信息科學的歷史、現狀與未來閆學

杉武健

編者按：從編者的觀察來看，如果說國外的信息科學研究是星星之火，那么國內的就是熊熊火炬。因為我們有鐘義信、閆學杉、烏琨等老師形成了自洽的、有中國特色的理論體系。從計算機操作到關注計算機技術，從信息技術到信息科學，既有信息科學層面，又有信息哲學層面，完美地勾勒出課程發展的路徑。

有人說，一門新學科進入基礎教育需要花十年以上，即所謂的“十年定律”，而信息科學自2000年開始迅速地發展，時至今日已歷經十幾個春秋。這就促使我們要更加關注信息科學家群體。今年年初，我們對話了信息科學家鐘義信教授，如今我們對話到閆學杉教授，今后我們還將繼續努力為讀者展現其他信息科學家的理論思想，為一線教師打開信息科學的一扇門。

閆學杉：北京大學信息管理系副教授。1997年，發表了《論普通信息科學》一文，文章提出作為統一信息科學的規律性理論，它必須適應于任何一種部門信息科學。1998年，發表了《關于21世紀信息科學發展的一些見解》，首次提出了一個信息科學知識體系。2000年，與北京大學其他幾位學者，共同發起并組織了北京大學交叉信息科學研討班。2005年，參與并組織了在北京師范大學召開的全國信息科學研討會，在會議報告中，將自己過去所提出的“人類信息學”改稱為“社會信息學”。最近，他又將“社會信息學”恢復為“人類信息學”。2007年，在《信息科學的歷史、現狀與未來》一文中，他明確地提出了信息科學的“1+3”結構，即信息科學=（一般信息科學/統一信息理論/理論信息學）+（工程信息科學+自然信息科學+社會信息科學）。2011年，當選國際信息學會副主席。2015年，當選新成立的國際信息學會中國分會副主席兼秘書長。

武健：北京市東四九條小學信息技術課教師、教科研主任。

自1989年從教以來，堅持信息技術課一線教學26年。通過長期的教學積累，逐步形成了個人的教學風格和特色。已在《中國電化教育》《人民教育》《中國信息技術教育》《中小學信息技術教育》等期刊發表論文30余篇，十多萬字。

主要研究方向：從1999年起，主要關注教育主題網站的建設與應用，提倡主題化教學；2003年，在信息技術課中提出“生活算法”一說，并展開了與之相關的內容、方法、評價等研究；自2007年起，開始逐步展開嘗試新媒體、新技術在教育教學活動中的應用，尤其是利用iPad展開信息技術課的教學活動。

對話信息科學家

信息科學的研究者更關注學科中的爭議部分，有爭鳴才會有進步。信息科學教育者，需要引導大家更多關注信息科學的共識點。共識是學科教育的基礎。

——閆學杉

△ 信息科學在國內的研究概況

武健：一線信息技術教師對計算機技術的了解較多，但對信息科學的了解較少。閆老師能否就這個問題給大家講一講信息科學是什么？

閆學杉：什么是信息科學？大家的理解是不太一樣的。從微觀方面說，以中國國家自然科學基金會信息科學部的資助方向為例，信息科學是由計算機科學、自動化科學、電子與信息系統、光學與光電子學、半導體與信息器件五個學科組成的學科群。那么，信息科學除了計算機、通信、半導體、自動化外，是否還有其他部分？

高校對信息科學的理解比較多樣化。清華大學的信息科學學院是以計算機科學、通信科學、自動化科學為主要內容的。北京大學的信息科學研究部門主要有三個：一是信息科學與技術學院。它以計算機科學和通信科學為主要內容，下設信息科學研究中心，早期研究模式識別，后來轉為人工智能、互聯網等與計算機相關的領域，目前研究智能科學。計算機科學和通信科學很多時間簡稱為“信息科學”。二是數學學院的信息科學系，其主要方向是用數學方法研究其他學科中的信息問題，如信息論、生物信息學中的算法理論等。三是信息管理系。早期為圖書情報系，歐美國家對應的稱謂是圖書館信息科學系。在出版圖書、雜志時也往往直接簡稱為“信息科學”。北京大學雖有三個研究信息科學的單位，但彼此之間互不往來。

武健：我們在上大學時就有這樣的疑惑：大專院校的信息科學與技術系是由計算機科學與技術系發展而來的，兩者有什么區別？而到了中小學開始教信息技術課時同樣存在類似的問題。中小學的信息技術課程是由計算機課程發展而來的，那么這兩者的區別是什么？這些問題促使我們關注信息科學。

閆學杉：是的，信息科學研究與信息技術研究既有聯系也有區別，它們的關系很難說清。接著前面的話題說。除了前述的幾個研究單位之外，中國人民大學信息學院的“信息學”是從國民經濟中的信息管理入手，同時負責為全校開設計算機通選課。北京師范大學的情況也比較復雜。大約在上世紀90年代，學校把與信息相關的信息管理與技術系、無線電系和計算機系三系合并起來成立了信息科學學院。由于院內的三個系缺乏共同的科學語言，堅持了一段時間后又重新分開。到目前為止，信息科學學院的計算機科學和通信科學沒有變化，而信息管理與技術系后來被轉移到了政府管理學院。在北京郵電大學，信息科學理論研究可能是做得最好的，但北京郵電大學畢竟是以通信技術為主的工科院校，信息科學基礎理論不會成為該校的核心。

這些高校的情況在國內是具有代表性的，代表著國內大專院校的一些認識。計算機、通信技術的確在信息科學發展歷史中起著推動作用，但不是信息科學的全部。北京中關村地區對信息科學理解的混亂，正是國際信息科學研究現狀的一個縮影。

武健：因此，從“科學_技術”的視角來看，在對信息科學技術的理解上，大專院校與基礎教育都有類似的問題，即對“信息科學”了解很少且不到位。雖然計算機科學與通信科學等對信息科學技術的發展有著重大的推進作用，但信息科學技術不是計算機科學和通信科學等學科的簡單組合。隱藏在背后的問題反映著上上下下對信息科學的普遍理解，而信息技術的教育需要完成的任務之一就是更正這些理解。

△ 信息科學在國外的研究概況

閆學杉：針對“信息科學是什么”的問題，我們再說一說國際的情況。如今，大多數世界級的科技領軍人物均出現在美國，但在信息科學方面，美國對信息科學的理解卻并不領先。他們一般認為，信息科學就是由計算機信息科學和圖書館信息科學組成的，上下各層面的思考也是以此為基礎的。

歐洲的信息科學研究者對信息科學的理解比較前衛。其中德語區、法語區、英語區都有著自己的特點。歐洲的區域差異，體現了更多人從不同的角度對信息科學的思考，產生了很多新思想，而且不被類似美國的那種舊觀念束縛。歐洲的信息科學家們特別關心信息概念在自然科學中的應用，一些新思路推動了信息科學核心理論的建設。

中國、美國和歐洲在信息科學研究方面各具特色。而日本，尤其是日本的東京大學，在信息科學研究整合方面做得最好。俄羅斯的信息科學研究，受1990年之后的休克療法影響嚴重，但在上世紀60、70、80年代，俄羅斯的信息科學研究自成體系，文獻資料也非常豐富。從整體上看，歐洲與中國在信息科學的基礎理論研究方面是在國際上靠前的。在中國信息科學家們的研究中，鐘義信教授的信息科學理論是一個自洽的體系，這在國際上是其他國家根本沒法相比的。

這就是信息科學在國際的研究現狀。不同區域的情況有著較大的差異。有的區域受計算機發展影響較大，有的區域受“科學_技術”工程體系中的工程思想影響較大，有的區域受哲學研究傳統影響較大，各自都有著自己比較關注的內容。到了今天，信息科學的學科內容還沒有一個全球統一的標準。在這種情況下，信息科學未來的發展會更加復雜，更加難預測。

武健：我開始關注信息科學研究后發現，中國的信息科學研究者和信息哲學研究者們，各自都有著自己的理論體系。例如，北京郵電大學鐘義信老師的《信息科學原理》、西安交通大學鄔焜老師的《信息哲學》等，這些著作構成了中國信息科學在世界上的不同地位。也希望您即將完成的《信息科學：概念、體系與展望》，能夠早日出版與讀者見面。

閆學杉：謝謝！

△ 一般信息科學與專業信息學

武健：您提到統一信息科學是不同專業信息科學的共性所在，它們之間的聯系是什么？信息科學與信息技術也存在著密切的聯系嗎？在這些聯系中，信息科學的內容更綜合。從您的個人角度上看，信息科學的核心內容是什么？

閆學杉：信息科學的核心內容是什么？其研究的邊緣在哪里？這些都是信息科學研究中非常重要的問題。信息科學研究的足跡需要跟著信息概念應用的腳步走。信息概念走到哪個學科或領域，信息科學研究者就需要把足跡跟向哪里。把那些信息學科中的一系列信息規律和原理綜合起來，然后進行系統分析，最后就構成了信息科學的核心內容。而信息概念的應用幾乎是所有科學都有的，這是信息科學研究進展緩慢的原因之一。

我們知道，之前的信息科學，其基本概念主要產生于計算機科學、通信科學、圖書館學等學科。除此之外，傳播學、語言學、心理學、新聞學、文學等人文類的學科也都在使用和討論著信息；而社會科學學科，如政治學、經濟學、社會學、法學等也大量地應用到了信息概念。甚至有不少學科直接稱自己為“某某信息學”或“某某信息科學”。因此，信息科學是一門交叉性極強的科學。各學科關注到的基本信息問題，信息科學應理所當然地給予關注和研究。信息科學不應僅僅關注計算機科學、通信科學、圖書館學等學科，還應當關注自然科學、人文科學和社會科學中的各種信息問題。

同時，信息科學與各學科都有著互動發展的特點。最近二十年來，最引人注目的是信息概念在自然科學方面激起的火花。美國優秀天體物理科學家惠勒在1989年提出“萬物源于比特”的理論，其含義是萬物是由信息構成的。惠勒的話引發了許多科學家的進一步思考。在化學科學中，諾貝爾化學獎獲得者萊恩在1987年就提出，由于超分子化學的出現，化學科學將變成一門信息科學。與之類似，諾貝爾生理學或醫學獎獲得者，生物學家胡德在1990年也提出，生物學是一門信息性的科學。現代生物學中的遺傳學、神經學、內分泌學和免疫學是生物學中信息問題比較集中的四個分支。

與自然科學界的提法相對應，人文科學、社會科學中的不少學科也在強調自己的信息性，各種以“某某信息學”命名的學科也在不斷地出現，如教育信息學、藝術信息學、經濟信息學等。

武健：信息科學與各類現代科學和學科有著密切的關系，可以說是各學科的交融點。這對信息科學家來說有利有弊。對于信息科學研究來說，就需要學習和涉獵更多、更廣的學科，之后才能形成研究的基礎。信息科學研究者的準入難度可想而知。但這同時也是信息科學研究的優勢。研究成果會對諸學科有促進與幫助的作用。這種作用對于大眾教育和基礎教育來說有著重要的意義。

閆學杉：信息科學涉獵的交叉學科太多了，準入難度確實很高，知識面較窄的人理解起來確實有很多困難。尤其是目前核心并不明確，但將來肯定會有自己的研究核心和基礎。不過，在大眾教育或基礎教育中，可能不一定非要涉及這些問題。

在信息科學的發展過程中，計算機科學、通信科學、生物科學，甚至物理學等學科，它們對信息科學的建設有很多貢獻和促進。這些學科的發展促進了處于學科交叉位置的信息科學的發展。另外，信息論、控制論、系統論等研究也對信息科學的建立做出了很大的貢獻；計算機科學的出現推動了信息概念的流行；圖書情報學的研究促使人們思考什么才是真正的信息科學。同樣，信息科學也會逐步對各類信息學的進展發揮自己應有的促進作用，盡管現階段的信息科學理論還很單薄，還缺少能夠指導其他專業信息學科研究的統一的信息思考工具和方法。

△ 信息科學中的共識與爭論

武健：對各門類信息學進行相似與不同的歸納，現階段能夠看到一些共識的信息問題，如信息獲取、傳遞、反饋、處理和加工，以及信息響應這些典型的信息過程。這些基本內容是否已經成為公認的信息科學的基本知識內容？

閆學杉：大體是這樣，但也不盡然，這方面沒有見到過太多的爭論。在世界前沿的信息科學研究方面，沒有人對此明確地表示反對，但也沒有人能夠通過思辨或者實證，來證明它們就是信息科學的基礎問題。對于科學家和研究者來說，爭論較多的是圍繞著其他一些問題展開的。例如，用數學方法來描述信息量和信息過程時，爭論最多的是在數學方面，其中包括熵、不定性等。其他還有物質、能量、信息三者的關系是什么，信息的存在方式是什么，信息科學和其他學科的交叉點在哪里，信息科學的研究方法是什么，等等。

在信息科學研究中，用完全歸納法來構建信息科學理論，這遠遠超過了個人的能力。想證明它的成立，就需要對所有的專業信息學，如生物、天文、物理、化學、心理、經濟等學科中的各種信息問題進行分析，需要涉獵每個學科，然后才能去證明學科交融部分的信息科學內容。這恰恰是交叉類科學研究過程中需要面對的一種實際困難。

在信息科學研究中，共識點與爭議點共同存在。雖然信息科學有各種研究難題，但各個專業信息學仍然都在期待著一門統一信息科學基礎理論的問世，期待著信息科學對本學科有著更多的啟發，對自己的研究起到更多的指導作用。

武健：如今，計算機技術和通信技術在飛速地發展，它們推動了信息科學的不斷深入。那么，您是如何看待“信息科學”與“計算機科學技術”之間的關系的？

閆學杉：對于那些不怎么關注信息科學理論的人來說，信息科學就是計算機科學和通信科學的混合物，他們認為這個問題并不復雜。而對于那些關注信息科學理論的人來說，信息科學與各專業信息學的邊緣并不十分清晰。由于歷史的原因，計算機科學與技術和通信科學與技術對信息科學的發展起過重大的促進作用。而一門我們期待的統一信息科學正處于醞釀過程中，它對計算機科學與技術，對通信科學與技術的指導作用還根本談不上。所以，大家的認識并不統一，甚至說還很混亂。

武健：按照我們的理解，信息科學的弱勢和優勢是一體的。信息科學與很多學科有著交叉，正是由于這種交叉點太多，造成了信息科學研究上的難度。但是，也正是有了這些交叉、輻射、互聯，我們才可以期待未來的信息科學能夠對很多學科起到影響，反過來也會促使自己更加精彩。

閆學杉：是這樣的，信息科學研究與其他學科研究相比，邊緣不清、彼此交叉是其最大的特點。將來能夠形成一門統一的信息科學，并能夠在大學里正式講授，它對和信息概念密切相關的學科發展能夠起到一定的指導作用，這是我們非常期待的。

△ 信息科學在基礎教育中的落實

武健：信息科學的基本內容與理論，如“控制_反饋”、信息的典型過程等在基礎教育中都有著重要的作用。尤其是幫助兒童對技術社會、信息社會、現代社會的理解。在教育中既要考慮理論，也要考慮可操作性。您對我們未來的信息科技課程的教育實驗有什么建議與希望？

閆學杉：其實一門學科中的基礎理論往往只有很少的幾個，不過擴展與推演就很廣泛了。例如，理論物理學與應用理論學的關系。信息科學的具體應用其實與信息技術有著密切的關系，所以對于基礎教育來說，“科學”與“技術”兩個概念是否應當連在一起，叫“信息科學技術”好，還是叫“信息科學與技術”好？這個問題需要研究。而在中小學教育甚至大學教育中，信息科學理論的落實都是與技術工具相連的。其中信息技術通常是從信息工具中體現出來的。信息工具，從狹義的角度來說，可以說成是計算機、手機這類的工具。畢竟從歷史上看，計算機、通信對信息科學有著促進作用。而從信息科學的整體和宏觀角度來看，信息工具會更加多樣，像您提出的教育信息學中的“軟工具”概念，就可能屬于廣義信息工具的范疇。

科學與技術的結合需要落實到信息工具，這是一種值得提倡的發展思路，是一種以信息科學理論為指導，以信息技術和工具為落實的發展方向。

信息科學家與研究者首先關注爭議點，沒有爭議點就沒有研究，就沒有學科的發展。而對教育者來說，需要關注的是學科中的共識。那些爭議較少的內容其實是學科中最穩定、最基礎的內容，是教育過程中的重點關注方向。

信息科學進展中出現的新理念，如“控制_反饋”這些概念，以及包括物理學家、化學家、生物學家們提出的自己的學科和信息科學的關系，對中小學生的思維肯定會起到一定的啟發作用。不排除一些理念會塑造學生們未來的人生。中小學的學生求知欲非常強烈，信息技術會激起他們的動手能力，信息科學則會引發他們的思考能力。

武健：基礎教育中的信息技術課程到了新的發展時期。一方面，課程的發展會引入更多的技術；另一方面，需要引導課程向“科學_技術”體系發展。作為信息技術教師，我們希望能夠站在巨人的肩上，更充分地把中國信息科學的優勢引入到教育中。

閆學杉：我同意您的觀點，并會盡自己的努力促進這一事業。

對話印象

信息技術教師對科學家的認識往往是從學科專著開始的。2009年底，我第一次看到《信息科學交叉研究》，在書中認識了閆學杉老師。

這本書是2005年在北京師范大學召開的“信息科學交叉研究研討會”的論文集。如同姜璐教授在序言中所寫的那樣：“我們國內研究信息理論的人相對少一些。大家看到了信息概念的重要，也看到了信息科學研究的困難。”《信息科學交叉研究》一書體現出了信息科學中不同觀點的碰撞，體現了學科研究的熱點，甚至是爭論的焦點。有觀點交鋒，就說明學科有著研究上的熱點，學科正處在發展期。同樣，如果能夠沉下心來對書中的論文進行進一步的分析、品味，也能發現其中的共識——在學科的名稱、內容的結構關系等方面，信息科學家們爭議很少。

我喜歡書中的文字。因為他山之石可以攻玉，信息科學對信息技術有著理論指導作用。雖然，理論與實踐之間的距離遠一些，但是經過思考、加工、整理后，你會發現理論對實踐有著很強的指導與解釋作用。我更喜歡書中的編排體例。每篇論文之后都有名家點評，即使是對苗東升老師、鐘義信老師這樣的大教授所寫的文章也是一視同仁。點評者的言語犀利，毫不客氣，直截了當地闡明文章的優劣以及自己的讀后觀點。這種對文章、對觀點的直接評議，有看法不遮不擋、不藏著掖著的作風是我所欽佩的。我認為這就是中國科學家們的范兒。

書中的“導論”部分僅收錄了一篇論文，就是閆學杉老師寫的《信息科學的過去、現狀和未來》。文章回顧了信息科學的發展歷史，以及其他各學科對信息科學研究的貢獻。然后按照工程信息科學、自然信息科學和社會信息科學的分類，對信息科學的現狀進行了分析。在歷史與現狀的基礎上，閆學杉老師將信息科學發展分成了四個階段：萌芽階段、三足鼎立階段、部門信息學階段，以及跨學科研究和統一研究階段，同時提出了未來信息科學研究的難點與要點。

作為一名信息技術教師，我特別關心書中所描述的信息科學的學科體系。近幾年，我接觸了一些科技教育的工作，從科學與技術相互關系來看，中小學的信息技術課從計算機課程發展到信息技術課程，再走向信息科技，這是課程深化可能的發展路徑之一。

對信息科學發展的回顧，是對信息技術教師深入理解學科內容的最好支持。分析現狀，搞清“科學_技術”、信息科學與相關學科的關系，這是大多數一線教師依靠自身學習難以達到的。因此，這是課程研究中需要完成的工作。

大部分教師對信息科學了解不夠，而信息科學家們將更多的精力放在關注學科中的研究熱點上。如何從信息科學的發展與現狀中尋找到學科的共識，這是中小學教師學習信息科技的任務之一。以《信息科學的過去、現狀和未來》這篇學科綜述性文章為基本軸線，結合其他科學家的理論，能夠讓我們感受到中國的信息科學已經具備的結構與體系了。

雖然，閆學杉老師描述的信息科學體系與西安交通大學人文社會科學學院鄔焜老師對信息科學體系的描述，在外形上不太相同，但內容卻非常類似。從下圖中我們已經能夠看到信息哲學、信息科學、門類/分支信息學、信息技術（工程技術信息學）的學科脈絡和相互關系。這對信息技術課程有著很好的指導作用。雖然類似的內容在文章中比比皆是，但這種量級的綜述性文章只有對本學科有著深入了解，并且是領域研究的帶頭者才能寫得更加深入。就像在《信息科學的過去、現在和未來》一文的點評中車宏安老師所說：“這是一篇力作，搜集的資料全面翔實，顯見作者做過多方面的交叉研究。”

作為一名小學信息技術教師，我一直期待著能夠面對面地請教閆學杉老師。初次見到閆老師，是在一次中外信息科學家的交流活動中。

2013年10月，國際信息學會副主席馬里胡安（Pedro C. Marijuan）研究員和雅恩（Robert Jahn）秘書長以信息科學家的身份來中國訪問。訪問期間，在北京大學作了一場“當代全球信息科學發展”的演講，之后與中國的信息科學家們進行了深入的交流與討論。我有幸參加了這次活動，閆老師正是這次活動的主持人。

信息科學的特點之一是它正在發展之中，研究熱點較多，因而，中外信息科學家的討論也是少有的激烈。科學家間的觀點交鋒是激烈的，甚至有拍案而言的場面出現。

面對著火爆的活動現場，閆老師微笑地協調，不慍不火，不緊不慢。從馬里胡安研究員的生物信息學收斂到信息的一般理論討論，他綜合大家的觀點，一步步地引導大家對不同的觀點進行深入分析。正是這樣的中外科學家交流活動，使我感受到中國的信息科學家們在信息科學一般理論的研究方面，已經站在了世界的前列。

嚴肅、溫和而有內涵，這就是我身邊的閆學杉老師。他堅守學術觀點的精神、溫文爾雅的態度，也是我接觸到的很多中國信息科學家們的特點。本次在對信息科學家的系列采訪中，能夠與閆學杉老師面對面地訪談，這也是我這位一線教師的一種榮幸。

——武健