三、从信息论到信息科学

申农的信息理论，经过 50～60 年代许多学者的研究，逐渐发展成一门相当完整的科学理论。申农的信息论是以通信系统模型为对象，以概率和数理统计为工具，从量的方面描述信息的传输和提取方面的问题，所以称统计信息。它研究信源能够给出多少信息量，信道能够传送多少信息量，而信宿又能收到或提取多少信息量。由于申农的信息理论，对信息所作的定量描述是以概率论和数理统计为基础，因而信息可以定量地进行计算，所以使信息论成为一门科学，这正是申农的功绩。同时，也正因为如此，它只是对信息作定量的描述而不考虑信息的其它方面，如信源发出的信息语义（意义）如何？怎样对之进行定理描述？信宿收到信息后的效用如何？价值怎样？有无相对性？这些问题涉及到信息的语义与实效，或者说涉及信息的意义与价值等问题，而这些正是申农理论的不足之处。

任何信息都包括统计信息、意义信息和有效信息三个方面。早在 1949 年韦弗尔（Weaver）与申农曾经共同提出过信息问题可分为三级：第一级即申农所研究的问题，称通信的技术问题；第二级是信息的意义问题：第三级是信息的实效性问题。由于历史条件的限制，申农的理论只是从通信的技术角度，解决了统计信息问题，而对第二级、第三级问题，即语义（意义）信息和有效信息，申农假定对任何观察者只是一个常数，即是不变的，因而没有加以考虑。

随着近代科学的发展，科学技术的相互渗透与相互影响，信息论中的一些概念和基本理论已经越过通信领域而渗入其它学科，而信息概念及其理论在其他领域中的推广和运用，以及其他新兴学科如系统科学的出现和发展，原来从统计角度，局限于通信领域的申农信息理论，其不足之处更加明显地暴露出来，并促使信息科学的产生。

由于信息论广泛渗入其他学科，普遍运用于各个领域，信息理论在现代科学技术发展中所占有的重要地位，日益为人们所认识。同时，由于它的普遍运用，信息论所研究的范围不仅涉及客观现实的一切领域，而且也涉及人的思维领域，内容复杂，涉及面广，因此，对信息的概念和实质、信源熵、信息量以及语义信息、有效信息、模糊信息等问题的研究就提上了日程，要求有更确切的理解和更一般的理论，从而提出了信息科学问题。

信息科学是以信息论为基础，并与电子学、计算机和自动化技术、生物学、数学、物理学等科学相联系而发展起来的。它的任务是研究信息的性质，

研究机器、生物和人类对于各种信息的获取、变换、传输、处理、利用和控制的一般规律，它所研究的范围要比申农理论所局限的通信领域广泛得多，要求它更为一般化，并且克服申农理论的缺陷而适用于各个领域。

信息科学是 70 年代提出的，因此信息科学还处于发展的初期阶段，是一门正在形成中的学科。当前，对信息科学所研究的内容和范围问题，存在着不同的看法。现在尚无定论。我国信息学家钟义信认为，信息科学是以信息作为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以扩展人类的信息功能（特别是智力功能）为主要研究目标的一门新兴的、边缘的、横断的综合性科学。其研究范围是：

探讨信息的本质；
研究信息的质量；
阐明信息的运动规律；
揭示利用信息进行控制的原理和方法；
寻求利用信息实现最佳组织的原理和方法。

第 1 项涉及到信息是属于物质或精神范畴的问题，因此与哲学有关；第

2 项是研究信息的度量方法；第 3 项是研究信息如何产生，如何提取，如何检测、变换、传递、存贮、处理和识别的规律，以上两项属于信息论的基本领域；第 4 项是控制论，包括信息仿生学和人工智能；第 5 项是系统论，包括运筹学、系统工程、耗散结构和协同学等。因此信息科学的基础是哲学、数理化和生物科学；它的主体是信息论、控制论和系统论；主要的工具包括电子科学和计算机科学。