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邓小平理论

反映范畴与信息的本质
 
 
 

李崇富

 

王振武同志认为,“反映概念不能揭示人类认识的真实情况”,“人工智能已经完全、彻底地否定了反映概念”,而把信息的选择作为认识的本质特征(《认识定义新探》,载《哲学研究》1986年第4)。对此,笔者不敢苟同。本文想仅就反映范畴的科学证明,以及它与信息的内在联系等问题,谈点看法,以作为对王文贬斥反映概念的一种基础性的回答。

 

一、反映范畴的现代科学证明

 

列宁时代,关于物质普遍的反映特性问题,还只能采取科学假说的理论形态。现代科学的发展,尤其是信息论、控制论、电子计算机和人工智能,以及神经生理学等科学成果,所提供的日益丰富的材料,使对它的验证和阐明成为可能。五十年代以来,苏联、东欧的许多学者基于现代科学的成就,对反映范畴作了大量的研究。近几年,国内也有不少同志致力于这方面的探索。现在,多数马克思主义哲学的研究者认为,反映范畴既是对基于实践活动的人类意识的本质揭示,也是对一切不同质的反映形式之“反映一般”的最高概括。反映范畴不只具有认识论的意义,也带有本体论的性质。

在笔者看来,反映特性是物质的一种普遍属性。所谓“反映特性”,无非是物质在不同组织水平上的一种再现或复制它物某些特征的能力。这种能力以物质世界普遍的相互作用为基础,而成为现实的反映。反映所表征的,是两个物质系统相互作用的过程和结果的特殊产物,即一个物质系统以其在他物作用下的内部状态的变化,来再现或复制对方的相关特征。反映在本质上是相互作用产生的物质系统间的关系状态,或状态关系。或者说,反映是原型被相互作用引渡到他物身上的非实体性的表征或“异在”。因此,反映对于原型具有依赖性、派生性和异己性。这些性质,在非生命物质或低级生命的反映水平上,表现为反映的选择性、相符性、初始的能动性和线性的或非线性的因果性;而在思维的头脑中,则表现为意识对原型的对象性、选择性、可能的相符性和自觉的能动性[1]

在自然界,基于物理和化学的相互作用,引起了物体间相应的态变和反应,形成了其间同构或同态的对应关系。这是物质反映特性之最原初的表现形式。各种生物的生理的和心理的反映形式,直至人类的意识和思维,都是以此为基础,并随着物质系统的组织程度和相互作用水平的提高、升级,渐次从中发展、飞跃和演化出来。

在人类社会实践中,从利用物质的物理、化学和能量的特性,发展到利用其“反映的特性”。诸如指南针、温度计、各种通讯设备、仪器仪表、传感器、遥测遥控设备,以及电子计算机等等,都是利用反映特性的物质系统。简单的系统所能实现的,只是单一的反映功能,而复杂的系统则能把各种反映组成一个复杂的反映序列,有的甚至能把反映用于系统的控制,即实现收集、传输、存取、加工和利用信息的功能。

控制论的奠基人之一的艾什比认为,人工控制系统与反映过程有密切的联系。只不过,他把被反映者称为“作用素”,反映者被称为“原象’,、而反映的结果被称为“映象”[2]。根据这种观点,他制成了第一台模拟有机体对环境能作出“适应性”反应的“稳态机”。申农也曾制造过能在“迷宫”中“学习”的“电子老鼠”。然而,最能集中体现无机物反映特性的,是以电子计算机为主要手段的人工智能技术。

电子计算机实际上是一种人工的高度有序的反映系统。它接收、传输、存取、加工和利用信息,都是借助于物质的反映特性,而实现其功能的。构成这种机器的主要的逻辑电路(如加法器、乘法器、控制器等)的双稳态触发器,具有两种可能的稳定态(用以代表0l或是与否)。在电脉冲刺激下,它可以由其中一种状态翻转为另一种状态,并能保存下来。因此,若干个触发器有规律的联结,既能加工,又能“记忆”信息代码。冯·诺意曼把触发器类比于神经元,说它也是通过“相互刺激”来构成“记忆”[3]的。实际上,这里所谓通过“相互刺激”来构成“记忆”,就是指触发器具有反映外部刺激,并把反映的结果保存下来的能力。控制论学者列尔涅尔甚至提出,一个普通的触发器,可以实现对于“介质”(即环境)的一定意义上的适应性反应,或能“适宜地行动”[4]可见,电子计算机中的信息过程,是凭借物质的反映特性来进行的。

据此可以认为,不论机器今后如何智能化,物质的反映特性终究还是思维模拟和控制的基础。尽管自然界并没有演化出能够模拟思维的无机的物质系统;天然的无机物的反映,也不具有控制和模拟思维的功能。但是,这些功能是以可能的形式存在着。一旦人类利用这样的物质,制成了某种系统结构并供给必要的条件,这种可能性就变成了现实性。如果物质客体根本不具备作成某事的可能性,人们就根本不可能有所作为。说“电子计算机把人的整个精神结构外化为自然”,这当然包括其逻辑电路类似于脑的神经的结构;计算程序所包含的内容、推理规则和推理过程有相应的物化形态。这是否意味着,是人将类似思维的功能赋予了机器,而与机器本身的物质特性和规律无关呢?回答应该是否定的。因为,机器在运转时,人的一切创造,都物化或形式化为机器内的种种物质状态。而其中的信息过程,就是凭借这些(作为事物、属性和关系的模型的)物质状态之间的及其与外部环境之间的有序的相互作用,相互反映,即通过对负载于这些物质状态上的信息之接收、传输、存取、加工和利用,来实现思维模拟和控制的。计算机的整体功能,固然依凭人的智力之物化,同时也依赖于它的元件和元件系统的反映特性。人只是其中诸反映形式的组织者,而不是反映特性的“创造者”。电子计算机模拟思维和控制的功能,包括以此为主要手段发展出的人工智能技术及智能机器人,是无机物的反映特性之最高表现。

人工智能,凭借物质的反映特性与物化智力的结合,来模拟和放大思维活动的事实本身,就证明了人脑的思维反映与能模拟思维机器之反映,具有存在于“物质大厦本身的基础中”的同源性。说“人工智能完全、彻底地否定了反映概念”,是没有科学根据的。关于这一点,将从揭示信息与反映的内在联系上,进一步被证明。

 

二、信息与反映的内在联系

 

信息和反映,作为刻画物质世界普遍的相互作用的两个重要范畴,具有不可分割的内在联系。

第一,信息与反映,都是物质的同类的普遍属性。

事物的属性是在与他物关系中表现出来的本质。就本体论的意义而言,世界上除了运动着的物质以外,就什么也没有。而运动着的物质则表现为物质实体、属性和能量。物质的属性是物质实体内在本质的显露。只有将实体、能量和属性从思维上加以区别和把握,我们才能认识事物。维纳在谈到信息的特征时说过:“信息就是信息,不是物质也不是能量。”[5]这种见解,是富有启发性的。它至少起了一种“划界”的作用。信息与反映的产物一样,的确不同于物质实体和物质的运动。我们无法从中找到一个实物粒子。信息在传输时,“从线路的一端到另一端之间根本不需要任何一点物质的运动”[6]。当信息和反映从载体上瓦解、消失时,物质实体和能量只有形态的变化,而不会失去任何东西。因而,信息和反映,根本就不遵循物质不灭律和能量守恒(转化)律。这是一个根本性的区别。

但是不能因此认为,信息是独立于物质和意识之外的第三者。信息和反映一样是物质的一种普遍属性,它是物质世界普遍联系的一种特殊形式,是物质系统间通过反映过程所形成的联系形式。离开了物质和物质的能量,离开物质载体,反映和信息既不能产生,也不能存在。反映和信息作为物质的同类属性,就在于,它们可以脱离原型(或信源),并带有原型(或信源)的特征而合乎规律地、无限地和非实体性地分有、再现和瓦解、消逝。

第二,信息过程和反映过程,是以物质系统间相互作用为基础的同一过程。

所有的科学都证明,相互作用是“事物的真正的终极原因”[7]。无论自然界、生物界还是人类社会,其反映过程和信息过程,都依赖于相应性质的相互作用。它们分别以物理与化学的、机体与环境的、人与自然和社会的相互作用为基础。社会实践,是物质世界的相互作用的最高形式。因此社会的反映过程和信息过程,也是它们的最高级的形式。

相关的信息过程与反映过程的同一性,最深刻的根源就在于,它们是同一个相互作用过程的特殊产物,并发生依存关系。信息的产生和传输,是信宿对信源反映的结果。申农说,“通信的基本问题是在通信的一端精确地或近似地复现另一端所挑选的消息”[8]。这里所讲的“复现”,其实质就是指信宿对信源的反映。无机的自然界中,反映过程和信息过程没有调节控制功能,其内容也无法译解和利用。而在生命系统(包括人类)和人工控制系统中,反映和信息起了质变,有了调控功能。它们在实现这种功能时,就是凭借系统的反映能力,获取外界信息;并与原有信息加以比较、演算和选择,形成指令,交由“效应器官”去执行;还通过反映器官,获得反馈信息,校正或调整自己的行为,对环境作出适应性反应,实现控制目的,以保存和发展自己质的规定性、有序性。其间,无论是信息的加工、选择,还是作出合目的性的反应,都是以反映的选择性、相符性和能动性(当然水平不同)作为根据的。控制系统中的信息过程,是一种有序的、有选择性和合目的性的反映过程。

第三,信息和反映的内容,都具有异己性和表征性。

信息和反映,都是物质系统的关系属性,而不是一种实体性的因素。当反映和信息,被相互作用从原型(或信源)“引渡”到它物身上之后,就是原型(或信源)特征的非实体性的“异化”。反映者和信息载体,都是纳他物特征于自身的矛盾统一体。因而,反映和信息对于反映者或载体,也具有异己性和表征性[9]。反映和信息,在内容上并不表征它们的载体状态或获得者,而是表征原型(或信源)的特征。这种“是己而非己”的矛盾,体现了反映和信息的双重的依赖性而形成的双重的相对独立性。于是,信息才能离开信源,被传输、复制和再现,反映的产物才能在一定条件下,从反映者内部活跃起来,产生反映的能动性,并获得加工、选择信息,实现调节控制的功能。

由是观之,信息与反映的密切联系,是客观和内在的。它们根源于物质的本性之中,并具有共同的本质特征和类似的现象形态。.

 

三、信息具有反映的本质

 

信息和反映的内在联系,即本质上的同一性,表明信息过程实质上是一反映过程。信息过程依存于反映过程。没有反映,也就没有信息。那末,信息和反映发生联系的机制是什么,为何是信息依存于反映,而不是相反呢?

由于物质和能量在时-空中分布的不均匀性,由于物质世界合乎规律的运动、发展、飞跃和演化,造成了世界的组织性、有序性,即多样性。它们既有向上的演进和发展,又有向下的退化和循环。有序和无序,组织性和紊乱性,多样性和均匀性,是互为条件、互相依存的。耗散结构理论、协同学和超循环理论都证明,“无序是有序之源”。它们的转化带有必然性。物质世界从低级向高级、从简单向复杂的发展,是占主导的和基本的趋势。因而世界的组织性、有序性,即多样性,是不断向前发展的。

物质世界的多样性(包括形态、性质、关系和过程等)是产生信息的基础和泉源[10]。但是物质世界自在的多样性本身,还不是信息。信息的产生,要以反映和反映的选择性作为中介。信息是对多样性的限制和反映。任何具体事物都是多样性的统一。事物自在的多样性,包含着不确定性、差异性和变动性。它们只是信息的基础和源泉。它们要经过反映和反映的选择性的筛选、过滤和映射,才能转化为信息,即在他物身上转化为多样性中的一种或若干种特征之非实体性的“异在”、分有和表征。如果我们把反映对象的自在的多样性本身,视为信息,那末信息与多样性就没有分化、没有筛选和过滤。这仍旧是对象本身,也就根本不能区分信源和信息。所以究其实,任何信息都是对被反映对象(即信源)的多样性的限制和反映的统一。

信息就其功能而言,可分为非控制的自然信息和控制信息两类。自然信息是非生物自然界反映的产物。在这里,自然物的多样性,被物理与化学形式的反映和反映的选择性所过滤、筛选及映射,成为在宇宙空间中飘逸和消散着的自然信息。控制信息中的遗传信息,形式上是四种核苷酸之有序组合。但是其可能的组合具有无限多样的不确定性。只是通过机体对环境的反映,并通过自然选择,使组合的多样性受到限制,造成一些无序的或不合理的组合(及对应的物种和个体)被淘汰,才使一些体现生物进化方向之有序的组合(及对应的物种和个体)得以保存和发展。同样,生物和人工控制系统从外界获得的信息,也是借助于“感觉器官”的反映能力和选择功能,从对环境对象的多样性之限制和反映中产生的。然后,它们被传输到中枢部分,经过存取、比较和演算,即进行再反映和再选择,才成为控制信息的。所不同的是,由于系统组织水平和反映能力的差异,它们分别取物理的、生理的、心理的和观念的形态。

例如,人的视觉信息,是凭借视网膜和视觉中枢的反映能力与选择机制,从周圃电磁波的多样性中,大约只析取了千万分之一的成份,经过逐级反映和加工而成的。而其余绝大部分,则被过滤、限制和遗弃了。人的感觉映象中的信息,是感官和大脑对外部对象的多样性所作的第一级的限制和反映。而思维活动,则是大脑运用语言工具,对原型的多样性所作的第二级的限制和反映。在这里,抽象思维能力扬弃和限制了感觉映象中的丰富性和直观性(多样性),使认识“贫乏化”、“粗糙化”和“简单化”,.以便让隐匿其中的内在的关系、属性和本质显现出来,变现象联系为逻辑联系,从而才可能上升为理性认识。大脑的反映能力、原有的知识结构和社会的倾向性,使信息获得了观念的形态和社会的属性。

由此表明,反映和反映的选择机制,是由物质世界自在的多样性向信息转化的中介。高级的信息类型的出现,要取决于系统组织结构和反映能力的历史性的飞跃和发展。一切类型的信息,都具有反映的本质。

信息与反映有着本质上的同一性。但这并不意味着它们完全是同一的东西。我们不能用信息来取代、贬斥反映,也不能把信息与反映混为一谈。它们在内容上是有差别的。

其一,转化为信息的并不是任何反映,而是反映过程的某些环节上的产物。在信息产生、传输和存取等过程中,表现为信源和信宿的两极对立。在接近信源一端,受反映机制限制和反映了的信源多样性的某些成份,可以转化为信息。而在信宿一端,信息通过相应的反映形式重现出来。但在介于这两者之间的信道中,反映过程则只传递而不转化为信息。其中,反映的相符性,保障着信号形态的同构变换。因此,信息在由一种质态的编码信号转换与另一种质态的编码信号中,除去增熵趋势造成的信号畸变以外,信息的“质-量”不会有损。

其二,转化为信息的也不是反映所包括的全部内容,而只是其中被限制和反映了的多样性和差异性。诚然,反映的全部内容也是对原型多样性的限制和选择。但是,信息在内容上还包含着对信宿的相对性。凡是己为信宿或反映的主体所预知的东西,其信息量都等于零,因而不成其为信息。信息是体现于反映结果中的有差别的、非同一的和新颖的东西。

反映和信息内容上的这种差异,表现为理论形态上的差异。正因为信息表征的是被反映过程限制和反映了信源的多样性,相对于信宿或主体“知识状态”的差异性,所以它把对象的随机性或不确定性,提到了首位。据此,信息论把事件的不确定性抽象为数学模式,作定量的描述和形式化的处理。因此,信息概念是对反映过程中一个可量化的侧面的概括。而一切反映过程,是对原型的现象和本质、必然性和偶然性、差别性和同一性的整体性的再现,所以难于量化。这是只有“信息量”而无“反映量”的原因所在。信息概念,从一个侧面深化了反映范畴。运用信息的观点和方法,可以对反映过程作定量的描述。

必须指出,反映范畴也具有信息概念所不可替代的理论内容。首先,反映范畴鲜明地显示了反映的产物相对原型的派生性,物质相对于意识的根源性。而信息概念并没有明显地显示出其内容的表征性。尽管经过信息加工,可以在人脑中产生观念信息。但信息论中没有恰当的概念,用以表征信息的这种质上的飞跃。其次,反映范畴包含着发展的思想。它可以借助诸“反映形式”的概念(如非生物界初级的反映形式、生物的生理的反映形式,以及感觉、知觉、表象和意识形式等),来阐述反映发展的历史过程。这在信息科学的理论体系中,并无对应物。再次,反映范畴还包含着能力的表征。它可以凭借“物质普遍的反映特性”、“刺.激感应性”、“感受性”和抽象思维能力等种种概念,来表征处于进化阶梯中的反映能力的发展,并通过对贯串其中的反映的选择性、相符性、能动性以及生物活动方式之历史发展的阐明,以揭示各种不同质的系统何以有不同的反映能力。虽然在信息论和控制论中,也讲信息的加工、存取、组合、选择和利用,可是,它们的理论重点,是将机器类比于人和生物,揭示其中信息过程和控制过程的同一性,从而为技术设计和应用奠定理论基础。至于不同组织水平的控制系统何以具有不同质的控制调节功能,信息因何能被加工为不同质的类型,并没有也不能企望它们作出回答。

因此,反映范畴和信息概念,并不是互不相容、互相排斥和截然对立的。它们在理论上各有重点,各有取舍,并且互相印证,互为补充,相得益彰。反映范畴在内容上更带根本性和普遍性。它为理解信息的普遍本质提供了哲学方法论的基础。而信息概念因其同自然科学的密切联系,并有较精确的数学描述,就更带有实用性。将信息观点和信息方法用于分析反映过程,可以使反映论现代化和精确化。

综上所述,信息和反映,在物质系统的一切结构水平上,都有对应和依存关系。如果试图对认识定义进行哲学反思,就只能努力寻找反映与信息辩证结合的途径。企图轻率地摒弃反映范畴,另辟蹊径,并不是一种有科学根据的明智的选择。

 

(原载《哲学研究》1986年第8期)



注释:

[1]参阅李崇富:《反映的三个本质特征》,载《辩证唯物主义论丛》第2辑,福建人民出版社1983年版

[2]参阅A·R·列尔涅尔:《控制论基础》,科学出版社1980年版,第197-199页。

[3]见冯·诺意曼:《计算机和人脑》,商务印书馆1979年版,第48页。

[4]A·R·列尔涅尔:《控制论基础》,科学出版社1980年版,第197-199页。

[5]N·维纳:《控制论》,科学出版社1962年版,第133

[6]《维纳著作选》,上海译文出版社1978年版,第85页。

[7]《马克思恩格斯全集》第20卷,人民出版社1971年版,第574页。

[8]C·E·申农:《通信的数学理论》,见《信息论理论基础》,第1页。

[9]参阅张宁刚、刘海波:《人工智能的认识论问题》,人民出版社1984年版,第260272页。

[10] 艾什比最先把“信息”与“多样性”联系起来考察,他把信息的基础归结为“一组有区别的元素”。参见《控制论导论》,第124页。