1. Пассивное отражение (в неживой природе), это элементарное отражение – след, отпечаток (информация, зафиксированная на материальном носителе);

2. Активное отражение (в живой природе), это:

- Ощущение (раздражение) - элементарное отражение – изменение состояния рецепторов;

- Психика – формирование образов (комплексов ощущений, связанных в единое целое и имеющих проекцию на реальный мир). Образы – идеальные объекты, то есть устойчивые состояния особым образом организованных материальных объектов (динамические информационные структуры);

- Сознание (языковое мышление) – формирование понятий (комплексов образов и связей между ними) и оперирование понятиями.

В природе существует два фундаментальных вида взаимодействия: обмен веществом и энергией. Фундаментальность этих видов взаимодействия заключается в том, что все прочие взаимодействия происходят только через их посредство. Эти виды взаимодействия подчиняются закону сохранения. На основе комбинации этих фундаментальных взаимодействий, между объектами может происходить взаимодействие, при котором потери одного не совпадают с приобретением другого, это несимметричное взаимодействие. Так штамп передает свою форму обрабатываемому материалу, но сам форму сохраняет. Информационное взаимодействие – это комплекс энергетических и вещественных взаимодействий, представляющий собой несимметричное взаимодействие, при котором происходит обмен информацией посредством обмена веществом и энергией.

Информационное взаимодействие может происходить только при определенном взаимном соответствии свойств объектов. Так в каждом каталитическом взаимодействии могут участвовать только объекты, обладающие необходимым для него набором свойств. Информация реализуется в принимающем объекте через связанное с ней определенное изменение его состояния (внутренних или внешних свойств). Информация способствует переходу принимающего ее объекта в одно из потенциально присущих ему состояний, т.е. является сообразной его свойствам.

Можно сказать, что информационное взаимодействие, это один из видов взаимодействий, связанных с переходом от объективного к субъективному. Это взаимодействия с независимо существующими от объекта явлениями, в которых он участвует как "вещь для других", но результат которых воспринимается им как "вещью в себе".

Поскольку каждый процесс взаимодействия является в то же время информационным процессом, то возникает трудность формулирования понятия «информация». Максимально обобщенное понятие не имеет, как правило, прямого практического применения, а определения, данные в рамках отдельных прикладных наук, имеют очень узкую область применения. Так наиболее общее определение понятия «энергия», используемое в философии: «энергия – количественная мера движения материи» непосредственного применения на практике не находит. Это вершина иерархии понятий «энергия». На низлежащем уровне иерархии, пожалуй единственное физическое определение понятия «энергия», в котором отсутствует тавтология, это определение Р.Феймана: «энергия это физическая величина, остающаяся неизменной при любых взаимодействиях в замкнутой системе». На еще более низких уровнях понятие «энергия» конкретизируется в понятиях видов энергии: тепловая, электрическая, потенциальная, кинетическая и т.д. Поэтому информология использует не одно понятие «информация», а иерархическую систему понятий.

Собственно, основным понятием является Информационный процесс - процесс, при котором материальные тела посредством собственных изменений воспроизводят особенности взаимодействующих с ними материальных тел. Сама же информация является концентрированным выражением состояния этого процесса на некотором условно выделенном его этапе. Максимально общее (философское) определение понятия «информация» звучит так: Информация – это мера отражения. Для понятия «информация» как модели объективно существующего феномена можно использовать общее определение: Информация – величина, изменяющаяся при взаимодействии объектов и сохраняющаяся при отсутствии взаимодействия. Это понятие конкретизируется в понятиях видов информации: знаковая, структурная, метаинформация и т.д. Кроме того, существует принципиальное различие информационных процессов в открытых и замкнутых системах.

Здесь понятие «система» используется в его классическом смысле – «целое, мыслимое как многое». По отношению к окружающей среде системы делятся на замкнутые (для которых взаимодействие с окружающей средой мало влияет на систему) и открытые (для которых окружающая среда выступает как один из элементов системы). По отношению к собственной структуре системы делятся на статические (для которых структура системы неизменна) и динамические (в которых структура формируется динамически, в зависимости от конкретной ситуации). Замкнутую систему можно изучать по частям, рассматривая отдельные уровни вложенности процессов, открытая же система существует только как совокупность всего, составляющего целое и активно взаимодействующего с окружающей средой. Каким бы способом мы не выделяли из нее отдельный уровень, процесс или их совокупность, полученное будет не более чем частной моделью. Биологические объекты в целом представляют собой открытые системы, а их центральная нервная система представляет собой как статическую систему нервных волокон, так и динамическую информационную систему.

Сложность описания информационных процессов заключается в том, что это процессы многопорядковые (процессы вложенной динамики). Таковыми являются например процессы в любой экосистеме, от лесного массива до океана, кроме того, вложенность динамических процессов может проявляться и в техногенных системах. Одним из показательных примеров, достаточно изученных как со стороны феноменологии, так и в плане формализма, является турбулентность. Турбулентность возникает в потоке жидкости или газа, при определенных условиях как самостоятельная, в некотором смысле – отдельная динамическая система турбулентных вихрей. Она существует по своим собственным законам. И в формальном представлении это динамическая система тоже отдельная, подчиняющаяся своим собственным законам – теории турбулентности, связанной с уравнениями потока лишь через параметры. Еще одна сложность описания информационных процессов заключается в том, что необходимо учитывать как процессы взаимодействия материальных объектов, так и процессы взаимодействия идеальных объектов, а кроме того, процессы взаимодействия материальных и идеальных объектов. Во многих случаях целесообразно рассмотрение информационного процесса при зафиксированном значении времени, точнее вне временной оси. Такого рода модель до тех пор, пока она не будет распространена на временную ось, является моментальной фотографией, текущим срезом состояния системы. Главное в исследованиях – не распространять такое модельное представление системы на то, что требует рассмотрения в динамике ее внешних связей (не путать информостатику с информодинамикой).

В природе объективно существуют три вида объектов и процессов:

- материальные объекты и процессы;

- идеальные объекты (как устойчивые состояния соответствующим образом организованных материальных объектов) и процессы взаимодействия идеальных объектов.

- комплексные объекты, соединяющие в себе и идеальные и материальные объекты и процессы.

Аналогично, объективно существуют три вида информации, взаимосвязанные и взаимодополняющие друг друга:

- физическая информация – первичная, существует и в неживой природе и в живой природе;

- образная информация - вторичная, существует только в живой природе (в динамических системах);

- знаковая информация (языковая) – комплексная, (метаинформация = информация об информации) существует в виде материально-идеальных комплексов – языков (материальный объект – текст и идеальный объект – смысл текста).

Поэтому информационные процессы как процессы взаимодействия материальных и идеальных объектов можно разделить на три группы процессов:

- Физические - (взаимодействия материальных объектов).

- Формальные – (взаимодействия идеальных объектов).

- Комплексные (взаимодействия материальных и идеальных объектов).

Физическая информация.

Для физической информации подходит следующее определение: Информация об объекте (источнике) есть изменения другого объекта (приемника, наблюдателя), вызванные взаимодействием с объектом. Таким образом, при взаимодействии материальных объектов происходит изменение этих объектов (как отражение одним объектом свойств другого объекта), которое можно трактовать как обмен информацией.

Рассмотрим некий обособленный материальный объект (назовем его объект А). При взаимодействии с другим материальным объектом (назовем его объект В) объект А изменяется, что можно трактовать как процесс индукции-редукции информации (единый процесс возникновения-исчезновения, так как новые изменения, возникая, одновременно уничтожают (затирают) старые). Пока изменения объекта А, вызванные взаимодействием с другими объектами, не затрагивают те изменения, которые вызваны взаимодействием с объектом В, идет процесс хранения информации.

Поскольку каждый материальный объект обладает некоторым множеством свойств, каждому из которых можно поставить в соответствие численное значение, то при таком подходе удобно качестве математической модели использовать математический аппарат теории множеств. В терминах теории множеств вышеприведенное определение физической информации будет звучать так:

Информация об объекте-источнике есть мощность множества свойств (характеристик) объекта-приемника (наблюдателя), изменившихся при взаимодействии с объектом-источником.

Единица информации - бит есть мощность множества, содержащего один элемент.

Например: количество информации, которое может быть записано на магнитный диск определяется количеством (мощностью множества) участков на магнитном диске, изменение намагниченности которых используется для фиксации факта наличия-отсутствия записи информации. Хотя любой набор битов без интерпретации - это просто куча неизвестно чего, но объем кучи мы можем измерить.

Образная информация.

Образы представляют собой состояния центральной нервной системы биологических объектов, поэтому они строго индивидуальны. Передать образ без искажений от одного человека к другому невозможно, но можно с помощью знаковых систем (языков) вызывать (индуцировать) образы у рецепиента (приемника информации).

Здесь уместно вспомнить о эзотерике (от греческого esoterikos, "внутренний" и exoterikos "внешний"). Первоначально - тайноведение, "внутренняя доктрина" религиозного, философского или иного учения, доступная лишь прошедшим обряды высших посвящений, в отличие от экзотерической, "внешней доктрины", изучение которой не только было доступно всем новообращенным, но и вменялось им в обязанность. Образы являются эзотерическими (т.е. не передаваемыми другим), а любая передаваемая знаковая информация по своему определению экзотерична. Поэтому вопрос о количестве образной информации не возникает. Для образной информации возможен (на современном этапе развития науки) только качественный анализ.

Человек как информационная система имеет многоуровневую, иерархическую структуру подсистем обработки информации:

Первый уровень – состояние всех выходов периферической нервной системы (совокупность сигналов от рецепторов - ощущения);

Второй уровень – состояние выходов стволовой нервной системы как некоторая временная последовательность сигналов первого уровня, последовательность накопления внешних сигналов (взаимодействие потоков ощущений);

Третий уровень – состояние центральной нервной системы, как совокупность сигналов второго уровня (воспринимаемого на данный момент состояния) и соответствующей структуры, подобранной к данному моменту из прошлого опыта (образы);

Четвертый уровень – взаимодействие информационных структур – воспринимаемого состояния и прошлого опыта для формирования адекватной реакции (мышление как взаимодействие потоков образов).

Естественный язык это поток слов, но человек слышит слова, а учитывает образы. Человек как личность (Я) переводит поток слов в поток образов, достроенных образами из памяти с помощью контекстного анализа. То же самое и зрение: образ видимый и образ воспринимаемый сознанием это разные образы, не даром в криминалистике существует выражение «врет как очевидец». Человек воспринимает и сохраняет в памяти не то, что происходило на самом деле, а то, что он воспринял из окружающего, на базе личного жизненного опыта. В целом мышление существует только как динамический процесс, который может быть остановлен лишь в абстрактной мысленной модели, в описании процесса. В реальности процесс либо заканчивается подбором адекватного решения и выдачей соответствующей реакции, либо запуском нового процесса, попыткой найти другое решение, подбором других структур из прошлого опыта и/или путем получения дополнительных данных.

Человек как информационная система в процессе нормального функционирования производит информации намного больше, чем это необходимо и в процессе производства информационных структур приспосабливает их к динамике окружающего Мира, выполняет непрерывную попытку понять смысл, структурировать то, что приходит к нему из внешнего Мира. Из-за особенностей входных сигналов типа: “неразличимость” “абстракция”, “условность”, “угол зрения” возникают структуры не адекватные ничему в окружающем мире. Это означает, что и ложных или надуманных, или дополнительных образов может быть больше, чем образов адекватных реальному миру.

Знаковая информация.

Знаковая информация - метаинформация (информация о информации - данные и знания) связана с понятиями кодирования, интерпретации и понятием информационной системы. Знаковая информация возникает тогда, когда физическая информация (след, отпечаток) получает свою интерпретацию в рамках некоторой системы идеальных объектов – языка. На примере текстов на мертвых языках можно наблюдать, как исчезает вторичная информация (содержание текста) с исчезновением системы идеальных объектов – языка, в то время как физическая информация (текст) сохраняется.

Терминология, используемая при работе со знаковой информацией:

Кодирование – присвоение определенному знаку некоторого определенного смысла.

Интерпретация - реализация смысла некоторого синтаксически законченного текста, представленного на конкретном языке. Интерпретация данных - совокупность предположений о характере данных, полученных в результате измерения и подлежащих анализу.

Контекст – смысловое содержание текста, написанного на конкретном языке.

Знаки - объекты или явления, служащие для обозначения другого объекта (свойства, отношения). Экстенсионал знака (объем знака) определяет конкретный класс всех его допустимых денотатов, т.е. объектов, обозначаемых данным знаком. Интенсионал знака (смысл знака) определяет связанное с ним понятие. В разных контекстах некоторый знак может выступать и как интенсионал и как экстенсионал.

Данные представляют собой описания объектов, явлений, фактов. Это структуросоставляющее понятие, множество записей на конкретных языках и интерпретации их как целостных образований. Интенсиональные данные (обобщающие данные) описывают абстрактные объекты, события и т.п. Экстенсиональные данные представляют собой данные, характеризующие конкретные объекты по классификации, существующей в данной предметной области.

Знание является изменяющейся во времени совокупностью именованных отношений между данными. Это структурообразующее понятие, процесс изменения связей данных.

Общение на уровне знания должно предопределять возможность двум и более системам равнопонятного (воспринимаемого в одном контексте) использования взаимосвязанной информации на языке, способном нести и передавать данные и знание о предметной области.

Уровни представления знаний.

– текстовые записи с фиксированной на уровне языка системой отношений между ними (например, табличная запись). Здесь знание определяется текущей структурой связей между данными;

- данные, формализованные на уровне языка формул и передаточных функций, содержат в себе знание как формализованные правила и аппарат производства выводов;

- знание и данные существующие в форме языковой модели (модели, выделяющей из реальной системы нечто, признаваемое существенным) на основе использования контекстно-независимых языков;

- знание и данные существующие в форме языковой модели предметной области (модели, во многих, если не во всех случаях неотличимой от самой предметной области, существующей как языковое описание) и как описание составляющих этой системы на уровне контекстно-зависимого языка.

Можно ли представить себе знание без данных? Да, это возможно, примером является любая незаполненная таблица или обыкновенный резонансный фильтр. А вот можно ли представить себе данные без структуры? Это маловероятно, кроме какого-нибудь вырожденного случая, так как данные упорядочены уже потому, что принадлежат системе, выделены из нее с какой-то определенной целью, упорядочены уже потому, что любая их структура или последовательность является упорядочением.

В информационной системе обычно выделяют три типа знания как три типа отношений между данными: синтаксические, семантические и прагматические. Знание синтаксического типа характеризует структуру потока информации, которая не зависит от смысла и содержания используемых при этом понятий. Семантическое знание рассматривается как структура, образующая текущий контекст. Оно содержат информацию, непосредственно связанную с текущими значениями и смыслом описываемых понятий и предопределяет состояние связей данных в информационной базе. Прагматическое знание предопределяет наиболее вероятные связи, описывающие данные с точки зрения решаемой задачи (обобщенный или объективный контекст), например, с учетом действующих в данной задаче специфических критериев и соглашений. С инженерной точки зрения, синтаксическая, семантическая и прагматическая стороны знания являются различными связями одного или группы терминов (данных) с другими записями в информационной базе. Не касаясь уровня физической организации работы с совокупностью данные - знание, на логическом уровне выделим понятие “информационной базы”, то есть базы, в которой данные хранятся в совокупности со своими всевозможными связями. На этом уровне представления любая информационная база состоит из связанных базы данных, базы знания и инструмента управления. В определенных условиях такая конструкция может выступать и как субъект, и как объект. Не имеет смысла вопрос о старшинстве базы данных и базы знания или о их сравнительном анализе. Это логические объекты разной природы, взаимно дополняющие друг друга.

Вообще говоря, понятие правильной или объективной интерпретации данных (правильной связи данных) в определение знания вводить нельзя по простой причине – их упорядочение или структура связей постоянно меняются в зависимости от контекста входного информационного потока и, в этом смысле, любое упорядочение данных может быть правильным в некотором текущем контексте.

Понятие «трансляция» как передача знаковой информации используется при переходе от рассмотрения отдельных объектов к рассмотрению системы объектов (на этом этапе используются понятия структура, интерпретация, искажения). При этом можно выделить носители информации – материальные объекты или структуры, основная функция которых – хранение информации, а так же информационные связи между элементами системы. Физически передачу информации можно представить как индуцирование в приемном устройстве требуемого физического состояния. Информация в данном случае — это результат взаимодействия сообщения с априорной системой понятий приёмника сообщения. Так что мы вовсе не обмениваемся непосредственно информацией — только сообщениями.

Терминология, используемая при описании процессов передачи информации:

Сигналами называются состояния объектов (носителей информации) в цепи, связывающей источник с получателем, при условии, что изменения состояния источника приводит к изменению состояний остальных объектов в этой цепи по правилам, известным получателю (такие правила называются Кодом).

Сообщение — какой-либо текст, зафиксированный на каком- то материальном носителе (в том числе и на системе звуковых или электромагнитных волн).

Носитель – материальный объект или структура, основная функция которого – хранение информации.

Модуляция – изменение материального объекта или структуры – носителя информации.

Модулятор – материальный объект или структура, основная функция которого – запись информации на носитель.

Демодуляция – изменение материального объекта или структуры – приемника информации, обусловленное изменениями сигналов (состояний объектов-носителей информации).

Демодулятор – материальный объект или структура, основная функция которого – считывание информации с носителя.

Модем – структура, выполняющая функции и модулятора и демодулятора.

Кодер (Декодер) - материальный объект или структура, основная функция которого – преобразование сигналов по определенным правилам (кодирование / декодирование)

Кодек - структура, выполняющая функции и кодера и декодера.

Фильтрация – выделение определенных сигналов из общего потока сигналов.

Режекция – удаление определенных сигналов из общего потока сигналов.

Кофидек - структура, выполняющая функции кодера, фильтра и декодера.

Следует подчеркнуть, что всегда можно указать пару крайних элементов в цепи передачи сигналов: переданный сигнал (сообщение), то есть состояние источника информации, и принятый сигнал, то есть состояние объекта, доступного для непосредственного наблюдения получателем. Состояние любого объекта можно математически описать при помощи набора чисел (параметров). Поскольку значения этих параметров обычно изменяются со временем, то математической моделью сигнала служит функция времени. Наиболее распространенной математической моделью сигнала, допускающей строгое количественное описание, является случайная функция. При этом конкретной реализации сигнала, возникшей в результате опыта, ставится в соответствие конкретная реализация этой случайной функции. Простейшая модель сигнала - случайная величина X(t).

Для описания помехи используют те же модели, что и для описания сигнала. Принципиальное отличие сигналов от помехи сводится к тому, что помеха не имеет информативных параметров (не содержит информации). Для описания процесса передачи информации можно использовать математическую модель в виде множества случайных функций (ансамбль). При этом математическая модель должна учитывать объективное свойство информации – зависимость не только от свойств источника, но и зависимость от свойств приемника. То есть учитывать двойственную природу информации субъективно – объективную (информация существует объективно, но зависит от наблюдателя). Возьмем в качестве примера кусок камня. Информация об одном и том же куске камня, полученная в результате взаимодействия с ним, различна, в зависимости от того, кто с ним взаимодействует - школьник или геолог, а так же и от того, как происходит взаимодействие: проводится ли простой осмотр, или рентгеноструктурный анализ, или химический анализ, или другие виды анализа.

Полученные из информационных кодов данные интерпретируются объектом. В процессе передачи знаковой информации передается физическая информация, а в результате интерпретации – взаимодействия с содержимым памяти интерпретатора, возникает (индуцируется) образная информация. Здесь мы подошли к тому, что при определенном уровне развития объектов им становятся присущи свойства информационного моделирования своих взаимодействий с внешней средой, которое используется для выбора наиболее целесообразного для них поведения. Таким образом, правомерно говорить о наличии внутри объекта информационной модели внешней среды и его взаимодействия с ней.

Информационная модель внешней среды объекта, это структурированная совокупность трех компонент: