1.3 探讨信息科学的研究模式

1.3.1 信息科学的地位

我们发现，信息的概念在不同的领域、层次和研究方法之间有着这么大的不同。究其原因是探索信息的幅度跨越了众多的学科领域和生活实践。探索信息，学科交叉已经不可避免。当前，信息科学的研究现状实际上非常脆弱或岌岌可危。这倒不是概念不统一，而是缺少跨领域横向交流。与信息科学相关的信息技术、信息哲学以及生命科学、认知科学、传播学、符号学等彼此之间互不干涉，各说各话，毫无争论。它们对信息的基本概念相差如此之大，但一直各行其是，互不相侔。信息科学的发展，需要设计一种共同的探索框架，需要建设一种跨学科的探讨环境，需要构建包容多领域的理论基础。

探索是对观察的事物进行系统化研究的过程，就目的是获得理解和知识，创建理论和获得共识。探索的第一步是提出问题，确定探索领域的基本概念，明确探索的对象和归类；第二步是观察、分析，可以使用查阅资料、实物考察、实验测量和讨论会商等多种形式，最终的目的是寻找可能的答案；第三步是构建答案，对探索的对象进行科学说明，即建立范式，最终形成理论。探索方式又分为自然科学和人文科学两种模式。

自然科学通常与客观性、规律性、总体性等特征联系紧密。自然科学用规律看待世界，只要受过专业训练，运用同样的方法，自然科学研究是可以得到相同结果的；换句话说，自然科学研究的是物质规律，是可重复再现的。自然科学假设，世界是以一种可观察的规律形式存在，科学家的任务是发现这种规律。生物科学使用了统计数学和结构形式的说明方法，其科学科学地位不容否认。但很多科学工作者仍然认为，数学是精确地阐述这种规律的手段，不能用数学表达的事物不能算是规律，以至于不能认为是“科学”。

人文科学与主观性密不可分，旨在探索和研究个性，阐释人们所观察到的差异，或观察和阐释生命群体的行为模式，后者又称为人文社会科学。由于人文科学的观察主体是人类，其观察对象本身就具有主动性和能动性，因此，人文科学研究的阐释过程就比自然科学复杂得多。理论家们注意到，自然科学与人文科学之间存在着基本的差异，尽管二者之间存在共同的物质基础，然而人文科学在物质基础之上表现出的“精神”却是自然科学所没有的。人文科学研究的对象存在于物质基础之上的另一个领域中，不仅为物理学和化学所无，也是生物学所没有的。

我们仔细观察两种科学探索的特点，造成其差异的是中间隔着一种动态因素——信息。自然科学的研究是从物质世界开始，能量主导的物质世界使我们观察到了能量活动的规则，我们称为“自然规律”。人文科学是从人类和社会行为开始，处于信息活动之上，很多自然规律在这里并不能解释人类和社会行为。信息的作用从“基础”这个角度凸显了出来。

没有人承认信息只存在于人类社会或生命群体之中，也没有人认为信息只存在于物理世界，信息交汇于两者之间。所以说，信息研究需要探索性地开辟新路。很多研究学者认识到，自然科学和人文科学并不是两条永远不相交的平行线，而这个交叉点就是信息科学的研究方向。从历史上看，几乎所有自然科学的大科学家同时还是一位著名的人文学学者，他们熟练地使用信息活动方式，运用人文科学的直觉、洞察和创造，更深刻地理解自然科学，创新探索的道路；或者熟练地从自然科学的角度，深入地探索人文科学中的一些现象，并从中得到真知。创造或创新实际上是一种主观过程，即主观思维的过程。通过主观设计的方法观察获得客观的结果，往往产生创新性的成果。所以，探索信息，需要在自然科学和人文科学的交叉点上，设计探索信息的创新性方法。

我们又发现，信息是多种学科领域不可缺乏的基本要素。如果说数学是科学的王冠，那么数学符号实际上是一种信息；如果说生物科学最基本的发现是DNA，那么遗传基因也是一种信息；如果说化学的基础是分子的结构，那么结构还是一种信息。在社会科学领域，交互、传播、文化研究的对象本质上都是信息。信息实际上扮演着人类科学文明最基本的角色。

我们要创造性地设计探索信息的模式。

第一是要跨越自然科学和人文科学两大领域。所谓跨学科研究是指不同学科在对象、目标、原则、方法等几个方面不同程度的融合现象。所谓跨学科的研究方法是指对研究领域的对象进行分解，建立新的对象予以研究，最后将研究成果进行综合。

第二是要跨越人类文明史的局限。信息是生命的基础，探索信息就需要在时间延长线上跨越人类的历史，把时间跨度放到超越人类历史的范围，从生命的历史中去探寻信息的踪迹。

1.3.2 信息科学的范式

新科学的研究总是需要使用新的概念、术语和方法，我们用托马斯·库恩的术语来探讨信息科学的研究。范式可理解为基础定律、标准方法、应用技术和基本原则构成的指导框架，科学研究将在该框架内展开。库恩把能在范式的框架内致力于专门的研究的科学称为“常态科学”；把基本原则方面存在着整体上的分歧和持续争论称为“前科学”。信息科学按照库恩的标准，仍然处于前科学探索阶段。

信息科学的当前任务之一是建立新的范式。

第一，用整体而不是用局部建立信息科学的范式。传统认识事物的模式主要是以局部为基础思考，重点放在单元和要素的构成，从局部推导整体。新范式要转变为依托整体思考，从整体出发考察形成事物的原理和机制。目前一种情况是对信息的研究大多出现在某个局部技术领域，如计算机科学、通信工程、智能工程、遗传工程、生物信息学等，其目的是把信息研究成果转化为一种技术工具。这类研究取得了大量局部性的成果，香农著名的信息论就是从传输这一局部领域出发的传输理论。另一种情况是出现在某类学科，如生物学、认知学、传播学、控制论、社会学，等等，其目的是借用信息概念说明该领域的现象和原理。还有一种情况是把信息研究独立出来，试图抽象地研究信息，造成信息科学变成一种空泛的虚概念，似乎有理，又似乎找不到其作用意义。

信息科学的范式应该从整体出发，跨越物质、生物、认知和社会各层面构造信息活动整体模式，只有通过整体才能了解局部的性质和特征。这反映了现代科学的思维方式，把所有事物看成是相互依赖，不可分割的，都是同一终极实在的暂时构象。信息可以抽象为一种独特的活动，它是物质世界动态过程的构象表象，是事物不可分割相互关联的反映。信息科学的发展，首先需要形成跨越学科、纵横互联的整体思维模式。

第二，用过程而不是用静态结构建立信息科学的概念。新范式将把着眼于静态关系的思维转变为着眼于过程的思维。依据传统范式，科学研究大多是确定一些基础静态关系或模型，着力发现静态关系中存在的相互作用机制，通过这些机制描述过程。静态关系是第一性的，过程是静态关系相互作用的结果。目前，信息科学的很多论著多采用或借鉴认知科学的“信息加工模型”，一种以人或智能生物为主体，以客观事物为客体的静态信息处理流程图。这种模型是一种猜想，既不可能直接观察到，也不大可能提供直接的实验检验方法，因为实际情况复杂的多。但由于缺乏对信息活动的整体认识，往往说不清楚它们是如何开始的、如何发展的、如何产生差异的，最终导致基本概念的缺失。要说明的是，信息加工模型是认知学提出的，目的是解释智能生物的认知过程。搬用认知学的模型说明信息科学，往往使人难以区分信息科学与认知科学界限，信息科学的价值也难以体现出来。

新范式认为过程是第一性的，结构只是过程某一阶段的具体表现。信息科学要从信息活动的全过程出发，从物质域的产生，到生物域的变异，再到认知和社会域的加工处理。从这个角度看，信息加工模型描述的只是信息活动过程的一个片段。信息科学应该从信息活动的全过程建立自己的概念和理论，从过程寻求目前缺失的概念体系。研究信息科学，两个过程不能忽视：一是跨域过程，从物理、生物、认知到社会，信息的产生和加工处理过程；二是进化过程，从有机分子、有机生物、智能生物到人类，信息活动从低级向高级的演化过程。信息科学需要借助新的范式，从向其他学科“借用”理论向原创理论发展，只有信息概念和理论与可观察、可检验的行为挂上钩的时候才能获得科学地位。

第三，用网络模式而不是用静态模型建立信息科学的理论体系。传统科学理论总是建立在一种静态的建筑式结构上。当我们称赞某种理论时，经常的表述是其建立在“牢固的基础之上”。这种思想曾经让多位伟大的科学家认为，科学研究已经达到了某种程度的终极状态。笛卡尔对科学的态度是：“我认为没有什么坚实的东西可以建筑在这样一些变动的基础之上”。问题是科学在发展，并不存在真正意义上的坚实基础。很多科学家容易满足目前的科学发展，总是认为坚实的科学基础已经建立。1907年的诺贝尔物理学奖获得者迈克尔逊曾经说道：“所有比较重要的基本定律和物理科学的事实，都已经被发现，它们已经很稳固地成立，甚至连因为有新的发现而要对它们进行补充的这种可能性，都极其微小”。即使在1988年，霍金也曾经认为：“在谨慎乐观的基础上，我仍然相信，我们可能已经接近于探索自然的终极规律的终点”[3]。现实社会中，我们谁又相信科学存在终极理论？历史一次次的证明，科学发展一定是一而再、再而三地撤去这些所谓的坚实基础，进而得到革命性地发展。

新范式认为科学是一个相互作用的关系网，我们的思维、模型和理论都应该围绕网络构型。随着科学技术的进步，人们认识到复杂性是弥漫在物理域、生物域、认知域和社会域的隐秩序，而这种复杂性逐渐呈现出了网络的轮廓。新范式告诉我们，新型科学需要我们绘制网络地图，我们将沿着这种地图走向新的科学天地。信息是复杂性科学的基本术语。信息科学应该沿着网络通道走向自己的未来。

第四，用生命系统观而不是用机械系统观建立信息科学的哲学观念。我们现在更愿意把系统看作是有机系统，用生命观替代机械观，其原因是生命系统存在着更加完备和一致的整体性、生长性和适应性特征。对生命系统而言，“整体总是大于部分之和。当系统被分解之后，某些东西——即生命本身就不可挽回地失去了。…… 当我们把生命系统剖分成各个部分时，我们所研究的不过是一死物而已。生命，作为系统整体的性质，已经随着剖分的进行而消失殆尽。所以每当我们的兴趣所在是生命本身（即生命网络的主要属性）时，由于生命组织部分之间的相互依赖性，我们不能对这个生命网络进行剖分”[4]。对生命系统的领悟正在改变着我们的思维和世界观。“正如物质科学的哲学理念主导了工业时代，生物科学的哲学理念正在开始主导知识时代。新的理念把知识、人类以及组织结构看作生命系统”[5]。

生物科学越来越展现出一幅生命活动与信息活动和谐演化的画卷。生命孕育了信息，生命依赖于信息，生命活动与信息活动共同进化。信息活动不但在人类社会中存在，在细胞社会中同样存在，各层次上的信息活动相互关联，呈现出信息的本质和全貌。这就是为什么在探讨信息科学理论时大量引入物理学、化学、生物科学、认知科学和社会科学的研究成果的原因。站在信息科学的视角，它们是不可分割的整体，若分解考察，就成为静态的“死物”。

新科学诞生中最吸引人的是创造新的范式，使我们能够使用新范式传播新的思想和思维方式。范式的改变可以理解改变了对世界的思维方式。“科学接受一个新范式以后，将产生视觉的、知觉的及其他心理的转变，以至会以与先前不一样的方式来看这个世界，也可以说，科学家将生活和工作于一个新的世界中”。[6]

本书目的不是定义和论述信息科学，而是准备用新的范式论述信息主导论。系统的、整体的、过程的、网络的、生成的方法，一直贯穿于本书的各章节中。