《Jakościowa teoria informacji》(《定性信息论》,1970)具有严格阐述的结构:理论的概念在书中获得编号定义(少数辅助概念除外,见本文末尾),而每条定义只使用此前已定义的概念或在文中不加定义而采用的概念。本导读沿着同一条道路,从最简单的概念走向最复杂的概念,并说明引入每个概念的用意。定义载于词条卡片,链接通向这些卡片;按原书顺序排列的完整清单见按顺序阅读定义视图,本领域的统计数字见定性信息论页面。
方法:先有现象,后有名称
马里安·马祖尔(Marian Mazur)并不从“人们把什么称为信息”这个问题入手。那样做会预先赋予这个词一种尚待确定的意义。他转而选定研究对象:控制现象,因为在任何有人谈论信息的场合,涉及的都是对某种目标的追求。“信息”这一名称要到后来,才按照术语约定的原则,赋予分析中分离出来的诸概念之一(第 27 页)。
因此,在引言一章之后,编号的讲授以控制论的概念开篇:受控系统、施控系统、控制通道、控制回路和控制过程。在每条通道中都是一个系统作用于另一个系统,所以马祖尔从一般意义上考察位于作用源与作用接收体之间的通道。
消息与消息集
控制所涉及的不是力和能量的多少,而是物理状态之间的差别。由此产生了这一理论自己的基本概念:消息,即通道中的一种物理状态,它之所以重要,是因为它能够与另一种状态区别开来。凡是能够加以区别的东西都可以是消息:被测量的数值、颜色、字母、音调、交通标志(第 38 页)。
消息可以按两种方式分组。横向消息集是通道同一位置上的消息,纵向消息集则是沿通道一个由另一个相继产生的消息。作用源输出端的消息是原像,接收体输入端的消息是映像,居于二者之间的是中间消息。马祖尔举了许多例子:被测量的数值与仪表的示数,发出和收到的电报文本,地形与地图,词典中的法语词及其英语对应词(《定性信息论》,第 36 页)。原像未必先于映像:讲述往事的书信或已灭绝物种的化石,是依据历史的控制;火焰的颜色显示其温度,是依据诊断的控制;天体目前的位置预示未来的日食,则是依据预测的控制(第 37–38 页)。
变换:消息之间的联系
既然有了消息,就需要描述它们之间的联系。马祖尔在这里有意放弃关系这一概念——它需要附加太多限定——而构建自己的工具(第 41 页)。其基础是消息关联——一个无序对——以及变换,即从这一对中的一个消息过渡到另一个消息。作为出发点的消息是原始消息,结果是派生消息。
马祖尔在这一对概念之上建立起整个分类。消息互不相同时,变换是非平凡变换;消息并无不同时,则是平凡变换。平凡变换或为恒等变换(同一个消息),或为相等变换(两个各自独立但完全相同的消息)。每个变换都有其逆变换。变换由运算构成,而每个运算都有运算种类和运算参数:在加六这一运算中,种类是加法,参数是数字六(第 45 页)。由此得到:由运算确定的运算变换;对某一集合中所有对都相同的基本变换;以及仅凭它把给定的一对联系在一起这一点而确定的关联变换——表格和双语词典就建立在这类联系之上(第 64 页)。排列成序列的各对构成变换链,而链中相继各变换的复合就是合成变换。
码与信息
现在,同一套材料被使用两次。取自纵向消息集的一对是编码关联,其中的变换是码。取自横向消息集的一对是信息关联,其中的变换是信息。因此,码描述的是沿通道的过渡,信息描述的是通道同一位置上消息之间的联系。在这里,信息不是一个数量,而是一种变换。
变换的全部分类都移用到这两个概念上:有平凡码和非平凡码、恒等码、相等码、逆码、运算码、基本码、关联码,同样也有平凡信息、非平凡信息、运算信息或基本信息。马祖尔的例子是:送达收信人的信是恒等码,它的副本是相等码;在实地使用地图,就是绘制地图所用之码的逆码;英法词典所含的码,与法英词典的码互为逆码(第 61 页)。从“most”到“mosty”(波兰语“桥”的单数与复数)的过渡是运算信息:运算的种类是添写,参数是字母(第 75 页)。同一纵向集合中由相继的码联系起来的消息构成码链,而同一横向集合中由信息联系起来的消息构成信息链。
信息传递及其四种主要类型
信息传递就是把原像一侧存在的信息转化为映像一侧的信息——例如测量或绘制地图(第 82 页)。比较两侧非平凡信息的数目,可以得到三种情形:虚构型信息传递(映像一侧的非平凡信息更多)、隐匿型信息传递(更少)和混淆型信息传递(两者兼有)。不过,基本的划分是按码链的结构进行的。
当映像携带与原像相同的信息时,便发生保真信息传递。平凡保真信息传递是直接使用原像本身——所以机关要求出示原始文件(恒等保真信息传递)——或者使用忠实的副本和复制品(相等保真信息传递,第 94–95 页)。模拟保真信息传递如地形图或照片放大(第 100 页);补偿型保真信息传递如一种电压表,其指针偏转随电压的平方增长,而刻度的排布恰好使误差相互抵消(第 108–109 页);比较型保真信息传递如用天平称重,其中起作用的是零位(第 113 页);消除型保真信息传递则建立在码链彼此分离的基础上。
当某些消息同时属于几条码链时,便出现伪信息传递;其结果是伪信息。原像共有而映像各异时,是虚构型伪信息传递——好比把白光分解为各种颜色的棱镜(第 120 页)。映像共有而原像各异时,是隐匿型伪信息传递:烧坏的信号灯不论有无电压都不亮(第 122 页)。两者的组合就是混淆型伪信息传递。
误信息传递是某些码链不完整的情形;其结果是误信息。如果链中缺少原像,属于虚构型误信息传递:损坏的电压表回落到零,尽管电压并未改变;列车时刻表上列有一趟并不开行的列车(第 142 页)。如果缺少映像,则属于隐匿型误信息传递:电压出现了,指针却仍停在零位(第 143 页)。测量误差——电流表显示的数值与实际数值不同——是混淆型误信息传递(第 145 页)。
第四种类型由旁消息引入:这种消息属于通道同一位置上被比较的集合,但不位于任何码链上:没有任何码把它沿通道传送,尽管它借助同一位置上的另一个消息而出现。与这样的消息成对的信息是旁信息,而出现旁信息的信息传递是旁信息传递。马祖尔用发电厂和变电站的信号灯加以说明:变电站信号灯亮起,告诉值班人员发电厂的信号灯也已亮起,尽管并没有任何东西把一盏灯的光传到另一盏灯:每盏灯都由所在线路一端的电压自行点亮,因此两盏灯都是旁消息(第 157 页和第 167 页)。这就是旁保真信息传递;与之相反的是旁误信息传递。马祖尔认为,旁保真信息传递在人与人的相互沟通中作用最大(第 158 页)。
元层次
第十二章增加了一个新的层次:元控制通道,即一种更高阶的通道,它通过比较不同普通通道所带来的结果来进行控制(第 177 页)。它的材料是元消息,由此产生元原像和元映像,二者之间的过渡是元码,而元信息和元信息传递则在更高一层上重复信息与信息传递的结构。因此,整个类型家族再次出现,从元保真信息传递到元误信息传递,直至元旁信息传递。马祖尔是从比较不同通道的示数走到这一层次的,而这种比较的界限由两块慢了同样时间的手表的例子显示出来:它们的示数彼此一致,却都是错的,因为两个一致示数的错误,无法通过将其中一个与另一个相比较而发现(第 176 页)。
信息的数目
最后一章回到数量问题。马祖尔在一条链的信息中区分出:对特定过程而言的有用信息、由其他信息推出的冗余信息,以及来自该过程之外的寄生信息。为确定链中任意一个消息,需要描述信息,其中包括把第一个消息与参照消息联系起来的参照信息:对于等差数列,两个就够了——首项和公差(第 192 页)。用来指明某一个特定消息的是识别信息,而只有它们的数目才对应于经典意义上的信息量。因此,信息量只在涉及识别消息的场合才有意义;描述信息的数目则始终有意义——马祖尔以圆的直径对半径的依赖关系说明这一点(第 205 页)。
这一领域的大多数术语(135 个中的 106 个)由六个词根和前缀构成;这些组合的表格见术语家族视图。
词典与理论尚未闭合之处
在这一领域,词典的图既没有显示无词条的概念,也没有显示无关联的词条:图在定义中识别出的每个概念都有卡片,唯一的例外是集——135 个词条中有 34 个使用它,而马祖尔不加定义地使用它。不过,从定义本身可以看到有待研究之处:
- 复合变换(transformacja złożona)(以及复合信息,informacja złożona)出现在元信息传递一章的七条定义中(也出现在第 4 章合成变换的定义中),但在词典中没有自己的卡片。
- 元码链(łańcuch metakodowy)(定义 12.17、12.19、12.21)和元信息链(łańcuch metainformacyjny)(12.21)分别对应于码链和信息链,但没有自己的定义。
- 单运算变换(transformacja jednooperacyjna)在逆运算和模拟保真信息传递的定义中被使用,但没有单独的词条。
- 讲授顺序在这一领域毫无例外地得到遵守:每条编号定义都只使用此前已定义的概念或不加定义而采用的概念(已按全部 141 条定义的内容核对)。
- 术语家族表有 42 个空格——马祖尔未加定义的前缀与词根的组合;每一个空格都是一个问题:这样的概念是否有意义,它又意味着什么。