金觀濤 華國凡：信息傳遞的本質——可能性空間的收縮與重構｜雙體實驗室

大家好，我是船長。

在信息如空氣般無處不在的今天，我們是否真正思考過：信息究竟如何傳遞？它如何影響我們的認知、行為甚至生命本身？我們又是否意識到，每一次信息的接收與發(fā)出，本質上都是一場可能性空間的收縮與重構？

金老師與華老師為我們解答了這些問題。他們指出，信息傳遞并非物質或能量的轉移，而是“可能性空間縮小過程”的傳遞。信息源發(fā)生的事件使其可能性空間縮小，通過傳遞通道，最終引發(fā)接收者可能性空間的相應變化。與此同時，信息傳遞與控制之間也有著深刻的聯(lián)系。例如我們之所以能控制某些如肢體運動等行為，而不能控制如心跳一類的行為，關鍵在于我們是否獲得了足夠的信息。

在信息爆炸卻真假難辨的當下，了解信息傳遞的本質，不僅能幫助我們理解信息如何塑造我們的認知與行為，更能提醒我們，在算法推送、回聲室效應日益加劇的今天，保持信息通道的開放與多元，提升自身對信息的篩選與判斷能力，本質上就是在擴大我們認知與行動的可能性空間。

圖：康定斯基《幾個圓圈》

信息傳遞的本質：可能性空間的收縮與重構

文/金觀濤 [美]華國凡

可能性的縮小與傳遞

信息之所以被稱為信息，就是因為它的可傳遞性。傳遞信息有幾個重要的環(huán)節(jié)，一個稱為信息源，一個稱為信息的接收者。在信息源和接收者之間還必須存在信息傳遞的通道，信息通道把信息源“發(fā)生了什么事件”“傳遞”給接收者。

所謂傳遞，就是信息源和接收者兩個系統(tǒng)之間的聯(lián)系，就是一個事物對其他事物的影響。

莊子和惠子的爭論本質上就是關于信息能否傳遞的問題?；葑诱J為，人不是魚，人就不能知道魚是否快樂。也就是說，魚是否快樂不能作為信息來傳遞。

莊子抓住了惠子的這一個觀點，并將其推而廣之，即如果魚是否快樂不能作為信息傳遞，那將意味著任何事件都不能作為信息傳遞，惠子也不可能知道莊子是否知道。

圖：[唐] 李唐 《 濠梁秋水圖 》

信息在傳遞過程中的形式稱為信號。不同形式的信號傳遞能力是大不一樣的，傳遞途徑也是大不一樣的。

一個茶杯放在桌上，我可以通過多種方法獲得它的信息，我通過眼睛看到它的顏色、形狀，通過手拿感覺它的重量。然而，這種信息傳遞過程只對茶杯旁邊的人才適用。如果電視攝像機對準了茶杯，茶杯的形狀就變成相應的電脈沖和無線電波，無線電波發(fā)射出去，千千萬萬人都能獲得茶杯形狀的信息。

但這樣一來，雖然信息傳得遠，但通過這種方法獲得的信息就不如在茶杯旁邊的人那樣多了。人的眼睛看見茶杯，需要通過視神經把攜帶茶杯形狀的光信號變成電信號，也就是通過一系列傳遞過程才能完成。

那么，信息傳遞過程中的傳遞是什么意思呢？是傳遞物質還是傳遞能量呢？都不是。信息的傳遞是指可能性空間縮小過程的傳遞。信息源發(fā)生的確定性事件使它的可能性空間縮小了，經過傳遞，這種縮小最終導致信息接收者的可能性空間縮小。

因此，所謂信息的傳遞也就是可能性空間變化的傳遞。從這點來說，信息傳遞和控制有密切的關系，信息的傳遞離不開控制，控制也離不開信息的傳遞。

圖：電影《黑客帝國》劇照

我們常說，DNA攜帶著遺傳信息，這是什么意思呢？大家知道，DNA是一個雙螺旋結構，它含有4種不同的堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶。這4個堿基可以組成不同結構的DNA。

不同的堿基排列的形式控制著不同氨基酸，不同氨基酸可以結合成不同的蛋白質，組成不同的酶，不同的酶控制著不同的細胞形態(tài)，不同的細胞形態(tài)決定了生物不同的特征，決定了這一種生物是狗，是貓，還是老鼠，這里我們看到一個控制鏈。

DNA的結構一旦確定（可能性空間縮小到某一狀態(tài)），就引發(fā)一系列可能性空間的縮小，最后決定了遺傳特征的可能性空間縮小，決定了某一物種的形態(tài)。所謂DNA攜帶遺傳信息，實際上是指DNA結構可以控制物種的形態(tài)和特征（圖2.2）。

圖2.2

我收到一封電報，實際上這里也存在著一系列控制行為。妹妹到郵電局去打電報，她的選擇使電報紙上出現的字的可能性空間縮小。電報紙上的不同的字選擇了不同的數字組合，數字組合通過發(fā)報機選擇了不同的無線電信號……一直到我收到電報，引起我頭腦中可能性空間的縮小。

控制與信息的依存

傳遞信息需要我們實行某種控制，反過來，控制過程又必須依賴信息的傳遞。很多時候，我們不能實現有效的控制，是沒有獲得足夠的信息之故，生物反饋在這方面提供了一個很好的例子。

大家知道，一般人不能控制自己的心跳快慢，也不能控制自己的血壓高低。所謂不能控制，人們認為這是人的意志不能對它們施加影響，因此這一類內臟器官的活動通常被稱作“不隨意運動”，與人的意志能夠自由控制的骨骼肌的“隨意運動”相區(qū)別。

實際上，人的意志之所以不能隨意控制這些器官的活動，很大程度上是沒有獲得它們活動情況的足夠信息。

一般說來，位于內臟部位的各種內感受器接受刺激并將沖動傳入中樞后，雖然有時也可能引起一些較模糊的感覺（如飽感、尿意等），但常常不會引起明晰的主觀感覺，而主要引起某種內臟或軀體反射，使體內各器官、系統(tǒng)的活動自動達到平衡與協(xié)調，如使內環(huán)境的理化性質相對穩(wěn)定，心率血壓保持相對恒定等。

而肌肉、關節(jié)的運動和位置的感覺，被稱為本體感覺，它們和其他外感受器的感覺（如皮膚、視覺、聽覺、嗅覺和味覺）一樣，通過特異性傳入系統(tǒng)再傳到大腦皮質相應的特定部位，能夠引起清晰的特定的主觀感覺，人的大腦每時每刻都可以清楚地接收到自己四肢位置和姿勢的信息，因而也就可以有意識地控制它們。

解剖學表明，人體大腦皮質的軀體感覺區(qū)中，對應手指和口唇部的區(qū)域最大，說明大腦對這些部位的信息最敏感，因此人對手指和口唇的控制也最自如，這顯然與人類的勞動和語言有關。

圖：彭菲爾德大腦感覺區(qū)圖譜

根據以上原理，醫(yī)學界發(fā)展出一種生物反饋療法。這種方法認為，只要人能夠時刻清晰地獲得自己內臟活動的信息，比如能夠像感覺到手上拿了什么東西那樣，感到自己的血壓是多少，再經過適當的訓練，就可以控制自己的血壓了。

目前流行的生物反饋治療儀的原理都非常簡單，一般是把心率、血壓、痛覺等內臟信息轉換為數字、燈光、音響等顯示出來，利用眼睛、耳朵等外感覺器輸入大腦。

這方面有許多療效顯著的報道。據說甚至猴子、狗、牛這一類動物經過訓練也可以利用生物反饋治療儀來控制自己的關節(jié)疼痛和胃潰瘍。由于條件反射的本領，大多數病人經過一段時間的訓練之后，離開生物反饋治療儀也能夠獲得一定的控制能力。

這本質上就是利用反饋放大自己的控制能力，從而控制自己原來沒有能力控制的行為。信息論的研究指出，這種反饋之所以能夠實現，關鍵在于構成了信息傳遞的新通道。

信息量的控制價值

實行控制需要獲得足夠的信息量，這是一條重要的原理。

大家也許已經觀察到一些失聲癥患者不一定耳聾，但先天性的耳聾或者在2—3歲前失去聽覺，就一定是聾啞人士，聾啞病人多數屬于這種情況。

他們不能接收到語言的信息，因此也就不能控制自己的發(fā)音器官準確地發(fā)出語言。他們對別人的語言在很大程度上只能靠眼睛觀察神色和口型，猜測別人的意思，但這樣獲得的信息量遠遠不足以使自己學會說話，這些人的發(fā)音器官大多是健全的，只要恢復聽力，他們中間的一些人也許還可以成為出色的歌唱家。

對這個原理，我國古代哲學家已有所覺察。

《列子·湯問》中記載了一段關于紀昌學箭的故事。紀昌向神箭手飛衛(wèi)學箭，飛衛(wèi)對他說：“你先學不眨眼睛，然后才能談及射箭。”紀昌回家之后，就開始練習起來。他妻子織布的時候，他就躺在織布機底下睜大眼睛，注視著來來去去的梭子。這樣學了兩年，紀昌以為自己學得差不多了。

但飛衛(wèi)說：“功夫還不到家，還要學會看才可以。把小的看大，把微小的看得清楚，然后再來告訴我。”紀昌記住飛衛(wèi)的話，他用一根牛毛，縛了一只虱子，吊在窗口，每天站在那里，一心一意地注視著那只虱子。練到后來，那只縛在牛毛上的虱子在他眼睛里一天天大起來了，大得像車輪一樣。

紀昌再去見飛衛(wèi)，飛衛(wèi)很高興地拍拍他的肩膀說：“你已經成功了！”于是飛衛(wèi)再教他怎樣拉弓，怎樣放箭。不久，紀昌就成為百發(fā)百中的神箭手。

這個故事一向被人解釋成學本領要勤學苦練。但勤學苦練射箭只要每天練拉弓放箭就行了，為什么要強調練習眼力呢？顯然，這則故事的意思是要說明眼力和箭法的關系。

圖：紀昌學射

用我們今天的話來說，就是只有獲得目標的足夠信息量，才能控制目標。

信息和控制的依存關系反映了認識論中“知”和“行”的統(tǒng)一，“知”表示獲得信息，“行”表示實行控制。人們只有對外部世界有所認識，才可以能動地去改造它。反之，人們只有參與對外部世界的改造，才能夠獲得對它們的真知。

傳遞信息和實行控制的過程都貫穿著事物可能性空間的變化，并且它們之間存在著一定的質和量的約束關系，這就深刻地揭示了“知”和“行”在本質上的統(tǒng)一。

本文系摘選自《控制論與科學方法論》一書第二章節(jié)第2節(jié)。為便于閱讀，部分段落做了拆分和刪減，推文標題為編者所擬，學術討論請以原文為準。文中部分配圖來源于網絡，如有侵權請聯(lián)系公眾號后臺刪除。

內容編校：穎睿

編發(fā) 審定：船長

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