近年来的科学研究不断证实,不确定性才是客观世界的本质属性。换句话说,上帝还真就掷骰子。不确定性的世界只能使用概率模型来描述,正是对概率的刻画促成了信息论的诞生。

1948 年,供职于美国贝尔实验室的物理学家克劳德·香农发表了著名论文《通信的数学理论》(A Mathematical Theory of Communication),给出了对信息这一定性概念的定量分析方法,标志着信息论作为一门学科的正式诞生。

香农在《通信的数学理论》中开宗明义:“通信的基本问题是在一点精确地或近似地复现在另一点所选取的消息。消息通常有意义,即根据某种体系,消息本身指向或关联着物理上或概念上的特定实体。但消息的语义含义与工程问题无关,重要的问题是一条消息来自于一个所有可能的消息的集合。”

这样一来,所有类型的信息都被抽象为逻辑符号,这拓展了通信任务的范畴与信息论的适用性,也将信息的传播和处理完全剥离。

信息论使用“信息熵”的概念,对单个信源的信息量和通信中传递信息的数量与效率等问题做出了解释,并在世界的不确定性和信息的可测量性之间搭建起一座桥梁

在生活中,信息的载体是消息,而不同的消息带来的信息即使在直观感觉上也是不尽相同的。比如,“中国男子足球队获得世界杯冠军”的信息显然要比“中国男子乒乓球队获得世界杯冠军”的信息要大得多。

究其原因,国足勇夺世界杯是如假包换的小概率事件(如果不是不可能事件的话),发生的可能性微乎其微;而男乒夺冠已经让国人习以为常,丢掉冠军的可能性才是意外。因此,以不确定性来度量信息是一种合理的方式。不确定性越大的消息可能性越小,其提供的信息量就越大。

香农对信息的量化正是基于以上的思路,他定义了“熵”这一信息论中最基本最重要的概念。“熵”这个词来源于另一位百科全书式的科学家约翰·冯诺伊曼,他的理由是没人知道熵到底是什么。虽然这一概念已经在热力学中得到了广泛使用,但直到引申到信息论后,熵的本质才被解释清楚,即一个系统内在的混乱程度

在信息论中,如果事件 AA