信息与技术

信息与信息技术基本概念

（摘自：《北京市高中信息技术（第5章）郭善渡编写》）

一、信息

从不同的角度和不同的层次，信息概念有多种不同的说法。

例如，从本体论的层次，常见的信息定义（说法）有：

（1）信息是事物运动的状态和方式。

（2）信息既不是物质，也不是能量，信息就是信息。

（3）信息是事物的差异。

（4）信息是一种关系。

（5）信息是系统的复杂性。

（6）信息是事物相互作用的表现形式。

（7）信息是物质的普遍属性。

（8）信息是物质和能量在时间和空间中分布的不均匀性。

从认识论的层次，常见的信息定义（说法）有：

（9）信息是用以消除认识上的不确定性的东西。

（10）信息是系统组织程度的度量。

（11）信息是有序性的度量。

（12）信息是负熵。

（13）信息是被反映的物质的属性。

（14）信息是作用于人类感觉器官的东西。

（15）信息是通信传输的内容。

（16）信息是加工知识的原材料。

以及，信息就是消息，信息就是数据，信息就是情报，信息就是

知识等。

一般采用的是“信息是事物运动的状态和方式”这一本体论层次

上的定义。该定义揭示了信息的本质，并表明信息是客观存在。从这

个角度说，信息并不依赖于人。至于谈到信息的“功能”，则离不开

使用信息的主体，也就是离不开人。因此可以说，“信息的基本功能

是消除认识上的不确定性”。

“消除认识上的不确定性”，也可以看作是认识论层次上的信息定

义。从这个角度说，信息又具有主观性。究竟如何看待信息的客观性

与主观性是一个尚有争论的哲学问题。一般认为，现实世界是人的世

界，从“人的世界”讨论信息才有意义。在“人的世界”中，信息的

客观性与主观性是辨证统一的。

二、信息的主要特征

1．普遍性和无限性

信息是事物运动的状态和方式，而宇宙中没有绝对的真空，也没

有绝对静止的事物，这就是说信息在宇宙中是普遍存在的。同时，

宇宙中的事物是无限多样的，在无限的时间长河中，事物的发展

变化更是无限的，因此，信息也是无限的。

2．信息的可传递性和共享性

信息无论在空间上还是在时间上都具有传递性。信息在空间的传

递称为通信；信息在时间上的传递称为信息存储。

信息的传递与物资和能源的运输不同。物资和能源在运输时，发

出点发出物资或能源，其本身的数量就要减少。它们遵守质量守恒或

能量守恒定律。信息传递则不同，信源发出信息后，其自身信息并不

减少，而且同一信源可供给多个信宿（信息接收者）。这是信息的又

一个重要特征，也被称为信息的共享性。

3．信息载体的可变换性

信息是事物运动的状态和方式而不是事物本身，因此，一方面，

它必须借助某种符号才能表现出来，而这些符号又必须寄载于某种物

体上；另一方面，同一信息的载体是可以变换的。例如，某一信息可

以用语言符号表述，这个语言符号既可以是汉语，也可以是英语或其

它语言；而这些语言既可以载荷于声波、电磁波，也可以转换成相应

的文字载荷于纸张上。脱离开这些具体的符号及其物质载体，信息及

其传递是不可想象的，而信息载体以及信息本身形式的变换，构成了

信息处理的主要内容。

三、信息与相关概念

信息与信号、数据、消息等概念容易混淆。为了加深对信息概念

的理解，我们对信息与这些相关概念做一比较：

1．信息与数据

数据与信息是计算机科学中常用的两个术语。数据是描述客观事

实、概念的一组文字、数字或符号。它不仅包括数值数据，还包括非

数值数据。例如学籍登记表中的姓名、性别、通讯地址等也叫数据。

数据是信息的素材，根据不同的使用目的和使用对象，可以从原始数

据中经过加工取出不同的信息。虽然一切信息都是从数据中提取，但

并非一切数据都能产生消除不确定性且服务于一定目的的信息。

2．信息与信号

信息通过信号来传递。信号是信息的携带者，但并不是信息本身。

同一种信息既可以用这种信号表示，也可以用另一种信号表示。例如，

在十字路口既可以用警察的手势也可以用红绿灯作为信号，表示是否

可通行的信息。

3．信息与消息

信息是消息的内核，信息是能给人带来新知识的消息。对特定的

接收者，一则消息可能包含丰富的信息，也可能没有信息。

4．信息与知识

信息是知识的“毛坯”，是现象与知识的中介。信息经过科学的

系统的加工，才能上升为知识，知识是同类信息的积聚，是系统化和

优化了的信息。

四、物质、能量和信息

物质、能量和信息是构成世界的三大要素。物质是一种资源，它

提供各种各样的材料。

能量是一种资源，它提供各种形式的动力。信息也是一种资源，

它提供知识和智慧。

科学技术发展史表明，人类对这三种资源的认识并不是同步的，

而是有一个发展过程。

远古时代，人类在漫长的实践过程中，逐渐认识到不同的材料具

有不同的性质，开始注意不断地开发新的材料来改进自己的生产工

具。于是，从古老的石器、木器逐渐发展到铜器、铁器、合金、非金

属等。直到今天，革新材料仍是科技的重要课题。例如，电真空材料、

半导体材料、集成电路材料的陆续问世，使电子计算机发生了四次更

新换代的变化，而激光材料和有机生物器件材料的开发，即将使电子

计算机发展为光计算机和生物计算机。

近代，人们认识到，通过对各种能量的开发、转换和利用，可以

使生产工具获得巨大的驱动力，可以使人力得到解放。人们把材料和

动力结合起来制成许多动力工具，风力工具、水力工具、电力工具、

原子能动力工具代替了人力工具和畜力工具。能量资源的开发，使人

类社会进入较高的水平，使生产力得到较大的提高。

随着社会的进步，人们对信息资源的认识逐渐深化。从20世纪

中叶开始，以计算机和通信技术为核心的现代信息技术相继问世，并

得到迅猛的发展和普及。这不仅大大提高了劳动生产率、改进了产品

的质量、增强了生产工具的适应能力和灵活性，而且为逐渐把人的体

力和脑力从生产过程的束缚中解放出来提供了现实的可能性。

材料，能量和信息三者相互依托，相辅相成，构成了一种和谐完

备的“三位一体”的关系。实际上，任何事物都是由一定的材料构成

的；任何事物运动状态的改变都需要能量来支持；而任何运动着的事

物都具有一定的运动状态和运动方式，都在生产信息。因此，事物（系

统）的材料，能量和信息是互相联系不可分割的。由于人们在认识事

物的时候受到“由表及里”、“由直观到抽象”等认识规律的制约，因

而在历史上先认识了材料，而后及于能量，最终才认识了信息。这只

表现了认识的进程，并不表明三者可以截然分开。直到今天，为了研

究的方便，人们也仍然习惯于对事物的材料，能量和信息分别进行考

察，并分别建立了各自的科学体系，但这决不表明三者在现实世界是

互相独立的。

习题

1·信息的定义有多种，说说你是怎样理解信息概念的。

2·信息的主要特征是什么？

3·谈谈你对“信息是重要资源”的看法。

4.质能关系式：E=MC2,将质量与能量联系起来。请搜索资料，

了解现代哲学和自然科学对信息与物质、信息与能量之间存在关系的

最新观点和论述。

（以下摘自：《北京市高中信息技术教学参考书（郭善渡编写）》）

一、技术

一般认为，技术是人类改变或控制环境的手段或活动，它的基本

功能是辅助人认识世界和改造世界。为了深入理解技术的基本作用和

功能，我们首先考察一下技术的产生和发展的历史。

在远古时代，人类是赤手空拳与大自然周旋的。那时，人类维持

生存和发展的最直接的需要是延长手的长度，以便采摘高处的野果；

增强手的力量，以便更有效地获取猎物；增强脚的能力，以便涉水捕

鱼，并能在同野兽搏斗时及时追逐或躲避。这孕育了最初的技术，其

功能就是“扩展和延长人的手脚和体力”，它们最原始的代表就是棍

棒、石器一类工具的使用技术。

此后，人类开始向更高的目标前进。他们改进自己的工具，例如

将石块打磨成石刀或石斧，将木棒制成“长矛”等。

古人在集体围捕等活动中，产生了通信的需要。最初是用手势或

叫声来表达意志，久而久之出现了语言。当合作者之间距离较远时，

号角、烽火这类最早的通信工具应运而生。此外，由于生产和分配方

面的需要，推动了“结绳记事”、“串珠计数”方法的出现，用来扩展

人脑计数和记忆等处理信息的功能。

从技术产生的过程可以看出，人类在向大自然争取生存和发展的

历程中，技术是通过延长和扩展人体的各种器官的功能来实现其辅人

作用的。这被称为“技术辅人律”。

进一步考察还可以发现早期技术辅人的发展过程：先辅助人延长

了手脚和体力的功能，接着是延长或扩展人的感觉器官、语言器官的

功能，进而是延长或扩展人的思维器官的某些基本功能。由行动器官

到感觉器官、语言器官，再到思维器官，这是最初阶段技术辅人的“三

部曲”。

此后，科技的发展不断循环执行这一“三部曲”，每循环一次，科

技就发展到一个新的阶段。虽然，一般说来不会是一个阶段只有一种

器官的功能得到延长，而是综合地得到发展，但是，在综合发展中明

显的存在着不同时期有不同的着重点的情况。

以近代科技发展的情况为例。自从1781年瓦特发明蒸汽机以及

1866年魏尔德制成实用发电机以来，人们用蒸汽能量和电能成功

地扩展了人的体力，各种机械被研制出来，有效地延长了人手的

功能。同时，还发明制造了轮船、火车等交通工具，大大扩展了

人脚的功能。这就是机械化和电气化的伟大功绩。它大大提高了

社会生产力，使许多国家由农业—手工业社会发展到工业社会。

由于生产规模越来越大、生产过程的节奏越来越快、处理的对象

越来越复杂，这就要求必须有效地扩展和延长人的感觉器官、传导神

经系统和思维器官的功能。于是19世纪中后期到20世纪，一大批新

技术，例如电报、电话、无线电通信、广播、雷达、电视、电子显微

镜、射电望远镜、遥测、遥控、遥感、卫星通信、光导纤维通信、计

算机、计算机网络等如雨后春笋地般发展起来。它们汇成了现代技术

的核心和主流，它们大都是人类感觉器官和传导神经系统功能的扩展

和延伸，而其中的计算机则是人的思维器官功能的扩展和延伸。

如果说18世纪以来的工业革命追求的是实现机械化与电气化，

其结果是将人的体力从劳动中解放出来，那么，20世纪中期以来掀

起的新技术革命追求的则是实现信息化，其结果将会把人从烦琐重复

的脑力劳动中解放出来。

二、信息技术

对信息技术的理解有狭义广义之分。狭义的理解分以下3种：

(1)信息技术就是信息处理的技术，因而将信息技术等同于计算机

(puter)技术。

(2)信息技术是计算机技术与通信技术的结合。这就是所谓的

C&C(puterandmunication)。

(3)信息技术是计算机技术加通信技术加控制技术。这就是所谓

的“3C”技术(puter，munication，Control)。

广义的理解认为，信息技术是指完成信息的获取、传递、加工、

再生和施用等功能的技术。我们从“技术辅人律”的角度，可以

说，信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的技术。

1．人的信息器官及其功能

（1）感觉器官

包括视觉器官、听觉器官、嗅觉器官、味觉器官和触觉器官，即

眼耳鼻舌身“五官”。感觉器官的主要功能是获取信息。

（2）传导神经系统

包括导入神经网络、导出神经网络和中间神经网络等。传导神经

的功能是传递信息。通过导入神经网络把感觉器官获得的信息传送给

思维器官；通过导出神经网络把思维器官加工后的信息传送给其它器

官。

（3）思维器官

大脑是人的思维器官。思维器官担负着存储信息、检索信息、加

工信息和再生信息的复杂任务。通过存储、检索、加工信息得到对于

外部事物运动状态和规律的认识，通过再生信息（决策）形成变革外

部事物的策略信息。

（4）效应器官

包括操作器官（手）、行走器官（脚）和语言器官（口）等。效

应器官的功能是施用信息。通过操作器官和行走器官执行大脑发出的

命令，或者通过语言器官表达大脑产生的意志，使这些信息产生实际

的效用。

2．信息技术的基本内容

与人的四种信息器官相对应，信息技术的基本内容包括感测技

术、通信技术、智能技术和控制技术。

(1)感测技术

包括传感技术和测量技术，如遥感、遥测技术等。它们是感觉器

官功能的延长，使人们更好地从外部世界获得信息。

(2)通信技术

通信技术的功能是传递信息，它是传导神经系统功能的延长。

(3)智能技术

包括计算机硬件技术、软件技术、人工神经网络等。它们是思维

器官功能的延长，能帮助人更好地存储信息、检索信息、加工信息和

再生信息。

(4)控制技术

控制技术的功能是根据指令信息对外部事物的运动状态和方式

实施干预，是效应器官功能的扩展和延长。

20世纪中后期用来，在以上四种信息技术中，智能技术，也就是

计算机的硬软件技术处于核心地位。这不仅是由于它起着统帅的

作用，而且还因为计算机技术已经无孔不入地渗透到其它三种技

术中。

三、五次信息技术革命

迄今，人类历史已经历了五次信息技术的革命（简称信息革命）。

第一次信息革命是语言的使用，约发生在距今35000~50000年

前。语言是思维的工具，也是传播信息的工具。使用语言是人类区别

于其它生物的重要特征之一。人类使用大脑存储信息，使用语言交流

和传播信息。

第二次信息革命是文字的使用。大约在公元前3500年出现了文

字。文字的出现使人类信息的存储和传播取得了重大的突破，超越了

时间和地域的局限。

第三次信息革命是印刷技术的应用。大约在公元1040年，我国

开始使用活字印刷技术（欧洲人1451年开始使用印刷技术）。印刷术

的广泛应用使书籍和报刊成为信息存储和传播的重要媒介，有力地推

动了人类文明的进步。

第四次信息革命是电讯(电报、电话、广播、电视)的发明和普及

应用。

1837年美国人莫尔斯研制了世界上第一台有线电报机。电报机

利用电磁感应原理（有电流通过，电磁体有磁性，无电流通过，电磁

体无磁性），使电磁体上连着的笔发生转动，从而在纸带上画出点、

线符号。这些符号的适当组合（称为莫尔斯电码），可以表示全部字

母，于是文字就可以经电线传送出去了。1844年5月24日，伴随着

动人的“滴答”声，人类历史上的第一份电报从美国国会大厦传送到

了40英里外的巴尔的摩城。

电报的发明无疑是人类通信史上一个杰出的贡献。但人们对打电

报通信还不满足，因为打电报需要包括两次译码在内的多道手续，而

且，电报只能单方向传送信息，等到对方回电报，又要花去不少时间。

于是，有不少发明家致力于电话的研制。1876年3月10日，这是人

类通信史上又一个值得纪念的日子。这一天，美国人贝尔用自制的电

话同他的助手通了话。

1864年英国著名物理学家麦克斯韦发表了一篇论文《电与磁》，

预言了电磁波的存在。1895年俄国人波波夫和意大利人马可尼分别

成功地进行了无线电通信实验。

1894年电影问世。1925年英国首次播映电视。20世纪40年代

以来，电信事业有了长足的进展，大大加快了信息传播的速度和效率。

第五次信息革命始于本世纪六十年代，其标志是计算机的普及应

用及计算机与现代通信技术的结合。电子计算机以处理速度快、存储

容量大、计算精度高和通用性强等特点，扩大和延伸了人脑的思维功

能。计算机作为信息处理工具，在信息的存储、交流、传播方面，是

目前任何其它技术无法与之相比的。

最近三十年来，在计算机技术的支持下，微波通信、卫星通信、

移动电话通信、综合业务数字网、国际互联网等通信技术，以及通信

数字化、有线传输光纤化都得到了蓬勃的发展。