Э.Х.Лийв

   ИНФОДИНАМИКА

   ОБОБЩ‚ННАЯ ЭНТРОПИЯ
   И НЕГЭНТРОПИЯ

   Таллинн, 1997

   Э.Х.Лийв
   Инфодинамика. Обобщ„нная энтропия и негэнтропия. - Таллинн,  1998.  -
200 с. библ. 131 ед.

   Изложены основные принципы новой научной дисциплины  -  инфодинамики,
которая занимается общими закономерностями универсума и  распространения
в нем информации.

   Книга рассчитана на широкий круг специалистов, для студентов
   и для всех, интересующихся ролью информации в развитии универсума.

   Liiv E. Infodynamics. Generalized entropy  and  negentropy.  Tallinn,
1998.

   Технический редактор и оформитель обложки Эллен Устав

   Типография АО Юхисэлу. ЕЕ0001 Таллинн, ул. Пикк 40/42,
   тел. 641 1283. Сдано в набор 15.11.1997.

   c Лийв Э.Х., 1997
   ISBN 9985-60-445-8

   CОДЕРЖАНИЕ

	Введение.............................................................	5
   1.	Универсум как иерархический комплекс систем.....	8
   2.	Единство массы, энергии и негэнтропии в системе..	19
   3.	   Информационные    модели.    Вторичная    реальность.    Созна-
ние............................................................	33
   4.	Обобщ„нная энтропия (ОЭ) и негэнтропия (ОНГ)	43
   5.	Информация и методы е„ измерения.....................	57
   6.	Структура инфосистем.........................................	69
   7.	Системы обработки информации...........................	80
   8.	Общие закономерности и принципы инфопередачи	89
   9.	Балансы ОЭ и ОНГ при развитии систем..............	101
   10.	Инфокинетика.  Скорость,  своевременность  и  старение  инфопере-
дач..........................................	108
   11.	Оптимизация процессов управления системами......	114
   12.	   Процессы    инфообработки     в     экономике,     науке     и
культурe.............................................................
Негэнтропийные основы экономики....................... Структура товара,
труда    и    прибыли......................    Информация     и     нау-
ка........................................... Негэнтропийные критерии  в
технике и технологии Негэнтропийные основы искусствоведения и  в  ре-ли-
гии................................................................. Не-
гэнтропия в правовом государстве..................... Негэнтропия в  об-
ществоведении и в социологии.....	125 129 136 139 142 148 150 158
   13.	Самоорганизующиеся системы. Синергетика..........	163
   14.	Мировоззрение и перспективы  инфообщества........	 171  Литерату-
ра.........................................................	193

   ВВЕДЕНИЕ
   Теория информации, кибернетика и синергетика,  дости-гающие  огромных
успехов в области управляющих и самораз-вивающихся систем, не в  состоя-
нии полностью объяснить и обобщить все информационные явления и  процес-
сы, проте-кающие в природе и обществе. Разные виды информации и  негэнт-
ропии различаются не только  количеством,  но  и  качест-вом,  многомер-
ностью, эффективностью, степенью  обобще-ния,  трудноформализованностью,
содержательностью, недос-таточно исследованных указанными науками.  Нея-
сен процесс перехода информации в свою связанную форму  -  негэнт-ропию.
Недостаточно изучены критерии и методы оценки количества и качества  ин-
формации, особенно в общест-венных системах.
   Наиболее общими закономерностями в процессах пере-дачи,  превращения,
обработки и хранения информации (или е„  связанного  вида:  негэнтропии)
занимается новая наука - инфодинамика. Исходные  положения  инфодинамики
сле-дующие:
   1.	Универсум состоит из иерархически и  интерактивно  взаимосвязанных
систем. Их пределы, структура и функ-ции разнообразны, но  все  они  су-
ществуют объективно.
   2.	Каждая система обязательно содержит вещество  (массу),  энергию  и
негэнтропию. Можно рассчитать их эквивалентное  суммарное  количество  и
соотношение преобладающих форм.
   3.	Информацией является любая связь между системами, в результате ко-
торой увеличивается негэнтропия хотя бы одной из этих систем.
   4.	Сознание, мысли, наука и другие результаты умствен-ной деятельнос-
ти человека и общества являются вто-ричной реальностью т.е. приближ„нны-
ми моделями реального мира. Однако и они являются объективно су-ществую-
щими системами, состоящие из вещества, энер-гии и негэнтропии.
   5.	Не существует абсолютной информации. Есть много-мерная  информация
относительно цели и события в системе, содержащаяся в другом событии или
объекте.
   6.	Можно получить много дополнительных данных по движению и направле-
нию потоков информации между системами пут„м анализа баланса негэнтропий
и энтро-пий в совокупности систем.
   Настоящая книга посвящена  обоснованию,  конкрети-зации,  развитию  и
формулировке выводов или основных на-правлений по применению вышеуказан-
ных исходных поло-жений.
   В 1-ой главе да„тся характеристика и  систематизация  основных  типов
систем в универсуме. Кажущаяся мысленная свобода выбора систем по струк-
туре, функциональным свойствам, масштабу, назначению и по другим призна-
кам не противоречит объективному существованию реальных систем.  Обосно-
ваны и даны обобщ„нные характеристики систем, вы-ражающие единство и эк-
вивалентность вещества (массы), энергии и негэнтропии (гл. 2).  Материя,
энергия и нег-энтропия могут находиться в виде многочисленных  вариантов
структуры, что определяет их качество и возможности эффек-тивного, более
или менее свободного преобразования.
   Изложены основные положения  негэнтропийной  теории  умственной  дея-
тельности человека и общества (гл.3).  Созна-ние  определяется  совокуп-
ностью моделей, обладающих мак-симальной возможной энтропией, часть  ко-
торой компен-сирована негэнтропией. Приближенными моделями являются мыс-
ли, эмоции, подсознание, религиозные взгляды, представ-ляющие собой так-
же объективные системы. Дано информаци-онное толкование основным общест-
венно-политическим и эти-ческим понятиям. Приведена методология  расч„та
обобщ„н-ной энтропии и негэнтропии  сложных  многомерных  неравно-весных
систем, основанная на суммировании их условных энтропий по  всем  факто-
рам, влияющим на целевые кри-терии (гл.  4).  Системный  анализ  влияния
этих факторов поз-воляет выяснить из них существенные и получить  допол-
ни-тельную информацию для управления и оптимизации  систе-мой.  На  этой
основе усовершенствованы методы измерения многомерной информации,  пере-
даваемой в живой и неживой природе или в обществе (гл. 5). Методы позво-
ляют более подробно проанализировать и проектировать структуру,  рабо-ту
и эффективность инфосистем и систем обработки информа-ции (гл. 6  и  7).
Рассмотрены общие принципы информацион-ного взаимодействия между  систе-
мами в иерархических комплек-сах систем (гл. 8). Исследованы условия са-
мопроизвольной передачи и направления  потока  информации  между  систе-
ма-ми. Описаны механизмы перехода информации как процесса в  е„  связан-
ную, локализованную форму - негэнтропию.
   Для выяснения основных потоков и  потерь  информации  привед„н  метод
энтропийных или негэнтропийных неравенств (гл. 9). Существенными  факто-
рами, влияющими на эффек-тивность и качество информации, являются своев-
ременность е„ передачи, положительный эффект в системе после е„ полу-че-
ния и коэффициент е„ рассеяния, потерь (гл. 10).  Разра-ботанные  методы
определения обобщенной негэнтропии  дают  возможность  усовершенствовать
ряд вопросов создания оптимальных управляющих схем и программ в киберне-
ти-ческих стохастических системах  (гл.  11).  Открываются  воз-можности
комбинирования данного метода с другими метода-ми решения трудноформали-
зуемых задач: эвристическим программированием и экспертными системами.
   Отдельно проанализированы информационные процессы в экономике,  науке
и культуре (гл. 12). По вопросам эконо-мики рассмотрены зависимости меж-
ду стоимостями инфор-мации и товара, между потоками информации и  денег,
между вводимой негэнтропией и образованием прибыли. Рассмотре-ны  синер-
гетические процессы саморазвития сложных систем с точки зрения  увеличе-
ния их обобщ„нной негэнтропии (гл. 13). Указаны на  условия  и  движущие
силы, необходимые для потоков информации и развития систем, а также  ме-
ханизмы превращения информации в диссипативных структурах.
   B заключительной 14-ой главе обсуждаются вопросы мировоззрения  чело-
века, роль информации и образования при нахождении человеком своего  оп-
тимального места в обществе. Рассмотрены информационные методы  прогноза
развития мировой системы, общества и конкретного человека в н„м.
   В книге обобщены результаты многолетней работы автора. В ней  стреми-
лись сформулировать наиболее общие законы, действующие во всех  системах
и вытекающие из эквивалентности негэнтропии, энергии и  вещества.  Общие
закономерности можно  конкретизировать  и  составлять  прак-тически  ис-
пользуемые модели систем, гомоморфность кото-рых зависит от количества и
качества дополнительных дан-ных. Новые представления могут  оказать  су-
щественное влия-ние на мировоззрение и философские теории в  инфообщест-
ве.
   Книга расчитана на широкий круг специалистов, осо-бенно в области ин-
форматики, кибернетики и образования. Она полезна и для студентов и  для
всех, интереcующихся ролью информации в развитии универсума.

   Таллинн, 05.09.97. Э.Лийв.

   1. УНИВЕРСУМ КАК ИЕРАРХИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС СИСТЕМ
   Универсум состоит из бесконечного числа объектов в  состоянии  непре-
рывного развития в условиях  огромного  раз-нообразия.  Сюда  относятся,
кроме материальных частиц и энергии, также разного рода  поля,  духовная
жизнь, сознание, эмоции, явления  культуры,  энергетические  коллапсы  в
космо-се и исчезновения вещества, пространства и времени на рассто-яниях
меньше, чем предельная длина  Планка  (10-35  м).  В  этом  разнообразии
единственном признаком, который имеется у всех объектов и явлений, явля-
ется их системное строение [ 1 ]. Нет объектов и явлений, которые не об-
разовали бы систему с  другими  объектами  и  не  являлись  бы  системой
эле-ментов [ 2 ]. Для понятия "система" дано множество форму-лировок [ 3
- 9 ]. В данной работе рассматривается систему  как  целостную  совокуп-
ность элементов и отношений между элементами. Определ„нное таким образом
понятие системы  может  быть  конкретизировано  по  разным  признакам  -
струк-турой, функциями, динамическими изменениями по времени и взаимоот-
ношениями с окружающей средой. Более абст-рактную и  общую  формулировку
дал А.Рапопорт: системой является определенная часть универсума  которую
можно опи-сать таким способом, что да„тся определ„нному количеству пере-
менных конкретные величины. В динамических системах одной переменной мо-
жет быть и время. В экономической ки-бернетике распространена  следующая
формулировка: система - это множество, в  котором  реализовано  заданное
отношение R, у которого имеются определ„нные постоянные свойства.

   ОБЪЕКТИВНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ СИСТЕМ
   Кажущаяся мысленная свобода выбора  систем  по  струк-туре,  функцио-
нальным свойствам, масштабу, назначению, целенаправленности,  количеству
и соотношению элементов и по другим признакам, может вызывать сомнений в
объектив-ном существовании реальных систем. Известный специалист по сис-
темному анализу С.Л.Оптнер пишет даже, что система является всего-навсе-
го средством, при помощи которого дос-тигают решение  проблемы  [3].  Со
стороны потребностей субъекта это верно, но это не да„т повода для отри-
цания объективного существования реальных систем, их моделей и сознания.
Все реально существующие системы обладают ог-ромным разнообразием  и  их
невозможно по полной глубине и объ„му охватывать  человеческим  разумом.
Поэтому человек и наука используют для решения  проблем  упрощ„нных  мо-
де-лей - систем, в т.ч. мыслей, понятий, теории  и  др.  Однако,  каждая
мысленная модель в сознании человека является также системой, только  во
вторичной реальности (в мозгу). Мысли больше или меньше совпадают с пер-
вичной реаль-ностью, но являются самостоятельными системами, содержа-щи-
ми негэнтропию (ОНГ), массу и энергию.
   Возражения против объективности систем исходят обыч-но не от  отрица-
ния е„ состава ? совокупности элементов, а от  отрицания  достоверности,
однозначности других признаков системы - целостности и  отношения  между
элементами [ 119 ]. Например, понятие спирт не обозначает  только  сово-
купность - систему данного химического соединения в мире. Спирт является
и компонентом алкогольных напитков, следова-тельно входит и в эту систе-
му. Таким же образом он входит и в понятие системы лекарственных  препа-
ратов, наркотиков, жидкостей, лаков и т.д. Отдельные атомы  тоже  предс-
тав-ляют собою системы. Однако в молекуле эти атомы представ-ляют систе-
мы, обладающие совсем другими свойствами. Элект-роны могут  в  мoлекулах
перейти к другим атомам. В метал-лах и кристаллах электроны часто  могут
вообще свободно передвигаться в реш„тке из  атомных  ядер.  Ещ„  большая
не-определ„нность наблюдается при рассмотрении разного рода полей в  ка-
честве систем (электромагнитное поле, гравитаци-онное поле и  др.).  Ут-
верждение того, что энтропия полей приближается бесконечности,  справед-
ливо только для общего случая (для  первичной  реальности).  В  действи-
тельности даже в абсолютном вакууме имеются поля которые характери-зуют-
ся определ„нными физическими величинами - напряжен-ностями  гравитацион-
ного, электромагнитного или электронно-позитронного  полей.  Специфичным
при возбуждений поля является его квантовый  характер,  проявляющийся  в
дискрет-ности массы, энергии, импульса, заряда, спина  в  виде  кван-тов
возбуждения. Квантовый характер возбуждения всех полей сам доказывает их
объективную, системную сущность (наличие ОНГ).
   Значительно труднее искать систему в микромире. Уже на уровне  элект-
рона начинает действовать соотношение неоп-редел„нности, т.е. в принципе
невозможно определить одно-временно место нахождения и скорость электро-
на, также е„ точную орбиту. Чем  меньше  становятся  измеряемые  размеры
элементов (частиц)  системы,  тем  больше  раст„т  неопредел„н-ность  их
структуры, тем в большей степени необходимо при-менить вероятностные за-
кономерности.
   Экспериментально почти невозможно исследовать струк-туру объедин„нно-
го суперполя, ниже длины Планка  (10-35  м.).  Однако  косвенные  спект-
ральные признаки, явления вибрации полей, флуктуации, когерентности, по-
явление виртуальных частиц, которые имеют квантовую природу, дают  осно-
вание предполагать о наличии системности и в этой области. Виб-рировать,
флуктуировать и образовать виртуальные частицы с квантовой природой  мо-
гут только хотя бы минимально упорядоченные участки поля. Флуктуацию вы-
зывают локаль-ные неоднородности системы.  Неоднородности,  в  благопри-
ят-ных для них условиях (например  влияние  гравитационных  сил),  имеют
тенденцию увеличения. Возникают локальные центры ОНГ, которые притягива-
ют информацию тем больше, чем больше раст„т ОНГ. Это является  одной  из
исходных предпосылок появления многообразия систем в универсуме.
   Кажущаяся субъективность определения размеров и границ систем  объяс-
няется бесконечностью разнообразия первичных систем.  Это  да„т  возмож-
ность моделировать их в  сознании  в  виде  огромного  количества  приб-
лиж„нных моде-лей.  Неопредел„нность  моделей  только  подтверждает  су-
щест-вование многомерных систем первичной объективной реаль-ности.  Даже
при возникновении в мыслях человека модели или проекта будущей  системы,
эта модель, как вторичная реальность, существует  в  голове  объективно.
Если человек прогнозирует будущего, он моделирует превращение систем  по
времени.

   ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ В УНИВЕРСУМЕ
   Пределы систем мы можем выбирать из огромного числа вариантов, соблю-
дая определ„нные условия целостности. Можно рассмотреть в качестве  сис-
темы вес универсум. В то же время можно рассмотреть в  качестве  системы
атом, атом-ное ядро. Наименьшими воображаемыми в настоящее время  систе-
мами являются кванты энергетических полей: электро-магнитного,  гравита-
ционного и др.
   Основной закономерностью в отношениях между всеми системами и их эле-
ментами является иерархическая структура их общего расположения на  мно-
гих уровнях [ 11 ]. Любая система сама уже имеет иерархическую  структу-
ру, е„ эле-менты образуют нижний уровень. Сама система с е„ струк-турой,
общими свойствами и функциональной направлен-ностью образует более высо-
кий уровень.
   Каждая система является частью или элементом системы  более  высокого
уровня. В то же время система состоит из элементов, которые представляют
собой тоже системы, состо-ящие из элементов более низкого уровня. Систе-
мы распола-гаются по закону потенциальной иерархичности систем. Уни-вер-
сум состоит из огромного числа уровней систем. По этому закону и универ-
сум должен быть элементом системы ещ„ более высокого уровня. Эта система
нам ещ„ неизвестна, но должна существовать. Условно  можно  е„  называть
Богом. Иерархия наблюдается и в комплексе моделей реального мира, в  на-
шем сознании - в мыслях, гипотезах, теории, прогнозах и чувствах.
   Иерархическая система не является одномерной, т.е. иерархии  перепле-
таются между собой. Конкретные элементы или системы могут участвовать во
многих иерархических комплексах. Как системы, так и элементы  рассматри-
ваются в иерархическом комплексе по критериям одной целевой  на-правлен-
ности или целесообразности. Однако, системы или их элементы могут  иметь
много целевых направленностей. Тем самым они участвуют во многих целевых
иерархических комплексах. Общий иерархический  комплекс  превращается  в
переплет„нную в многомерном пространстве сложную сетку.
   Например, атом углерода может быть составным эле-ментом миллионов ви-
дов органических молекул. Каждая молекула, в свою очередь, является ком-
понентом живых тканей  разной  структуры.  Электронная  структура  атома
уг-лерода, в зависимости от строения молекулы, несколько из-меняется. Но
атом сохраняет свою целостность. Отдельный человек может быть участником
в очень многих иерархически структурированных  системах.  Во  первых,  в
системе всего человечества (декларированные права человека).  Дальше  он
является гражданином (участвует в системе государства).  Он  работает  в
фирме или в организации, которые являются частью  вышестоящих  организа-
ций. Он может быть религи-озным и участвует в деятельности  церквей  или
сектов и т.д. В общем, человек не потеряя свою целостность, участвует  в
разных иерархиях на разных уровнях по разным целевым критериям.
   Конкретную книгу можно часто по содержанию и тема-тике  классифициро-
вать в состав многих иерархических комп-лексов. Известно, что во  многих
случаях трудно найти пра-вильный шифр для книги в библиографическом ука-
зателе. Например в книгах по кибернетике  часто  затрагиваются  воп-росы
других наук, достижения бионики, информатике, психо-логии, физики, мате-
матики и др. Следовательно, книга может  принадлежать  к  иерархическому
комплексу по многим об-ластям знаний. Часто существенные для одной науки
данные и идеи спрятаны в книгах и журналах другой направлен-ности. Таким
образом, каждый элемент или система нахо-дится  под  влиянием  различных
иерархических комплексов и при составлении  их  математических  описаний
необходимо использовать законы пересечения и объединения множеств.

   ИНТЕРАКЦИЯ МЕЖДУ СИСТЕМАМИ
   Системы могут обладать разной  степенью  открытости.  Теоретически  и
практически не удалось полностью изолиро-вать ни одной системы. Информа-
ция может передаваться и через гравитационное поле, через поток нейтрино
и др. пут„м. В реальном мире не могут существовать и полностью откры-тые
системы, т.е. ничем не изолированные и не ограниченные от внешней среды.
В таком случае они не являются система-ми по определению [ 16 ].
   Между системами  происходит  обмен  масс