多維多尺度下的物理空間與電子信息空間融合方法研究

趙炬樂

[摘要]信息時代的到來改變了信息儲存及人們生活的方式，并由此構建起了電子信息空間，逐漸消除了與物理空間之間的界限，只要通過各種先進設備，隨時就可進行信息的獲取與傳輸，這就使得人們能夠從多個維度及尺度更加深刻地認識物理世界。同時，兩大空間之間的界限也越發模糊，本文就在詳細探討兩大空間特征的基礎上對融合的過程進行了介紹。

[關鍵詞]物理空間 電子信息空間 融合方法

信息變革促使人們能夠從更多維度及尺角度探索現實世界，了解信息的形成及演進，進而幫助人們更好地理解現實世界。同時，在信息技術的推動下，電子信息與物理兩大空間正朝著融合的趨向發展，本文就對融合的過程及特征進行了具體分析。

一、概述

（一）物理空間

物質的特點在于具有時間和空間的屬性，是實體存在的，而物理實體則指的是任何存在的物質，山川、河流及動物等都是物理實體。具體來說，物理實體可分為三大類。第一是簡單型，主要指石頭、河流等無生命且無意識的實體。第二是植物型，指具有生命特征和進化能力的實體，能夠傳遞信息卻不能自主移動，并且必須依賴于周圍的環境才能持續存活下去。第三是動物型，具有意識及群體智慧，并且還能自主移動和遷移，可適應環境的變化。第四是人，區別于其他物理實體，人能夠對信息進行收集、儲存及共享，同時還能改造物理環境。第五是人造型實體，其指的是人對自然界物質加工的成果，如計算機、傳感器等。物理實體的存在場所就是物理空間，并且取決于時空參數，同時還具有一定的獨占性，主要包括位置、形態及體積等多個方面。另外，由于時間只能朝著正向發展，因此物理空間儲存的僅為結果，而無法保留實體變化的過程。

（二）信息空間

通過對物理實體的概念及性質進行定義所形成的就是信息實體，可從以下兩個方面來探討。第一是靜態屬性，包括物理實體的結構、尺寸等基本特征。第二是動態屬性，主要指物理實體與環境之間的交互關系，由此可了解不同實體間的相互作用及發展。另外，通過信息實體能夠更加全面地反映物理實體在不同維度上的基本特征和屬性。信息空間是儲存信息實體的主要場所，主要包括以下幾項特質。第一，信息實體不會因外在的否認而消失，其是客觀存在的。第二，物理與信息兩大實體始終保持同步狀態且不能夠被儲存。第三，兩者都處于連續變化的狀態。

（三）觀測空間

信息實體盡管客觀存在，但要想被傳播和認識，必須通過觀測者來實現，由觀測者所構建起來的世界就稱為信息世界，以此來認識整個物理世界的特征。觀測者同屬于物理與信息實體的范疇之內，并且能夠對信息進行感知、編碼和記憶等一系列的操作。在所有的觀測者中，人最特殊同時也最活躍。觀測者獲取的信息又可稱為外購信息，而作為存放信息的場所則稱為外購信息空間，是人們了解以往所有文明成果的主要途徑。外購的結果可稱為信息編碼，承載物為媒介，通過媒介能夠進行信息的傳播，這一過程就稱為通信。不同觀測者之間可對信息進行交換，并由此構建起公共信息空間。另外，盡管物理與信息實體是客觀存在的，但由于觀測者本身的差異性，其在觀測過程中往往會得出不同的結論，這主要受限于觀測者的能力，導致最終所獲取的信息通常具有一定的片面性，但通過將不同觀測者的信息進行疊加就能夠獲取與實體相接近的信息。此外，盡管觀測者并不僅限于人，但其必須具備以下幾個方面的特點。第一，能夠感知到環境的存在并且具有一定的認知能力。第二，可對信息進行編碼，進而實現信息的呈現與傳遞，但由于不同類型實體之間的交流方式存在一定的差異，因此通常難以直接進行信息的交流。第三，具有記憶和儲存信息的能力，但這是建立在信息加工的基礎之上的。第四是社會性，即實現外購信息的流動和交互，在此過程中有助于觀測者外購信息能力的提升。

二、電子信息空間

為了便于了解和儲存信息，人會對信息進行外購，之后又會通過外購空間實現信息的通信，進而在此基礎上構建起通信系統模型，在模型中信息可通過信道機進行轉換，最后電子媒介可對電子編碼信息進行儲存，由此而構建起來的空間就被稱為電子信息空間，其之所以能發展起來，主要依賴于各種先進技術，如通信與計算機技術等，進而不斷在形成與演進的過程中構建起了完整的信息空間。具體來說，該類型的空間主要有以下幾項特征，第一，可作為人的公共外腦，進而通過多種設備及網絡儲存于云端并分享大量的信息。第二是不穩定性，物理世界中存在較多實體，并且其中某一實體的變化并不會造成過大的影響，而信息空間中某項技術的變革會影響整個空間原本的存在狀態，最終反映在現實生活中，如大數據時代的到來就對人們的生活產生了極大的影響。第三，目前在物聯網的影響下，信息空間的連接范圍正在逐步擴大，并且其與物理空間之間的界限也逐漸消失，朝著融合的趨向發展，以此來加深人們對物理環境的認識。第四，物理與電子兩大信息空間是密切相連的，主要是通過智能終端來實現的，這些信息能夠被反復使用且具有增值的特質，因此其價值也會隨著使用量而逐漸增高。

三、融合方法

目前電子信息空間在邏輯性與系統性上越發健全，已經逐漸接近于物理空間，因此兩者的融合已經成為一種發展的必然趨勢。具體來說，可將整個融合過程分為兩個不同的映射過程，首先是由物理到信息空間的映射，該過程主要是通過感知及集成等多種設備來實現的，進而使得物理空間中的實體在信息空間中流動，這些信息與物理實體存在著映射關系，主要體現在動作及場景等多個方面。但這種映射關系并不完善，受限于技術的性能及人們對信息的需求，因此這種映射關系通常只局限于部分層次上。其次是由電子到物理空間的映射，其主要指的是輸出的過程，即通過傳輸、提取等一系列的操作將信息從設備中輸出，并根據不同的需求映射在相對應的物理實體上。映射過程主要有以下幾個方面的特點。第一，由物理到信息空間之間的流動所傳輸的是原始數據，并未經過加工與處理，而能否完全呈現物理實體的原本狀態主要取決于感知設備的功能。第二，由電子到物理空間之間傳輸的是本身就已經加工過的數據信息，因此是已經結構化的數據流，以此來影響物理環境并對其進行控制。總之，兩大空間的融合已經逐步形成，并且隨著技術性能的進一步提升，將會逐步突破空間之間的界限。

四、結語

總而言之，隨著當前信息構建方式及傳輸方式的改變，對人們的生活產生了一定的影響，因此人們有必要了解信息演進的過程，以此來更好的地運用電子信息空間的特征，促使其與物理空間之間的融合更加順利，本文就對此進行了深入探究。