热力学与语言非 groundedness 中的信息 groundedness：人类起源研究缺失的一环

本文针对 Shannon 信息理论无法解释信息"关于性"(aboutness)与规范性(normativity)的核心缺陷，提出将信息解构为结构信息(Structural)、指称信息(Referential)和规范信息(Normative)的三层次嵌套框架，通过热力学功(work)概念建立符号 groundedness 的物理基础，为解决语言符号任意性与指称能力悖论提供新范式，对生物认知、人工智能领域具有突破性意义。

　　

在当代科学中，"信息"概念如同空气般无处不在却又难以捉摸。Claude Shannon 1948年开创的数学通信理论虽能精确计算信道容量，却刻意回避了信息最本质的特征——它总是指向某物(aboutness)并具有价值判断(normativity)。这种理论缺陷导致生物学和认知科学陷入两难：要么将意义视为科学无法解释的副现象，要么暗中接受心物二元论。正如John Collier所感叹的："形式信息理论的巨大悲剧在于，它通过抽象掉本应描述的核心要素来获得表达力"。

面对这一困境，研究人员在《BioSystems》发表的研究提出革命性解决方案。通过建立结构信息(Shannon熵)、指称信息(热力学功耦合)和规范信息(功节省)的三层次嵌套模型，首次实现信息 semiotic 属性与物理世界的统一。该研究突破性地证明：符号的指称能力源于信息媒介通过热力学功建立的物理约束关系，而语言符号虽具任意性，却能通过"位移 groundedness"(displaced grounding)机制实现无限指称——这为理解人类独特性起源提供全新视角。

研究采用概念分析方法，通过热力学功与信息熵的耦合关系建立数学模型，结合符号学(semiotics)三层次理论（源自Charles Morris的syntactic-semantic-pragmatic划分），对Harnad提出的"符号 groundedness 问题"进行物理重构。

The Incompleteness of Shannon Information
指出Shannon信息仅量化媒介约束导致的信号不确定性降低，无法解释信息的内容指向性，形成"统计信息vs主观意义"的二元对立。

A Nested Hierarchy of Information Concepts
提出三层次模型：1) 结构信息(媒介内在属性)；2) 指称信息(通过功与外界耦合)；3) 规范信息(接收系统利用约束节省的功)。高层次信息包含并依赖低层次属性。

How work grounds reference and interpretation
揭示热力学功在信息媒介中产生物理约束的过程，这种约束构成指称关系的物质基础，使媒介状态能"指向"引发约束的外部因素。

Groundedness
解决Harnad符号 groundedness 问题的物理机制：当系统通过功建立信息状态与外部因果关系的联系时，符号获得内在意义而非依赖人类解释。

Displaced grounding
解释人类语言独特性的关键机制——虽然语言符号本身无物理 groundedness，但通过与其他 groundedness 系统(如感知运动系统)的耦合实现"位移 groundedness"。

Implications
该框架为物理 semiotics 奠定基础：1) 热力学功产生的约束提供 indexical 指称的自然基础；2) 解释 iconic 和 symbolic 关系如何在此框架中涌现；3) 为人工智能的语义理解提供物理实现路径。

这项研究从根本上重构了信息科学的哲学基础，证明信息的 semiotic 属性并非超越物理世界的神秘存在，而是热力学功关系的特殊表现形式。通过将指称性和规范性 anchored 于物理 work 概念，不仅弥合了"硬科学"与"意义科学"的鸿沟，更揭示出人类语言能力可能起源于神经系统对位移 groundedness 机制的进化探索。对于正在遭遇语义瓶颈的人工智能领域，这项研究指出：真正的机器理解必须建立信息处理与物理功的耦合关系，这或将引发新一代生物启发计算范式的革命。