Электронная библиотека
Библиотека .орг.уа
Поиск по сайту
Философия
   Книги по философии
      Лийв Э.Х.. Инфодинимика: Обобщенная энтропия и негэнтропия -
Страницы: - 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  -
ой, энергией и информацией (ОНГ). Причиной обмена является неравно-весное состояние систем, как во взаимодействии между эле-ментами, так и между системами. Исходной причи- ной нерав-новесия являются существующие в универсуме мощные пото-ки вы- сококачественной (направленной) энергии и ОНГ. Ог-ромными запасами энер- гии и ОНГ обладает гравитационное поле, а также объединенное суперполе. Поскольку иерархии систем переплетаются между собой, то и внутрисистем- ные массо-, энерго- или инфообмены могут влиять на процессы в других ие- рархиях систем. Если бы в системах наблюдались полный беспорядок, хаос, разнообразие, то их со своими характерными свойства-ми не было бы. В реальном мире каждая система обладает структурой и упорядоченностью, которые измеряют- ся коли-чеством ОНГ. Каждая система в мире обладает ОЭ и ОНГ (гл. 4). ОНГ как связанная информация нейтрализует часть ОЭ и да„т системе упоря- доченность. Системы взаимодействуют между собой пут„м передачи массы, энергии, ОЭ и ОНГ. В процессе обмена как масса и энергия, так и ОНГ могут концентри- роваться или рассеи-ваться. В процессе инфообмена информацией считается толь-ко такая связь между системами, в результате которой повы-шается количество ОНГ хотя бы одной системы. В остальных случаях мы имеем дело с рассеянием информации, массы или энергии, или просто шумом. Из-за ограниченности ресурсов происходит борьба, кон-куренция между системами за овладение ими. Та система, ко-торая притягивает от других больше материальных, энергети-ческих и информационных ресурсов и более эффективно их использует, та обладает более широкими возможностями для существования и развития. В результате этого происходит местная локали- зация ресурсов и ОНГ. Такой же отбор по эффективности происходит также между мысленными моде-лями реального мира в индивидуальном и обществен- ном сознании. СТОХАСТИЧНОСТЬ И НЕЛИНЕЙНОСТЬ СИСТЕМ Абсолютно все системы в универсуме находятся в состоянии изменений и превращений. Скорость изменений варьируется в очень широких пределах от доли секунды до 1030 и более лет. Даже такие системы, которые кажутся при нашей жизни неизменчивыми, в космическом масштабе из-меняются. Нап- ример, солнечная система, атомы и их ядра. Распадается даже протон, ко- торого до сих пор считали абсолютно прочным (время жизни 1031 -1033 лет). Причиной изменений являются потоки необъятных ресурсов массы, энергии и ОНГ в космосе, которые переведут системы в не-равновесное сос- тояние. Любое превращение систем на микроуровне имеет слу-чайный, стохасти- ческий, вероятностный характер. На макро-уровне вероятностный характер процессов может быть скрыт средними значениями общих показателей. Однако временное постоянство структур не может преодолеть общую неопре- де-л„нность и вероятностный характер всех систем. Случайные, вероятност- ные отклонения наблюдаются уже в объедин„нном суперполе в абсолютном ва- кууме. Возникновение виртуаль-ных частиц (электронов, фотонов и др.) "из ничего" связано случайными флуктуациями. Невозможно описать точную ор-биту электрона вокруг ядра атома. Можно описать только вероятностное облако возможных орбит электрона в атоме. Точное определение количества движения или места располо-жения частиц ограничивается в микромире соот- ношением неопредел„нности. Неопредел„нность в универсуме и в системах существует не только из-за наших незнаний, недостаточности информа-ции, а из-за фундаментальных свойств вещества, энергии и ОНГ. Пространство состояния и изменения сис- тем в много-мерном пространстве описываются нелинейными уравнени-ями, содержащие квадратные, кубические или многостепен-ные члены. Системы этих уравнений имеют несколько или много решений. Во многих местах мно- гомерного пространства имеются точки, где незначительное изменение одно- го фактора может вызвать движение системы в нескольких альтернатив-ных направлениях. Прич„м выбор направления является со-вершенно случайным, равновероятным. Непредсказуем конк-ретный путь развития, как причинное следствие детерми-нированных законов. Мир случайный уже с самого начала. Уч„ные считают, что даже через доли секунд после "большого взрыва" воп- рос выбора при возникновении между миром или антимиром решался случайно. Если были бы ничтожно мало изменены величины универсальных констант уни- версума, то развитие его произошло бы в совсем другом направлении. Обобщ„нным показателем упорядоченности в стохастических и нелинейных процессах является ОНГ систем. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ СИСТЕМ Любая сложная система обладает иерархической струк-турой. Они содер- жат подсистемы, которые флуктуируют, в то же время сохраняя свою устой- чивость, динамичность, пре-емственность и характерные свойства. Система может быть охарактеризована, по мере повы-шения сложности, следующими показателями: параметрами состояния, упорядоченности, струк- туры, организованности, управляемости. Сущность двух последних показате- лей расс-матривается в главах 11 и 13. Состоянием системы назы-вается точка или область расположения его в многомерном пространстве состояния. На сложные системы оказывает вли-яние огромное количество факторов (не- зависимых перемен-ных) и математическая обработка их действия связана с большими трудностями. В качестве меры упорядоченности системы R обычно определяют степень отклонения е„ состоя-ния от термодинамического равно- весия, т.н. введенную Шен-ноном величину "избыточности". R = 1 ? ОЭф , где: ОЭф - фактическая ОЭ системы ОЭм ОЭм - максимально возможная ОЭ R = 0, если система находится в состоянии полного беспорядка (ОЭф = ОЭм) R = 1, для идеально упорядоченной системы, ОЭф = 0 Наиболее существенной характеристикой систем явля-ется их структура, что определяет количество составляющих их элементов и их взаимоотноше- ние. Дефиниций структур много, но привед„м здесь некоторые: 1. Структура, это вид взаимосвязи элементов в системе, зависящий от закономерностей, по которым элементы находятся во взаимных влияниях. 2. Cтруктура, это упорядоченность (композиция) эле-ментов, сохраняю- щаяся (инвариантная) относительно определ„нных изменений (преобразова- ний). 3. Структура, это относительно устойчивый, упоря-доченный способ свя- зи элементов, придающий их взаимодействию в рамках внутренной расч- лен„н-ности объектов целостный характер [ 14 ]. Во всех формулировках для структуры прямо или косвенно подтверждается необходимость введения третьего компонента как дополнительной характе- ристики системы, кроме элементов и их взаимоотношений. Компонент на- зы-вается по разному, но существо его выражается в общесис-темных свойствах, целевых критериях и общих закономер-ностях. В общем, для обеспечения упорядоченности должны су-ществовать ка- кие-то общие принципы, критерии, сущест-венные свойства. Как объясняется в дальнейшем, эти общие принципы носят общее название обобщ„нной негэнт- ропии или связанной информации (ОНГ). НЕРАВНОВЕСНОСТЬ СИСТЕМ В абсолютно равновесных системах энтропия достигает максимально воз- можную величину при данном количестве элементов. Элементы при ЭО макс. действуют неограниченно "свободно", независимо от влияния других элемен- тов. В сис-теме отсутствует какая-либо упорядоченность. Очевидно, абсолютного хаоса в системах не существует. Все существую- щие реально системы имеют в структуре менее или более заметный порядок и соответствующую ОНГ. Чем больше система имеет в структуре упоря- доч„нность, тем боль-ше она удаляется от равновесного состояния. С дру- гой сторо-ны неравновесные системы стремятся двигаться в сторону термо- динамического равновесия, т.е. увеличивать свою ОЭ. Если они не получают дополнительную энергию или ОНГ, они не могут в длительное время сохра- нять сво„ неравно-весное состояние. Но равновесие может быть и дина- ми-ческим, где процессы протекают в равном объ„ме в противо-положные стороны. Внешне сохраняется равновесие, т.е. устойчивость системы. Если скорость таких процессов мало изменяется, то такие режимы являются ста- ционарными, т.е. относительно стабильными во времени. Скорость процессов может изменятся в очень широких пределах. Если скорость процессов очень маленькая, то система может находится в состоянии локального квазиравно- весия, т.е. кажущегося рав-новесия. Неравновесность систем играет су- щественную роль в их инфообмене. Чем больше неравновесность, тем больше их чувствительность и способность принимать информацию и тем больше воз- можности саморазвития системы. ЦЕЛОСТНОСТЬ СИСТЕМ Целостность систем вытекает из одного их признака - упорядоченности. Однако, их цели или целесообразность можно определить только получая ин- формацию о выше-стоящей системе. В то же время целостность и целенап- рав-ленное действие системы или е„ элементов может иметь раз-ные степени упорядоченности. Например, в сложных систе-мах и в организациях может быть центральное управление вместе с относительной самостоятельностью индивидов [ 15 ]. Целостность систем вытекает из общих свойств объедин„н-ного суперполя в универсуме (гл. 14). К таким свойствам счита- ют гармонию и когерентность, общие свойства квантовой природы явлений (т.н. квантовый холизм) и вероятностная природа флуктуации и процессов развития. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ПОЛЯ И ВОЛНЫ КАК СИСТЕМЫ В универсуме существуют различного рода поля, кото-рые могут быть "в состоянии покоя" или находиться в воз-бужд„нном состоянии (образования волн, виртуальных час-тиц и др.) Известно много типов полей: гравитационное поле; электромагнитное поле (свет, радиоволны и др.); поля малого и большого взаимодействия; квантомеханические поля (позитронное поле). Все поля соединяются в сверхмалом пространстве (ниже длины шкалы Планка, 10-35 м) в объедин„нное суперполе, из возбуждения которого могут возникать элементы вещества, энергии и ОНГ. Недостаточно доказано как-будто существо-вание вокруг живых существ ещ„ особого рода полей: фан-томного, астрального, ментального и торсионного (спинового) поля. Высказано предположение ещ„ о наличии информа-ционного поля. Связанная форма информации - ОНГ содер-жится в каждой системе вместе с массой и энергией. Однако е„ определение, также как и выяснение процессов е„ прев-ращения и переходов часто представляет большие трудности. По вопросу упорядоченности, энтропии поля высказаны различные мнения. С одной стороны утверждается, что поля обладают бесконечной энтропией, разнообразием, беспоряд-ком. С другой стороны считалось, что объедин„нное супер-поле имеет нулевую энтропию, что оно обладает абсо- лютной упорядоченностью, бесконечным ОНГ, энергией. В действи-тельности, как и все системы, любое поле имеет как ОЭ, так и ОНГ. Чем больше поле локально возбуждается, вибри-руется с образованием волн и материальных частиц, тем боль-ше оно содержит ОНГ. Конечно, в поле значительно труд- нее определить характерных для системы признаков: элементов, их взаимо- отношение и целостность. Однако, и здесь признаки системной дифференциа- ции элементов в любом случае су-ществуют. В качестве первичных элементов поля как системы выделяются кванты. Выяснено, что квантовое дискретное строение имеют не только электромагнитные, но и гравитаци-онные волны и даже пространство и время. Система может быть комбинирована из различных полей, с квантами раз-личного энергосодержания и разной степенью их ко- герент-ности. Исследование квантовой структуры полей да„т воз-можность выяснить содержание в них связанной информа-ции - ОНГ. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ Поскольку вес универсум состоит из систем, притом в виде различных комплексов, иерархических уровней и совме-щений, то представляют огром- ную важность методы их иссле-дования и преобразования. Этими вопросами уже давно зани-маются такие дисциплины, как исследование систем, сис- тем-ный анализ и др. Однако, эти методы не нашли ещ„ доста-точно широко- го и всестороннего применения. Причиной явля-ются сложности исследования процессов хранения и передачи информации в системах, а также отсутствие методических ос-нов. С этими связано неполное описание систем и их прев- ра-щений. Соединение методов системного анализа с другими науками, тео- рией информации, векторным анализом в много-мерном пронстранстве состоя- ния и синергетикой открывает в этой области новые возможности. При исс- ледовании любого объекта или явления необходим системный подход, что включает следующие основные этапы работы: 1. Выделение объекта исследования от общей массы явлений. Очертание контур, пределов системы, его основных частей, элементов, связи с окру- жающей средой. Установление цели исследования: выяснение структуры или функции сис-темы, изменение и преобразование е„ деятельности или наличие длительного механизма управления и функциониро-вания. Система не обяза- тельно является материальным объек-том. Она может быть и воображаемым в мозгу сочетанием всех возможных структур для достижения определ„нной це- ли. 2. Выяснение основных критериев для обеспечения це-лесообразного или целенаправленного действия системы, а также основные ограничения и усло- вия существования. 3. Определение альтернативных вариантов при выборе структур или эле- ментов для достижения заданной цели. При этом необходимо учесть все фак- торы, влияющие на систему и все возможные варианты решения проблемы. 4. Составление модели функционирования системы, учитывая всех сущест- венных факторов. Существенность фак-торов определяется по их влиянию на определяющие кри-терии цели. 5. Оптимизация режима существования или работы сис-темы. Градация ре- шений по их оптимальному эффекту, по функционированию (достижению цели). 6. Проектирование оптимальных структур и функцио-нальных действий системы. Определение оптимальной схемы их регулирования или управления. 7. Контроль за работой системы в эксплуатации, опреде-ление е„ над„жности и работоспособности. Установление над„жной обратной связи по результатам функционирования. Все эти операции обычно проводят повторно в виде нескольких циклов, постепенно приближаясь к оптимальным решениям. После каждого цикла уточ- няют критериев и дру-гих параметров модели. До настоящего времени методы системного анализа позволяли делать качественные, часто не совсем конк- ретные выводы [ 12, 6, 13 ]. После уточнения методов определения потоков информации эти методы поз-воляют значительно точнее прогнозировать пове- дение систем и более эффективно управлять ими. В каждой системе можно выделить отдельную, более или менее сложную инфосхему. Последняя оказы- вает особенно заметное влияние на функционирование системы, на эффектив- ность е„ работы. Только уч„т инфоструктур да„т возможность охватить це- лост-ность системы и избегать применение недостаточно адекват-ных мате- матических моделей. Наибольшие ошибки при прин-ятии решений делают из-за отсутствия уч„та некоторых су-щественных факторов, особенно уч„та влия- ния инфопотоков. Выяснение вопроса взаимного влияния систем пред-ставляет сложную за- дачу, так как они образуют тесно пере-плет„нную сеть в многомерном пространстве. Например, любая фирма представляет собою сосредоточение элементов многих других систем и иерархии: отраслевые министерства, тер- риториальные органы власти, банковские, страховые орга-низации, торговые и налоговые организации и др. Каждый элемент в системе участвует во мно- гих системных иерархиях. Поэтому прогноз их деятельности сложен и требу- ет тщатель-ного информационного обеспечения. Такое же многоиерархи-чес- кое строение имеют, например, клетки любого живого ор-ганизма. Системами могут быть и мысленные модели при проек-тировании реальных систем для оптимизации последних. На-пример, моделью может служить поис- ковое поле для приня-тия оптимального решения по отбору полимеров. Из- вестны все полимерные материалы и классификация потребуемых изделий из них, а также известны критерии качества. Реше-ние заключается в последо- вательном сужении поискового поля при выяснении оптимального материала для конк-ретного изделия или оптимального изделия из конкретногo матери- ала. 2. ЕДИНСТВО МАССЫ, ЭНЕРГИИ И НЕГЭНТРОПИИ В СИСТЕМЕ В условиях дифференциации наук и распространения редукционистских те- орий возникло очень много кажуще изолированных моделей процессов, объек- тов, законов. В действительности мир един, процессы разного направления протекают в системах одновременно. Единство обусловлено тем, что общее начало ? объедин„нное суперполе едино для всех объектов, явлений и сис- тем. Согласованно и параллель-но развиваются и многие кажуще противопо- ложные явления. В любой системе одновременно могут протекать следующие процессы: подвижность (превращения) и инертность (неиз-менчивость), из- менение координат в многомерном прост-ранстве и стремление сохранять сво„ состояние, прогрессив-ное и регрессивное развитие, возникновение и разрушение структур, изменчивость и наследственность, случайные и де-терминированные процессы, свобода и упорядоченность эле-ментов. В системах параллельно протекают два противополож-ных процесса: изме- нение ОЭ и ОНГ. Энтропия в общем яв-ляется показателем неопредел„нности, беспорядка, разнообра-зия, хаоса, равновесия в системе [ 10 ]. Негэнтро- пию часто ошибочно дефинируют как энтропию с отрицательным зна-ком. Это может вызывать большие недоразумения. Негэнт-ропия (ОНГ) действительно измеряется в тех же единицах как энтропия (например в битах). Направле- ние е„ действи-тельно противоположное энтропии. Е„ увеличение вызывает такое же уменьшение энтропии. Однако, эти величины из-меняются в системе по самостоятельным закономерностям и их абсолютные значения мало зависят друг от друга. Негэнт-ропия является мерой порядка, упорядоченности, внутренной структуры, связанной информации. При увеличении обобщ„н-ной энтропии (ОЭ, гл. 4) увеличиваются размерность системы (количество неза- висимых переменных, факторов) и их масштабы, а также возможности поиска более эффек-тивных решений. Одновременно с ростом ОЭ увеличивается и не- определ„нность системы, вероятность принятия непра-вильного решения, а также расширяются размеры прост-ранства поиска. Для того, чтобы уменьшить неопредел„нность системы, необходимо ввести в не„ обобщ„нную негэнтропию (ОНГ), информацию, упорядоченность. Таким образом, при прогрессивном развитии в системе увеличивается больше ОНГ, чем ОЭ. При деструкции больше увеличивается ОЭ. Имеются раз- ные комбинации одновремен-ного изменения ОЭ и ОНГ. Если система обладает небольшой ОЭ, то и ОНГ туда ввести можно мало и для е„ развития нет ус- ловий (ОНГ < ОЭ). Много споров возникло при исследованиях взаимо-действия вещественных, энергетических и информационных систем. В практической жизни, экономике и технике их часто рассматривают раздельно. Действительно, часто целесо- образ-но исследовать материальные (вещественные) балансы, пото-ки и ре- сурсы. Отдельно рассматриваются соответствующие энергетические и инфор- мационные ресурсы. При составлении технических проектов или бизнеспланов такие раздельные расч„ты дают много данных для оценки эффективности ре- шений. Однако, сразу бросается в глаза, что в любых сис-темах и органи- зациях эти категории существуют все вместе. В любой фирме занимаются как материальными, так и энерге-тическими и информационными ресурсами. Вмес- то информа-ционных потоков в экономике больше занимаются денежными средствами. Как мы увидим в дальнейшем, деньги в опреде-л„нном смысле заменяют информацию. В

Страницы: 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  -


Все книги на данном сайте, являются собственностью его уважаемых авторов и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Просматривая или скачивая книгу, Вы обязуетесь в течении суток удалить ее. Если вы желаете чтоб произведение было удалено пишите админитратору