5.4. Закон информированности-упорядоченности
Закон информированности-упорядоченности утверждает, что в организованном целом не может быть больше порядка, чем информации. Упорядоченность – характеристика системы, отражающая наличие определенным образом установленных взаимосвязей.
Очевидно, достигнутый порядок можно охарактеризовать с помощью как качественных, так и количественных методов. Так, порядок можно в принципе признать полным, если в нем нашли практическое воплощение три аспекта упорядоченности, вытекающие из того, что определены:
а) границы системы, т. е. установлено, сколько и каких образующих единиц она включает;
6) переменные, которые характеризуют элементы, образующие систему;
в) образ действия каждого элемента и системы их взаимодействия. Таким образом, наше знание о системе связано с порядком в ней.
Для более глубокого понимания того, каким именно образом информация играет основную роль в процессе упорядочения системы, необходимо иметь правильное представление о фундаментальной связи понятия «информация» с понятиями «энтропия», «разнообразие» и «ограничение».
С самых древних времен человек окружен информацией. Слово «информация» в течение своей долгой жизни не раз претерпевало эволюцию, то расширяя, то предельно сужая свои границы. Изначальное значение – «представление», «понятие», «контур» – затем трансформировалось в «сведения», «передачу сообщений». Общечеловеческое восприятие слова «информация» слишком «эластично» для мира науки. И в этой сфере его свели к «мере определенности в сообщении».
Как бы ни варьировалось слово «информация», главное в нем то, что оно несет сведения, сообщает, рассказывает, знакомит, т.е. снимает, уничтожает незнание о чем-либо, снимает, уничтожает неопределенность.
Обоснование фундаментальной роли информации в окружающем нас мире явилось одним из принципиальных научных достижений кибернетики. Образно говоря, если раньше наука полагала, что все в мире сводится к веществу или энергии, то с появлением кибернетики информация стала унифицирующим понятием, определяющим действие организационных систем, т.е. систем, поведение которых контролируется (управляется) достижением заранее поставленных целей.
Кибернетическое понятие информации несравненно точнее, глубже и шире, чем значение этого слова в обиходном употреблении. Точнее – потому что с точки зрения кибернетики не всякие сведения несут информацию, а лишь те, которые уменьшают неопределенность системы для ее наблюдателя. Глубже – потому что информация является таким же фундаментальным понятием. Для кибернетики, как понятие энергии для классической физики. Шире – потому что информация в кибернетике не считается привилегией лишь человеческого сознания. Последнее утверждение нуждается в пояснении.
Из определения сознания как способности человека мыслить рассуждать и определять свое отношение к действительности следует, что основой этой способности является информация. Но помимо познавательных процессов личности существует еще и ее эмоционально-волевая сторона. Иначе говоря, сознание воспринимается с точки зрения общей психологии как более широкое и емкое понятие, чем информация.
С кибернетических позиций, во-первых, сознание целиком сводится к информационным процессам; во-вторых, информационные процессы происходят и вне человеческого сознания. Из этого следует, что информация служит более широким понятием, чем сознание.
Кибернетическая система всегда информационная. Системы с участием человека далеко не единственный класс кибернетических систем. В живой природе происходят процессы, которые выражаются в терминах теории информации, но вовсе не опосредуются человеческим сознанием. Таков, например, механизм наследственности. Наследование потомством от родителей как общевидовых, так и индивидуальных признаков происходит в результате передачи информации, закодированной в наследственном веществе. Элементарной и неделимой в функциональном смысле единицей наследственной информации является ген. Генетические информационные процессы имеют по сути сугубо материальную природу. Не будучи ни веществом, ни энергией, информация является особым атрибутом материи и может существовать объективно, независимо от воли и сознания людей.
Однако при всей общности информационных процессов в кибернетических системах любой природы наиболее сложно они протекают в человеческом сознании.
Представление об интересующем нас объекте мы получаем на основе восприятия каких-то его различных состояний, скажем, состояний выхода. Информацию, полученную в результате этого наблюдения, можно квалифицировать как отраженное разнообразие. Иными словами, объект проявляет некоторое разнообразие состояний и это разнообразие отражается наблюдателем.
Естественно считать, что чем больше отличных друг от друга состояний проявляет объект, тем выше его разнообразие. При одном-единственном состоянии разнообразие отсутствует, оно возникает при наблюдении как минимум двух состояний. Таким разнообразием характеризуется, например, монета, если принимать во внимание лишь факт наличия у нее двух сторон – «герба» и «цифры». Большим разнообразием обладает игральная кость, имеющая шесть различных граней.
Для того чтобы оценивать разнообразие объекта, одним из родоначальников современной теории информации К. Шенноном введено такое понятие, как количество разнообразия или мера неопределенности – энтропия. Проще всего было бы оценивать его непосредственно числом различных состояний объекта. Но тогда при одном-единственном состоянии количество разнообразия было бы равно единице, а фактически оно отсутствует, т.е. равно нулю. Поэтому за единицу целесообразно принять разнообразие объекта, имеющего минимальное число различных состояний – два.
Энтропия тем больше, чем больше число различных возможных состояний объекта. Если исходы или возможности перехода в любое из состояний объекта равновероятны, как, например, в случае с монетой или игральной костью, то энтропия определяется в соответствии с конкретными условиями – логарифмом числа различных возможных состояний объекта, чаще всего логарифмом с основанием 2. В последнем случае имеем двоичные единицы для измерения количества разнообразия. Такая двоичная единица носит название бит.
Разнообразие сторон монеты составляет 1 бит. Шесть граней игральной кости несут разнообразие, равное log^ = 2,6 бит.
Любое изменение в сторону неравенства вероятностей уменьшает неопределенность, а следовательно, и энтропию. Таким образом, ее величина зависит от двух факторов: от количества состояний объекта и от распределения их вероятностей. Энтропия максимальна именно при равенстве всех вероятностей возможных состояний системы.
Мир без ограничений был бы всеобщим хаосом. Хаос и обилие разнообразия уменьшаются организацией или наложением ограничений.
Для наложения ограничений на систему используем информацию, которая противодействует тенденции системы к увеличению энтропии или дезорганизации. Использование информации выполняет избирательную функцию среди допустимых вариантов системы путем уменьшения числа ее степеней свободы. Как показано на рис. 16, информация противодействует тенденции системы к дезорганизации и увеличению энтропии и, таким образом, способствует переводу системы в более организованное состояние путем: 1) наложения ограничений; 2) ограничения числа степеней свободы системы; 3) уменьшения разнообразия' 4) увеличения степени организации.
Итак, можно сказать, что степень организации определяется наличием информации, обеспечивающей ограничение свойственных системе тенденций к росту разнообразия.
На существование связи между информацией и энтропией впервые в 1929 г. указал венгерский ученый Л. Сциллард.
Рисунок 16. Роль информации в системе
Тщательному и глубокому анализу подверг содержательность информации и энтропии Норберт Винер. Вывод ученого был ошеломляюще прост: информация и энтропия характеризуют реальность, действительность с позиций соотношения хаоса и порядка.
Количество информации в системе есть мера организованности системы, точно так же энтропия есть мера дезорганизованности системы; одно равно другому, взятому с обратным знаком.
Тогда выходит, что энтропию можно рассматривать как меру недостатка информации, а информацию – как отрицательное слагаемое энтропии, ее «негатив» или как негэнтропию. Негэнтропийный принцип информации объединяет на новой основе энтропию и информацию. Их нельзя трактовать порознь, они всегда должны исследоваться вместе. И это положение верно для различных, невыразимо далеких одна от другой областей применения – от теоретической физики до примеров из повседневной жизни.
Вывод о глубокой связи энтропии и информации настолько интересен, что знаменитый французский физик Луи де Бройль считал ее наиболее важной и наиболее красивой из идей, подсказанных кибернетикой.
Положение любой системы с точки зрения степени ее упорядоченности можно определить на отрезке между его двумя крайними точками. Одна из них как бы соответствует полному хаосу в системе, т.е. максимальной энтропии, другая – абсолютному порядку, т.е. максимальной негэнтропии в системе. Каков же механизм движения организованной системы по прямой между двумя точками? Согласно второму началу термодинамики в закрытых системах наблюдается постоянное возрастание энтропии, т.е. эволюция таких систем направлена в сторону полного хаоса. Любая живая система – это открытая система, активно взаимодействующая с внешней средой, непрерывно черпая из нее негэнтропию. Весь социальный опыт также свидетельствует, что человеческое общество, несмотря на временные возвраты и зигзаги, в целом характеризуется прогрессивными изменениями. Прогресс мы в первую очередь связываем с установлением порядка и соответственно с уменьшением хаоса.
В рыночной экономике действует невидимая рука, направляющая своекорыстный интерес человека на службу интересам общества. Преследуя собственные интересы, он часто более действенным образом служит интересам общества, чем в том случае, когда сознательно стремится делать это.
«Невидимая рука» – это стихийное действие объективных экономических законов. Условия, при которых наиболее эффективно осуществляется благотворное действие своекорыстного интереса и стихийных законов экономического развития, А. Смит назвал естественным порядком.
Фридрих фон Хайек сделал попытку показать нам «невидимую руку». По его мнению, роль рынков как передатчиков информации – ключ к пониманию рыночных процессов. Рынок в целом есть не что иное, как единая организация, предназначенная для размещения ресурсов. Его важнейшим преимуществом перед централизованным планированием является многообразие источников, способствующих более свободному и оперативному распространению информации.
Как люди узнают об изменениях на рынках ресурсов? Средством передачи этой информации, как считает Хайек, будет рыночная цена. Цена – эффективное средство передачи нужной информации, поскольку она позволит каждому субъекту рыночных отношений принять деловое решение в нужном русле. Одно из условий эффективности рыночной экономики и заключается в том, что сигналы, передающиеся в рамках организованной системы – фирмы или общества в целом, должны содержать в себе все необходимые сведения. Недоступность же информации ведет к созданию монополий и обогащению одних за счет других. Таким образом, рыночный макропорядок проистекает из хаоса на микроуровне, т. е. на уровне действия экономических субъектов, и основой этому служит информация, передаваемая в рамках организованной системы – фирмы или общества в целом.
По мнению одного из классиков экономической теории К. Эрроу, проблема оперативной передачи информации является одним из главных аспектов структуры производства и рынка в целом. Если учесть колоссальную сложность экономической системы, то вполне понятно, что для ее нормального функционирования необходимо непрестанное движение информационных потоков как в рамках самой системы, так и в связях с другими системами общества (рис. 17).
Рисунок 17. Информационные потоки в организации
Исследования, проведенные в различных фирмах, выявили следующие аспекты информационных взаимодействий:
1. Большинство работ осуществляется в рамках организации:
93% всех взаимодействий остаются внутренними и лишь 7% приходится на контакты с поставщиками и потребителями.
2. Основная часть информации добывается из внутренних источников – до 86%.
3. Только около 10% информации можно считать новой.
Таким образом, исследование механизмов закона информативности приводит нас к выводу, что внутренняя организованность целого предопределена возможностями преодоления информационной неопределенности в системе. Она возрастает по мере сокращения этой неопределенности и, наоборот, по мере роста приближает систему к хаосу. Указанное обстоятельство имеет огромное значение для понимания процессов перехода от организованности к дезорганизации и возможностей их регулирования и саморегулирования.