论的主题)。生成的组合集AB={a1,a2,…,ana}´{b1,b2,…,bnb}T={a1b1,a1b2,…,anabnb},有na´nb元的新集合组。其中,常有C=AB,或C≥AB,C≤AB,C≠AB,A+B=O的情景。其中
C=AB是一般情况下的新信息的合成，也可称为“交叉合成反应”，有c1= a1b1，ci= aibj，cnab= anabnb,C=AB={ a1b1,a1b2,…,anabnb }={c1,c2,…,cnc}，nc=na´nb多是组合交叉式的合成，创新性弱些；
C≥AB新创造或生成的新信息或新语义，C集超出原有信息AB简单组合集的定义狭域，是新信息的创造，来自外域，nc≥na´nb超出na´nb范围, Cj+ËAiBj是新信息元的集合，cj+ÏAiBj，cj+ÎC,C=C+={ a1b1,a1b2,…,anabnb }+ Cj+，创造力极强；
C≤AB是新信息或新语义的缩小，也是一种创造，nc<na´nb，Cj-ËAiBj, cj-ÏAiBj, cj-ÎC，C=C-= Cj-+{ a1b1,a1b2,…,anibnj}；总的说C≠AB是不同于C=AB的信息的简单加法或合成，都有新信元cj+或cj-产生，是新语义的创新！统称为“创造（创新）的信息合成或化合反应”，不乏强的创造性。
新语义的创造，信息的化学变化，就象新物质的生成和产生一样，有全新信息和新语义的创造和生成，原创！又区别于，或超出普通化学反应生成物的概念、内涵，更无中生有。例子，熊+猫=熊猫，信息+物质化学反应=信息化学变化。
2.2. 信息的分解：通式
     C→A+B
    该语义的创造，集合的元不重叠，通常物质的化学反应CÊA，符号“Ê”表示包含关系，A包含于C中，C={c1,c2,…,cnc}={ a1b1,a1b2,…,anabnb }。而在信息的分解化学变化中，可以有AËC，aÏC,有非A本元的信息元d1,d2,…,e1,e2等，比较超脱，如A={ d1,d2,…,e1,e2,…,a1,a2,…,ana },A∪B≠C, A∪B>C, A∪B<C,也有新语义的创生。非新语义的创造是A∪B≡C（物理合成）。这就是（信息、语义）创造，而不是简单的交叉、反应（映）！
2.3. 信息的转换，加成，消元、消去，替换、置换，复分解，取代反应等，如
A-b+B→A+B-b
A-a→A+a
A-a+B-b→A-b+B-a
这些信息的化学变化，同样会有新信息或新语义的创造，新idea的创生。信息化学变化与物质化学变化的不同，更加超越，少拘束，少框框。
2.4. 信息的化学变化（反应）与新信息的创造：
创造是刚出现或刚想、刚建立、编造、制造的原来没有过的，或把原有分散的东西重新梳理组织的，超越过去旧事物的，圈外的，新的方法、新的理论、做出的新东西（物质或精神——信息），新概念或知识。物质的化学变化：有新物质生成，正是我们创造用信息的化学样变化制造编造新信息和新语义的原始创意和借鉴！信息的化学变化正适合新信息，新语义创造的原动力！
    信息的物理性的组合（加法）合成或交叉不易出创造性的原创东西，正合物理变化的概念：没有新东西（物质）的生成。故要靠信息的系列化学反应，创造新广义信息和新鲜有创意的语义。
2.5. 信息化学变化的新信息的创造通式：∑A=∑B+∑C
其中，C就是新创造的信息或语义！是物质的化学变化与信息的化学变化的统一和共同守恒。当然还伴随着能量等的三大统一守恒。
3. 语义创造与信息守恒律
由于信息的特殊性，不象物质和能量守恒那末直观，物质和能量在人们的日常接触中和现有知识常识中，似乎没有创造一说（无限性的否定，是有限的潜意识），故两者的守恒律少有否定。多用文学的方法质疑否定“信息守恒”。如新信息会不断产生创造，言外之意是，这新增信息超出原来守恒的区域？——我们把这称为“信息有限论（潜意识？是封闭论！错觉？）”下对信息不灭的否定？我们尝试给出他们意念中的数理表述：对于原（有限）系统，共有N个状态，假设信息守恒成立，N=∑ni,当有新语义nc产生时，左=∑ni+nc，把新创造项加入了。但同时，他们可能又没顾及总状态这时也已经同时增加变化了，该开系统的总状态还是固守在不平恒的N→N，而不认可这时变化的N=N+nc（迭代式），按否定者的思路逻辑，显然，N≠N+nc，N≠∑ni+nc“信息不守恒”成立？的错念！。若把这超出的语义、信息重算总信息（总状态），以开放，发展（无限），发散，变化，历史的眼光去看，去思考就会有语义创造的信息守恒的数理证明。
若把每一语义设为一状态，无语义创新时，N=∑ni, 当有nc个新信息、新语义创造产生时，Nc=N+nc=∑ni+nc≡∑ni,其中的n→n+nc,总N’=N+nc=N有新语义创造时，“信息还守恒”！总状态不灭。
我们提出的信息的新定义：信息是事物现象属性标识的集合。正是新语义信息的新创造！外延和内涵的共同增加和创造。不妨称这类新信息创造的活动为，信息化学或语义化学，与化学信息有所区别。信息守恒：狭义是状态数量的守恒，广义是语义的开放、外向的守恒。
参考文献
1. 邓宇，信息守恒律与信息实质定义，中华医学荟萃杂志，2003,3(3):1-2
2. 邓宇，中医气与广义量子波，数理医药学杂志，2002，15：65-67。
3. 邓宇，生物-非生物界的信息守恒律与超大双循环世界图景，数理医药学杂志，2000，13：88-89。
4. 邓宇等，量子论新诠释的数字实验模拟，中华医学研究，2004，64（3）：30-31；
5. 邓宇，信息守恒律的证明，中华医药杂志，2004，4：36.


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