信息概念的層級性質

特倫斯·迪肯　王萍

摘要：信息哲學中存在的許多爭議，大都是因為“信息”一詞在不同使用語境中指稱的現象不同導致的。香農將“信息”概念的形式縮減為通信媒介的統計屬性，這使得它在以解釋功能和指稱為特色的領域中喪失了有用性。建議可以從區分媒介或信號屬性、指稱屬性以及規范或功能屬性的角度，更準確地描述信息概念。由此，基于符號媒介的內在統計特性所提供的功能可供性，信息理論可以對符號載體和指稱對象的必要過程結構進行描述。

關鍵詞：信息;符號過程;建基;層級結構

中圖分類號：G201文獻標識碼：A文章編號：1673-8268（2022）04-0080-06

一、從信息到符號過程

指稱和意義（significance）不是任何特定的物理基底或信號媒介所固有的（比如，以質量和電荷的方式）。在非技術的意義上，信息的規定性既不是信號的物理屬性，也不是其邏輯屬性，而是一種非內在的關系屬性，并且是由外部的解釋過程符號過程進行“分配”的。因此，無法用忽略了非內在的關系屬性的信息概念來解釋指稱和意義。如果信息概念的定義僅僅相關于其內在的物理統計屬性，那么，該概念便只能限定在忽略其指稱和規范屬性的情況下使用（比如工程環境）。

克勞德·香農（Claude Shannon）于1949年提出了一種定量方法，用于分析和測量通信媒介的信息承載性，這幾乎改變了所有處理信息的科學領域，但是，“形式信息理論的巨大悲劇在于，它的表現力是通過對其旨在描述的東西進行抽象而獲得的”[1]。

盡管香農的方法是通用的信息形式（包括連續信號），但對數字和語言的關注反映出他受到了加密和布爾代數方面背景的影響。

這種對信息概念的形式重構被認為是對該術語通俗用法的抽象。香農指出：“通信的基本問題是在某一點上準確或近似地再現在另一點上所選擇的信號。”盡管通信通常具有意義，但“通信的語義方面與工程問題無關”[2]，后者評估各種形式信號的傳輸、存儲和轉換的需求。這完成了一些關鍵的工作：這種新意義上的“信息”可以用比特為單位進行精確測量。

沃倫·韋弗（Warren Weaver）意識到了“信息”的這種特殊的縮減（reduced）意義，在其與香農的理論一起發表的簡短介紹中明確指出，這是一種高度限制的技術性使用。因此，“信息盡管的確描述了‘模式，但‘與意義無關”[3]。在此開創性著作發表后的幾十年間，這種分析在許多研究領域中得到了廣泛使用，人們常常忽略了技術概念和通俗概念之間的區別。因此，數學信息理論先驅羅伯特·法諾（Robert Fano）在2001年的一次采訪中，認為有必要糾正這種誤解：“我不喜歡信息理論一詞。克洛德也不喜歡。你會發現，‘信息理論一詞表明它是關于信息的理論，但事實并非如此，其實是關于信息的傳輸，而非信息。很多人不理解這一點……我創造了‘互信息（mutual information）一詞來避免這種胡言，強調信息總是關于某物的，是某物提供的有關某物的信息。”[4]筆者在法諾的基礎上進行補充，認為信息具有由某物提供、關于某物、且為了某物的特性，并且不認為互信息的概念可以解決相關性（aboutness）問題。

將“信息”概念在形式上還原為通信媒介的統計屬性，這樣做的巨大吸引力在于，可以把信息概念在哲學目的論方面的麻煩擱置一旁，使得信息概念對還原論科學來說是“安全”的。

僅通過懸置信息內容或指稱、功能性或有用性的任何考量，根據物理媒介的統計屬性來評估“信息”，信息就變成了可精確測量的現象，這與20世紀科學中嚴格的唯物主義形而上學假設保持了一致。此外，通過將符號學問題（semiotic issues）降級至“主觀”語境，可有效地將其看成是附帶的現象，并予以忽略。

但是，這便使信息概念在以解釋功能和指稱為特色的領域中喪失了有用性，如進化生物學、認知神經科學、心理學和社會科學等領域。由于這種信息概念類似于還原性的語言概念，它在這些領域中受限的方式不太明顯。當將信息概念應用于生命有機體的非心理方面，以及通過相似性和指示性方式傳輸信息時，便出現了問題（見下文）。信息理論隱含的語言框架掩蓋了許多重要的符號區別，因為語言是符號交流的一種特殊衍生情況，而非通用情況。語言作為信息理論的通用模型顛倒了其邏輯基礎，是交流新近演化的、最發散（divergent）的指稱形式，它僅由一個物種使用，并且是從其他非語言形式的交流中演變而來，并依賴于這些形式。然而，作為一種信息傳輸媒介，語言與其他符號系統具有某些共同的約束。出于這個原因，語言指稱和使用在高層級的普遍性約束，已經為人們初步了解完整的信息理論中被擱置起來的性質提供了線索。

二、三種嵌套信息理論

信息哲學中許多爭議紛起，是因為“信息”一詞實際上在不同預設的使用語境中指的是不同的現象。這一哲學傳統可追溯到查爾斯·莫里斯（Charles Morris）以及他對查爾斯·桑德斯·皮爾士（Charles Sanders Peirce）最初提出的符號分類的使用，筆者由此區分為三種嵌套屬性，它們通常是在不同語境中使用“信息”一詞所引用的。莫里斯作了三種方法論區分，此后也成了語言研究的標準劃分：句法學、語義學和語用學。在句法分析中，從含義或用法中抽象出句子結構，以便僅研究符號標記（sign token）之間的關系，包括“……從符號與對象或解釋者的關系中抽象出來的符號之間的關系”[5]。語義分析從使用語境中抽象出來，僅分析符號與其含義（meaning）之間的關系;“符號與其名稱的關系以及與它們可能或確實表示的對象的關系”[6]。語用分析則考慮了含義與使用者、特定用途或語境的影響的相關性，即“符號與解釋者的關系”[7]。

遵循這一劃分方式，信息哲學家也區分出了信息概念的相應框架：句法信息、語義信息和語用信息。句法信息通常是指與數學信息理論相關的信息;語義信息則通常被描述為信息的內容，即給定信息源的相關性內容;語用信息是指給定信號用來控制或修改某些過程的功能屬性。

需指出的是，這些區分導致了重大的語言偏見。如上所述，在不適用規約性（symbolic）指稱的領域中，使用這種信息概念特別麻煩。以發燒為例，當一個人的體溫超過華氏100度（約等于攝氏37.8度）時，這便成為其身體發燒狀況的信息。盡管可以將體溫升高描述為句法信息，將推斷出的原因描述為語義信息，但這些用法過度地延伸了語言類比。除了隱喻意義外，“句法”一詞的組合含義和“語義”一詞的定義含義均不適用。

其結果是，信息概念的語言框架成為問題。圍繞信息概念產生的辯論很大一部分可能來源于此。從生物學和進化的角度考慮，語言是極端例外的信息傳輸和保存媒介，它僅在一個物種——智人——且是最新近的演化中出現了一次，并與許多其他媒介共同存在，以便于社會交流。語言的習得和使用很大程度上取決于這個龐大而古老的信息基礎結構，包括經過適當調整的靈長類動物大腦。因此，盡管語言對我們來說是一種熟悉的信息承載媒介，但其非典型的特征可能會誤導我們忽略與其形式相異的其他信息關系的特征。例如，語言可以在許多層次上分析為離散的單元，如聲音單元（音素）和意義單元（語素和單詞）。它們可以重組為許多可能的高階單元（如短語和句子），并以此來傳輸信息。但是，這種數碼組織原則與信息的其他許多形式無關。由于熟悉的語氣而知道朋友的到來，或由于難聞的氣味而感覺到臭鼬的存在，都是信息的來源，但將它們的形式看作是單位的獨特組合或所傳達內容似乎很奇怪。語言是特殊情況，而非通用情況。

因此，盡管筆者發現這三種區分反映了一種有用的范疇分類，但建議以更為一般性的術語重新表達會更加準確。幾乎可以肯定的是，語言學在分析方法上的區別反映了更為普遍的符號邏輯。

筆者建議可以從媒介或信號屬性（語法作為特殊情況）、指稱屬性（含義作為特殊情況）以及規范或功能屬性（語用作為特殊情況）三個方面來準確地描述隱含的三重區分。我們可以將其縮寫為結構信息、指稱信息和規范信息，同時認識到信息的完整概念涉及所有這三個方面。

莫里斯的語言學分類和以上這一更通用的重新定義，都受到了哲學家皮爾士的影響（皮爾士最先系統地提出了符號分類學）。皮爾士嘗試建立包括所有表征關系在內的分類學，其中，他區分了符號載體（sign vehicle）屬性、符號載體相關于其所指稱物的屬性以及建立這一關聯的解釋過程的屬性。皮爾士還指出，任何表征關系的這三個方面都是相互依存的，這種層級的不對稱性在信息研究中有明顯的對應物。因此，形式信息理論對媒介屬性的分析可以不考慮它們的指稱或使用。正是由于能夠撇開這些顧慮，香農（1948年）對信息的分析才成為可能。盡管香農在其分析中繼續使用了“消息”（message）的概念（比如區別于噪聲;不是內在于媒介特征的規范性區別），但在分析中可以忽略該消息所具體指稱的內容。同樣地，盡管可以在忽略該指稱信息被如何使用的情況下，去指定某既定符號載體的可能指稱對象，但是，無法在不明確指稱的情況下，考慮該信息被如何使用。

因此，人們可以拋開高階關系方面，而只關注低階方面，但這并不意味著信息可以還原到其最具有分析意義的極簡屬性。從這些最基本的統計屬性中，無法構造出任何信息源的指稱和規范性方面。最終，具有隱含的規范特征的功能被假設出來，但只要是隱含的，“信息”就成為了僅僅描述物理媒介的某些順序參數的一種方式。這種還原分析的巨大貢獻之一是，它導致了可以用一種更復雜的方式來分析有序和無序的概念。因為可以在不明確指定指稱或功能的情況下分析信息，所以人們一直試圖將信息視為某種物理媒介表現出來的形式，并將這些物理屬性稱為信息本身。作為工程或物理分析中采用的操作性定義，這是完全合法的，但它可能會錯誤地暗示信息規定性中的指稱和規范屬性僅僅是啟發式的主觀臆斷。

綜上所述，可以不考慮指稱或使用來分析媒介屬性;可以不考慮使用來分析指稱屬性，但不可忽略媒介屬性;可以不考慮指稱和媒介屬性來分析功能屬性。皮爾士將這種嵌套的還原分析稱之為脫嵌（prescinding）。

三、計算和結構信息

經典計算理論假定，指稱是通過任意的一對一映射函數由外部進行分配的。這就需要在形式操作和特定的機械過程之間，找到或構造同構性（isomorphism）。例如，通過為每個獨特的機器狀態分配一個符號值，使得機器的操作能夠產生與規約符標記（symbol token）的特定操作相對應的狀態變化。因此，通過某些形式操作的符號和轉換，與發動機的運行狀態和結構變化之間建立映射，使得發動機能夠“計算”該形式操作（盡管這是非常簡單且重復的）。

自啟蒙運動以來，機器隱喻一直是科學解釋的范式模型。但我們一定要認識到，機器是一種理想化的模型，在它所能做的任務中，只有部分服務于其設計功能，而其設計功能是從外部施加的。工程機器可以或大或小地精確實現簡化的演繹功能（比如，若X則Y），因此，僅根據其零件在某時產生的接續物理狀態的變化，便可分析和描述諸如機械鐘等設備。從物理學家的角度來看，它的設計功能，即作為時間流逝的標志，是完全可忽略的，甚至可能不會被一個事先沒有人類文化知識的外星訪客猜到。

因此，盡管時鐘的設計被確定為服務于某種信息功能，可一旦建立并設置運行，它的“功能”就不是其固有屬性，

而只是描述了將其變化模式映射到世界中其他特征上的一種可能方式

，即標志著時間的流逝。還要注意，如果齒輪以某種不適當的方式（比如螺釘松動）連接在一起，它可能仍會以精確且確定的方式進行物理狀態上的更改，但將不再能夠提供其被設計的信息功能，因為這些更改不再符合“被認可的”映射。在這方面，時鐘的功能完全取決于人類用戶的操作使用。同樣，計算或物理信息傳輸過程的形式細節本身并不能決定它被解釋成什么或如何使用該信息。因此，盡管通常將信息與噪聲區分開來，但是這種區分不是由信號本身的任何固有特征帶來的，而是規范性的。

以時鐘為例，我們還可以區分信息規范基礎的兩個關聯項。首先，只有極少的一組時鐘物理屬性用于提供關于時間的信息。這也是所有用于傳輸信息的物理媒介的特征。與時鐘一樣，許多“偶然”后果（如發出的聲音）與其通常的信息功能無關。但是，這種功能附帶的物理特性偏差可能會為修理人員提供信息。當我們考慮過程的物理性和指稱概念的指示性（indexicality）之間的聯系時，這將變得很重要。其次，可以通過多種機制來實現動態約束的形式，使物理過程用來“告知時間”。這在功能主義的哲學范式中被描述為多重可實現性（multiple realizability）。這是因為，事實上指稱和功能都不是物理信號的內在屬性，信息承載媒介中僅有部分物理屬性是相關的，且許多物理配置可以傳達相同的信息，這兩個事實都清楚地表明，規范性和指稱是外部（即通過解釋）施加的屬性。

四、符號接地問題

為了將信息理論和符號學理論整合為統一的信息理論，有必要處理指稱位移（displacement）的問題。這是“相關性”（aboutness）的屬性，即指稱的非內在性。這是認識論的一個古老而基本的問題，即符號載體，如思想和言語，如何能夠為物理世界中的其他對象和過程提供因果關系，進行解釋，即使它們并沒有以任何固有或間接的方式與它們的指稱對象相關。

該經典問題的計算框架化變體，在1990年被史蒂文·哈納德（Steven Harnad）描述為“符號接地問題”（symbol grounding problem）。此處的“符號”一詞，被視為任何符號載體的通用術語，這是一種語言上的類比。這給任何將信息理論與符號學理論統一起來的努力帶來了一個共同的術語問題，在進一步研究之前需要解決這個問題。在符號學的語境中，規約性關系（symbolic relationship）是符號關系（sign relation）的專門子類，而非一般性子類，并且語言指稱被理解為指稱關系的高度派生形式，而不是其基本形式。混淆這些用途可能會導致嚴重的混亂。

通常，術語“接地”是指給予表征關系其潛在的物理相關性，即它所對應的真實世界連接。接地不是“既定”的內在的符號載體屬性，它必須通過解釋過程才能產生。因此，符號載體（sign vehicle）的屬性不能決定指稱，但它可以作為功能可供性（affordances）來幫助解釋過程。

建立指稱接地的兩個主要的內在功能可供性是：符號載體和對象之間分享有形式屬性（相似性，iconicity）。符號載體和指稱對象之間具有某種物理時間相關性或連續性（指示性，indexicality）。

相似性指稱取決于符號載體及其指稱對象之間共享的形式屬性。但是，相似性也可以是高度抽象的。

一旦知道如何辨別某數學方程式由符號中介的等值關系（例如，被解釋的方程式結構和相應的幾何或動力學關系之間的關系），那么該數學方程便是以相似性方式來指稱。

當僅知道如何分辨數值或運算的差異直接對應于其指稱的幾何對象的差異的方式時，一個方程式便可被解釋為是相似性的（如拋物線軌跡方程）。

指示性指稱取決于空間和時間的連續性，來源于共同的物理基礎或底物。因此，簡單的關聯可以成為指示性指稱的基礎。男人襯衫領子上的口紅印對于他的妻子來說可能是個麻煩，樹枝上的尿味對雌性狐猴可能是用于識別的指示符，而小鳥群起的暴躁叫聲則可以表明猛禽的出現。相關的是什么以及如何關聯（偶然的、文化的、演化的）是任意的，但關聯的事實不是。因此，在斯金納箱中的老鼠，聽到鈴聲按下操作桿以獲取喝水獎勵，它便學會了鈴聲是設備狀態的指示符，即使這種匹配來自實驗者的心血來潮。任意的匹配不會使一個成為另一個的符號。對于老鼠而言，重要的是發現這種相關性，以便可以使用鈴聲來表示水的可用性。盡管鈴聲的特定物理屬性與水之間沒有內在聯系，但老鼠領悟到其與喝水獎勵之間可靠的時間相關性，使鈴聲成為了指示符。

規約性指稱不同于相似性和指示性指稱模式，因為指稱的功能可供性不是由符號載體的內在特征提供的。因此，規約性能力是由規約符使用者的不同解釋習慣之間的一種相似性提供的。換言之，規約性指稱的功能可供性是分散式的，而非位于符號載體或媒介結構中。因此，由于選擇符號載體屬性可以不考慮其內在指稱的功能可供性，規約符的內在屬性可以被自由用作其他方面，規約符之間的相似性和指示性關系可以分別提供信息。

如上所述，將規約符號載體當作是規約符（symbol）已變得司空見慣。雖然在信息理論和計算理論中可以不考慮兩者的區分，但在面對指稱接地問題時則不能將其忽略，正如在符號學分析中一樣。當前將字母、數字字符稱為規約符，反映了這些字符已經在數千年中得以發展并用來表達規約符關系（symbolic relations）。但是，當你的計算機屏幕上開始隨機出現字母、數字字符時，這些將被解釋為故障的指示符，而非規約性地指稱任何東西。

正如符號學理論之父皮爾士在一個多世紀前指出的那樣，我們必須區分符號載體的屬性（比如圖畫或口語單詞）及其與指稱對象相關聯的屬性。規約性指稱包括規約符號載體，且同時以規約——中介的方式表征其指稱對象。只有當決定其與指稱對象的關系的屬性也是由于某種共同規則規約時，某物才被視為具有規約性。在這種意義上，規約符具有雙重規約性，它們是規約衍生的符號載體，并通過規約性決定的方式指稱某物。

符號功能可供性的層次結構也對指稱信息和規范信息的關系產生了影響。使用和功能從符號載體屬性中的雙重偏離，類似于規約性指稱偏離其指稱接地的方式。因此，即使對那些生活在法國南部、在洞穴墻壁上繪畫的石器時代人類的信仰和儀式一無所知，我們仍可以輕易地識別出這些石器時代的“藝術家”所繪畫的動物和人類的理想形式。但如果無法重建他們所創造的分散式社會習慣，僅僅解釋它們的相似性內容是不夠的，解釋這些繪畫的規約性意義（如果有的話）或規范功能便超出了我們的能力范圍。為了能夠解釋洞穴壁畫的意義，或已經消失的古代語言中單詞的含義，人們需要對這些處在一個與符號活動共同的文化網絡中的人工制品的使用方式和習慣，即它們之間的相似性和指示性關系有一些先前的經驗。

五、舊理論和新理論的橋梁

盡管形式信息理論分析了符號媒介的內在統計特性，但并未考慮該媒介的形式特性與物理特性之間的關系。正如我們現在所看到的，它們提供了建立相關性關系所必需且關鍵的功能可供性。信息理論可以擴展從而包含這些區別嗎？答案是肯定的。例如，互信息概念可以提供一種具有相似形式化的功能可供性概念，這是因為它有效地提供了對共同形式的度量。對于能夠相似性地指稱其對象的符號載體，需要識別它們之間的一些相互信息。要建立這種特定的映射，使其區別于互信息的其他情況，必須有一個能夠生成此共同抽象屬性的過程。

要識別與指示性類似的信息理論有點復雜，它取決于信息和熱力學意義上的熵的概念。然而，將它們都稱為“熵”是會令人費解的，因為它們的關系不是相同的，正如許多人通常會拒絕使用同一術語來描述不同事物的性質一樣。但是，通過避免混淆兩個熵的概念，可以認識到它們相關的連接（除了它們表面的數學表征相似性之外）。這種“熵連接”依賴于一個事實，即任何符號媒介都是物理媒介。因此，媒介的信息熵必然是其可能存在的不同狀態（比如，香農術語中的“通道”、符號學術語中的符號）的函數。但是，媒介的特定狀態是其與外部物理影響（無論是人為還是其他某種物理影響）之間關系的函數。這意味著信息熵的變化（可能對應于香農的“消息”）也必然對應于其物理熵的一些相關變化，也意味著信息熵的變化與介質的物理熵的變化相關，這是因為一些外在的影響改變了它，它也因此標明了這一點。這些不同的熵概念之間的關系，及其與指稱信息問題的相關性已在迪肯的相關文獻中進行了更詳細的描述[8]。這樣，可以彌合信息理論和符號學理論之間的鴻溝。對此，需要擴展結構信息的概念，包括對媒介的形式和物理特性的分析。但這只是第一步，因為如若提供包括解釋過程如何利用它們來提供指稱和規范性信息在內的完整解釋，仍然需要對利用這些功能可供性的過程進行說明。

六、結論

信息哲學受到三個錯誤假設的阻礙：（1）認為信息是一個單一層級概念，實際上則是一個概念的嵌套層級結構;（2）語言是基本級別的通用信息關系的適當示例，在這種情況下，指稱可以理解為任意映射;（3）只有內在的結構信息是物理的，指稱和規范信息關系是“主觀的”和附帶現象的。

為了建立統一的符號信息理論，需要放棄這些假設。這些假設造成的困惑只能通過認識信息理論是如何嵌入到符號學理論中的來加以解決。為此，必須認識到信息的概念需要分為一般范式的三個層級嵌套的方面：結構、指稱和規范信息。目前，僅結構信息（最初來自香農的工作）具有嚴格的形式定義。搭建這些范式之間的關鍵橋梁，需要確定如何分析結構信息，以使其對應于被描述為相似性、指示性和規約性指稱關系的符號功能可供性。識別這種對應關系需要區分信息承載媒介（或符號載體）的兩個結構特征：與另一種媒介的形式關系和物理關系。互信息的信息理論概念捕獲了相似功能可供性必不可少的形式對應關系，而信息熵和熱力學熵之間的關系則捕獲了指示功能可供性必不可少的物理關系。熵的這兩個非對等概念，因信息媒介的物理性嵌套在更大的物理環境中而聯系在一起。因此，指示性關聯是通過以下事實來調節的：物理環境可能會導致媒介的物理配置發生變化，從而導致其熱力學熵的變化，而這有可能反映在其信息熵的變化中。最終，規約性指稱的功能可供性由相似性和指示性符號關系產生的解釋過程予以支持。

這項分析僅試圖對能夠說明其指稱和規范屬性的統一的信息理論過程進行闡明，余下的是需要發展一種解釋理論，能夠利用這些符號的功能可供性對符號載體和指稱對象的中介關聯的必要過程結構進行描述。但是，我們之前無法確定基本信息的理論特性，也無法分析主要符號單元之間的共同基礎，直到現在，這依舊阻礙著我們將這些領域整合在一起，難以提供統一的符號學意義上完整的信息理論。

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The Hierarchic Nature of the Information Concept

Terrence Deacon WANG Ping

（1. University of? Califormia， Berkeley， Berkeley 3405305， USA;

2. School of Humanities and Social Sciences， Xian Jiaotong University， Xian 710049， China）

Abstract： Many controversies in the philosophy of information arise because the term ‘information actually refers to a different phenomena depending on the context of use that is presupposed. Shannon reduced the form of the concept of “information” to the statistical attribute of communication media， which made it lose its usefulness in the field characterized by interpretive function and reference. The authors suggest that we can describe the concept of information more accurately from the perspective of distinguishing media or signal attributes， referential attributes， and normative or functional attributes. Therefore， based on the functional availability provided by the inherent statistical characteristics of symbol media， information theory can describe the necessary process structure of symbol carrier and reference object.

Keywords： information; semiosis; grounding; hierarchy

（編輯：劉仲秋）