组织复杂性与语义信息理论的统一范式

科学中最基本的问题之一是\textit{定量}地定义组织物质的复杂性，即\textit{组织复杂性}。尽管过去几十年已提出多种度量方法，但尚未达成统一定义。本文提出了组织复杂性的新定量定义。该定义\textit{同时}捕捉了复杂性的三个主要特征：计算性（类似于逻辑深度）、描述性（类似于柯尔莫哥洛夫复杂性和有效复杂性）以及分布性（类似于统计复杂性）。此外，所提出的定义是可计算的，并能以统一方式度量对象的概率形式和确定性形式。该定义基于电路而非图灵机和 $\epsilon$-机器。我们给出了组织复杂性度量所需的若干准则，并首次证明所提出的定义满足所有这些准则。随后，我们应用这一定量定义构建了\textit{语义信息理论}。我们提出了\textit{语义信息量}的首个形式化定义，这是语义信息理论的核心概念，且仅基于具体定义的概念。以往的语义信息理论是在某些未具体说明的先验信息下定义该量的。接着，我们揭示了语义信息理论中的若干基本性质，例如语义信源编码定理、语义信道编码定理和有效性编码定理。尽管语义信息理论的研究历史长达六十多年，但尚无研究探讨其与组织复杂性的关系。本文提供了组织复杂性与语义信息理论的首个统一范式。