金觀濤 華國凡：信息何以不朽？——跨越千年的存儲密碼｜雙體實驗室

大家好，我是船長。

在信息爆炸的今天，我們每時每刻都在進行信息的儲存與讀取——從手機相冊到云端數據，從集體知識到個人記憶。但你是否思考過：信息儲存的本質究竟是什么？它與儲存一個蘋果、一塊鋼鐵有何根本不同？

金觀濤老師與華國凡老師對此進行了深刻剖析。他指出，信息儲存的本質并非保存物質本身，而是通過“可辨狀態的傳遞與轉換”實現的。這一過程包含兩個關鍵環節：從信息源到穩定載體（LAB），再從載體到接收者（LBC）。載體必須比信息源更穩定，才能實現信息的長期保存。

金老師與華老師進一步提煉了信息儲存的三個核心特質：穩定性，確保信息跨越時間；選擇性，載體只能保存信息的有限側面；可解讀性，必須破譯載體與信息源之間的對應關系，信息才能真正被利用。這三點構成了考古學、刑偵學乃至生命科學共同的研究基石。

兩位老師還特別指出，人類記憶本身就是“記”（LAB）與“憶”（LBC）的完美結合，是我們學習、適應和創造的基礎。

在人工智能與大數據重塑存儲方式的今天，重讀這篇關于信息儲存本質的思考尤顯珍貴。它提醒我們：在追求存儲容量與技術效率的同時，更應關注信息在傳遞中的保真與解讀。我們該如何為這個時代保存真正有價值的信息？這篇文章將帶給讀者深遠的啟示。

圖：《 阿爾諾芬尼夫婦像 》

信息何以不朽？

——跨越千年的存儲密碼

文/金觀濤 [美]華國凡

信息儲存的本質：從源到載體的傳遞

信息的一個重要特征是它能被儲存起來。我們已經熟悉了物質的儲存：我們知道，保存物質往往極其困難。一個橘子，放不了多久就會爛掉；一批鋼材，長期不用就會銹蝕。保存信息當然也會遇到同樣的麻煩，但與單純保存物質有許多不同的地方。

古代秦王朝本身早在地球上消失了，可是關于秦王朝的大量信息仍然保存在歷史書籍和各種文物之中。每一個生物個體的壽命都不長，但作為一個物種，可以延續成百上千萬年，現在仍然生存的一些藍綠藻甚至在幾十億年中沒有發生顯著的形態上的進化。

顯然，在長期的世代交替中被保存下來的不是生物的個體，而是物種遺傳物質中的信息。

信息儲存的含義究竟是什么呢？我們可以從控制的角度進行一些研究。以秦王朝的信息保存為例，我們用A表示信息源，B表示信息的保存方式，C表示信息的接收者，它們分別包含以下一些可辨狀態：

A＝{a1、a2、a3、…an}，其中a1、a2、a3、…an表示秦王朝發生的各種事件。

B＝{b1、b2、b3、…bn}，其中b1、b2、b3、…bn表示史書和各種文物的可辨狀態。

C＝{c1、c2、c3、…cn}，其中c1、c2、c3、…cn表示今天一位歷史學家頭腦中關于秦王朝的知識。

假定這位歷史學家生活在秦王朝時代，他可以通過A→C信息傳遞過程獲得關于秦王朝各種事件的知識，建立如下的對應關系，我們把這個過程表示為變換LAC（圖1）。

圖1

如果這位歷史學家生活在今天，秦王朝A已經不存在了，他要通過LAC過程來直接獲得信息顯然已不可能。

但存在另一種A→B的過程，也就是存在另一種可辨狀態B，它與A曾經有某種對應關系。B可能是史書、鐵器，也可能是一個陶罐或者一枚刀幣。雖然A消失了，但B一直被保存下來。

這樣，如果建立B和C之間的對應關系，這位歷史學家也能獲得關于A的知識。這個過程可以表示為變換LAB和LBC兩個階段（圖2）。

圖2

信息儲存的三大核心特征

我們把B看作對信息源A的信息的保存。一切信息保存可以歸結為這樣一種變換過程。如果仔細研究一下，可以發現信息保存還有幾個共同的特點。

（1）B本身不一定是A，可以是與A完全不同的東西，但B的可辨狀態一定要具有穩定性，比A能保存更長時間。

照鏡子的過程也包含著LAB和LBC變換，但鏡子中的映像不能被用來保存實物的信息，因為映像的可辨狀態跟實物同時產生，同時消失。照片就不同，它可以在實物的可辨狀態發生變化以后仍然存在，因此可以用來保存信息。

為什么化石能保存古生物的遺跡呢？原來，古生物的莖、葉、貝殼、骨骼等堅硬部分，經過礦物質的填充和交替作用，形成保持原來形狀、結構以至印模的鈣化、碳化、硅化、礦化的生物遺體和印跡。這些石化了的物質，當然比生物遺體具有更長的壽命。

圖：生物化石

從這個意義上來說，信息的保存實際上也是一種傳遞性變換，把不穩定的可辨狀態變換成一種穩定的可辨狀態。

（2）B通常只反映了A的某一個側面。假定A是一個橘子，它有一定的形狀、顏色、味道、氣味、化學組成等等，實際上它的可辨狀態可能含有無窮個變量，它處于一個極為巨大的可辨狀態空間中。

但B往往只包含這極為巨大可辨狀態中的幾個有限狀態。例如一張橘子的彩色照片只能儲存橘子的顏色和二維形狀，它不能保存橘子的氣味、味道、細胞形態等信息。B的可辨狀態的多少決定著所儲存的信息量的大小。

比如我們問一個問題，今天進化而來的生物，會不會把自己進化歷史的信息儲存在組成生物的電子之中？回答是明確的，一個電子中不可能含有生物過去歷史的信息，因為世界上任何兩個電子都是一樣的，它的可辨狀態太小，不能保存信息。

實際上，真正像圖2.10那樣一一對應的情況并不多見。所謂一一對應，就是A有一個ai，B一定有一個bi與之對應，B有一個bi，A也一定有一個ai與之對應。

橘子與照片之間顯然沒有這種一一對應的關系，橘子的酸味、甜味在照片上就反映不出來。在很多情況下，A和B之間是多對一的關系，假如在十億分之一的世界地圖上，八達嶺和十三陵只能用同一個點表示，在百萬分之一地圖上這兩個地方就很容易區分，當然再要分辨出定陵和長陵的位置還有困難。分辨率高的地圖儲存的信息量就大些。

其實，我們也可以把信息的儲存看作一種特殊的信息傳遞過程，它也遵守信息量衰減的規律。生物體能如此精確地保持成千上萬代不改變性狀，可以想象，遺傳物質所儲存的信息量一定相當可觀，生物的性狀和基因密碼之間必定有相當精確的一一對應關系，任何照片和地圖都無法與之媲美。

圖：DNA雙螺旋結構

（3）要使儲存下來的信息可以被利用，我們必須具體地了解對應關系LAB和LBC。說起來也奇怪，有些學科看起來所研究的對象完全不同，例如考古學、犯罪偵查學和分子遺傳學，但它們本質上都是研究A、B、C可辨狀態之間的對應關系。

保存信息的環節B往往成為這些學科研究的中心�？脊艑W家會把一堆斷簡殘片或者一幅破爛的帛畫與2000年前發生的一場戰爭聯系起來，偵探感興趣的也許是現場的一點血跡或者一個指紋，他會由此聯想到罪犯作案的情節和動機。相比之下，分子遺傳學家的任務就更艱巨一些，他們不但要把遺傳密碼翻譯出來，還試圖通過改變密碼創造出一些新的物種。

信息儲存的終極示例：人類記憶與有限信息

我們最熟悉的信息儲存無疑是我們人類自己的記憶過程，它幾乎每時每刻都在進行。“記憶”這個詞本身就包含著“記”和“憶”兩個部分，前者意味著LAB，后者意味著LBC。

這種把生活中發生的事件記下來并且能夠在日后清晰地加以追憶的過程，使我們把現在的行為與過去的行為連成一氣，使我們具有學習和積累經驗的能力，也使我們具有高度控制、調節與適應的能力。

不過大腦中LAB與LBC過程發生的機制還遠遠沒有弄清楚，人們對記憶過程中可辨狀態的物質基礎知道得還是太少了。

通過以上的分析，讀者或許可以從行為和結構的觀點來了解，儲存物質和儲存信息有一個明顯的差別。

儲存物質時，實際上我們要保存無窮多的信息。比如一個橘子，要計算它究竟包含了多少信息幾乎是不可能的。而當我們儲存信息時，信息量總是有限的，它只儲存了物質信息中極小的一部分，是對我們的認識有用的一部分。

本文系摘選自《控制論與科學方法論》一書第二章節第6節。為便于閱讀，部分段落做了拆分和刪減，推文標題為編者所擬，學術討論請以原文為準。文中部分配圖來源于網絡，如有侵權請聯系公眾號后臺刪除。

內容編校：穎睿

編發 審定：船長

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