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中国科学 B 辑: 化学 2007 年 第37 卷 第1 期: 6~11 《中国科学》杂志社 SCIENCE IN CHINA PRESS 关于化学信息学的探索与思考 徐光宪* (北京分子科学国家实验室, 北京大学化学与分子工程学院稀土材料化学国家重点实验室, 北京 100871) 摘要 从化学角度探讨信息科学, 提出下列观点: (1) 通讯或信息传递必须有四个要素, 在传 统的信源、信道、信宿三要素的基础上, 应增加“信的”要素, 即信息传递的目的或结果. (2) 任 何物质粒子都有“互补配偶子”, 这是与对称性有关的普遍规律. (3) “互补配偶子”之间有信息 传递, 它们互为信源和信宿. “互补配偶子”之间都有一种或几种相互作用, 这就是它们互相联系 的信道. 信息传递的结果就是互相吸引, 组成高一级的粒子. 这就是“信的”. (4) 不同意Stonier 的观点, 认为信息和能量不能互相交换. (5) 有无必要在物理学和化学中引入信息概念？(6) 关于 进化与退化的思考. 关键词 信息 化学信息学 通讯的要素 信的 互补配偶子 负熵 进化 退化 1 引言 解信息？如何定义信息？信息如何分类？这些观点 如何与正统的信息科学兼容？信息的多种概念和定 自从C. E. Shannon 在 1948 年发表著名论文《通 [1] 义, 只有互相兼容, 才能导致统一的信息理论. 讯的数学理论》 以来, 信息的概念已在人类知识的 [2] (2) 信息的“量”和“质” 的问题. 各个领域广泛应用, 并提出几十个不同的定义 . 这 些定义是如此之不同, 以至提出“是否存在统一的信 (3) 信息和能量可以互相交换吗？ 息理论? ”的疑问, 并因此在 1999 年召开了关于“The (4) 原子、分子有没有信息？如有, 可否把分子 Quest for a Unified Theory of Information ”的国际会 在恒星标准状态和地球标准状态的信息量计算出来. [3] “可见宇宙”由75%H, 23%He 和2% 其他化学元素组 议 , 但没有得出一致的结论. 本文从化学的角度探索化学信息学和信息化学 成, 如果把这些化学元素在恒星标准态的信息量计 这两个交叉学科. 信息化学用信息科学的理论和方 算出来, 是否可以估算可见宇宙的总信息量？ 法研究化学, 使化学发展获得新视角、新概念、新理 最近 Gasteiger 和 Engel 合著《Chemo -informa - 论、新方法, 将是化学的一个分支. 1971 年S.Wold 最 tics 》, 由梁逸曾教授等译为《化学信息学教程》出 [4] 早提出Chemometrics(化学计量学), 至今已有35 年历 版 . 这是用信息科学方法研究化学问题必威体育精装版的一本 史. Chemometrics 也可翻译为信息分析化学, 应该是 好书, 但并未涉及上述基础问题. 所以现在还很少有 信息化学的一个分支. 人研究基础化学信息学这