系统结构与系统三象（2）

系统结构与系统三象 (2)

陈雨思

2001年6月公布 http://entropy.com.cn

六 . 系统三象守恒关系

根据上面的讨论，我们可以进一步大胆地假设：信息 ( 负熵 ) 在过程的各个位点之间也许并不都是守恒的，但在一个完整的过程中是守恒的。这样，客观世界就存在三个基本的守恒关系式：即物质、能量、信息 ( 负熵 ) 的守恒关系。而这三个守恒关系之间还存在着关系。也就是说，系统三象之中还存在一个统一的关系，可称为系统三象守恒关系。

如果系统三象守恒关系成立，那么，科学的分裂将获得很好的解决。让我们描述一下这个前景吧！

根据系统三象守恒关系的结论，可以看到，只有等熵过程才是可逆的，而不等熵过程则不可逆，这就解决了牛顿的可逆时间与普里戈金的不可逆时间的矛盾，即：可逆过程是等熵过程，不可逆过程则是非等熵的。

根据系统三象守恒关系的结论，则克劳胥斯的结论适于熵振荡的熵增阶段；达尔文的结论适于熵振荡的熵减阶段。从全局看，一个完整周期中熵的增减相抵，熵总体上守恒。同时，这也就解释了生命为什么既有熵增，也有熵减的问题。因为生命无非是一个熵振荡过程。

根据系统三象守恒关系的结论，也可以解释人与自然的分化。从系统三象性来看，人类在三象结构中处于强信息位置。生物次之，有机物更次之，无机物更次之。因此，人类社会由于三象性质不同，因而体现出特殊性。特别是生命过程和人类社会存在着复杂的熵振荡，因而其运动规律与自然界有很大区别。但无论人还是自然，它们都统一于系统三象结构、系统三象守恒关系的基点之上。

根据系统三象守恒关系的结论，我们也可以理解东方文化与西方科学的分裂了。东方文化可以说是一种研究熵振荡的文化，这是从全过程和全局上来考虑问题。而西方科学则侧重于分析，即对局部和局部过程的研究，因而得出孤立系统熵增的结论。西方科学使人们对于局部的认识更为深刻，而东方文化则使人们对整体加深了理解。在系统三象结构、系统三象守恒关系的基础上，局部与整体将在更深刻的基础上统一起来，使东、西文化来一次大融合，使人们的思想来一次大飞跃。

七 . 系统三象原理在人工智能中的应用

在今天，人工智能研究经历了“结构模拟—功能模拟—结构模拟”的曲折过程 , 正在走向两者相辅相成的综合。 20 世纪90年代，混合系统—专家网络问世了。

混合系统试图综合神经网络与专家系统两方面的优势来解决智能问题，但是需要一个基础，系统三象原理应用在人工智能中，则可形成信息三象原理，信息三象原理不仅可以为人工智能研究提供一个基础，而且可以对目前很有发展前景的信息理论 ( 如钟义信的全信息理论 ) 给以更合理的解释、补充和启迪。

1. 信息三象原理

纯粹的信息系统是忽略了某些物质性质和能量性质的系统,但是,这样的信息系统仍然具有三象性；这样的信息系统中的每一种信息,也具有三象性 ( 每一种信息均可看作系统点 ) 。

信息的物质性,是指信息的形式 ( 外壳 )。

信息的信息性,是信息的内容 ( 含义 )。

信息的能量性,是信息的功用 ( 功能 )。

由于信息是有结构的，对信息进行三象性划分，意味着按三象性对信息结构进行划分，也就意味着把信息看做三象系统。即把信息看做形式、内容、功用系统，并由此来研究信息的结构、结构转换和结构自组织规律。

不过,信息的形式、内容、功用系统的运动通常不是自在的,而是受控的，如它受思维主体的控制。这种控制使信息的形式、内容、功用系统的运动带上目的性。这种目的性可称为目标。

由此，任何信息都可看做形式、内容、功用、目标系统。

形式、内容、功用、目标间的关系如何呢？

正如语言是实现思维、巩固和传达思维成果 ( 即思想 ) 的工具一样 , 信息的形式也是表现内容、巩固和传达内容的工具。内容通常不是直接产生功用的 , 它要通过一定的信息形式。什么直接决定信息的形式呢？是信息的内容；什么直接决定信息的功用呢？是信息的形式。

内容—形式—功用相继形成近同态 , 由于近同态作用而形成形式、内容、功用间的对应转换 , 使之成为动态的。

内容得形式而行,形式因功用而显,形式、内容、功用随目标而动,形式、内容、功用和目标相互作用,形成一个动态(平衡)系统。

信息的形式、内容、功用、目标系统是一个自组织系统，只有通过对其自组织过程的研究，才能弄清其结构、结构转换和智能化问题。

2. 形式、内容、功用、目标系统的自组织

形式、内容、功用、目标系统自组织的基本形式是 : 互适应多层次压缩自组织形式。

一般系统的互适应多层次压缩自组织过程是，系统的某些部分的相近同态之间产生相互联系和相互作用 ( 存在性干涉 )，出现存在振荡，达到动态平衡，形成稳定结构。稳定结构的形成使参与相互联系和相互作用(存在性干涉)的、系统某些部分的、相近同态的某些性质得以突现, 成为新层次；而系统各部分的其它性质被压缩而成为新层次的混沌背景(存在性分裂)。新层次结构的不断发生（复制），使新层次由特例变成常例。

对信息的形式、内容、功用、目标系统而言，其各组成部分间的联系状况决定了它们相互间是否为近同态；其近同态作用则体现为相近的逻辑步骤。在该系统中,由于新信息进入和原有信息间的新联系,使得该系统出现逻辑矛盾；这种逻辑矛盾导致局部新逻辑关系的出现；局部新逻辑关系继续与其它部份发生联系,从而进一步形成新逻辑关系；各种新旧逻辑关系进一步相联系，消除原来的和新产生的逻辑矛盾，成为逻辑自洽的稳定结构；逻辑自洽的稳定结构使参与逻辑过程的、系统某些部分的、相近同态的某些性质得以突现,成为新的逻辑层次；而系统各部分的其它性质被压缩而成为新逻辑层次的混沌背景(存在性分裂 ) 。新逻辑层次结构的不断发生（复制），使新逻辑层次由特例变成常例。

信息目标系统对于信息的上述自组织过程具有重要导向作用。

在信息自组织过程中，信息量(熵)是变化的,这体现在非守恒信息上。不过，信息恒量也是存在的，这体现在整个过程中的守恒信息(等熵)上。守恒信息在逻辑自洽稳定结构的形成中具有基础和核心的作用。

在信息自组织过程中, 原来的守恒信息和非守恒信息都可能变化,信息系统结构相应变化。例如 ,从黑格尔到费尔巴哈,守恒信息变化了；从黑格尔到左派黑格尔,非守恒信息的变化了。

当然,在通常的形式、内容、功用、目标系统中,守恒信息并不是那么容易找到的。例如,黑格尔的书,它的守恒信息是什么呢？这是一个很复杂的问题。

怎样来寻找守恒信息呢？这就要应用同一性分析 ( 归纳和演绎都是同一性分析 ) 。

现在举一个例子来说明信息的形式、内容、功用、目标系统的自组织过程。

我们对“牛顿死了”这句话进行分析。

“牛顿死了”这句话的内容信息、形式信息、功用信息分别是：

内容信息为：牛顿这个生命体死了。

形式信息则有多种：牛顿去世了；牛顿逝世了；牛顿离开了我们；牛顿到另一个世界去了；…。另外,表达“牛顿死了”可以用各种文字,还可用图象、声音、音乐、…

功用信息则更复杂：一个伟人停止了思考,伟人留下的真空谁来填充？科学将蒙受怎样的损失？世界将如何来悼念这位科学巨匠？他的学说将被怎样评价？牛顿以后的科学将如何发展？…

形式信息与功用信息的联系：不了解牛顿的人会说“牛顿死了”；一般性了解牛顿的人会说“牛顿逝世了”；亲近牛顿的人会说“牛顿离开了我们”；牛顿的亲人会说“他到另一个世界去了”。

虽然形式、内容、功用信息很复杂,但这些信息传递中却有一个不变的东西,即“牛顿死了”。“牛顿死了”即是这个动态平衡系统的不动点(平衡点)。即守恒信息(等熵)。

上例是在我们知道“牛顿死了”这个守恒信息的情况下来讨论的。如果我们不知道“牛顿死了”这个守恒信息,则可从有关“牛顿死了”的形式、内容、功用动态(平衡)体系中寻找到。例如,看到一则“牛顿逝世纪念大会”的通知,则可推知“牛顿死了”。

“牛顿死了”这个守恒信息并非永远守恒,因为形式、内容、功用是一个动态系统,这个系统的运动将导致守恒信息改变。而守恒信息的改变即是信息的自组织、是智能化。

在功用区,可以有这样一些逻辑过程：牛顿死了,但牛顿的英名、思想和事业不死。由此出现局部新逻辑关系：从英名、思想和事业上来讲,“牛顿没死”。

在功用区参照系不确定情况下,“牛顿死了”与“牛顿没死”就会产生逻辑冲突。这种逻辑冲突导致这样的问题：

牛顿是谁？

是生物牛顿 , 还是精神牛顿？

是科学家牛顿 , 还是宗教家牛顿？

什么叫“死”？

“死”是生物性的,还是精神性的？

若是生物性的,它指哪个层次的生物性？

这些问题的回答将导致“牛顿死了”这个守恒信息的改变, 如改变成“生物牛顿死了,精神牛顿没死”,由此,形式信息将随之改变,功用信息亦将随之改变。此时,以“牛顿死了”这个守恒信息为前提的形式、内容、功用系统转变为以“生物牛顿死了 , 精神牛顿没死”这个守恒信息为前提的形式、内容、功用系统。将两个系统相比,后者对“牛顿”、“死”和“牛顿死了”的认识显然深刻多了,即智能化程度提高了。

这个自组织过程可以应用同一性分析法来程序化,从而在电脑中得到实现。

3. 形式、内容、功用、目标系统自组织的形态

在信息的形式、内容、功用、目标系统的自组织过程中，如果趋向于形成“内容/形式/功用”的自组织，则该自组织过程侧重于认识；如果趋向于形成“形式/内容/功用”的自组织，则该自组织过程侧重于理解；如果趋向于形成“功用/内容/形式”的自组织，则该自组织过程侧重于决策。信息目标系统则对于信息形成何种自组织形态具有重要导向作用。

(1) 形式、内容、功用、目标系统与认识

什么叫做认识？认识是构成内容自洽逻辑结构的自组织过程。

认识包括相互关联的两个过程，即信息压缩过程和信息展开过程。信息压缩与寻找守恒信息有关，信息展开与形成自洽逻辑结构有关。

从信息量角度分析，信息功用区所包含的信息量大于信息形式区，信息形式区所包含的信息量大于信息内容区。由于守恒信息在信息内容区表现较明显，故寻找守恒信息的过程,即是通过将信息从信息功用区压缩至信息形式区，然后从信息形式区压缩至信息内容区，从而使信息量减少，守恒信息突现。这是信息压缩过程。

然后，以守恒信息为基点，将信息从信息内容区逻辑地推至信息形式区，然后从信息形式区逻辑地推至信息功用区，即贯通全部形式区、内容区和功用区的逻辑路线。这是信息展开过程。

上述两个过程反复进行，从而使整个形式、内容、功用信息结构成为围绕守恒信息的自洽逻辑结构。

(2) 形式、内容、功用、目标系统与理解

什么叫做理解？理解是构成形式自洽逻辑结构的自组织过程。

理解与认识虽然都是形成自洽逻辑结构的自组织过程，但是，理解并不一定是形成围绕守恒信息的自洽逻辑结构。它往往是以信息形式区的特定信息为基点，将信息从该基点逻辑地推至信息内容区、信息功用区以及信息形式区的其它部分。然后，又从信息内容区、信息功用区和信息形式区的有关部分(如守恒信息)出发，逻辑地推出信息形式区的特定信息。上述两个过程反复进行，则形成贯通内容区、功用区以及形式区的其它部分的逻辑路线。从而使整个形式、内容、功用信息结构成为围绕信息形式区特定信息的自洽逻辑结构。

值得注意，理解往往是要沟通信息内容区和信息功用区，从而为决策提供依据。

(3) 形式、内容、功用、目标系统与决策

什么叫做决策？决策是构成功用自洽逻辑结构的自组织过程。

决策与理解和认识虽然都是形成自洽逻辑结构的自组织过程，但是，决策并不是形成围绕守恒信息或形式区特定信息的自洽逻辑结构，而是要形成围绕信息功用区特定信息的自洽逻辑结构。其过程是以信息功用区的特定信息为基点，将信息从该基点逻辑地推至信息形式区、信息内容区和信息功用区的其它部分。然后，又从信息形式区、信息内容区和信息功用区的有关部分(如有关的形式信息)出发，逻辑地推出信息功用区的特定信息。上述两个过程反复进行，则形成贯通内容区、形式区以及功用区的其它部分的逻辑路线。从而使整个形式、内容、功用信息结构成为围绕信息功用区特定信息的自洽逻辑结构。

值得注意，决策往往是以信息功用区特定信息为基础，而对信息形式区的形式信息进行选择的过程。在决策中，守恒信息仅仅作为一个前提，信息自组织过程主要发生于信息功用区和信息形式区。

在信息的形式、内容、功用、目标系统的自组织过程中，认识、理解和决策是不能截然分开的 , 因为它们不过是信息自组织过程的对称破缺的体现,是信息三象对称破缺的体现,在认识、理解和决策的每一个过程中，通常都包含有其他过程，只不过侧重不同而已。

另外，在一个较大的信息系统中，认识、理解和决策过程往往发生于信息系统的局部，在这个局部中，可以形成自洽逻辑结构，但此局部在与其他局部联系时，或将其放在更大的局部或整体中时，则不一定形成自洽逻辑结构。由于局部与局部的联系不是完全的，则在一个较大的信息系统中，局部与局部间通常总有潜在的逻辑矛盾，因而，一个较大的信息系统总存在某种不稳定性。信息系统自身的不稳定性与新信息的输入，使得信息系统的自组织不断进行，或者说使得认识、理解和决策过程不断进行，从而使得认识、理解和决策过程呈现出阶段和层次来。

关于信息三象理论与现有各种人工智能理论的关系，请参考陈雨思最近将发表的“信息自组织与知识信息处理”一文。

参考文献

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2 列宁.唯物主义与经验批判主义.北京：人民出版社，1960年4月第4版. 120～121

3 恩格斯.反杜林论.北京：人民出版社， 1970年12月.56

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13 中国大百科全书图文数据光盘.哲学卷.北京：中国大百科全书出版社，1999.

(四川大学,电子信箱 chenyusi5225@yeah.net)