随着信息时代的到来，对于信息的一些相关问题越来越引起人们的兴趣。说起“信号”、“信息”和“知识”这些技术名词对一般人来说很专业，很神秘。其实，随着生命体的产生，信息活动早已在地球上进行着。自然界中，小到一只细菌，大到各种到处活动的动物，甚至不能到处移动的植物，都在随时随地地进行着信息接收和分析，并且根据这些从外界获得的信息采取适当的反应。各种生物在进化过程中为了提高生存能力，就在不断改进和完善自己的信息处理本领。而这种改进是在漫长的进化过程中逐步发生的。生命体的信息处理能力是它们能够在自然界生存的一种最重要的能力。

在所有的生物中可能只有人类可以主动地改进自己的信息处理能力。人类不是通过进化自己身体器官的信息处理能力来满足需要，而是通过各种技术手段来完善人类的信息处理能力：并且在人类的社会交流中成功地实现了知识的交流和积累。所以人类的信息处理能力的发展远远超出了生物进化的速度。在人类文明发展中信息和知识成为社会发展的基本要素之一，人类对信息和知识的作用越来越重视。对信息技术的研究也越来越深入，信息技术的应用越来越广泛。

生活在现代社会中的人，对信息技术的依赖甚至超过物质财富的需求。但是对信息的理解，对信息技术的了解可能还十分缺乏。有很多人对于什么是信息？如何从信号中获取有用的信息？如何整理信息提升为知识？对各种日常生活中常常用到的信息技术的基本工作原理等问题希望有更多的了解。下面根据自己对有关的问题的理解，作出一些简单的介绍。我们将以比较通俗化的语言来介绍一点有关“信号、信息、信息处理和知识”等方面有关的一点基本知识。

1、什么是信息

任何在在自然界能够生存的生命体都必需与周围的环境进行能量交换。生命体通过从外界吸收能量来对抗自然界的熵增趋势（被人类称为热力学第二定律的自然规律），达到维持机体内部的有序的组织结构和生命活动。这种依靠与外界的能量交换来完成低熵的有序结构和运行的系统称为耗散结构，生物体就是一种物理上的耗散结构。为了有效地进行这个能量交换，维持生命活动，生命体必须与外界环境协调运动。而生命体与外界协调的基本运动方式就是获取环境信息并且采取相应的反应，如果反应适当生命体就会与环境协调互动，生命体就能够正常生存；而如果接收错误的信息（或者丢失信息）导致错误的反应，则可能带来对生命体的危害，甚至可能毁灭生命体的正常运行，被熵增趋势改变成为非生命体——死亡。

所以，从外界获取正确信息是生命体能够正常生存的必要基本条件之一。获取信息是所有有机生命体在自然中活动的必需的能力，也是生命体不断进化的能力之一。通过亿万年的进化，各种生命体，特别是比较复杂的动物（更不用说人类）都具有了通过各种信号（光，声音，气味，温度，……等等）从周围环境获取充分信息以及处理这些信息的能力。

（1.1）信息是与物质、能量一样的是人类认识宇宙的基本要素：

物质、能量和信息被认为是人类所认识的宇宙的三大基本特性。而人要认识物质和能量的运动就必须依靠相关的信息。我们知道在宇宙中的物质和能量是处于不断的运动变化之中，而伴随着物质和能量运动的同时在空间里会产生带有信息的能量变化的信号。信号中信息的获得是需要能量来传递的，但是信息是包含在能量的变化中而不是能量本身。信息的本质是变化（信号的能量运动），而与能量的类型没有直接的关系。比如人们打电话的过程中可以从光信号，电信号，声音信号等等不同的信号类型都可以获取相关的信息，从有相同变化的不同类型的信号中可以获得同样的信息。

信息的概念很抽象，信息的内容很具体。关于“信息”的的一般概念可以描述为：“信息是物质和能量运动的反映”。而生命体从能量变化的信号中获得的信息内容很具体。没有确切具体的信息内容生命体就无法做出合适的反应。非生命体的物质之间的互相作用完全按照自然界自己的规律进行的，是不需要，也不会产生任何信息的相互作用。只有当有生命体参与其中的物质运动才可能在生命体中进行信息处理。所以信息处理能力是生命体活动的一种特性。生命体中的信息处理过程也是通过一种特殊的生命体的物质和能量运动来进行的。

到底信息是什么？它是自然界宇宙中自然存在的一种东西，还是生命体从能量波动变化中获取的东西？可能最终还是一个哲学问题。这里我们关注的是对人有用的那种信息，是人体和人工信息系统所关注的信号内容，是信息处理的结果和对象。自然界的物质在运动过程中会发出各种信号（信号是能量变化的传播），生命体就是通过接收这些信号来获取信息的。在信号被生命体接收之前它仅仅是一种能量波动的自然现象，但是信号能量的波动会带着自然现象的一些信息。而信号被生命体接收，并且被生命体处理以后就提出出一些信息。

所以生命体本身的信息处理应该是一种被称为意识的生命活动（如果把广义的意识定义为生命体的信息处理能力）。没有被意识接收处理之前，信号就是一种和物质和能量运动一样的自然现象。信息仅仅是信号中隐含的内容，或者特性。而生命体从信号中获取的也仅仅是生命运动所需要的那些内容（信息）。比如当一个地面震动信号传播开来，有的生物，比如植物，可能仅仅感到晃动；有些动物可能根据经验觉得危险来了，快跑（什么倒塌了？地震要来了？）；有些人感觉到了强烈的震动，觉得奇怪。（是不是山崩塌了？）；而地震学家，可以通过仪器测量出振动的大小，方位，从而可以进一步分析更多的信息内容。所以同样一个信号不同的接收者（通过不同的信息处理过程）可以从中得到不同的信息内容。物质和能量的运动是宇宙的本质特征，是无时、无处的存在着。在物质和能量的运动中产生的能量波动信号的确带有相关的信息。但是只有生命体，或者人造的设备可以提取信息内容才是人类关注的信息。就好比一些印在纸张上的文字，如果没有人去读取和理解其内容，就仅仅是一些纸张上的墨迹而已，没有任何有意义的信息。只有当人读取它们，才可能有相关的信息显现。

各种生物通过这些信号获取所需要的信息的能力是非常惊人的。生命体会把接受到的外界信号转换成为身体的神经系统（包括脑系统）能够处理的神经信号。然后生命体会对神经信号（可能是电信号，也可能是化学物质信号）进行处理。神经信号中所包含的对生命体活动需要的信息会被非常有效地提取，以便生命体采取相应地反应来应对外界的各种情况。这个信息处理能力是生命体经过亿万年进化而形成的，它的信息处理过程如此高效，更不用说人类自己的这套体内信息处理系统的工作能力更是无比精致、高效。当你阅读这些文字的时候，你的眼睛把文字上的光信号转化成视神经信号，然后通过神经系统传到大脑，经过大脑的处理变成你对文字的理解。这个几乎瞬间就可以完成的信息处理其实包含着许许多多现今人类科技还无法理解的复杂过程。所有这些生命体的信息处理工作过程对人类来说是如此的深奥，长期以来人们都在研究和理解这些生命体的信息处理过程，但是直到今天科学家对它们的了解还是非常有限的。以至于长期以来人们不得不把它归功于造物主的神奇力量。

光是自然界最普遍，信息量最大的一种信号。所以几乎从靠阳光获取能量的植物，最简单的一些单细胞生物，到能够四处活动的动物绝大多数都可以通过光信号获取信息。植物可以通过接收阳光的入射方向信息来调整枝叶的角度以吸收更多的阳光能量；简单的单细胞生物都可以接受光信息，以完成趋光运动；各种动物能够通过复杂的眼系统接收光信号，并且通过一套极其复杂的神经系统（包括大脑）来提取和处理其中的信息，完成复杂的对应动作。另外，各种动、植物还可以通过其他各种信号，如声音（包括超声波）、气味、震动、温度等等信号来感受周围的信息。

人类作为一种在自然界有生命的最高级的集合体，也需要进行维持生命的新陈代谢和繁殖等生命活动。而生命活动能够正常进行的一个重要条件就是获取周围环境的信息，以适应外部世界的变化。在人类的生命活动中，可以通过身体的一些信息接收和处理器官来进行信息的接受工作。人体的五官（眼、耳、鼻、口、舌）是接受外部信息的主要器官，也就是说人类通过光、声、味等信号从外界接受信息。其中光和声音信号是最重要的信息接收方式。所以人类在利用各种人造设备来帮助处理信息的时候，最终的信息表达形式通常是人类器官能够直接接受的声音、图形（包括文字）形式的信号。