（中国科学院水生生物研究所谢平，武汉430072）
如果不是这个世界上的生命，谁能检测到信息？
（中国科学院水生生物研究所谢平，武汉430072）
（我想把这份文件交给已故的复旦大学生物信息学教授钟扬先生）
地球，从生命开始，就是一个信息世界，但随后却越来越活跃。我们生活在社会中，每个人都既是信息的感知者，也是信息的生产者。就像人类不知道如何定义生命，而是代代相传，人们不知道如何定义信息，而是代代相传地使用它......消息是什么？"信息是信息，不是物质，不是能量，"控制理论的创始人Weiner说（Wiener 1948），而物理学家说，"信息是负熵"（Brillouin 1956），"所有事物都是位"（Wheeler 1994），"物理世界是由信息本身组成的"（Bekenstein 2003），等等。问题是，如果没有生命，山川、雷电、星星和量子纠缠——谁会欣赏和遐想？虽然当代信息技术给人类生活带来了巨大的变化，但关于信息的性质和定义仍然存在很大的争议。在中国科学院编拟的《21世纪100个跨科学难题》一书中，《什么是信息》甚至被列为100大难关之一。
1. 引言
1.1 生物信息学——丰富多彩，古色古香
信息 - 丰富多彩，生物，社会和自然...甚至生物信息也不是人类的专利，例如，所有生物都有一组遗传信息。"我们使用术语'信息'是因为遗传本身在构建生命方面没有积极作用，而是因为核酸序列决定了遗传特征，"Luin（2007）说。通过一系列复杂的相互作用，这个序列被用来在正确的时间和地点产生生命的所有蛋白质。
DNA是地球上最古老的信息载体。四个核苷酸（A，T，G，C）的排列 - 以三元组的形式 - 记录生命的遗传信息，DNA的编码信息被翻译成氨基酸以指导蛋白质合成。数以百万计的物种使用相同的遗传编码系统。因为，DNA记录的生命信息可以自我复制并传递给孩子，所以有遗传信息叫做。它们代代相传的错误成为生物变异的来源，出乎意料地成为物种进化背后的驱动力，地球上不太可能发生数千万个物种！
此外，生物体内还有许多化学信号物质，如激素，对人体的新陈代谢、生长发育、生殖活动等具有重要的调节作用。
地球表面的生物圈也是一个信息循环，其中数百万植物，动物和微生物通过复杂的物种内和物种间关系形成相互联系和相互依存的物质，能量和信息网络。例如，许多动物以自己的方式感知外部信息 - 颜色（视觉），气味（气味），声音（听觉），有些甚至使用超声波或磁场......这种感觉信息（输入）被转换为神经信号，该信号被传输到大脑，然后返回决策信息指导行为（输出）。行为的结果也可以作为新信息反馈到大脑中，丰富或修改现有知识以形成"学习"。
各种动植物都有自己的生存感知信息（甚至是认知）、加工和利用，对于高等动物来说，生存信息的记忆被储存在大脑中，而我们人类的认知信息也可以存储在纸上或电子设备上。但人类仍然不知道他们的大脑如何识别、编码、存储和使用这些认知信息。例如，我们不知道我们的大脑是否编码视觉信息，更不用说如何编码了。
1.2 现代信息社会之旅
与其他动物最大的区别在于，除了声音（语言）之外，我们人类还可以利用光、电、纸、手机、电脑等来传输或记录大量的文字、图形、声音、图像等感知/认知信息。
人类对外信息使用的记录有着悠久的历史，古籍早已利用草木、候鸟来来往往等信息来整理农业记录，例如，早在1500年前，贾思伟在《奇民艺术》中写道：杏开花，仿佛在宣扬农民快速耕种土壤;春末夏初的杜鹃来了，我们的农民知道它在说什么："阿贡阿瓦，割麦播种"（Yu Keyu and Wan Minju 1973）。
人类通信手段的发展经历了数千年的历史：从信件→电信→光学信件等等。但在工业技术的飞速发展中，它迅速进入了现代信息社会：17世纪和18世纪初的钟表时代→18世纪末和19世纪的蒸汽机时代→20世纪的通信与控制时代→21世纪的互联网和智能时代。
现在，我们生活在一个现代信息时代，通过自己的感官从侧面或从各种信息媒体/载体——报纸、书籍、电视、电话、互联网、微信等——获取、传输和交换信息，每个人在复杂而复杂的信息中通过，信息的丧失是难以想象的！
现代信息技术是丰富多彩的，包括无线通信技术、光通信技术、激光技术、计算机网络技术、遥感技术、数字多媒体技术、大数据技术、智能信息处理技术、互联网技术等诸多领域，人类对各种信息（文本、图像、声音等）的检测、识别、采集、传输、存储、检索和处理 技术已经向所有人显而易见，例如，准确的人脸识别技术已经在商业中得到了广泛的应用。信息论早已不局限于其经典的传播领域，已经或正在渗透到生物学、人工智能、经济学、农学、气象学、资源环境学、心理学、医学、神经科学、化学等领域，催生了生物信息学、智能信息学、经济信息学、农业信息学、气象信息学、资源环境信息学、医学信息学、神经信息学、化学信息学和 其他新学科。
1.3 信息论的诞生
虽然信息这个术语已经使用了2000多年，但信息论的出现是在上个世纪中叶。1948年，美国数学家香农发表了一篇长篇论文《沟通的数学理论》（香农1948），宣告了信息论的正式诞生，以前被称为信息论的"史前时代"（与Benjo 1985）。当时，电子计算机、PCM通信技术和控制理论也出现在历史舞台上。可以说，信息论是为解决通信技术问题而发展起来的，当时它是二进制代码/字符串/数组。当然，通信信息有自己的规范性概念体系：（1）信息的来源——以信号形式发送的信息主体，或者是观察、调查的对象，（2）通道——传输信号的通道或媒介，（3）信息传输对象的场所。信号在传输中可能需要编码、解码、调制等多种形式的转换或处理，当信号被识别时，信号转化为信息（朱月明等，2003）。
1.4 本条的目的
Weiner（1948）曾经说过："科学发展中取得最大收益的领域被忽视了，在既定部门之间没有人的土地......一个人可以是拓扑学家，留声机家或甲虫学家。他在那个领域充满了行话，知道该领域的所有文献，该领域的整个分支，但他倾向于将相邻的科学问题视为与他自己无关的东西，并认为如果他对这些问题感兴趣，那将是对人类土地的不可接受的侵犯"。
我学过生物学，从未学过真正的信息科学，对信息论知之甚少，但近年来，由于对生命起源的兴趣，我涉猎了一点生物信息学，主要是关于遗传信息的起源，并提出了密码学起源的"ATP中心假说"（虽然还在睡觉， 因为它尚不可验证）。最近，我关注了信息科学的核心概念——信息的定义非常混乱——据粗略统计，国内外学术界对信息的定义有200多种（王喆2007），可以说是多种多样，但生物学家的声音却很少。因此，带着忧虑，作者大胆地写了这篇文章，旨在重新发现信息的本质和定义。
2. 词源
根据维基百科，古希腊语中的信息是"alpha"，字面意思是"熊满"或"传达满"在现代希腊语中，"alpha"这个词仍然是一个日常术语，与英语单词"information"具有相同的含义。
术语"信息"由in，形式，-ation组成，前缀具有行动的含义，名词后缀-ation表示"做某事的行动或过程"，因此信息字面意思是"以形式采取行动给予某事"（Capurro 2009）。
根据维基百科，英语中的信息词源自主网格（informatio）的拉丁词根：该名词源自动词"informare"（通知），意思是"给心灵形式"，"纪律"，"指导"，"教导"等（Capurro和Hjørland）。2003）。Informatio有两个含义：本体论和认识论："以形式行事"和"以向他人传授知识的形式行事"（Zhou Liqian 2016）。Inform itself（法语）informer来自拉丁语动词informare，意思是"给予形式"或"形成一种想法"。"信息"在法语、德语和西班牙语中也用于表示"信息"。
早在2000多年前，我国就有使用"信"的记录：希涵洋雄《泰玄书》有"阳极上，阴信发芽"这句话，这里的"信"意为"信息"。此外，在唐代，李忠在一首诗《碧云吉崔春环》（钟义新2002）中写下了"梦破美沈信息，看穿漫漫长路，靠平台"这句话。日本人用"情报"，台湾用"信息"来表示"信息"。
信息的定义
信息的早期定义主要体现了与通信技术、控制理论和热力学的血缘关系。信息概念最有影响力的学者是三位美国数学家，拉尔夫·哈特利（1888-1970），克劳德·埃尔伍德·香农（1916-2001）和韦纳（诺伯特·维纳，1894-1964）（表1），他被称为信息理论的创始人，文纳是控制理论的创始人。Hartley（1928）认为信息是代码和符号，而不是信息本身的内容，并提出通过信息可能具有的连续次数来衡量信息中包含的信息量，从而为信息论的创建提供了一个想法。Shannon（1948）认为信息被用来消除随机不确定性。维纳（1948）的定义强调了我们作为观察者的地位 - 我们在信息中的地位，以及通过信息中介的反馈，这也是其控制理论的核心。但韦纳对信息的定义是哲学性的，他说，"信息是信息，不是物质，不是能量。不承认这一点的唯物主义今天就不可能存在"（维也纳1965）。英国神经生物学家阿什比（W. Ross Ashby，1903-1972）通过"可变性"来定义信息。
早期的信息理论试图与经典热力学（熵，负熵）相结合。Wiener（1948）认为，信息量实际上是负熵，他说："信息量的概念非常自然地从属于统计力学的经典概念：熵。正如系统中的信息量是衡量其组织程度的指标一样，系统的熵是其无组织的度量;"信息是负熵，"法国物理学家莱昂·布里渊（Léon Brillouin，1889-1969）在他1956年的专著《科学与信息理论》（The Theory of Science and Information）中说。美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（1911-2008）曾经说过，"一切都来自位"（惠勒1994）。
Brier（2015）指出，建立普遍信息概念的最大问题是，香农，韦纳，惠勒等人建立客观信息概念的本体论尝试不能包含嵌入生命和社会系统中的含义和经验，特别是因为这些纯粹的数学或负熵相关的信息数学定义不足以适应生命系统和有意识的人类语言中的日常信号游戏。 游戏问题涉及，因为没有证据表明贯穿自然，文化，生活和意识的现实的核心是纯粹的数学，逻辑或计算性质。
表1 外国学者的信息定义
作者
定义
文献
拉尔夫·哈特利
信息是选择的自由
哈特利 1928
克劳德·埃尔伍德
香 农
信息是消除随机不确定性的东西
香农 1948
诺伯特·维纳
信息是信息，既不是物质也不是能量，这是我们与环境交换的东西
维也纳 1948， 1965
罗斯·阿什比
信息的本质在于事物本身的可变性
阿什比 1956
格奥尔格·克劳斯
信息绝不是物质和意识的第三个独立的非依赖性元素，而是物质和意识组成部分以完全特殊的方式融合在一起的某种东西的组合，这使我们有理由说信息具有特殊的性质，这既不是物质的本质，也不是能量的本质。纯粹从物理角度来看，信息是以某种方式排列的信号序列。但仅凭这一点还不足以构成一个定义。毋庸置疑，信息必须具有一定的意义，必须是意义的载体......因此，信息是由物质载体和语义组成的统一整体。
克劳斯 1961
伯杰 A
信息作为自然界的客观现象，在全世界和宇宙中是无所不包的......经典物理学中物质、运动、能量、空间、时间等基本概念已经不足以描述现实世界......人们正在研究能量场（重力，电，磁场等）。这些字段也应作为信息加载器考虑在内。
伯杰 1974
朱塞佩·隆戈
信息是反映事物的形成、关系和差异的东西，它包含在事物的差异中，而不是事物本身。
隆戈 1975
朱可夫
信息 - 这是对组织的衡量，是控制系统及其角色的有目的地调整的结构。
朱可夫 1981
苏瓦罗夫
信息是认知主体可以接收的任何系统的顺序。
苏沃洛夫 1985
现代百科全书和词典的信息定义（表2）主要反映了人类对客观事物的理解（通过观察、学习或交流等）以及从中获取知识等认知信息的过程。
根据维基百科的定义，信息是问题的答案，因此与数据和知识有关，因为数据代表由参数决定的数字，而知识代表对真实事物或抽象概念的理解。关于数据，信息的存在并不一定伴随着观察者，但在知识的情况下，信息需要认知观察者（它是对某种问题的答案。因此，它与数据和知识有关，因为数据代表归因于参数的值，而知识表示对真实事物或抽象概念的理解。就数据而言，信息的存在不一定与观察者耦合，而在知识的情况下，信息需要认知观察者。
百度百科认为，"信息"是指音频、信息、通信系统传输和处理的对象，一般是指人类社会传播的所有内容。人们可以通过获取和识别有关自然和社会的不同信息来区分不同的事物来理解和改变世界。在所有通信和控制系统中，信息是通用通信的一种形式"。
表2 各词典中信息的定义
字典
丹麦语词典
信息术语
该信息仅提供所提问题的答案（信息仅提供对 pos 的回答
问题），所以，"信息"是"对特定问题的答案"
美国传统
字典
信息是获得的知识或事实，特别是关于某事或事件的知识或事实
学习，特别是某个主题或事件），或对实验结果的不确定性数量的描述（实验结果不确定性的数值度量）
柯林斯 英语 词典
信息是通过经验或学习获得的知识，具体、及时地了解某一事件或情况（知识获得超过或研究，知识的具体和及时性）
事件或情况），例如消息。
兰登书屋克纳曼韦伯斯特学院
信息是通过交换或接受有关事实或环境的知识，或通过学习，交流或研究获得的
事实或信息，或通过学习，交流，研究等获得的知识），例如数据。
军事及相关术语词典
信息是以任何媒介或形式显示的事实、数据或指令，或者人类根据现有的表达惯例赋予数据意义（任何媒介或形式中的事实、数据或指令，或含义）
人类通过表示中使用的已知约定分配给数据）。
新华词典
（1）音频、新闻;
（2）信息论是指带有符号的发送报告，其内容事先并未被该符号的接收者所知。
中国学者也提出了很多信息定义（表3），主要是从哲学的角度出发，有的强调信息的本体论或客观性，甚至把信息与物质和能量并列，而另一些人则认为信息是人类对事物的理解。
表3 中国学者对信息的定义
钟焕洙 1980
从客观性到主观性，有一种物质作为媒介。现代科学已经确定，这种媒介物质就是信息。
周怀珍 1980
信息在最一般的意义上被理解为物质和能量在空间和时间中的不均匀分布。这种分布的状态可以看作是材料系统组合的有序排列形式，也可以是不同材料系统相互联系的组织形式。
刘发忠 1981
信息是一种以某种方式对外部世界做出反应的状态。
李明 1984
信息是物质的普遍属性，它以质量、能量和波动的形式，在与任何其他物质系统完全相互作用（或关联）的过程中，表达它所属物质系统的结构、状态和历史。
钟学福 1985
信息属于关系类别。
鲁邦岳 1985
一定的信息是物理运动的状态和关于运动状态的知识，以物质能量在时间和空间上不均匀分布的整体形式来表达。
刘长林 1985
信息是所反映的事物的属性。
杨教书1986
信息是标志着客观物质世界的普遍联系的范畴，它表现了事物之间的差异和各种矛盾关系（客体一主体、物质一精神、实践一理解等）之间的关系因素，反映了矛盾关系是相同和不相同的运动转化过程，是人类正确认识世界、改造世界的一种思维模式。
王振武 1987
信息是主体对多样性信息的选择。
史启良 1988
广义的认识论认为，信息是一般主体对一般客体的表征，或者更一般地说，是信息对他事物的表征。
藏兰和石昭平
1988
信息是事物连接的中介，其内容是事物在交互事物之间传递的运动状态和方式。
郑金山 1989
人类对系统存在模式、运动变化规律和系统间相互作用规律的理解的传递和交换称为信息。也就是说，信息是人类活动的传递和交流，以理解自然，改造自然，认识自己，改造自己。
沈为天 1993
哲学信息概念是指运动属性以外的能量性质，即运动的质量与运动量并排，一般认为是运动的顺序，包括有序和有序的内容。
五家沛 1993
（1）舒适信息，即客观存在的信息，不通过人是否接收而传递，（2）自我信息，即接收者根据特定目的和实际能力获得的信息，可以消除发送方理解的不确定性;（3）累积的信息，即接收者已经掌握的先验信息，是舒适信息的"解释系统"，即区分舒适选择的信息的能力。通过对积累的信息进行"解释"，将自成一体的信息转化为接收者自己的信息。
1994
信息是标志着间接存在的哲学范畴，它是物质的方式和状态（直接存在）的自我展示。
李启顺、苏霞
1996
信息是其他事物中再现的事物的内容、属性、运动状态、存在方式等的自我表征。
李波聪 1997
信息是他在多重关系中的样子。
翟家璇 1997
信息是宇宙中在场、能量和物质的基础上进化而来的四个基本元素。信息是信号主机在通信系统中接收的东西，并且源不会丢失，这消除了关于信号的存在，属性和动态的一些不确定性。信息只能存在于能量或物质的编码结构中;
周红轩 2000
信息是人们感知、接收、理解和理解的信息源传输的各种信号和消息内容的总称。
洪坤汇 2001
在身体上，信息是事物和现象的存在方式之一，而在认识论中，信息是通过特定媒介的主体来显示主要客体之间的关系。
钟一鑫 2002
（1）事物的本体论层次信息是状态的自我表达/自我表达以及事物状态的变化方式。（2）关于主体某物的认识论层面信息，是指主体所感知或所表达的相应事物的运动状态及其变化方式，包括状态的形式、意义和效用及其变化方式。
[2003] 朱月明等
信息是客观事物的运动和变化的内涵，也是通过认识这一内涵而获得的内容的总称。这种来源信息来自信息来源，"感知信息"来自信件所识别内容之间的关系。源信息是"母亲"，"感知信息"是"孩子"。
邓宇等. 2004
信息是对事物属性识别的集合，即"属于物种差异的概念"的本质和数学定义，它涵盖了非生命、生物物、人与物、人与人信息之间信息流动的本质内涵和统一性。
朱志康 2004
信息的本质是变化，但变化并不简单等于信息，只有对象的变化，通过某种方式，作用于主体，构成信息。信息存在于流通中。因此，信息的基本定义应该是相对于主体的客体变化。
董春雨、蒋伟
2004
在物质运动变化的过程中，那些不改变的性质可以被定义为信息，信息是这种物理量或这种性质的最高概括或概括。
和程
2005
信息是客观和现实的，信息是所有物质所具有的物质的方式和状态的客观属性，信息是物质间接存在的标志，信息是物质本身的属性。
罗先汉 2006
一般信息的概念可以用事物的真实状态及其相关规律来表达，可以分为狭义信息和广义信息、自然信息和人类信息，以及客观信息和主观信息等类型。
陈毅庄 2006
信息是客观世界中物质和能量存在与变化的有序形式，是这种形式对自组织系统动力学的反映和重组。
巨人奈奇2006
从认识经济学的角度来看，信息是物质在相互作用过程中所表达的内在逻辑的时空序列，表现为固态信息、运动状态信息、基因状态信息、反应状态信息和思维状态信息五个层次。从本体论的角度来看，信息是一个哲学范畴，标志着物质的间接存在。信息和物质是等价的，信息是全面的、集中的，是潜意识信息和显性信息的统一体。
杨刚元 2007
信息只是生命及其仿生系统对事物及其属性（包括自身）的反映和表达，它源于生命系统的自组织功能，它是表现形式，仿佛它被呈现给生命（或仿生）系统或被提取。信息生成是生物功能的体现，信息表达是基于生物反应环境生态系统中的交互行为。
王勇 2008
通过各种公认的条件，因素，事实和知识，或在受限条件下通过人为手段（思考等）直接或间接（由信息处理器认为）获得的信息（由信息处理器认为）更可靠，并考虑到各种成本， 消除、增加或不改变不确定性的东西。
叶晓燕 2011
信息是物质世界运动状态和变换方式的表达，是物质的本质属性。这里的"物质"是指人类和动物能够识别的所有可能的研究对象，包括人类不断增强认识的外宇宙世界的物理对象，以及主观世界的精神现象;
2012年王志金等人
信息是一种符号，具有共同性和耗时性，信息的含义和价值取决于信息所指（能指）和所指的含义之间的关系，以及信息所处的上下文。
杨学山 2016
信息都是客观存在的，在这里，物理空间、生命空间和信息空间都是客观存在。信息没有质量、没有能量、没有固定的形式，必须依靠载体和/或壳体的存在，可以在不同形式之间转换，借助不同的载波和/或壳体逐渐走向独立发展，最终成为一个独立的自我发展与物理空间、生命空间并排的信息空间。信息以三种模式存在：舒适，自包含和记录状态，这解释了当今使用的几乎所有信息概念。
不同的领域有自己独特的信息内涵，信息在通信技术中主要是符号的顺序，在动物行为中是各种不同的感官信号，在分子生物学中是核苷酸的顺序（三重密码），在物理学中是熵，等等（表4）。
表4 信息在不同领域的含义
田
信息论
信息
理论
信息是符号的排列顺序，信息处理由输入-输出函数组成，该函数表示输出序列，该输出序列映射来自鼻塞的任何输入序列的输入序列
任何将任何输入序列从 .映射到序列的输出，此映射可以是条件性的或确定性的。因此，此处的信息被视为有序的品种序列。
感觉
感官
信息可以用作生物体或系统的输入。一些输入对于生物体功能（如食物）或系统（如能量）很重要，称为因果输入。其他输入只有在与因果输入相关联时才重要，并且可用于预测因果输入何时在以后（或其他地方）发生。
（杜森伯里1992）。例如，信息通常由弱刺激携带，这些刺激必须被特殊的感官系统感知，然后通过能量输入放大，然后才能最终在生物体或系统上工作。
认识
认知
信息被认为包含至少两个相关实体，即任何类别的对象S及其子集R，它本质上是S的特征，或者换句话说，携带有关S的特征（因此是概念）信息。R携带的关于S的信息量被称为S复杂性的变化率，无论R实体是否已经从S中删除.模式，不变性，复杂性，表征和信息 - 通用科学的五个基本结构 - 在一个独特的数学框架内统一（Vigo 2011，2013，2014）。
分子生物学
分子的
生物学
信息是任何可以影响其他模式的形成或转变的模式（Casagrande 1999），从某种意义上说，不需要意识来感知模式。例如，Dna是一个核苷酸序列，影响生物体的形成和发育，但不需要任何意识（Watson 2003，Reilly 2005）。
系统理论
系统
有时似乎假设信息不一定需要包括任何意识，并且系统中循环（通过反馈）的模式可以称为信息。换句话说，信息可以被视为一种潜在的表征，尽管它不是专门为此目的而创建或表征的。因此，该信息也被定义为"制造差异"。
差异）"（贝特森1972）。
物理
物理
在物理学中，物理世界被定义为信息本身的组成（物理世界被定义为
信息构成的趋势（Bekenstein 2003）。例如，这包括所谓的量子纠缠现象，其中粒子独立于它们的分离或光速相互作用，并且没有信息可以比光速更快地传播。
麦克斯韦的思想实验证实了信息与另一个物理特征——熵之间的关系，一个结果是，如果不给系统增加熵，就不可能破坏信息，另一个哲学结果是信息可以与能量互换。
宇宙学
宇宙学
数学宇宙假说认为，从粒子到场，到生物实体和意识，再到多元宇宙本身，一切都可以用信息的数学模式来描述。以此类推，宇宙中的巨大空洞可以被认为是太空中缺乏物质信息（Max 1998）。
（来源：维基百科）
人们也试图总结信息的一般特征（表5），但这并不容易，因为"普遍性"、"客观性"和"动态性"是物理世界的基本属性，并不是信息所独有的。及时性还取决于信息的使用目的，例如，古代地层信息在我们想要探索地球历史的演变时仍然非常重要。当然，可识别性和可传递性很重要，这是获取和使用信息的基本前提。至于是否可以共享，很难一概而论，存在范围和方式的问题。
表5的特点信息
特征
内涵
普遍性
凡是有东西的地方，就一定有信息。信息广泛存在于自然界和人类社会中。
客观性
信息是客观现实的反映，不会随着主观意志而改变。如果信息被人为篡改，它就会失去价值，甚至不能被称为"信息"。
动态
交易是不断变化和发展的，信息必然会随着运动的发展而变化，其内容、形式、容量会随时间而变化。
及时
由于信息的动态性，固定信息的使用价值必然会随着时间的流逝而衰减。
可识别性
人类可以通过感觉器官和科学仪器获取，组织和识别信息。这是人类使用信息的前提。
通过性
信息可以通过各种媒体在人与人之间、人与物、物与物等之间传递。
可共享性
信息和物质、能量明显不同：信息在传递过程中并不是"这么长期"，同一个信息可以由多个主体同时共享，也可以无限复制、传递。
（来源：维基百科）
4. 数据、信息和知识之间的区别
根据Diffen的说法，数据是原始的，需要处理的无组织事实，数据可能很简单，看起来随机且无用，直到它被组织起来（数据是原始的，需要处理的未规范的事实。数据可能是因为它被组织起来的简单，看似随机和无用），当数据被加工，组织，结构化或以范式呈现以使其有用时，它被称为信息（当数据被处理，组织或呈现时）。给定上下文以使其有用，它被称为信息）。例如，过去100年的全球温度记录是数据，如果这些数据的组织和分析显示全球温度正在上升，那就是信息。
Silver（2012）说，"数字本身不会说话，我们说它，我们向它灌输意义"（数字没有办法按照它们的方式进行。我们为他们说话。我们赋予它们意义）。
在信息科学中，信息由数据定义，而知识由信息定义（信息根据数据定义，知识根据信息定义），即知识通常被定义为有组织或操作的信息（知识通常被定义为"有组织的信息"或"作为可操作的信息"）（Rowley 2007）。知识由一系列相互关联的信息（知识包括相互关联的信息链）组成（Hilbert 2016）。
5. 信息量的计算
量化信息演变的第一次尝试是Hartley，当时可传输符号的集合包含n个符号，并且集合选择N符号的序列总共具有nN物种，并且通过接受其中一个序列获得的信息量是H-log nN-N log n（Hartley 1928）。
Shannon提出了一个计算信息量的公式（Shannon 1948），一个由n个符号组成的消息，符号k出现的几率是Pk，即：
这个公式的计算方式与热力学的熵相同，所以也被称为信息熵。从公式可以看出，当每个符号出现的机会相等时，即当"不确定性"最高时，信息熵最大。因此，信息可以被视为"不确定性"或"选择自由"的衡量标准。
信息的基本单位是bit，二进制数字位的缩写，二进制数包含1位信息，如二进制数0101中的信息量为4位。动物神经元对"全有或全无"（兴奋或悬浮）感到兴奋，类似于二进制（1或0）中的数字选择。目前的计算机系统基本上使用二进制计算模式。
6. 信息 - 只属于生活
信息必须是生命的信息，离开生命，客观世界中只有万物的存在和变化，无论多么复杂。信息不仅仅是人类的信息，所有的植物和动物都能感知到自己和环境的信息，并用来指导自己的生存。同一事物对不同物种的信息含义可能非常不同。例如，相同的光对不同的动物意味着完全不同的东西，这取决于它们的光受体的结构和功能。
眼点使鞭毛状头发的祖先能够感觉到光的方向和密度，并执行定向寻光或避光运动，这种功能足以让这些小生命满足他们的生存需求。据说涡旋毛虫可以通过眼神接触来捕食光线。
图1 扁眼蠕虫，红色代表眼点（来源：百度影业）
昆虫有一个称为复杂眼睛的视觉器官（图2），它由大量的小眼睛（ommatidia）组成（例如蝴蝶，蕨类植物的复杂眼睛可以包含约28，000个小眼睛），每个小眼睛是一个单独的光单元，分别由角膜、晶体椎骨、色素细胞、视网膜细胞、视网膜成形细胞等组成。从视网膜细胞向后突出的轴突通过底物汇聚形成视神经。通常每只小眼睛只能形成一个点，通过许多小眼睛般的点可以拼接成一个图像。昆虫比简单的后代更具视觉信息量。
图2 昆虫的再视角（来源：维基百科）
脊椎动物的视觉系统比无脊椎动物的视觉系统更复杂：它们通常包括视网膜，相关的神经通路和神经中枢，以及实现其功能所需的各种辅助系统（图3）。这些辅助系统主要包括：眼睛的外层肌肉，它可以使眼睛的四面八方向上移动，以及眼睛的屈光系统（角膜，晶体等），以确保外部物体在视网膜上形成清晰的图像。
图3 人眼的结构（来源：Scanlon and Sanders 2007）
物种可能以完全不同的方式感知有关同一事物的信息。例如，青蛙眼睛中的感知细胞只能对小的，黑暗的和移动的物体做出反应，因此青蛙可以在膝盖深处，不动的苍蝇堆中饿死，但是一旦苍蝇飞过青蛙的眼睛，青蛙的"昆虫意识"就会突然醒来（Myers 2004）。
对各种环境因素的感知可能因物种而异。例如，许多动物都有使用特定环境信息或信息技术生存的特技，例如使用磁性作为指南针的鸟类，使用太阳偏振光导航的蜜蜂，蝙蝠和海豚（以及我们知道生活在长江中的白鳍鱼）使用声纳寻找猎物或躲避捕食者......我们人类对此无能为力。因此，不能让观察者谈论信息。声纳是蝙蝠和海豚狩猎的信息技术，但对人类来说，揭开这个秘密使它成为我们的认知信息。
7. 生命的开始——从能量到信息
在遗传指令的控制下，生命的内部运作规律经常被错误地贴上"充满活力的理论"的标签："由于科学家还无法找到产生这种生物信息的'编码者'，也无法解释在它们所构建的象征系统中基于生物分子产生生物信息的机制，生命的物理实体不能构成生物信息的明确来源。结果，生物信息仍然莫名其妙地神秘。生物信息和动态物质的作用是"同一工作的魔力"（曹宇和小玲2009）。
在地球上，分子和分子之间的化学作用如何转化为可以保存、识别和利用、自我复制的信息，是物理世界最大的奇迹，也是生命的奇迹！这种原始的生命信息是所有信息的开始，它实现了从孤独的物质世界到丰富多彩的信息世界/生命世界的华丽蜕变。那么这些信息是如何产生的呢？
第一步必须从构建细胞内信息系统开始，该系统花了数亿年的时间才发展出通知物质的能力，成功地将自己的生化过程存储在一种特殊的信息分子DNA中（Shepping 2017a），这样生命就可以被遗传并保持代际之间的同质性。存储种族信息的DNA序列被称为遗传信息，这也是生物信息学研究的核心（Zhong Yang等人，2001，2005）。
一方面，无论是单细胞还是多细胞的形式，所有活着的个体本质上都是能量转换的自动机，另一方面，产生同质个体的生命延续（繁殖）方式自然受到青睐，这是基于为遗传学服务的信息系统的构建。因此，原始生命的生化系统是在能量转化和信息化的协调演化过程中发展起来的，或者更确切地说，是在能量转化的过程中发展起来的。因此，生物信息实现了遗传和生化耦合。
生物信息学系统的核心是三重代码子。ATP在三重密码学的起源中发挥了重要作用，因为它是所有光合作用生物中第一个将光能转化为化学能的产物，它驱动了一系列生化循环（如卡尔文循环，糖酵解酶和三乙酸）循环等）。和元素重组;它通过自身的转化和收缩来告知复杂的生命过程，筛选出用4个碱基编码20多个氨基酸的三重密码学子系统，形成遗传信息的保存、繁殖、转录和翻译的生产系统，以及多肽链作为因果关系的蛋白质和核酸的反馈系统被解释， 在个体生存的定向筛选中，构建了细胞中数百个同时生化反应的复杂系统和规则，最终建立了个体生命的均质化传递机制——遗传学。这就是解释遗传密码子的起源的"ATP中心假说"（图4）。
图4 信息系统在原始生命中的起源，蓝色虚线表示前生命期的演变，红色实线表示从前一生命期到生命期的演变或影响，箭头表示作用或影响的方向（来源：谢平2017a）
为什么世界没有被困在有机汤中？为什么物质会从混乱走向秩序？为什么大自然对同质个体生产的偏好会导致遗传信息的产生？在地球生命演化的早期阶段，包裹在脂质囊泡中的有机物与太阳光能下较长的有机分子相连，积聚在气泡中，之后囊泡破裂，然后积累，然后破裂......来回循环，终于迎来了细胞分裂机制的出现。反复成为法律，记录、保存和使用的规律是一种信息过程。没有个体，就没有生命，由信息连接的生化和遗传系统的进化必须发生在个体身上。遗传信息不仅记录了个体在生活中的建构，还记录了对外部世界的反应模式（各种环境信息）。
在被破译之前，遗传密码不能称为我们的认知信息，但它是所有生物的遗传信息，并且有效地起作用。现在我们知道生命是物质，是能量，是信息。
对环境信息的感知和需求因物种而异，对于水中的眼虫，它们只需要感知周围的微弱光线来引导它们的捕食行为，而陆地上人类的高楼大厦和点亮的红酒和绿色对它们毫无意义。因此，同样的事情，信息对不同物种的意义可以完全不同。人类（当然不是每个人）对世界上几乎所有东西都感兴趣 - 小到基本的粒子，与整个宇宙一样大。因此，人类社会收集的信息是无法估量的。
8. 信息的本质——没有知觉就没有信息
没有感知者，信息就没有意义，而这个感知者就是生命。因此，在生命诞生之前，不可能有知觉及其主观世界，只有客观世界中万物的存在、运动和变化。地球上数以百万计的物种生活在各种环境中，以自己独特的方式感知周围的世界，不仅对相同的信息有不同的敏感性，而且有时具有完全不同的感官信号。一些物种在其一生中的活动不超过1米，而另一些物种（如鸟类，洄游鱼类）每年迁徙数千公里，它们对信息的看法差异很大。
此外，即使在同一物种中，信息也以多种方式被感知。例如，一个人能感知到的信息可以分为视觉信息、听觉信息、味觉信息、嗅觉信息、触觉信息等（图5），它们具有完全不同的性质，人体对它们的感知是通过不同的感觉器官实现的。当然，我们现在几乎不知道这些信息（例如视觉信息）以何种形式传输，存储在何处以及以何种形式存储，以及如何搜索和提取。而人类通过技术手段到现场的识别、图像信息存储和传输已经非常成熟，但为什么这在脑科学中这么难呢？
图5 五个基本感觉器官（来源：谢平2017b）
每个都使用专业领域的信息定义，这没什么大不了的，例如，香农对信息的定义是否不伴随着互联网通信技术的飞速发展？事实上，几乎所有领域都涉及信息，因此要涵盖所有内容，可以在抽象哲学中定义它。但是，如果有必要给"信息"一个既普遍又不那么抽象的定义，作者就被愚弄了：信息是生命的目的产品，包括（1）在生命系统中自动运行的内部信息（例如遗传信息，信息分子），（2）人类或其他生命可以感知或识别的所有事物（内部或外部， 物质的或精神的，过去的或现在的，直接或间接的，具体的或抽象的，等等）- 它们的形式、关系、属性及其运动变化的过程和规律，等认知信息），以及（3）人类通过科学技术记录、保存、传播或创造的信息（如通信信息、智能信息），但所有信息都通过影响某些个体甚至种族的身体、生态、行为或精神，为某些个体甚至种族的生存服务。一个系统（例如，生命系统、生态系统、控制系统、智能系统、社会系统或地球系统等）越复杂或有组织，信息的整体流动就越大。因此，所有客观对象或属性，如物质、能量、场、负熵、秩序、变异性、结构等，都可以是人类或其他生命的信息，但观察者（或感知者）不宜将信息定义为其中之一。本文的定义还包括香农的"信息是消除随机不确定性"和韦纳的"信息是我们与环境交换的东西......是衡量组织程度的"思想。
世界上的一切都是或将要成为人类的信息，技术使人类对信息的感知不断提高——显微镜使我们能够看到分子，望远镜帮助我们观察宇宙，无数专业科学家通过各种精细的实验来揭露自然界之间的复杂关系，为我们不断添加新的认知信息， 结果，我们信息空间的快速发展，激情，进而推动了人类社会科学技术和教育的快速发展，新的人际关系，人与国的关系，经济关系等，使新的信息无穷无尽，丰富多彩，璀璨夺目......这是一种积极的反馈，信息抢购无限...！
简而言之，与任何其他类型的生命相比，人类对自然界（时间和空间）中的物质或精神信息的感知范围，感知能力以及所创造的传输，存储和处理技术的先进性是无与伦比的。人工信息空间和技术（信息产业）已经使自然相形见绌，而自然界已经积累了数十亿年！但Chemo忘记了所有的信息（包括人造的）都来自生命，而无生命没有信息，这是永恒的法则！
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本文的引用方式：
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谢萍（2017）如果不是这个世界上的生命，谁能发现信息？ScienceNet.cn
附言
9月25日，微信朋友传来一则令人震惊的消息：复旦大学生命科学学院钟扬教授在内蒙古鄂尔多斯出差时遭遇车祸身亡，享年53岁。虽然钟扬先生和我并不是很亲密的朋友，但早在20多年前，他还在中国科学院武汉植物研究所，自从他转学到复旦大学后，见面逐渐稀少，但偶尔也会遇到。在我的印象中，他总是如此充满激情，梦想着自己的事业。他对自己的悲惨死亡感到痛惜。我一直在想如何记住，考虑到钟扬先生是生物信息学教授，他会在第11个长假期间感知信息，写下笨拙的"如果世界上没有生命？"向英年早逝的生物信息学人致敬，向他伟大的灵魂致敬。
据我所知，研究植物分子进化和生物多样性的钟扬教授在16年的时间里收集了4000万颗种子，可以储存100到400年。我坚信，一个基因可以给一个国家带来希望，一粒种子可以造福成千上万的人......任何生命都有一天的结束，但我不害怕。因为我的学生会继续走科学探索的道路，而我们收集的种子，也许在几百年后，一个自然的根发芽，那么，我不知道有多少人的梦想会完成......"钟扬教授是一位真正有理想、播种未来的学者！他的名言"不是伟大的梦想家，但善良的梦想家是杰出的"，这是对他伟大一生的深刻诠释！
钟扬——追求生命高播种科学未来
按照目前的科学评价标准，钟扬教授或许不是所谓的"伟大"科学家，但他不拿个人得失，带着崇高的梦想，在未知的科学道路上，无畏的牺牲，荆棘，艰苦的探索，留下希望的种子......因此，他的悲惨死亡被这么多人记住和记住，表明他一直是科学和教育界的精神典范。
在当下的学界，有些人追求名利，庸俗浮躁，一方面热衷于画老虎取悦西方权威，另一方面，为了愚弄公众而制造虚假，有的甚至猖獗的欺诈，令人震惊......本应安静的学术世界很滑稽，似乎陶醉于黄金崇拜和虚假的盛宴......在一些中小学，教师面前的物质欲望岌岌可危——教学不教，巧点名，天价补习，牟取暴利，家长不知所措！老师就是这样，生活怎么会尴尬呢？
对钟扬教授品德的欣赏和赞美，是社会呼唤科教界无私奉献、勇于探索理性回归的强烈信号！我们要发扬"播种未来"的精神，振兴科教事业，实现中华民族伟大复兴的中国梦！
附：张建波先生对钟扬教授诗歌的致敬（创作于2017年9月28.m凌晨1点10分）
你走出了阳
永远像一个追逐梦想的少年
在这方面走向世界
守卫的熵
你是地球最后的风之子
带着孤独的信念
收集种子
存储明天的希望
你掌握着解构生活信息的钥匙
在欢笑的风中畅谈激情
把心深
做一个沉睡的梦
你飘走了
留下一堆科学的基石
应该有继任者
去建造大厅
你的故事
会像你的名字铃铛一样响起
你的语气和微笑
土地荒芜