3.Логико-семантический (семантический) подход и прагматическая концепция информации.

СЕМАНТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ

одно из направлений в теории информации, учитывающее семантический (см. Семантика) аспект информации. Этот аспект применительно к проблематике инженерной психологии определяется содержанием, смыслом информации, который она несет оператору. Этот вопрос в теории информации разработан наиболее слабо, что обусловлено как трудностью количественной оценки смысловой стороны информации, так и недостаточной определенностью самого этого понятия. Один из наиболее плодотворных подходов к определению количества семантической информации применительно к деятельности оператора разработан К. С. Козловым. Этот подход основан на том, что необходимым условием применения С. т. и. является определение исходного множества «обслуживаемых» и функциональных элементов системы, выявление многоуровневой структуры этого множества, знание алгоритмов функционирования системы. Семантическая информация делится на два вида: структурную и функциональную. Первая основывается на статических множествах, элементы которых не изменяют свои состояния во времени. Этот вид информации используется человеком для ориентировочной деятельности. Вторая составляющая (функциональная) базируется на динамических множествах и представляет собой информацию о состояниях элементов множества и действиях, с помощью которых осуществляется требуемое движение элементов множества. Этот вид информации используется человеком для исполнительной деятельности. На основании такого теоретико-множественного подхода получены формулы для количественного определения семантической информации. 

Классическая теория информации Шеннона, значительно дополненная и обогащенная новыми подходами, все же не может охватить всего многообразия понятия информации и, в первую очередь, ее содержательного аспекта. Теория информации К. Шеннона также не занимается определением ценности информации. Количество информации ее интересует лишь с точки зрения возможности передачи данных сообщении оптимальным образом.

В нашей стране и за рубежом ведутся интенсивные и серьезные исследования в области машинного перевода. Однако, если перевод технических текстов уже стал на сегодняшний день реальностью, то с переводом художественной литературы, несравненно более богатой смысловыми оттенками, подтекстом, образными выражениями, компьютеры справляются пока гораздо хуже.

Попытки оценить не только количественную, но и содержательную сторону информации дали толчок к развитию семантической (смысловой) теории информации. Исследования в этой области теснее всего связаны с семиотикой – теорией знаковых систем. Одним из важнейших свойств информации, которое мы можем наблюдать, является ее неотделимость от носителя: во всех случаях, когда мы сталкиваемся с любыми сообщениями, эти сообщения выражены некоторыми знаками, словами, языками Семиотика исследует знаки как особый вид носителей информации. При этом знаком является условное изображение элемента сообщения, словом – совокупность знаков, имеющих смысловое значение, языком – словарь и правила пользования им. Таким образом, рассуждая о количестве, содержании и ценности информации, содержащейся в сообщении, можно исходить из возможностей соответствующего анализа знаковых структур.

В качестве знаковых систем используются естественные и искусственные языки, в том числе информационные и языки программирования, различные системы сигнализации, логические, математические и химические символы. Они служат средством обмена информацией между высокоорганизованными системами (способными к обучению и самоорганизации). Примером могут быть живые организмы, машины с определенными свойствами.

Рассматривая знаковые системы, выделяют три основных аспекта их изучения: синтактику, семантику и прагматику.

Синтактика изучает синтаксис знаковых структур, т.е. способы сочетаний знаков, правила образования этих сочетаний и их преобразований безотносительно к их значениям. Отметим в связи с этим, что рассматриваемые ранее способы определения количества информации можно отнести к синтаксическим способам.

Семантика изучает знаковые системы как средства выражения смысла, определенного содержания, т.е. правила интерпретации знаков и их сочетаний, смысловую сторону языка.

Прагматика рассматривает соотношение между знаковыми системами и их пользователями, или приемниками-интерпретаторами сообщений. Иными словами, к прагматике относится изучение практической полезности знаков, слов и, следовательно, сообщений, т.е. потребительской стороны языка.

Основная идея семантической концепции информации заключается в возможности измерения содержания (предметного значения) суждений. Но содержание всегда связано с формой, поэтому синтаксические и семантические свойства информации взаимосвязаны, хотя и различны. Получается, что содержание все-таки можно измерить через форму, т.е. семантические свойства информации выразить через синтаксические. Поэтому и исследования семантики базировались на понятии информации как уменьшении или устранении неопределенности.

Сразу же заметим, что методы точного количественного определения смыслового содержания информации в настоящее время еще не разработаны, поэтому мы ограничимся только кратким описанием подходов к решению этой проблемы.

Первую попытку построения теории семантической информации предприняли Р. Карнап и И. Бар-Хиллел. Они положили начало применению идей и методов символической логики и логической семантики к анализу информационного содержания языка науки. Р. Карнап и И. Бар-Хиллел предложили определять величину семантической информации посредством так называемой логической вероятности, которая представляет собой степень подтверждения той или иной гипотезы. При этом количество семантической информации, содержащейся в сообщении, возрастает по мере уменьшения степени подтверждения априорной гипотезы. Если вся гипотеза построена на эмпирических данных, полностью подтверждаемых сообщением, то такое сообщение не приносит получателю никаких новых сведений. Логическая вероятность гипотезы при этом равна единице, а семантическая информация оказывается равной нулю. Гипотеза здесь полностью вытекает из данных опыта. И наоборот, по мере уменьшения степени подтверждения гипотезы, или запаса знаний, количество семантической информации, доставляемой сообщением, возрастает. Чем больше логическая вероятность высказывания, тем меньше должна быть мера его содержания, т.е. чем больше описаний состояния «разрешает» то или иное высказывание, тем меньше должна быть его семантическая информативность и, наоборот, чем больше описаний состояния им исключается, тем больше должна быть его информативность. Таким образом, семантико-информационное содержание высказывания определяется не тем, что содержит данное высказывание, а тем, что оно исключает.

Концепция Карнапа – Бар-Хиллела, получившая впоследствии развитие в трудах Кемени, является только началом исследований в области измерения содержания передаваемой информации. Эта концепция позволяет, например, выявить связь гипотезы с начальным достоверным значением, в частности, сделать заключение о степени подтверждения гипотезы.

Финский ученый Я. Хинтикка распространил основные идеи семантической теории информации Карнапа и Бар-Хиллела на логику высказываний. Для многих ситуаций (наблюдения, измерения, подтверждения гипотезы, научного предсказания, объяснения) он предложил метод определения уменьшения неопределенности, которое, например, претерпевает гипотеза g после получения того или иного эмпирического факта h или вообще изменения информационного содержания высказывания g при получении высказывания h.

Однако, несмотря на определенные достижения, концепция Карнапа – Бар-Хиллела оказалась малопригодной для анализа содержания естественного языка. Эта теория, основанная на вероятностной логике, неприменима к анализу основного массива научного знания – достоверного знания. С точки зрения указанной теории, например, высказывание «На Луне есть нефть» содержит информацию, а высказывание «На Земле есть нефть» лишено информации, поскольку это достоверное знание. Такая ситуация представлялась довольно парадоксальной!

Подчеркнем еще раз в связи с этим, что семантическая теория информации еще молода и делает лишь первые шаги. Некоторые исследователи, например, советский ученый Е.К. Войшвилло, становятся на путь синтеза статистического (Шеннон) и логико-семантического (Карнап, Бар-Хиллел) подходов к информации.

Прагматические концепции информации

Изучение отношений между знаками и их потребителями с точки зрения использования получаемой информации и влияния знаков на поведение систем составляет основу прагматической теории информации. Для всех подходов здесь характерно стремление связать понятие прагматической информации с целью, целенаправленным поведением и выдвинуть те или иные количественные меры ценности информации.

Исходя из этих соображений, А.А. Харкевич предложил связать меру ценности информации с изменением вероятности достижения цели при получении этой информации:

I = log (p₁/p₀) = log p₁ – log p₀,

где р₀ и р₁ – вероятность достижения цели соответственно до и после получения информации.

А.А. Харкевич первым подчеркнул фундаментальный характер связи прагматических свойств информации с категорией цели, понимаемой как опережающее отражение, модель будущего результата деятельности.

Другой подход к проблеме ценности информации осуществлен М.М. Бонгардом. Он вводит понятие «полезная информация», связывая сообщение с тем, какую задачу решает получатель, что он знает до прихода сообщения и как его истолковывает. Этот подход имеет вероятностно-алгебраическую сущность и носит более общий характер, чем подход, предложенный А.А. Харкевичем.

Значительную роль в развитии прагматической теории информации сыграли работы американского логика Д. Харраха, поставившего перед собой цель показать, как символическая логика и теория семантической информации могут быть использованы для анализа некоторых аспектов человеческой коммуникации. Эту цель он пытается достигнуть путем создания «модели того, как разумный получатель оценивает последовательность сообщений на основе определенных семантических и прагматических свойств». Харрах предлагает обеспечить получателя «программой обработки сообщений», с помощью которой извлекается из получаемых сообщений «годная к употреблению сумма сообщений». Именно к этому результату переработки сообщений, а не к сообщениям в их первоначальной форме могут быть применены количественные меры информации. Созданная Харрахом логическая модель коммуникации служит тем языковым каркасом, в рамках которого программа может быть образована и применена.

Следует отметить, что прагматические и семантические оценки зачастую трудно разделить. В некоторых случаях они сливаются. В самом деле, семантические оценки характеризуют смысл, содержательность сообщений, а прагматические – их ценность, полезность. Но совершенно очевидно, что бессодержательные сообщения не могут быть полезными.

Как семантические, так и прагматические теории информации могут быть практически применены пока только к очень небольшому числу явлений реальной действительности. Но не следует забывать, что они имеют еще и теоретическое значение. В борьбе идей, мнений, гипотез и выводов, в их соперничестве и сотрудничестве рождается истина.

По каждому из перечисленных направлений исследований в теории информации написано много трудов. Несмотря на это, фронт наступления на понятие информации широк: его пристально изучают философы, биологи, физики, математики. Исследования, проводимые в разных направлениях, способствуют углублению понятия информации, подчеркивая в нем оттенки, специфичные для той или иной области знаний Огромна практическая ценность полученных результатов.

Каждое из рассмотренных нами определений информации имеет несколько аспектов. Каждое из них связано с определенной мерой количества информации. Для того чтобы объединить их, попытаемся каждое из определений представить в наиболее общем виде. Рассмотрим понятие информации как сраженного разнообразия. Источником разнообразия, по мнению В.М. Глушкова, является неоднородность распределения материи и энергии в пространстве и во времени. Отсюда и определение, данное В.М. Глушковым: информация – это мера неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и во времени, показатель изменений, которыми сопровождаются все происходящие в мире процессы. Если теперь перейти к более общему определению, то можно считать информацию свойством материи.

Теперь рассмотрим другое определение информации: «информация – мера упорядоченности». Это определение также является одним из вариантов «разнообразностного» ее понимания. Упорядоченность всегда связана с ограничением разнообразия, которое мы можем понимать как управление. Действительно, управлять системой – значит ограничивать ее разнообразие. Ограничение разнообразия связано с получением информации. Управление невозможно без информационных процессов. Но имеет ли смысл говорить об управлении, когда речь идет о процессах, происходящих в неживой природе? Поскольку у объектов неживой природы не может быть целей, то говорить об управлении и, следовательно, об информации, когда речь идет о неживой природе, не имеет смысла. Управление и, следовательно, информационные процессы имеют место только в кибернетических и биологических системах. Поэтому понятие информации можно связывать только с объектами живой природы, а также с объектами, созданными руками человека. Обобщая сказанное, можно сделать вывод, что информация является свойством только живой материи.

В настоящее время, таким образом, существует довольно сложная и разветвленная система теорий, методов и идей, связанных с понятием информации. Однако принцип единства материального мира заставляет все-таки искать общее определение этого понятия.