信息到底是什么? 什么是信息( 二 )


信息用于消除信息熵(不确定性) 。如果抛硬币的正反概率都是50%,那么不确定性最高后信息熵最高 。另一方面,如果面朝上的概率较高,系统的不确定性较小,信息熵也较小 。
所以信息量本身其实就是信息源的信息熵 。
信息熵【信息到底是什么? 什么是信息】所以,只要能算出信息熵,就能算出多少信息量?
怎么算?事实上,香农从热力学中找到了灵感 。在热力学中,熵用来表示:
系统的无序(不确定性) 。
举个最常见的例子,如果你往水里滴一点墨水,墨水就会和水融合,整个杯子的无序状态数量就会增加(因为变得混乱) 。在这里,我们可以把这个杯子里的水看成一个系统 。
在物理学中,一个系统的混沌程度可以通过计算整个系统的状态数来衡量 。
可能性越多,不确定性越大;在状态数不变的情况下,如果每个状态的可能性相同,那么不确定性就很大 。
所以科学家给出了一个计算系统状态数的公式(不看也无所谓):

其实,信息熵实际上是指信息资源所连接的系统(信息源)的不确定性(信息熵) 。
受热力学启发,香农也给出了计算信息熵(信息量)的类似公式:

具体怎么用?让我们回到刚才抛硬币的例子:
抛一枚理想硬币,信息熵为log2(2/1) = 1比特;
扔出两个理想硬币,信息熵为log2(4/1) = 2比特 。
自从信息论提出以来,科学家们一直在思考一个问题 。这是什么世道?我们都知道物质是由原子构成的,所以世界是原子的?
但我们也要知道,原子的排列构成了世界,排列本身就是信息 。所以,原子是通过交换比特来有序排列的,这就意味着,在某种程度上,世界又是比特了 。


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