Страницы: -
1 -
2 -
3 -
4 -
5 -
6 -
7 -
8 -
9 -
10 -
11 -
12 -
13 -
14 -
15 -
16 -
17 -
18 -
19 -
20 -
21 -
22 -
23 -
а поверхности тв„рдых тел или аб-сорбция его в
жидкость. Молекулы газа теряют при дви-жении часть степеней свободы,
уменьшается их ОЭ, повы-шается ОНГ. Следовательно переда„тся информация
от элемента тв„рдого тела или жидкости к молекулам газа. Выделяется теп-
лота (ОЭ), которая переда„тся тв„рдому телу или жидкости.
4. Элементами являются солнце и планеты. Солнце посылает информацию
планетам, ОНГ которых повышается. Планеты облучают в мировое прост-
ранство пониженную долю ОНГ. В общем ОЭ системы cолнце-планеты-мировое
прост-ранство увеличивается.
Примеры элементарных неживых инфосистем типа О.Ланге следующие:
1. Люминофоры. Входная информация поступает в виде света, рентгеновс-
ких лучей, g-лучей, катодных лучей, быст-рых протонов, a-частиц и др.
Люминофоры обрабатывают информацию в свет разного спектрального состава.
2. Лазерустановка. Вещество в лазере (кристалл, атомы или молекулы в
газу) приводится (светом, электрическим зарядом, химической реакцией) в
сильно возбужд„нное состо-яние - в н„м созда„тся большой запас ОНГ. Ког-
да степень возбуждения превысит критический предел при наличии резо-на-
тора (ОНГ) возникает высокоорганизованное вынужденное излучение, в кото-
ром атомы излучают фотоны в строго сог-ласованные моменты времени и в
точно определ„нных частоте и направлении. Благодаря особой структуре
(ОНГ) лазера информация (лучь света) выходит с него намного более вы-со-
кого качества.
3. Электронные усилители служат для переработки (усиления) сигналов.
Такие же примеры можно привести из живой природы. В качестве элемен-
тарной системы типа Эшби можно рас-сматривать два элемента (ОНГ) отец и
сын. Между ними существует информационная связь, в т.ч. наследственная в
виде переданных генов. Такого типа связь существует и меж-ду животным и
его жертвой во время охоты за ней. Эле-ментарной системой типа Ланге яв-
ляется, например, один нейрон в мозгу. Такой же инфосистемой можно расс-
мат-ривать безусловные рефлексы в живом организме.
ИНФОСИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА
Инфосистемы человека, тем более общества отличаются исключительно
большой сложностью. По вопросам инфо-обмена в системах человека и об-
щества конечно, опубли-ковано огромное количество исследований, но неяс-
ным остались взаимоотношения между информацией и ОНГ. Здесь обсуждается
некоторые новые философские, но су-щественные аспекты проблемы. Инфосис-
темы человека или общества состоят из структурных (инфобаза, ОНГ) и
функ-циональных (инфообмен, инфообработка) свойств. Такое разделение в
известной мере является условным, так как структура и функции сильно за-
висят друг от друга. Однако, методически легче обсуждать вопросы струк-
туры и ОНГ в настоящей главе и вопросы функции и инфообмена в следующих
(в 7ом и 8ом) главах.
Мозг человека представляет собой конгломерат из более, чем в 1010
клеток, человек сам - из более чем 1015 клеток, вс„ человечество - из
более чем в 1025 клеток. К этому добавляются структуры живого мира и
созданных инфосистем. Каждая клетка сама содержит инфосистему, которая
получает из внешней среды информацию, обраба-тывает его и соответственно
реагирует на сигналы. Клетки организованы в функциональные ткани, те в
свою очередь - в органы, органы - в целостные организмы. Таким образом,
человек содержит сложный комплекс из иерархически орга-низованных переп-
летений инфоструктур. В каждой клетке можно отдельно рассматривать е„
инфоструктуру, память и ОНГ. Детальное исследование до сих пор затрудня-
лось из-за отсутствия методов определения ОНГ. Представляют интерес об-
щие принципы построения таких сложных инфосистем. Поскольку человек
представляет наивысшую ступень разви-тия материи, то принципы построения
его инфосистемы должны быть наиболее эффективным примером для орга-низа-
ции остальной природы, особенно для искусственно соз-данных человеком
инфосистем. Основные принципы органи-зации ИС человека следующие:
1. Каждая из 1015 клеток в человеке обладает своей связанной информа-
цией - ОНГ, на основе которой осу-ществляется управление и функциониро-
вание клетки в любой момент е„ существования. ОНГ находится в клетке в
разных уровнях: наследственная информация в ядре, программы раз-вития -
в генах, в химических структурах клетки, облада-ющих строго определ„нны-
ми функциями, в виде электри-ческих потенциалов между мембранами клетки
и др.
2. Каждая клетка специализирована для выполнения конкретных задач в
рамках общих задач организма человека. Это значит, что цель и целевые
критерии каждой клетки разные. Эти критерии частично установлены генети-
ческим кодом в ядре клетки и возникли в ходе эволюции человека, в рамках
борьбы за существование. Часть критериев усовер-шенствовалась в ходе
функционирования клетки в рамке действия организма в целом. В общем "це-
ли" клетки, е„ система управления, определяются целями более высокой в
иерархической лестнице системой.
3. Каждая из этих 1015 клеток в пределах своего уровня связанной ин-
формации - ОНГ, автономна. Это значит, что для каждой клетки установлены
свои пределы свободного функционирования, где система управления может
справится с разнообразием и с ОЭ. Соответственно с этим клетка имеет по-
исковое поле, в пределах которого она имеет достаточно ОНГ, чтобы при-
нять оптимальные "реше-ния" для реагирования. Таким образом, клетка име-
ет воз-можность ("право") в рамках своей "компетентности" сделать самос-
тоятельный выбор. В таких же пределах клетка имеет возможность усовер-
шенствовать свою систему регулирования, адаптации или выбора оптимальных
вариантов действия, т.е. имеет свободу выбора.
4. Каждая клетка имеет механизм, как получить и оценить вероятностную
информацию. Это выражается в том, что на каждое раздражение имеется в
клетке пороги воз-буждения и ответной реакции. Следовательно клетка спо-
соб-на избирательно действовать на случайно распредел„нное действие
раздражителя (фактора). Кроме того, клетка реаги-рует избирательно на
такой статистический показатель, как частота внешнего действия. Ч„ткость
и долговечность памяти находятся от этого в прямой зависимости. Таким
образом, клетки не только реагируют на внешние воздействия, но способны
оценить их существенность и вероятностные харак-теристики их проявления.
5. Клетки, кроме нервных, имеют ограниченный срок жизни в организме
человека, от нескольких суток до не-скольких лет. Вещество и энергия
клетки вс„ время обнов-ляются. Непостоянна также получаемая из окружаю-
щей среды информация. Самым устойчивым является в клетке ОНГ, которая
переда„тся новым клеткам по наследству. Это под-тверждает решающую роль
ОНГ, которая борется в клетке с тенденцией роста ОЭ.
6. ОНГ на клеточном уровне далеко не является достаточной в организ-
ме. ОНГ находится в системах всех иерархических уровней. Отдельные сис-
темы образуются в конгломератах или накоплениях клеток одного назначения
или совместного действия. Клетки образуют более или менее однородные
группы, группы образуют ткани, органы, и из них целостного человека. На
всех уровнях иерархии имеются свои дополнительные инфосистемы и ОНГ. Их
функцио-нирование обеспечивается дополнительными инфоканалами прямой и
обратной связи. Соответственно на всех уровнях имеются свои инфохранящие
и - перерабатывающие меха-низмы и клетки. Как правило, чем выше система
в иерархии, тем более обобщ„нную ОНГ он содержит (дополнительно к ОНГ
элементов - клеток).
7. Ни одна клетка из более, чем в 1015 клеток в организме человека не
обладает полной свободой действия. Свободу выбора они имеют только огра-
ниченно, в пределах своей ОНГ. Эти пределы ограничены способностью сис-
темы управлять и контролировать работой клетки и законом не-обходимого
разнообразия Эшби. Как обеспечивается то, что клетки не выходят своими
действиями за установленные пределы? Для этого существуют механизмы
контроля выше-стоящих органов, их системы управления и обеспечения, ко-
торые стремяться сохранять для клетки управляемые в инте-ресах всего ор-
ганизма условия деятельности. Если выше-стоящие органы не могут обеспе-
чить клетке необходимые условия в пределах автономного управления, тогда
наблю-дается резкое нарушение е„ фунционирования или гибель. Характерным
признаком нарушения системы управления клетки являются злокачественные
опухоли (рак), которые связаны с неконтролируемым развитием и размноже-
нием е„.
Так как инфосистема человека является высшей сту-пенью развития сис-
тем, хотя бы на земле, то опыт е„ изучения стоит распространения и для
организации инфо-систем других объектов, в частности в обществе. Это не
значит, что можно механически перенести модели одного объекта на другую
более сложную систему. Однако, наиболее общие закономерности, в том чис-
ле по инфосистемам, действуют для любых систем в универсуме. Поэтому об-
щие принципы инфодиалектики действуют как для человека, так и в общест-
ве. Для общества исходным элементом системы яв-ляется уже не клетка, а
сам человек. Люди объединяются в обществе в огромное количество полити-
ческих, экономи-ческих, научных, общественных и др. организаций - сис-
тем. ОНГ инфосистемы всего общества состоит из суммы ОНГ всех людей и
ОНГ всех официальных и неофициальных организации, систем на всех уровнях
и из ОНГ их взаи-модействий.
К этому множеству систем принадлежат и созданные человеком, техникой
и наукой новые инфосистемы. ОНГ со-держится во всех, даже в самых прос-
тых технических при-борах и машинах. Намного больше связанную информацию
- ОНГ содержат созданные инфотехнологией специальные приборы, которые в
виде программ уже имеют ОНГ в виде инструкции для переработки информа-
ции. Отдельную тему составляет описание технологии развития запоминающих
уст-ройств и памяти (ЗУ). От неэлектрической записи инфор-мации к ЗУ ре-
лейного типа, дальше к ЗУ с движущимися и неподвижными магнитными эле-
ментами. Дальнейшее раз-витие привело к электроннолучевым трубкам, маг-
нитным лен-там и дискам. Плотность записи на дисках достигает не-сколько
десятков тысяч бит. на 1 мм2. Для хранения огром-ных е„ количеств необ-
ходимо все меньше "вещества", вс„ больше станет увеличение информацион-
ной „мкости.
Огромным шагом вперед в деле усовершенствования инфобазы в компьюте-
рах являются т.н. экспертные системы. Их преимуществом является возмож-
ность введения в компьютер неформализованных данных и "знаний". Главным
средством решения задач программами - "экспертами" яв-ляется не пол-
ностью формализованное рассуждение, про-водимое на основе совокупности
знаний, тщательно собран-ных у экспертов-людей. Знания закодированы в
виде мно-жества основанных на опыте правил типа "если . . . то . . ."
(эвристики). Такие правила ограничивают поле поиска ре-шения, помогают
находить наиболее вероятные пути дости-жения цели. Существенно то, что
компьютеры могут для переработки использовать не только цифровые данные
и математические формулы, но и вероятностные харак-теристики и неформа-
лизованные (эвристические) знания. Инфобазы отдельных компьютеров ис-
пользуются более эф-фективно, если компьютеры соединены в одну сеть -
сеть ЭВМ. Подобные сети могут быть локальными, обслужи-вающие отдельные
фирмы или небольшого района, регио-нальными или более обширными - нацио-
нальными или глобальными, общемировыми (ИНТЕРНЕТ). На основе „м-ких
электронных хранилищ информации формируются мощ-ные и чрезвычайно опера-
тивные системы обработки и рас-пределения информации, существенно меняю-
щие многие стороны жизни общества.
Бурное развитие электронных инфосистем не уменьшает значение традици-
онных инфобаз на основе бумажных, фото-, кино- и печатных изданий. Они
обеспечивают и в дальнейшем над„жность хранения информации на более дли-
тельный срок, обеспечение авторских прав при распространении и доку-
мен-тальность официальных бумаг, договоров, директив.
ЭНТРОПИЯ И НЕГЭНТРОПИЯ ИНФОСИСТЕМ
Поскольку все системы в мире содержат одновременно и инфосистемы, то
и последние имеют ОЭ и ОНГ. Явление энтропии (шума) при передаче сигнала
по инфоканалам под-робно рассмотрено в теории информации. С явлениями
шума встречается каждый человек в повседневной жизни. Напри-мер, к этой
категории принадлежат неч„ткие изображения на телевизионном экране, пло-
хая слышимость в телефоне, опе-чатки в книгах, дефекты зрения и слуха
человека и др. Конкретных, относительно простых инфосистем и каналов
исследовано очень много. Мало данных имеется по ОНГ сложных инфосистем,
например по комплексным системам человека со средствами инфотехнологии.
По этому вопросу мало общенаучных и философских обобщений, которые
уст-ранили бы существующие противоречия.
Инфосистемы содержат в качестве структурных эле-ментов связанную ин-
формацию - ОНГ. В то же время они как системы имеют и собственную ОНГ.
Получается, что можно определить негэнтропию системы из ОНГ. В этом не
имеется ничего противоестественного. Известно, что ОНГ может иметь раз-
ные ступени обобщ„нности, разное качество, разное положение в иерархии -
состоящей из ОНГ. Если ОЭ является показателем качества энергии, то ОНГ
системы является показателем качества ОНГ элемента и их сово-купности.
Элементы (ОНГ) в инфосистемах расположены также по иерархической схеме,
как во всех системах. Прич„м на более высоком уровне ОНГ имеет более вы-
сокое качество и содержит больше обобщающей информации. Но ОНГ может
развиваться не только в сторону высоты в иерархии, а также в глубину и в
микромир. Известно, что сознание второй ступени - самосознание может мо-
делировать, кроме физичес-кого состояния и сво„ сознание, т.е. сознание
первой ступени. Соответственно сознание третьей ступени моделирует
соз-нание второй ступени и т.д. В пирамиде систем более высокая ступень
ОНГ развивается за сч„т уменьшения ОНГ более низкого слоя. Для характе-
ристики ОНГ высоких сло„в необ-ходимо ввести критерий цели, ценностей,
свободы выбора, многомерное пространство поиска, которые не являются уже
физическими критериями.
Исследование ОЭ и ОНГ сложных управляемых инфо-систем (ИС) также не-
обходимо начинать с их структурных элементов. Элементы ИС разделяются на
2 типа:
1. Негэнтропия 2. Инфоканал И1 ??R Ђ Иупр ОНГ - ОЭ И2 ??R ОНГ1 Ђ
Иупр ??R - ОЭ ОНГ2
При исследовании первого типа новым вопросом явля-ется понятие "энт-
ропия ОНГ". Это явление так распрост-ран„но, что каждый знаком с ним по
повседневной жизни. Достаточно напомнить процесс стирания многих фактов
из памяти. Характерно и исчезновение (частичное или полное) записей из
памяти ЭВМ, например под действием вируса. Поскольку ресурс работоспо-
собности в эксплуатации любого товара можно связывать с его ОНГ, то е„
потеря харак-теризуется увеличением ОЭ. Примером потери ОНГ являются
также отрицательные мутационные изменения в генах (хро-мосомных ДНА).
Это является причиной различных на-следственных заболеваний. Энтропия
ОНГ наблюдается так-же в неорганическом мире. Многие реологические моде-
ли веществ основаны на "вспоминании" вязкой среды о влиянии сил,
действовавших в прошлом и на постепенные потери этой "памяти". Явление
тиксотропии основывается на временном разрушении структуры (энтропия
ОНГ) вещества и на час-тичной е„ востановлении со временем. Как повыше-
ние энт-ропии ОНГ можно рассматривать также частичное уменьше-ние упоря-
доченности ОНГ в инфосистеме. Чем меньше сис-темность расположения дан-
ных в инфосистеме, тем труднее их найти, обработать и применять нужную
информацию.
Многие явления инфообработки в отдельных науках исследованы подробно.
Однако, недостаточно раскрыта их общие черты: сущность в виде инфосис-
тем, структура ОЭ и ОНГ элементов. Из-за малоразработанности методик по-
ка не проводились расч„ты ОЭ и ОНГ и нет сравнительных данных этих пока-
зателей в разных системах. Сложение ОНГ эле-ментарных ИС да„т возмож-
ность исследовать движение информации и накопление ОНГ в сложных и мно-
гоэтажных комплексах.
Вторым типом элементарных ИС являются инфоканалы (ОНГ2?RОНГ1). Методы
расч„тов формального количества информации и пропускной способности
конкретных инфо-каналов разработаны теорией информации. В качестве меры
количества информации полученной элементом ОНГ1 о собы-тии в элементе
ОНГ2, принимается величина, на которую в среднем уменьшается неопре-
дел„нность (ОЭ) величины ОНГ1, если там становятся известным данные о
событиях в системе ОНГ2, т.е. разность между безусловной и условной энт-
ропией. И (ОНГ1, ОНГ2) = ОЭ (ОНГ1) ? ОЭ (ОНГ1 / ОНГ2)
Формально, по классическим формулам, можно рассчи-тать всю информа-
цию, которую можно кодировать в циф-ровые (дигитальные, двоичные) сигна-
лы. Трудности могут возникать только из-за скорости передачи информации
и из-за пропускной способности канала связи, которые могут быть опреде-
лены известными методами.
Однако, инфообмен между системами осуществляется не только через ин-
фоканалы пут„м кодирования в цифровые или электрические сигналы, но и
более сложными путями (хими-ческие, физические, волновые процессы, мас-
со- и энерго-обмен, обмен мыслями, идеями и т.д.). В этих случаях воз-
ни-кают при определении количества информации принципи-альные трудности.
По классической теории важным свойством количества информации являет-
ся не только его положительность И ? 0, но и симметричность. И (ОНГ1,
ОНГ2) = И (ОНГ2, ОНГ1) или
ОЭ (ОНГ1) ? ОЭ (ОНГ1/ОНГ2) = ОЭ (ОНГ2) ? ОЭ (ОНГ2/ОНГ1)
Симметричность означает, что количество информации в принятом систе-
мой ОНГ1 сигнале о посланном из системы ОНГ2 равно количеству информации
принятой системой ОНГ2 от посланного из системы ОНГ1. Следует, однако,
учесть, что условия симметричности информации спра-ведливы только в слу-
чае симметричности инфоканала, т.е. возмущения действуют на канал одина-
ково, независимо от направления движения информации. Механизмы кодиро-
ва-ния и декодирования должны при этом быть изоморфны, независимо от
направления.
При расч„тах инфообмена между большинством реально существующих сис-
тем возникают принципиальные трудности, так как между ними не существует
симметричного канала связи по следующим причинам.
1. Механизмы кодирования и декодирования инфор-мации между системами
не согласованы.
2. Возмущение информации средой может зависеть от направления переда-
чи информации, так как влияние среды на отдельные системы может сильно
различаться.
3. В теории информации предполагается, что отпра-витель и при„мник
информации являются системами, обла-дающими ОЭ и ОНГ в виде скалярной
величины как функ-цию состояния. В реальных системах как ОЭ, так и ОНГ,
а также передаваемая информация являются многофактор-ными, многомерными
векторами. Кроме того, инфообмени-вающие системы часто имеют разные раз-
мерности ОЭ, ОНГ и поэтому принципиально инфообмен между ними не может
быть симметричен. Например, если отправитель информации имеет ОНГ с бо-
лее высокой размерностью, чем при„мник, то последний уже из-за недоста-
точных размерностей (разно-образия) не может полностью принимать выслан-
ную инфор-мацию. В обратном направлении информация может быт принята
полностью.
7. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Обработкой информации называют любое упорядочение полученного систе-
мой информации и сочетание е„ с уже име-ющейся связанной информацией
(ОНГ). Таким образом, об-работка является необходимым условием для полу-
чения сис-темой любой информации, так как без этого не увеличивается е„
ОНГ. В относительно простых неорганических системах это сопровождается
возникновением новых структурных эле-ментов. Однако, чем более сложны