前 言
信息，平凡而又神秘。說其平凡，是因為幾乎所有人都在用信息這個詞；說其神秘，是因為居然到現在還沒有一個具有共識的定義，還沒有形成體繫化的、揭示其發生發展規律的知識體繫。然而，人類社會正在走向信息社會。依據物理學發現的材料和能源技術推動了工業革命數百年的發展，同樣的科學理論能否解釋信息發生發展的規律並推動信息社會可持續發展呢？這是本書的起點。
本書的目的就是明確信息定義，揭示信息發生發展的規律。本書共六章，第一章給出了信息的定義和屬性，第二章歸納信息的各種運動形態，第三章介紹了基於含義的信息結構，第四章討論信息的增長過程及規律，第五章闡述信息的獨特的不同於物質和生命的發展邏輯，第六章介紹信息空間及其與物理空間、生命空間的關繫，勾畫了由物理空間、生命空間和信息空間構成的宇宙的發展圖像。
信息是什麼，讓太多的研究者困惑了太長時間。不是因為認知的復雜性，而是因為信息與物質、能量和生命全然相異的特殊性，破解這個特殊性，信息這種宇宙中唯一的特殊存在就躍然紙上。第一章定義了信息，並分析了信息的這種特殊性。本書定義的信息就是所有客觀存在的含義，這裡，物理空間、生命空間和信息空間都是客觀存在的。如此定義的信息沒有質量、沒有能量、沒有固定形態，如此定義的信息必須依托載體與/或外殼存在，如此定義的信息可以在不同的形態間轉換，如此定義的信息借助不同的載體與/或外殼逐步走向自主發展，最終成為獨立的自我發展的與物理空間、生命空間並列的信息空間。如此定義的信息以自在態、自有態和記錄態三種模式存在，可以解釋幾乎所有今天在使用的信息概念。信息由載體、外殼、含義三要素構成；具有三種截然不同的存在形態，含義可以在這三種形態中不斷轉換；含義本身不受時空和物理定律、生命定律的約束，跨越時空和物質、能量、生命，實現非連續的連續進化，這是信息區別於物質、能量、生命的三個最重要的特殊性，是信息的一繫列特殊屬性產生的根源，也是認識信息、理解信息的入門鑰匙。
區分信息的形與義是認識信息及信息發生發展規律的關鍵。信息的載體和外殼是形，含義是義。承載信息的光、聲、電、紙張、核苷酸是形，文字、語言、圖表、概念是外殼，核苷酸、非生物主體存儲處理的外殼既是載體又是外殼。載體和外殼都是形，而可以為認知主體利用的含義纔是義。載體及與載體結合在一起的外殼運動或遵循物理空間定律，或遵循生命空間定律，而含義的運動和發展不遵循這兩類定律，因此，無論是信息的運動、結構、增長、邏輯和空間，都需要區分這兩者，作為分析和討論的基礎。
信息的運動既有以形為主的，也有以義為主的，還有形與義同時運動的，第二章從五個維度討論了信息的運動，對於基於含義的信息增長和演進這兩類本質上也屬於信息運動內容的討論留給了後續章節。信息運動從三態轉換開始，這是信息發生發展的基礎，從自在態信息到遺傳信息、從遺傳信息到認知信息、從認知信息到記錄信息，這幾個關鍵的轉換環節在幾十億年時間內逐一突破，為最終形成獨立、自主發展的信息空間奠定了基礎。而信息形與義的移動、處理則揭示了不同形態信息移動和處理的同異之處，載體和外殼遵循各自所屬形態的規律，而含義的移動和處理都是朝著特定的目的，遺傳、認知、記錄信息的處理具有相同的模式，今天計算機信息處理能力與遺傳和認知信息的處理相比，在形的處理上超出很多，但在義的處理上還有很大的差距。第二章的最後兩節隻討論信息載體與/或外殼的積累和演進。其中記錄態信息的積累及與記錄態信息發展連接在一起的符號、概念體繫演進是信息空間演進過程中的基礎性、標志性環節。
在不同的信息形態和不同發展階段，保持信息自身持續增長的基礎是信息結構。沒有結構的自在態信息無論數量多少、形態如何均是一盤散沙，不能發揮作用，更不能實現有效的基於含義的增長。信息結構是理解信息、把握信息發生和發展規律的鑰匙。第三章的目的是介紹信息結構的基本概念及主要特征。信息結構的基礎是，如同生命空間的細胞和物理空間的分子，既由更基本的組成部分構成，又具有獨立的功能。信息結構有兩類，隱性信息結構和顯性信息結構。隱性信息結構隻能為擁有該信息集合的主體所利用，顯性信息結構可以為多個主體利用。當自有信息產生之日起，隱性信息結構就存在，並不斷發展，記錄信息產生之日起，顯性信息結構就開始產生，記錄信息本身就是帶有信息結構的。隨著記錄信息的不斷增長和信息處理技術的不斷發展，顯性信息結構在逐步顯示其特征和作用，從互聯網大數據到不同類型的智能繫統，顯性信息結構都是其主要的構成因素。然而，所有這一切都沒有被稱為顯性信息結構，而是被稱為索引、目錄、知識表示等。正如遺傳信息編碼和大腦認知信息存儲和利用結構沒有破解之前，沒有認識到隱性信息結構一樣。正如隱形信息結構纔使遺傳信息和認知信息成為生命和認知持續發展的基礎，顯性信息結構是記錄信息自我發展的基礎。本章也介紹了信息結構的一般特征和基本要求。
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第四章定義了信息的增長並劃分了信息增長的六個發展階段，重點分析了信息結構增長的一般模式和路徑。信息增長既是信息的量和質的增長過程，更是信息空間功能逐步完善直至自我發展的過程。第一階段到第三階段是漫長的借態演進過程，使信息空間從沒有生機的無限沉寂狀態，跨越到生成不依賴物理和生命空間獨立存在的記錄態信息。這個過程以物理空間和生命空間的定律為基礎，完成了信息空間進化最為關鍵的兩步：遺傳基因的進化並通過遺傳基因，使智人的進化達到了10萬年前高度完備的認知功能，為成熟的體繫化的語言和文字、符號和概念體繫的誕生奠定了不可逆的雄厚基礎。相比於第一到第三階段的40多億年時間（僅從地球看），第四、第五兩個階段隻有不足一萬年時間，但實現了信息空間功能增長的另一個飛躍，認知能力和基於認知能力的記錄信息增長，從串行進化發展到大規模並行進化。此前關於信息的演進都是基於個體，數量眾多的個體按照生命進化規律發展，值得特別關注的是，關於認知能力的生命進化似乎就以智人為終點。極其大量的生命個體經歷數十億年時間，完成了認知能力功能的進化，這是生命規律的約束。一旦擺脫了生命進化規律，記錄信息誕生之後，生命規律和社會發展規律同時發揮作用，使信息空間在短短幾千年時間內發生了三個重大的變化，一是記錄信息載體與/或外殼的處理工具不斷進化，遠遠超出了人的處理能力；二是借助記錄信息處理工具，人類認知能力的進化並行發展規模越來越大，從開始的數十、數百到現在的幾十億在一個共享的認知信息平臺上發展；三是正因為快速地並行認知進化，很快就耗盡了生命空間賦予人類的認知能力，人類認知能力極限已經觸及，半個世紀以來人們稱之為“科學的沉寂”現像，在很大程度上是人類認知能力的極限，逐步完備的顯性信息結構一定程度上可以緩解這一進程，但極限的到來是必然的。顯性信息結構的誕生和逐步完備、信息處理技術體繫的發展和人類認知能力的極限三個因素促使信息發展進入第六階段，盡管這個階段還沒有到來，但輪廓已經顯現，就是一個獨立於物理和生命空間，自我發展完善的信息空間的產生，並與物理和生命空間一起成為三足鼎立的宇宙發展新格局。
理解信息增長和信息空間的核心是顯性信息結構。顯性信息結構的基礎是隱性信息結構，顯性信息結構隻是將隱性信息結構外化，成為不同主體可以共享，並能在一定條件下重現客觀存在的信息空間基礎構成要素。一個顯性信息結構對應於一個客觀存在，包括這個客觀存在的屬性和功能。第四章第五節定義了顯性信息結構完備的充要條件，滿足這個條件的顯性信息結構就使信息空間得到了自我生長與完善的基礎。當第六階段信息空間認知主體的能力不斷提升，顯性信息結構完備的理論、方法和工具不斷完善，越來越多的隱性信息結構將轉換為顯性信息結構，物理空間和生命空間未知的規則將逐一被認知，信息發展第六階段將進入成熟期。
信息運動的規律及規律蘊含的邏輯是什麼，這是第五章的主要內容。信息邏輯的討論有感知、連接、計算和進化這四個含義，以運動為主要領域展開。感知與轉換是一個將一個（或多個）主體的外部信息轉換為內部信息，成為隱性或顯性信息結構的一個組成部分的信息運動過程。這個運動過程按感知的主體和載體的不同，分別遵循物理或生命規律，但決定感知什麼、取舍什麼、含義如何組織，進入主體什麼信息集合或結構則遵循信息的規律。連接是信息運動最重要的組成部分，連接的實現遵循物理或生命定律，連接的目的和結果基於信息規律。按照信息空間的劃分，信息的連接分成內連接和外連接，按照連接建立的性質，分為實連接、虛連接和任意連接三類。這三類連接構成了基於含義的信息空間連接場，根據一定的規則實現不同目的和節點間的連接。信息的處理與信息的連接一樣無時無處不在。對於含義的處理與外殼或載體的處理性質截然不同，因為客觀存在本身是有一個個基本構件組成的，每個基本構件都有其特定的處理功能，以信息結構為基礎的處理也應該是從最基本的構建開始。因此，處理的邏輯由一組微處理、短邏輯起始，以內計算、泛包容、多中心為規則構成信息空間的處理模式。以信息結構內成的功能繫列為基礎，以多中心計算模式，可以形成大任務、泛分解的處理模式。通過感知轉換功能和任意連接、內計算、泛包容的規則，使以顯性信息結構為基礎的信息空間的計算，成為一個以內部完善為主的計算體繫，為信息空間的自我完善奠定了動力基礎。關於集合計算和多維計算的規則提供了信息空間，另一類計算對像新的處理能力。按照物理和生命空間的思維邏輯看信息空間的增長，被割裂為一個個不同的沒有任何邏輯關繫的片段，從而成為物理或生命空間的一個附屬現像。換一個思維模式，從信息含義在不同性質的空間中，在物理和生命定律的作用下，形成自身的發展路徑和規律，可以看到這種非連續的連續進化的必然性和規律性，第五章的第六節解釋了這一特殊的增長過程。
第六章是對信息空間的一個總結性分析章節，主要是三個部分，一是信息空間的構成及其存在、消亡與擴展，二是信息空間與認知能力發展的關繫，三是信息空間與物理和生命空間的關繫。信息空間的發展還沒有完成一個循環，總結其規律還為時過早，但迄今為止的發展，至少可以得出三條規律性的總結：一是在一個獨立信息空間中，轉換主體的數量、延續的時長、協同平臺的質量是該信息空間規模增長和進化速度決定了該空間增長的速度，稱之為延續協同定律。二是信息空間的發展呈臺階式躍遷，每一個臺階呈現長期漸進積累後躍遷到一個新臺階規律，稱之為積累躍遷定律。三是信息空間構成的非組合規律，一對一地反映相應的客觀存在，一對一地在隱形或顯性信息結構中體現，一對一地復制、處理。這正是信息空間的構成特征，也是信息空間的增長特征。
信息發展六個階段是信息空間形成和完善的過程，理解信息空間，必須擺脫物質世界和生命世界延續性的定式，這一種不同於物質和生命的規律主導著信息空間的延續。物理空間定律必然產生自在態信息並與生物體發生交互，生命空間定律必然導致遺傳基因的產生進化並達到生物體認知功能的極限，卻誕生了獨立於物理和生命空間，不遵循物理和生命定律而發生發展的信息空間。
第六章在6.2.5節中提出了一個重要的假設，即如果信息是物理空間的組成部分，是物質基本粒子的構成部分，則將在信息空間產生第二類自在態信息，改變物理、生命、信息空間相互的關繫。物理學既沒有證明這種狀態的存在，也沒有證明這種可能不存在，所以隻能是一種假設。如果這個假設成立，信息是物理空間物質的組成部分，而不僅是反映客觀存在的。分子生物學的研究成果已經證明，信息是生命空間的必要組成部分。信息由載體、外殼和含義構成，有三種存在形態，在信息進化過程中，生命空間是其關鍵階段的必要條件，信息空間依賴物理和生命空間而存在。
三個空間相互依存，相互影響，形成新的宇宙觀。從宇宙演進的維度看，物理空間的邏輯是能量、質量的守恆、力的作用和統一，在物理空間多變的現像中尋找不變的規律；生命空間的邏輯是在物理空間邏輯的約束下，在不變中尋找可變的生存和發展；信息空間的邏輯是在物理空間和生命空間邏輯的約束下，尋找改變物理空間和生命空間運行軌跡的路徑。這裡有兩個關鍵的環節，一是是否存在通過信息影響物質的微觀構成和宏觀進程的可能，二是物理、生命、信息三個空間誰能主導認知能力。對於第一個環節，今天的物理學還不能給出答案，但直接否定是不成立的。對於第二個環節，物理空間不能主導認知，主流的意見認為人類是認知的主體，至少人類是主導認知能力的主體。但是，認知所要揭示的客觀規律的復雜性與認知能力的提升同步增加、人類生理極限的矛盾和信息空間自主認知能力的加速成長，如果找不到恰當的解決辦法，非生物體超越人的認知能力的時間已經不會很長。對於這一問題的進一步論述，我將在2017年出版的《智能原理》一書中展開。
本書試圖將信息這個客觀存在清晰定義，並在此基礎上揭示其發生發展的規律，並以信息空間的發展及其與物理、生命空間的關繫，重新詮釋宇宙的發展規律。30多年的研究歷程，無數次的推翻和肯定，最終形成了這一書稿。它還不成熟，還有很多可以推敲和完善的地方，甚至可能存在錯誤的結論，但我還是把它出版了，目的就是得到讀者的批評，以完善這一理論體繫。
本書的前言和目錄由美國長島大學儲荷婷教授翻譯成英文，這是一個高難度的創作過程，謹此表示感謝。
