如何用诗作为译码（译码运算）？如果你对这个不了解，来看看！
世上若无生命，谁来感知信息？，下面是科学网给大家的分享，一起来看看。
如何用诗作为译码
（谢平，中国科学院水生生生物研究所，武汉 430072）
If not life in this world, who detects information?
(XIE Ping, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072 )
（谨将此文献给已故的复旦大学生物信息学教授——钟扬先生）
地球，自从有了生命，就是一个信息世界，只是后来日渐热闹起来了而已。我们在社会中生存，每个人既是信息的感知者，也是信息的生产者。就像人类不知道怎样定义生命，却一代又一代地生活过来了一样，人们不知道该如何定义信息，却一代又一代地使用过来了……信息是什么？控制论的创始人维纳说，“信息就是信息，不是物质，也不是能量”（Wiener1948），而物理学家则不然，他们说，“信息是负熵” （Brillouin 1956）、“万物是比特”（Wheeler 1994）、“物质世界由信息自身所构成” （Bekenstein 2003），等等。问题是，如果没有生命，山川河海、风云雷电、日月星辰与量子纠缠——谁来欣赏与遐想？虽然当代信息技术给人类生活带来了翻天覆地的变化，但是，人们在信息的本质与定义问题上却依然存在巨大争议。在中国科学院编写的《21世纪100个交叉科学难题》一书中，“信息是什么”甚至被列为100个难题之一。
1. 引言
1.1 生物信息——多彩而古老
信息——丰富多彩，有生物的、社会的和自然的……即便是生物信息，也并非人类的专利，譬如，所有生物体内都有一套遗传信息。卢因（2007）说，“我们之所以用‘信息’这一术语，是因为基因组成本身在建造生命体中不起任何主动作用，而是核酸的一个个亚基（碱基）的序列决定了遗传特性。通过一系列复杂的相互作用，这种序列被用来在适当的时间和地点产生出生命体的所有蛋白质”。
生物体内的脱氧核糖核酸（DNA）是地球上最古老的信息载体。四种核苷酸（A、T、G、C）的排列组合——以三联体的形式——就记载了生命的遗传信息，DNA的编码信息被翻译为氨基酸以指导蛋白质的合成。数百万个物种使用着同一套的遗传编码体系。因为，DNA记载的生命信息可以自我复制并传给子代，才有遗传信息之称。它们在世代间传递的误差成为了生物变异的源泉，而这意外地变成了物种演化的动力，否者在地球上不可能出现数以千万计的物种！
此外，生物体内还有很多化学信号物质，如激素，对机体的新陈代谢、生长发育、繁殖活动等具有重要的调节作用。
地球表面的生物圈亦是一个信息圈（Infosphere），数以百万计的动植物和微生物通过复杂的种内和种间关系构成了一个相互联系、相互依存的网络系统，物质、能量和信息在其中川流不息。譬如，很多动物都用各自的方式感知外在信息——色彩（视觉）、气味（嗅觉）、声音（听觉），有的甚至能使用超声波或磁场……这些感觉信息（输入）转化成神经信号传递到大脑，再返回决策信息指导行为（输出）。行为的结果亦可作为新的信息反馈到大脑，丰富或修正已有的知识，形成“学习”。
各种动植物都拥有自己对生存信息的感知（甚至认知）、加工与利用方式，对高等动物来说，生存信息的记忆就保存在大脑中，而我们人类的认知信息还可以保存在纸张上或电子设备中。但是，人类对自己的大脑是如何辨识、编码、存储与利用这些认知信息的内部过程依然是一无所知。譬如，我们并不知道自己的大脑对视觉信息是否进行了编码，就更谈不上如何编码了。
1.2 通向现代信息社会之旅
与其它动物最大的不同在于，除了声（语言）外，我们人类还能用光、电、纸张、手机、电脑等来传输或记载大量的文字、图形、声音、影像等感知/认知信息。
人类对外在信息利用的记载历史悠久，古籍中早有对利用草木荣枯、候鸟来去等信息来安排农事的记载，譬如，早在1500多年前，贾思勰就在《齐民要术》中写道：杏花开了，好像它传语农民赶快耕土；桃花开了，好象它暗示农民赶快种谷子。春末夏初布谷鸟来了，我们农民知道它讲的是什么话: “阿公阿婆，割麦播禾”（竺可祯和宛敏渭1973）。
人类通讯手段的发展经历了数千年的历程：从书信→电信→光信等。但在工业技术的突飞猛进中迅速迈入了现代信息社会：17世纪和18世纪初的钟表时代→18世纪末到19世纪的蒸汽机时代→20世纪的通讯和控制时代→21世纪的互联网与智能时代。
现在，我们生活在一个现代化的信息时代，通过自己的感官从身边或从各种信息媒介/载体——报纸、书籍、电视、电话、互联网、微信等——中获取、传递和交换信息，每个人都在复杂纷繁的信息中穿行，失去信息的生活已无法想象！
现代信息技术可谓五彩缤纷，包含无线通信技术、光通讯技术、激光技术、计算机网络技术、遥感技术、数字多媒体技术、大数据技术、智能信息处理技术、互联网技术等诸多领域，人类在各种信息（文字、图像、声音等）的探测、识别、获取、传输、存储、检索与处理等方面取得的技术进步有目共睹，譬如，精准的人脸识别技术得到了广泛的商业应用。信息论早就不局限于其经典的通讯领域，已经或正在渗透进生物学、人工智能、经济学、农学、气象学、资源环境、心理学、医学、神经科学、化学等，孕育出了生物信息学、智能信息学、经济信息学、农业信息学、气象信息学、资源环境信息学、医学信息学、神经信息学、化学信息学等新学科。
1.3 信息论的诞生
虽然信息一词的使用已有2000多年的历史，但信息论的出现却是上世纪中叶的事情。1948年，美国数学家香农发表了长篇论文“通讯的数学理论”（Shannon 1948），宣告了信息论（information theory）的正式诞生，在这之前称为信息论的“史前时代”（有本卓1985）。那时，电子计算机、PCM通讯技术以及控制论也登上了历史舞台。可以说，信息论是为了解决通信技术问题而问世的，那时它就是二进制的码/串/阵列。当然，通讯信息有自身规范的概念体系：①信息源——以信号的形式发送信息的主体，或观测、考察的对象，②信道——传送信号的通道或媒介，③信宿——信息传送的对象。信号在传输中可能需要编码、译码、调制等各种形式的转换或处理，当信宿识别后，信号转化为信息（朱月明等2003）。
1.4 本文的目的
维纳（1948）曾说，“在科学发展上可以得到最大收获的领域是各种已经建立起来的部门之间的被忽视的无人区……一个人可以是一个拓扑学家，或者一个声学家，或者一个甲虫学家。他满嘴是那个领域的行话，知道那个领域的全部文献，那个领域的全部分枝，但是，他往往会把邻近的科学问题看作与己无关的事情，而且认为如果自己对这种问题发生任何兴趣，那是不能容许的侵犯人家地盘的行为”。
我是研究生物学的，从未学习过正宗的信息科学，对信息理论更是知之甚少，但近几年由于对生命起源的兴趣，涉足了一点生物信息学，主要是关于遗传信息的起源问题，并提出了密码子起源的“ATP中心假说” （虽然它还在沉睡之中，因尚无法验证）。最近，我关注到信息科学对其最核心的概念——信息的定义十分混乱——据粗略统计，国内外学术界对信息的定义已经超过200种（王哲2007），可谓众说纷纭，但鲜有生物学家的声音。因此，怀着忐忑之心，笔者斗胆写下此文，旨在重探信息的本质与定义。
2. 词源
根据Wikipedia，古希腊语中的信息为“πληροφορία”，字面上的意思是“bears fully”（充分承载）或“conveys fully”（充分传递）之意，在现代希腊语中，“Πληροφορία”仍然是一个与英语“information”同样意思的日常用语。
“信息”（information）一词由in，form, -ation组成，前缀in具有强调行动之义，名词后缀-ation表示“做某事的行动或过程”，因此，information字面上有“赋予某物以形式的行动”之意（Capurro 2009）。
根据Wikipedia，信息的英文单词源于主格（informatio）的拉丁词根（information-）：这个名词是由动词“informare”（告知）衍生出来的，有“to give form to the mind”、“to discipline”、 “instruct”、“teach”等意思（Capurro & Hjørland 2003）。Informatio 有具有本体论和认识论两层含义：“赋予质料以形式的行动”和“传授知识给其他人的行为”（周理乾2016）。Inform自身（通过法语）informer来自拉丁动词informare，有“to give form”或“to form an idea of”之意。在法文、德文和西班牙文中也是用“information”表示“信息”。
早在2000多年前，我国就有使用“信”的记载：西汉扬雄《太玄经》中有“阳气极于上，阴信萌乎下”的句子，这里的“信”意指“消息”。另外，在唐代，李中在《碧云集·暮春怀故人》一诗中就写下过“梦断美人沈信息，目穿长路倚楼台”的句子（钟义信2002）。日文用“情报”、以及台湾用“资讯”表示“信息”。
3. 信息的定义
信息的早期定义主要体现了与通讯技术、控制论与热力学的血脉关系。对信息概念最有影响力的学者当属三位美国数学家——哈特莱（Ralph Hartley，1888-1970）、香农（Claude Elwood Shannon，1916-2001）和维纳（Norbert Wiener，1894-1964）（表1），香农被誉为信息论的创始人，而维纳是控制论的创始人。Hartley（1928）认为消息是代码和符号而非信息内容本身，提出用消息可能数目的对数来度量消息中所含有的信息量，从而为信息论的创立提供了思路。Shannon（1948）认为，信息是用来消除随机不确定性的东西。Wiener（1948）的定义强调了作为观察者——我们在信息中的地位，以及通过信息介导的反馈作用，这也是其控制论的核心。但维纳对信息的定义亦充满了哲学激情，他说，“信息就是信息，不是物质，也不是能量。不承认这一点的唯物主义，便不能在今天存在”（Wiener 1965）。英国神经生物学和控制论学家艾什比（W. Ross Ashby，1903-1972）用“变异度”来定义信息。
早期的信息论曾试图与经典热力学（熵、负熵）联姻。Wiener（1948）认为信息量实际上就是负熵，他说，“信息量的概念非常自然地从属于统计力学的一个古典概念——熵。正如一个系统中的信息量是它的组织化程度的度量，一个系统的熵就是它的无组织的度量；这一个正好是那一个的负数”。法国物理学家布里渊（Léon Brillouin，1889-1969）在1956年发表的《科学与信息论》专著中说，“信息是负熵”。美国物理学家惠勒（John Archibald Wheeler，1911-2008）曾语出惊人道：“万物源于比特（it from bit）”（Wheeler 1994）。
Brier（2015）指出，建立一个普适性的信息概念的最大问题是，由香农、维纳和惠勒等试图建立一个客观信息概念的本体论尝试都无法包容蕴含在生命和社会系统中的意义和经验，特别是这些纯数学的或与负熵相关数学的信息定义并不足以包容生命系统中的日常信号游戏（sign games）和意识性人类的语言游戏（language games）所涉及的问题，因为没有证据显示贯穿自然、文化、生命和意识实在的核心是纯数学的、逻辑的或计算性质的。
表1 国外学者对信息的定义
作者
定义
文献
Ralph Hartley
信息是选择的自由度
Hartley 1928
Claude Elwood
Shannon
信息是用来消除随机不确定性的东西
Shannon 1948
Norbert Wiener
信息就是信息，既不是物质，也不是能量，它是我们同环境进行互相交换的内容
Wiener 1948, 1965
W. Ross Ashby
信息的本性在于事物本身具有变异度
Ashby 1956
Georg Klaus
信息绝不是物质与意识之外的第三种独立不依的存在成分，而是一种构成的东西，在这种东西里物质成分与意识成分以完全特殊的方式融合起来，这种方式使我们有理由说信息有一种特殊的性质，而这种特殊的性质既不是物质的性质，也不是能量的性质……纯粹从物理学方面看，信息就是按一定方式排列起来的信号序列。但光说这一点还不足以构成一个定义。毋宁说，信息必须有一定的意义，必须是意义的载体……由此可见，信息是由物质载体与语义构成的统一整体。
Klaus 1961
别尔格A
信息作为自然界客观现象的一个方面，是在整个世界、整个宇宙中无所不存在的……经典物理学的物质、运动、能量、空间、时间等基本概念，已不足以描述实在世界了……人们在研究能量场（引力、电、磁场……）的特点时，也应考虑到这些场都是信息的负载者。
别尔格1974
Giuseppe Longo
信息是反映事物的形成、关系和差别的东西，它包含于事物的差异之中，而不在事物本身
Longo 1975
茹科夫
信息——这是组织的一种尺度，是控制系统及其作用的有目的地调整了的结构。
茹科夫1981
苏沃罗夫
信息是能够被认识主体所接收的任何系统的有序性。
苏沃罗夫1985
而现代百科和各类词典的信息定义（表2）主要体现了人对客观事物的认识（通过观察、学习或交流等）以及从中获得知识等认知信息的过程。
根据Wikipedia的定义，信息是对某种问题的回答，因此与数据和知识有关，因为数据表示由参数决定的数字，而知识表示对真实事物或抽象概念的理解。关于数据，信息的存在并不一定伴随一个观察者，但在知识的情形下，信息需要一个有认知能力的观察者（it is the answer to a question of somekind. It is thus related to data and knowledge, as data represents values attributed to parameters, and knowledge signifies understanding of real things or abstract concepts. As it regards data, the information's existence is not necessarily coupled to an observer, while in the case of knowledge, the information requires a cognitive observer.）。
百度百科认为，“信息，指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。人通过获得、识别自然界和社会的不同信息来区别不同事物，得以认识和改造世界。在一切通讯和控制系统中，信息是一种普遍联系的形式”。
表2 各种词典中关于信息的定义
词典
定义
The Danish Dictionary of
Information Terms
信息只为提出的问题提供答案（information only provides an answer to a posed
question），因此，“信息”=“对特定问题的答案”
American Heritage
Dictionary
信息是习得的知识或事实，特别是关于某一事物或事件（Knowledge or facts
learned, especially about a certain subject or event），或一个实验结果的不确定性的数量描述（A numerical measure of the uncertainty of an experimental outcome）
Collins English Dictionary
信息是通过经验或学习获得的知识，是关于事件或情况的特定、及时的知识 （knowledge acquired through experience or study, knowledge of specific and timely
events or situations），如消息。
Random House Kernerman Webster's College
Dictionary
信息是通过交流或接受的关于某个事实或环境的知识，或通过学习、交流或研究等方式获得的知识（knowledge communicated or received concerning a particular
fact or circumstance, or knowledge gained through study, communication, research, etc.），如数据。
Dictionary of Military and Associated Terms
信息是以任何媒介或形式显示的事实、数据或指令，或人类根据已有的表述约定赋予数据的意义（Facts, data, or instructions in any medium or form, or the meaning
that a human assigns to data by means of the known conventions used in their representation）。
新华词典
①音讯、消息；
②信息论中指用符号传送的报道，报道的内容是接受符号者事先不知道的。
我国学者也提出了很多信息定义（表3），主要是从哲学的视角，有些强调信息的本体性或客观性，甚至将信息与物质和能量并列，有些则秉持主体论观点，认为信息是人类对事物的认识。
表3 我国学者对信息的定义
作者
定义
钟焕懈1980
从客观到主观是有一种物质作为媒介的。现代科学已经查明，这种媒介物质就是信息。
周怀珍1980
信息从最一般的意义上来理解，是物质和能量在空间和时间中分布的不均匀程度。这种分布的状态可以看作物质系统排列组合的有序化形式、也可以是不同物质系统之间互相联系的一种组织形式。
刘发中1981
信息是指一种状态，它对外界产生某种反应。
黎鸣1984
信息是物质的普遍属性，它表述它所属的物质系统，在同任何其他物质系统全面相互作用（或联系）的过程中，以质、能、波动的形式所呈现的结构、状态和历史。
钟学富1985
信息属于关系范畴。
鲁品越1985
某一信息即是以物质能量在时空中某一不均匀分布的整体形式所表达的物质运动状态和关于运动状态的知识。
刘长林1985
信息是反映出来的事物属性。
扬教1986
信息是标志客观物质世界普遍联系的范畴；它以显示事物差异的联系因素作用于各种矛盾关系（客体一主体、物质一精神、实践一认识等）之间，反映了各种矛盾关系既同一又非同一的运动转化过程；是人类正确认识世界和改造世界的一种思维模式。
王振武1987
信息是主体对多样性消息的选择。
施启良1988
广义认识论认为信息是广义主体对广义客体的表征，或者更一般地说，信息是一事物对他事物的表征。
藏兰和史兆平
1988
信息是事物联系的中介，它的内容就是相互作用的事物之间传递着的事物的运动状态和方式。
郑金山1989
人类对系统的存在方式、运动变化规律以及系统间相互作用规律认识活动情况的传递与交流称为信息。换言之，信息是人类认识自然、改造自然、认识自己、改造自己的活动情况的传递与交流。
沈骊天1993
哲学上的信息概念是指除去能量性质之外的运动属性，即与运动量相并列的运动的质，此种运动的质一般被认为即是运动的有序性，包括有序程度和有序内容。
乌家培1993
①自在信息，即客观存在的信息，并不以是否被人们接收而转移；②自为信息，即接收方根据特定目的和实际能力所得到的信息，它能排除对发送方了解的不确定性；③积存信息，即接收方已有的先验信息，是对自在信息的“解释系统”，即辨别选择自在信息的能力。经过积存信息的“解释”，自在信息转化成为接受方的自为信息。
邬焜1994
信息是标志间接存在的哲学范畴，它是物质（直接存在）存在方式和状态的自身显示。
李基顺和粟霞
1996
信息是再现于其它事物的事物的内容、属性、运动状态、存在方式等的自我表征。
李伯聪1997
信息是多元关系的他在之物。
闵家胤1997
信息是在场、能量和物质的基础上进化出来的宇宙的四种基本要素。信息是通讯系统中信宿收到而信源并未失去的某种东西，它消除了信宿相对于信源的存在、属性和动态的某种不确定性。信息只能存在于能量的或物质的编码结构当中；因此，它不可能是一种完全独立的、绝对的自存，也不可能有单一的、独立的进化。
周鸿铎2000
信息是信息源所发生的各种信号和消息经过传递被人们所感知、接收、认识和理解的内容的统称。
洪昆辉2001
在本体上，信息是事物及现象的存在方式之一，在认识论上，信息是通过特定媒介主体对主客体相互关系存在的显示。
钟义信2002
①某事物的本体论层次信息，就是该事物运动的状态和状态改变的方式的自我表述/自我显示。②某主体关于某事物的认识论层次信息，是指该主体所感知的或该主体所表述的相应事物的运动状态及其变化方式，包括状态及其变化方式的形式、含义和效用。
朱月明等2003
信息是客观事物运动和变化的内涵和对这个内涵经识别后所得到的内容的总称。本源信息来源于信息源，“感知信息”产生于信宿的识别内容的关系。本源信息是“母”，“感知信息”是“子”。
邓宇等2004
信息是事物属性标识的集合，即“属概念+种差”的实质及数理定义，它涵盖了非生物、生物的物—物、人—物、人—人间信息流的本质内涵与统一。
朱志康2004
信息的本质是变化，但变化并不简单等于信息，只有客体的变化，通过某种途径，作用到主体，才构成了信息。信息是在流通中存在。所以，信息的本质定义应该是相对于主体而存在的客体变化。
董春雨和姜璐
2004
在物质运动变化过程中，不发生改变的那些性质，都可以定义为信息，信息就是对这一类物理量或这一类性质的最高概括或总称。
炜玮和成昀
2005
信息是客观实在的，信息是一切物质都具有的显示物质存在方式和状态的客观属性，信息是物质间接存在性的标志，信息是物质自身显示自身的属性。
罗先汉2006
通用信息概念可由事物的实在状态及其相关规律表示，并可将其划分为狭义信息与广义信息、自然信息与人文信息以及客观信息与主观信息等类型。
陈一壮2006
信息是客观世界中物质和能量存在及变动的有序形式，和自组织系统对这个形式的能动的反映及改组。
巨乃岐2006
从认识论视角看，信息是物质在相互作用过程中表达出来的内在逻辑的时空序，表现为实体态信息、运动态信息、基因态信息、反应态信息和思维态信息等五个层次。从本体论视角看，信息是标志物质间接存在的哲学范畴。信息与物质具有对等性，信息是全面的、浓缩的，是潜信息与显信息的统一。
杨钢元2007
信息仅是生命及其仿生系统对事物及其属性（包括自身）的反映和表达形式，它源于生命系统的自组织机能，它是表述时象对生命（或仿生）系统呈现或被其抽绎出的形态。信息生成是生物机能的体现，信息表达则肇基于生物因应环境的生态系统内的互动行为。
王勇2008
信息是在受限制的条件下（比如编码长度限制，分析计算能力限制，分辨率限制等）和考虑各种代价的情况下，尽力追求更高的准确性和可靠性的前提下，通过各种被认可的条件、因素、事实和知识等，以各种被认为精确的或者近似的算法、理论等技术手段或者是人工手段（思考等），采用在一定程度可信的方式直接或间接获得的（被信息处理者认为）对事物更加可靠认识的，可以消除、增加或者不改变不确定性的东西。
叶小艳2011
信息是物质世界的运动状态与转换方式表述，是物质的本质属性。在这里，“物质”泛指一切人类和动物可以识别的可能的研究对象，包括人类不断的增进认识的外部宇宙世界的物质客体，也包括主观世界的精神现象；“运动”泛指一切意义上的变化，包括机械运动、化学运动、思维运动和社会运动；“运动方式”是指事物运动在时间上所呈现的多种复合复杂过程；“运动状态”则是事物运动在时间和空间上所展示的形态。
王知津等2012
信息是一种符号，具有共时性和历时性，信息的意义和价值取决于信息的能指（signifier）与所指（signified）以及二者的关系，还有信息所处的语境。
杨学山2016
信息就是所有客观存在，这里，物理空间、生命空间和信息空间都是客观存在的。信息没有质量、没有能量、没有固定形态，必须依托载体与/或外壳存在，可以在不同的形态间转换，借助不同的载体与/或外壳逐步走向自主发展，最终成为独立的自我发展的与物理空间、生命空间并列的信息空间。信息以自在态、自有态和记录态三种模式存在，可以解释几乎所有今天在使用的信息概念。
不同的领域有自己独特的信息内涵，信息在通讯技术中主要是符号的排列顺序，在动物的行为中是各种不同的感觉信号，在分子生物学中是核苷酸的排列顺序（三联体密码子），在物理学中是熵，等等（表4）。
表4 信息在不同的领域中的含义
领域
定义
信息论
information
theory
信息就是符号的排列顺序，信息处理由输入-输出函数所组成，它表示从任何χ的输入序列映射出ϒ的输出序列（Information processing consists of an input-output function that
maps any input sequence from χ into an output sequence from ϒ），这种映射可能是或然的或确定性的。因此，这里的信息被视为一种有序的符号序列。
感觉
sensory
信息可作为一种对有机体或系统的输入。有的输入对有机体功能（如食物）或系统（如能量）具有重要意义，称为因果输入（causal input）。而其它的输入仅仅当其与因果输入关联并能用于预测后面（或者在另外的地方）因果输入发生时才是重要的
（Dusenbery 1992）。譬如，信息常常由一些微弱的刺激所携带，它必须被特殊的感觉系统所感知，然后由能量输入所放大，最终才能对有机体或系统起作用。
认知
cognitive
信息被认为需至少包含两个相关实体，即任何类别的对象S和其子集R，R本质上是S的表征，或换言之，携带了关于S的表征（因此是概念性）信息。R携带的关于S的信息量称为S复杂性的变化速率，无论R的实体是否已从S中移出。模式、不变性、复杂性、表征和信息——普世科学的五个基本结构——在一个独特数学框架下被联合起来（Vigo 2011，2013，2014）。
分子生物学
molecular
biology
信息是指能影响其它模式形成或转换的任何类型的模式（Casagrande 1999），在这种意义上来说，无需意识去感知这一模式。譬如DNA，核苷酸的序列是一种能影响有机体形成与发育的模式，但并不需要任何意识（Watson 2003，Reilly 2005）。
系统理论
systems
theory
有时似乎假定信息不一定需要包括任何意识，在系统中循环（通过反馈）的格局能被称作信息。换言之，信息可视为某种潜在的表征，虽然不是专门为了那一目的被创造或被表征的。因此，信息也被定义为“制造差异的差异（a difference that makes a
difference）”（Bateson 1972）。
物理学
physics
在物理学中，物质世界有被定义为由信息自身所构成（physical world is defined as being
made up of information itself）的趋势（Bekenstein 2003）。譬如，这包括所谓的量子纠缠现象（the phenomenon of quantum entanglement），即粒子之间的相互作用与它们的分离或光速无关，任何信息传递的速度都无法超过光速。
麦克斯韦妖的思想实验证实了信息与另外一个物理特性——熵之间的关系，一个结果是如果不增加一个系统的熵是不可能破坏信息的，另外一个哲学结果就是信息是可以与能量互换的。
宇宙学
cosmology
数学宇宙假说（mathematical universe hypothesis）认为，所有事物，从粒子到场，到生物实体和意识，再到多元宇宙本身，都可被信息的数学模式所描述。依此类推，宇宙巨洞可视为空间中物质信息的缺失（Max 1998）。
（来源：Wikipedia）
人们也在试图总结信息的一般特征（表5），但并不那么容易，像“普遍性”、“客观性”和“动态性”是物质世界的基本属性，并非信息所特有。时效性也要看信息的使用目的，譬如，当我们要探讨地球历史演化时，古老的地层信息依然十分重要。当然，可识别性和可传递性是重要的，这是获取与使用信息的基本前提。至于可不可以共享这也难以一概而论，存在范围与方式的问题。
表5 信息的特征
特性
内涵
普遍性
只要有事物的地方，就必然存在信息。信息在自然界和人类社会活动中广泛存在。
客观性
信息是客观现实的反映，不随人的主观意志而改变。如果人为地篡改信息，那么信息就会失去它的价值，甚至不能称之为“信息”了。
动态性
事务是在不断变化发展的，信息也必然的随之运动发展，其内容，形式，容量都会随时间而改变。
时效性
由于信息的动态性，那么一个固定的信息的使用价值必然会随着时间的流逝而衰减。
可识别性
人类可以通过感觉器官和科学仪器等方式来获取，整理，认知信息。这是人类利用信息的前提。
可传递性
信息是可以通过各种媒介在人－人，人－物，物－物等之间传递。
可共享性
信息与物质、能量显著不同的是：信息在传递过程中并不是“此消彼长”，同一信息可以在同一时间被多个主体共有，而且还能够无限的复制、传递。
（来源：维基百科）
4. 数据、信息与知识的区别
根据Diffen，数据是原始的、未组织的事实，因此需要加工，数据可能是简单、看起来随机无用的东西直到它被组织起来（Data is raw, unorganized facts that need tobe processed. Data can be something simple and seemingly random and useless until it is organized.）；当数据被加工、组织、结构化或以一定的范式呈现以便使其有用，就称为信息（When data is processed, organized,structured or presented in a given context so as to make it useful, it iscalled information）。譬如，过去100年的全球温度记录就是数据，如果通过对这些数据的组织与分析发现全球温度正在升高，就是信息。
Silver（2012）说，“数字自己不会说话，我们为它说，我们为其灌输意义”（The numbers have no way of speaking for themselves. We speak for them. We imbue them with meaning）。
在信息科学中，信息用数据来定义，而知识用信息来定义（information is defined in terms of data, knowledge in terms of information），即知识常常被定义为组织起来或可操作的信息（knowledge is often defined as “informationthat have been organized”or “as actionable information”）（Rowley 2007）。知识由一系列相互链接的信息组成（knowledge consists of an interlinked chain of information）（Hilbert 2016）。
5. 信息量的计算
最早试图对信息进化量化的是哈特莱，当可传输符号的集合包含n个符号时，由此集合选出N个符号而做成的序列共有nN种，接受这类序列之一而得到的信息量H= log nN=N log n（Hartley 1928）。
香农提出了计算信息量的公式（Shannon 1948），一个信息由n 个符号所构成，符号k出现的机率为Pk，则有：
这个公式和热力学的熵的计算方式一样，故也称为信息熵。从公式可知，当各个符号出现的机率相等，即“不确定性”最高时，信息熵最大。故信息可以视为“不确定性”或“选择的自由度”的度量。
信息的基本单位是比特（bit），是Binary digit（二进制数）位的缩写，一个二进制数就包含了1比特的信息，如二进制数0101的信息量就是4比特。动物神经元兴奋的“全或无”（激发或休止）就类似二进制中的数字选择（1或0）。当前的计算机系统基本上都是使用二进制运算模式。
6. 信息——仅隶属于生命
信息一定是生命的信息，离开了生命，就只有客观世界中万事万物的存在与变化，无论多么地复杂。信息也不仅仅是人类的信息，所有动植物都能感知自身与环境中的信息，并运用于指导各自的生存。同一个事物对不同物种的信息意义可能十分地不同。譬如，同样的光，对不同动物的意义是完全不同的，这取决于它们的光感受器的结构与功能。
眼点使带鞭毛的原生动物能感受光的方向和密度，进行定向的趋光运动或避光运动，对这些小生命来说，这样的功能足以满足其生存需求了。据说，涡鞭毛虫可通过眼点对光的感受来进行捕食。
图1 扁眼虫，红色为眼点（来源：百度图片）
昆虫有称之为复眼（图2）的视觉器官，它由众多的小眼（ommatidia）组成（如蝶、蛾类的复眼可含有约28000个小眼），每个小眼是一个独立的感光单位，分别由角膜、晶椎、色素细胞、视网膜细胞、视杆细胞等所构成。从视网膜细胞向后伸出的轴突穿过基膜汇合形成视神经。通常每个小眼只能形成一个像点，由众多小眼的像点可拼成一幅图像。与简单的原生动物相比，昆虫所能感知和利用的视觉信息就要丰富得多了。
图2 昆虫的复眼（来源：维基百科）
与无脊椎动物相比，脊椎动物的视觉系统更为复杂：通常包括视网膜，相关的神经通路和神经中枢，以及为实现其功能所必须的各种附属系统（图3）。这些附属系统主要包括：眼外肌，可使眼球在各方向上运动；眼的屈光系统（角膜、晶体等），保证外界物体在视网膜上形成清晰的图像。
图3 人眼的结构（来源：Scanlon and Sanders 2007）
物种对同一个事物的信息感知方式可能完全不同。譬如，青蛙眼睛中的感受细胞仅仅可以对又小又黑而且活动的物体做出反应，因此，青蛙能够在没膝深的不动的苍蝇堆中饿死，但一旦一只苍蝇快速地从青蛙的眼前飞过时，青蛙的“昆虫觉察器”就会突然觉醒（Myers 2004）。
不同物种对各种环境要素的感知能力可能完全不同。譬如，很多动物都有利用特定环境信息或信息技术进行生存的绝技，如鸟类可用磁性作指南针，蜜蜂则可用太阳偏振光来导航，蝙蝠和海豚（还有我们熟悉的在长江中生活的白鳍豚）可用声呐来搜索猎物或逃避捕食者……对此，我们人类却完全无能为力。因此，不能撇开观察者来谈信息。对蝙蝠和海豚来说，声呐是它们进行捕猎的信息技术，但对人类来说，揭开了这个秘密才使其成为了我们的认知信息。
7. 生命的开端——从能量到信息
在遗传指令控制下的生命内部运行法则常常被误贴上“活力论”的标签：“由于科学家至今仍不能找到产生这种生物信息的‘编码者’，也就不能从自己所建构的符号系统之内来解释以生物分子为载体的生物信息的生成机制，所以生命的物质实体就不能构成提供生物信息的确定源泉。因而，生物信息仍然具有无法解释的神秘性。生物信息和活力物质所起到的作用就有了‘异曲同工之妙’”（曹昱和萧玲2009）。
在地球上，分子与分子之间的化学作用是如何转化成可被保存、识别与利用并能进行自我复制的信息的，这堪称物质世界的最大神奇，这亦是生命创造的奇迹！这种原始的生命信息是所有信息的开端，它实现了从孤寂的物理世界到多彩的信息世界/生命世界的华丽变身。那么，这种信息是如何起源的呢？
首先必须从细胞内信息系统的构建开始，这是历经数亿年的漫长过程，直到原始生命获得了将物质信息化的能力，成功地将自身的生物化学过程储存于一种特殊的信息分子DNA之中(谢平2017a)，从而使生命可以遗传，并保持世代之间的同质性。储存了种族信息的DNA序列就称为遗传信息，这亦是生物信息学研究的核心（钟扬等2001，2005）。
一方面，无论是以单细胞还是多细胞的形式，所有生命个体在本质上都是能量转换的自动机，另一方面，能产生同质性个体的生命延续（繁殖）方式得到了自然的青睐，而这是以服务于遗传的信息系统的构建为基础的。因此，原始生命的生化系统是在能量转化与信息化的协同演化中发展起来的，或者更确切地说，是在能量转化的过程中实现的信息化。因此，生物信息实现了遗传与生化的偶联。
生物信息系统的核心就是三联体密码子。ATP在三联体密码子起源中扮演了重要角色，因为：❶它是所有光合生物将光能转化成化学能的第一个产品；❷驱动了一系列的生化循环（如卡尔文循环、糖酵解和三羧酸循环等）与元素重组；❸它通过自身的转化与缩合将复杂的生命过程信息化，筛选出用4种碱基编码20多个氨基酸的三联体密码子系统，形成了遗传信息的保存、复制、转录和翻译以及多肽链的生产体系；❹演绎出蛋白质与核酸互为因果的反馈体系，并在个体生存的方向性筛选中，构建了对细胞内成百上千种同步发生的生化反应进行秩序化管控的复杂体系与规则，并最终建立起个性生命的同质化传递机制——遗传。这就是解释遗传密码子起源的“ATP中心假说”（图4）。
图4 原始生命中信息系统的起源，蓝色虚线表示前生命期的演化过程，红色实线表示演化或作用从前生命期一直延续到生命期，箭头表示作用或影响方向（来源：谢平2017a）
为什么世界没有停留在有机汤中？为什么物质要从混沌走向秩序？为什么大自然青睐生产同质性个体而导致了遗传信息的产生？地球生命演化初期，包裹在脂质囊泡中的有机物在太阳光能的照射下链接出较长的有机分子从而在泡内累积，之后囊泡破裂，再累积，再破裂……循环往复，终于迎来了细胞分裂机制的出现。不断重复就变成了规律，记录、保存与使用规律就是一种信息化过程。没有个体就没有生命，以信息为纽带的生化与遗传系统的演化都必须在个体中进行。遗传信息记载的不仅仅是生命个体的构建程序，还包括了对外部世界（各种环境信息）的响应模式。
在被破译以前，遗传密码不能称之为我们的认知信息，但它却是所有生物的遗传信息，并有效地运行着。现在我们知道，生命 = 物质 + 能量 + 信息。
不同的物种对环境信息的感知与需求可谓千差万别，对水中的眼虫来说，它们只需要感知身旁微弱的光来指导其捕食行为即可，而陆地上人类的高楼大厦与灯红酒绿对其毫无意义。因此，同样的事物，对不同物种的信息意义可以完全不同。人类（当然不是每个人）几乎对世间的万事万物都感上了兴趣——小到基本粒子，大到整个宇宙。因此，人类社会集聚的信息无可估量。
8. 信息的本质——没有感知就没有信息
没有感知者，信息将无任何意义，而这个感知者就是生命。因此，在生命诞生之前，不可能有感知者及其主观世界，只有客观世界中万事万物的存在、运动与变化等。地球上千千万万的物种，生活在形形色色的环境之中，以各自特有的方式感知着身边的大千世界，它们不仅对同一信息的感知灵敏度不同，有时还可能形成完全不同的感觉信号。有些物种的个体其活动范围一辈子也不会超过1m，而有些物种（如鸟类、洄游性鱼类）每年都要迁徙成千上万公里，它们对信息的感知范围和模式会有天壤之别。
此外，即便是同一个物种，对信息的感知方式也是多种多样的。譬如，人所能感知的信息可区分为视觉信息、听觉信息、味觉信息、嗅觉信息、触觉信息等（图5），这些信息具有完全不同的性质，人体对它们的感知是通过不同的感觉器官来实现的。当然，我们现在对这些信息（如视觉信息）以什么形式进行传递、在哪里以及以什么形式储存、如何搜索与提取等问题几乎是一无所知。而人类通过技术手段对景物的识别、图像信息的存储和传输都已十分成熟，但为何这在脑科学中就如此的步履艰难呢？
图5 五种基本的感觉器官（来源：谢平2017b）
大家各自使用专业领域的信息定义，亦无大碍，例如，香农的信息定义不也伴随着互联网通讯技术日新月异、突飞猛进过来了吗？事实上，几乎所有领域都会涉及信息，因此，要想囊括一切，就只能下抽象的哲学定义了。但如果一定要给“信息”下一个既有一定普适性又不那么抽象的定义的话，笔者呈上愚见：信息是生命的目的性产品，包括①生命系统中自动运行的内在信息（如遗传信息、信息分子）、②人或其它生命所能感知或认识的一切事物（内部或外部、物质或精神、过去或现在、直接或间接、具体或抽象等）——它们的形式、关系、属性及其运动变化的过程和规律等（如感知信息、认知信息）、以及③人类通过科学技术记录、保存、传播或创造的信息（如通讯信息、智能信息），但所有信息通过影响个体的生理、生态、行为或精神等服务于某些个体乃至种族的生存。一个系统（如生命系统、生态系统、控制系统、智能系统、社会系统或地球系统等）越复杂或组织程度越高，总体信息流量就越大。因此，物质、能量、场、负熵、有序性、变异度、结构等一切客观对象或属性都可以是人类或其它生命的信息，但撇开观察者（或感知者）将信息定义为它们之一是不合适宜的。本文的定义亦涵括了香农的“信息是用来消除随机不确定性的东西”以及维纳的“信息是我们同环境进行互相交换的内容……是组织程度的度量”的思想。
世间的万物都正在或将成为人的信息，技术使人类对信息的感知能力不断提升——显微镜使我们观看分子，望远镜助我们瞭望宇宙，无数专业科学家通过形形色色的精巧实验使大自然的复杂关系一一暴露，为我们不断增添新的认知信息，其结果，日新月异的科学与技术把我们的信息空间搞得热闹非凡，激情四射，又反过来促进人类社会科技与教育的突飞猛进，新的人际关系、人-地关系、经济关系等使新信息层出不穷，缤纷光彩……这是一种正反馈，信息奔向无限……!
总之，与其它任何一种生命相比，人对自然界中物质或精神信息的感知范围（时间与空间）、感知能力以及所创造的传输、储存与加工技术等的先进性均是无与伦比的。人造的信息空间与技术（信息产业）已使有着数十亿年积淀的大自然相形见绌！但切莫忘记，一切信息（包括人造的）都源自生命，无生命则无信息，这是一条永恒的法则！
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本文引用方式：
谢平（2017）世上若无生命，谁来感知信息？科学网
Xie P (2017) If not life in this world, who detects information? ScienceNet.cn
后记
9月25日在微信朋友圈传来了一个惊人的消息：复旦大学生命科学学院的钟扬教授在内蒙古鄂尔多斯市出差途中遭遇车祸，不幸逝世，享年53岁。我和钟扬先生虽然不是交情很深的朋友，但早在20多年前就很熟悉，那时他还在中科院武汉植物研究所，自他调到复旦大学之后，见面逐渐稀少，但偶尔也会碰到。在我的印象中，他对自己的事业总是那么地充满激情与梦想。对他的不幸罹难，十分痛惜。我一直琢磨着如何缅怀，考虑到钟扬先生是一位生物信息学教授，就在十一长假期间，写下拙作“世上若无生命，谁来感知信息？”，献给这位英年早逝的生物信息学家，祭奠他那伟大的灵魂。
据我所知，钟扬教授主要研究植物分子进化和生物多样性，在长达16年的援藏经历中，收集了四千万颗种子，可以存放100年至400年不等，他说，“我曾经有过许多梦想，那些梦想都在遥远的地方，我独自远航，为了那些梦想。我坚信，一个基因可以为一个国家带来希望，一粒种子可以造福万千苍生……任何生命都有结束的一天，但我毫不畏惧。因为我的学生，会将科学探索之路延续；而我们采集的种子，也许在几百年后的某一天生根发芽，到那时，不知会完成多少人的梦想……”。钟扬教授称得上一个真真有理想、播种未来的学者！他的名言“不是杰出者才做梦，而是善梦者才杰出”是对他伟大一生的精辟诠释！
钟扬——追寻生命高度播种科学未来
按现在的科学评价标准，钟扬教授也许算不上一个所谓的“伟大”科学家，但他不计个人得失，怀揣崇高的梦想，在未知的科学道路上，不畏牺牲，披荆斩棘，艰苦探索，留下了希望的种子……因此，他的不幸罹难才得到了那么多人的追思与缅怀，表明他已是科教界的精神楷模。
在目前的学术界，一些人追名逐利，低俗浮躁，一方面热衷于照猫画虎取悦西方权威，另一方面为了糊弄大众而故弄玄虚，有的甚至猖狂造假，令人触目惊心……本该静谧的学术界却热闹非凡，似乎陶醉于拜金主义和虚假主义的盛宴之中……在一些中小学校，物欲面前师德底线岌岌可危——该教不教，巧立名目，天价补习，牟取暴利，学生家长不堪重负！师犹如此,生何以堪?
对钟扬教授品德的欣赏与赞美，是社会呼唤科教界向无私奉献、勇敢探索理性回归的强烈信号！我们应该弘扬“播种未来”的钟扬精神，以振兴科教，实现中华民族伟大复兴的中国梦！
附：常剑波先生悼念钟扬教授诗词一首（创作于2017年9月28日凌晨1:10分）
你西出阳关
像一个永远的追梦少年
就此融入天地
守护时熵
你是尘世最后的风之子
怀揣孤独的信念
收集种子
储藏明天的希望
你握有解构生命信息的钥匙
谈笑风生中传递热情
把深邃的心灵
送给沉睡的梦想
你飘然而去
留下了一堆科学的积木
应该有继承者
去构建厅堂
你的故事
将如你的名字钟声远扬
你的音容笑貌
地老天荒
译码运算
大家写PLC程序，尤其用到STL语言是不是一边写代码，一边放个巨大的PDF，100多页。用到那个翻页半天，罗里吧嗦。今天把西门子90几个STL语句表，全部整理发给大家。有语句注释，收藏备用吧。
指令（ 英文全称意思 ) ：指令含义
1、LD ( Load 装载 ) ：动合触点
2、LDN ( Load Not 不装载 ) : 动断触点
3、A ( And 与 动合) : 用于动合触点串联
4、AN ( And Not 与 动断 ) ：用于动断触点串联
5、O ( Or 或 动合 ) ：用于动合触点并联
6、ON ( Or Not 或 动断 ) : 用于动断触点并联
7、= ( Out 输出 ) ： 用于线圈输出
8、OLD ( Or Lode): 块或
9、ALD ( And Lode): 块与
10、LPS ( Logic Push ) :逻辑入栈
11、LRD ( Logic Read ) :逻辑读栈
12、LPP ( Logic Pop ) :逻辑出栈
13、NOT ( not 并非 ) ：非
14、NOP ( No Operation Performed ) : 无操作
15、AENO ( And ENO ) :指令盒输出端ENO相与
16、S ( Set 放置 ) : 置1
17、R ( Reset 重置，清零 ) ：清零
18、P ( Positive) ：上升沿
19、N ( Negative) ：下降沿
20、TON ( On_Delay Timer ) :接通延时定时器21、TONR ( Retentive On_Delay Timer ) : 有记忆接通延时定时器
22、TOF ( Off_ Delay Timer ) :断开延时定时器
23、CTU ( Count Up ) : 增计数器
24、CTD ( Count Down ) : 减计数器
25、CTUD ( Count Up/ Count Down ) :增减计数器
26、ADD ( add 加 ) : 加注意
//ADD_I (_ I 表示整数)
ADD_DI( DI表示双字节整数)
ADD-R (R 表示实数)
它们都是加运算只是数的大小不同。
27、SUB ( Subtract 减去，减少) ：减
28、MUL ( Multiply ) : 乘
29、DIV ( Divide ) : 除
30、SQRT ( Square root ) : 求平方根
31、LN ( Napierian Logarithm 自然对数 ) : 求自然对数
32、EXP ( Exponential 指数的 ) ： 求指数
33、INC_B ( Increment 增加 ) ： 增1
//其中_B代表数据类型 还有W（字节）、DW双字后面几个都是这样的。34、DEC_B ( Decrement 减少 ) ： 减1
35、WAND_B ( Word and 与命令 ) :逻辑与
36、WOR_B ( Word or 或命令) : 逻辑或
37、WXOR_B ( Word exclusive or 异或命令) :逻辑异或
38、INV_B ( Inverse 相反 ) : 取反
39、MOV _B ( Move 移动 ) ： 数据传送
40、BLKMOV_B ( Block Move 块移动) ：数据块传送
41、SWAP ( Swap 交换 ) ： 字节交换
42、FILL ( Fill 填充 ) ： 字填充
43、ROL_B ( Rotate Left 循环 向左) ：循环左移位
44、ROR_B ( Rotate Right 循环 向右) : 循环右移位
45、SHL_B ( Shift Right 移动向左) ：左移动
46、SHR_B ( Shift Right 移动向右 ) ： 右移动
47、SHRB ( Shift buffer 移动缓存) ：寄存器移位
48、STOP ( Stop 停止 ) ： 暂停
49、END /MEND ( End /Mend ) : 条件/无条件结束
50、WDR ( Watch dog reset ) ： 看门狗复位
51、JMP ( Jump 跳) :跳转
52、LBL ( Label 位置 ) ： 跳转标号
53、FOR ( For 循环 ) ： 循环
54、NEXT ( Next 再下去) ：循环结束
55、SBR ( Subprogram Regulating子程序控制 ) : 子程序调用
56、SBR_T ( Subprogram Regulating Take ) : 带参数子程序调用
57、SCR ( Sequence Control 顺序控制 ) : 步开始
58、SCRT ( Sequence Control Transfer 顺序控制转移 ) : 步转移
59、SCRE ( Sequence Control End 顺序控制结束 ) : 步结束
60、AD_T_TBL ( Add data to table 添加数据到表格中) ： 填数据表
61、FIFO ( First in First out 先进先出 ) ： 先进先出
62、LIFO ( Last in First out 后进先出 ) ：后进先出
63、TBL_FIND ( Table Find 表格查找 ) ： 表查找
64、BCD_I ( Binary Coded Decimal _I 二进制编码的十进制 ) ：BCD 码转整数
65、I_BCD ( I_ Binary Coded DecimaL ) :整数转BCD码
66、B_I ( Bit to int ) ：字节转整数
67、I_B ( int to bit ) ：整数转字节
68、DI_I ( Double int to int ) :双整数转整数
69、I_DI ( int to double int ) :整数转双整数
70、ROUND ( Round 取整 ) : 实数转双整数
71、TRUNC ( Trunc 截取 ) ：转换32位实数整数部分（舍去小数取整）
72、DI_I (double int to int ) :双整数转实数
73、ENCO ( Encode 编码) ： 编码
74、DECO ( Decode 译码) :译码
75、SEG ( Segment decoder分断译码器 ) : 七段显示译码器
76、ATH ( ASCII码 turn hex ) : ASCII码转16进制
77、HTA ( Hexadecimal to ascii) : 16进制转ASCII码
78、ITA ( // int to ascii) : 整数转ASCII码
79、DTA ( // double int to ascii ) : 双整转ASCII码
80、RTA ( // real to ascii) : 实数转ASCII码
81、ATCH (//attach ) : 中断连接
82、DTCH ( Depatch ) : 中断分离
83、HDEF ( High speed counter definition ) : 高速计数器定义
84、HSC ( High Speed Counter 高速计数器 ) ：启动高速计数器
85、PLS ( Pulse 脉冲 ) ：脉冲输出
86、READ_ RTC ( Read real time clock 读实时时钟 ) :读实时时钟
87、SET_RTC ( Set real time clock ) : 写实时时钟
88、XMT ( Transmitter ) : 自由发送
89、RCV ( Receive 接收 ) : 自由接收
90、NETR ( Net read 网络读 ) : 网络读
91、NETW ( Net write 网络写 ) : 网络写
92、GET_ADDR ( Get address 获取地址 ) : 获取口地址
93、SET_ADDR ( Set address 设置地址 ) : 设定口地址
94、PID ( Proportional Integral Differential 比例、积分、微分 ) :比例积分微分调节器。