Глава 5. Философские проблемы информатики

Пифагор с гравюры XVI века.

Глава 5. Философские проблемы информатики

5.1. История становления информатики как междисциплинарного направления во второй половине XX в.

Информатика является междисциплинарным направлением современной науки и техники и образует сегодня целое семейство дисциплин от когнитивных наук с преимущественно психологической ориентацией до системно-ориентированной кибернетики, от наук о мозге и нейронауки до разного рода технических наук, связанных с решением задач автоматизации и созданием вычислительных комплексов, от различных абстрактных информационных теорий до библиотечной науки, а также все виды информационной техники и технологии. Исходным пунктом появления такого букета научных и технических дисциплин была электронная революция, называемая также компьютерной революцией, которая инициировала не только технизацию общества посредством знания, но и обширную технизацию самих знаний.

Существует широкий спектр различных мнений относительно определения предмета информатики. Одни рассматривают ее как фундаментальную естественную науку, другие — как инженерно-техническую или же как современную комплексную дисциплину, в то время как третьи считают, что в данном случае речь идет о новом названии для кибернетики, чтобы отделить здоровое научно-техническое ядро от околонаучной болтовни. Однако, кибернетика имеет целью фундаментальное исследование процессов обработки информации, и компьютеры играют в ней примерно ту же роль, что и приборы в физике, в то время как информатика рассматривается как прикладная наука об использовании компьютеров, снабжающая знаниями о применении вычислительной техники для нужд автоматизации, а важная для кибернетики концепция управления отходит на второй план. Все сходятся на том, что в информатике как комплексной области знания занимаются исследованиями кибернетики и логики, психологи и лингвисты, математики и т.д. и обсуждаются не только технические или программистские задачи, но и лингвистические, психологические, методические, социальные и моральные проблемы. Центр тяжести в информатике приходится на исследования программных и алгоритмических аспектов компьютеризации, и в нее включаются следующие системные области: информационные системы и коммуникационные средства, в том числе средства информационного поиска, запоминания и хранения информации, ее передачи в реальном масштабе времени и распределения и т.д. прежде всего в хозяйственной, образовательной и культурной сферах; средства автоматизации управления и контроля, проектирования и производства; робототехника; средства математического моделирования и автоматизация экспериментов. Информатика оказывает сегодня большое влияние на другие научные и технические дисциплины — природу математического доказательства, например, и даже на предмет математики в целом, а также на современную формальную логику, лингвистику, психологию, системотехнику, многие технические науки, проектирование.

Исходными в информатике являются понятия сигнала и информации, взятые из теории информации, а также понятия управления и системы, развитые в кибернетике и теории систем.

Поскольку информатика занимается вопросами получения, переработки, передачи информации, то генетически исходной для нее является теория информации. Понятие сигнала и общая схема передачи сообщений, положенные в основу теории информации, были впервые сформулированы в теории связи, выросшей из теории анализа телеграфных, а позднее радиотелеграфных, телефонных и радиотелефонных сетей и сообщений. Сигнал в теории связи рассматривается в качестве носителя информации различной физической природы, один или несколько параметров которого определенным образом закодированы. Закодированная в сигнале информация от источника информации передается передатчиком через проводные или беспроводные каналы связи, принимается и декодируется приемником для того, чтобы быть переданной пользователю. Огромное значение для становления теории информации сыграла теория расчета помехоустойчивости каналов передачи сообщений и развитие в ней методов устранения помех.

Одними из первых работ по теории информации были работы К. Шэннона по математической теории информации. Но это исходное представление об информации значительно расширилось в кибернетике, где под ней стала пониматься любая совокупность сигналов и сведений, которые воспринимаются и выдаются определенной системой при ее взаимодействии с окружающей средой или же хранятся и перерабатываются в ней. Как подчеркивает Д.С. Чернавский при обсуждении многочисленных определений понятия «информация» ни одно из них не является общепринятым. Негативное или апофатическое определение ее Н. Винером — «информация есть информация, а не материя и не энергия» — также не вносит ясности. Чернавский приводит целый веер подобных определений: информация — это знания, переданные кем-то другим или приобретенные путем собственного исследования или изучения; сведения, известия, содержащиеся и данном сообщении и рассматриваемые как объект передачи, хранения и обработки; порядок, поскольку коммуникация приводит к увеличению степени той упорядоченности, которая существовала до получения сообщения; всякое сообщение или передача сведений о чем-либо, что заранее не было известно; все те данные о внешнем мире, которые мы получаем как путем непосредственного воздействия на наши органы чувств окружающих предметов и явлений, так и опосредованным путем через книги, газеты, рассказы других людей; отражение в сознании людей объективных причинно-следственных связей в окружающем нас реальном мире и т.п. Тем не менее, понятие «информация» успешно используется при исследовании практически всех процессов самоорганизации.

Информационные технологии начинают играть важную роль в социальной коммуникации, что приводит и к переопределению понятия информации. В концепции немецкого социолога Н. Лумана коммуникация представляет собой социальный процесс, тесно связанный с самореференцией и синтезом трех типов селекции — информации, сообщения, передаваемого этой информацией, и понимания или непонимания этих сообщений и информации. Без коммуникации не бывает ни информации, ни сообщения, ни понимания в смысле взаимного обусловливания. Коммуникация не имеет цели, и все, что можно про нее сказать, — это то, состоялась она или нет. Коммуникация — это действительность, которая не может быть приписана чему-либо другому, и одновременно механизм, который конституирует общество как аутопойетическую систему. Коммуникация становится основной структурой общества, причем никакая коммуникация невозможна без общества, а никакое общество — без коммуникации. Коммуникативные акты ничего не говорят о мире, который не отражается ею, а скорее классифицируется с ее помощью. Завершить акт коммуникации — значит решить вопрос о том, что представлено, принято или отклонено, а не о том, что понято. Если социальное — это не что иное, как коммуникация, то тем самым подразумевается, что социальное состоит из таких аутопойетических процессов, которые имеют свою собственную неотъемлемую динамику. Тогда окружающая среда — лишь стимул, но не реальный источник информации. Управляемые коммуникационными средствами коммуникативные процессы связывают партнеров, каждый из которых реализует свои собственные селективные достижения и знает о том, что то же самое делает и другой. В этой связи становится важным различение знания и информации: знание создает способность действия, в то время как информация представляет собой знание, обработанное для целей использования, поэтому знание отражает статический структурный, а информация — процессуальный аспект коммуникации.

Понятие «управление», первоначально возникшее в теории автоматического регулирования и обобщенное в кибернетике, также эволюционировало. В его первоначальном смысле оно характеризовалось следующими основными признаками: действие системы производится автоматически, в соответствии с определенной целью, имеется обратная связь. В данном случае использовалось машинное представление управления как регулирования, т.е. как автоматического действия без участия сознания. Поэтому цель понималась не как идеальный образ сознания, а как некоторое конечное состояние вне системы, которого она достигнет, выполнив ряд автоматических действий. Программа таких действий включает в себя и сам результат, и алгоритм поведения системы. Наконец, в понятие обратной связи первоначально вкладывалось узкое содержание: сигнал на выходе некоторого устройства, являющегося объектом управления, постоянно сравнивается со специфическим эталоном, который запрограммирован в регуляторе, а информация о рассогласовании выходного сигнала с целью в виде особого сигнала поступает на вход объекта управления и используется для ограничения выходов. Это исходное представление было существенно расширено.

Во-первых, управление, которое нельзя сводить только к информационным процессам, в конечном счете предполагающим автоматизацию этой деятельности, стало рассматриваться не как автоматическое действие, а как управленческая деятельность, которая лишь частично может быть автоматизирована, причем автоматизации должна предшествовать реорганизация, иначе оснащение вычислительной техникой только закрепляет существующие рутинные процедуры деятельности. В информатике же именно проблема автоматизации интеллектуальной человеческой деятельности выходит на первый план.

Во-вторых, эта деятельность стала пониматься как осознанная, а ее цель — как предварительно, еще до реализации цели сформированный идеальный образ результата деятельности. Управление — это воздействие одной деятельности на другую, например производственную, хозяйственную, конструкторскую, научную и т.п. деятельность, которая подлежит корректировке в соответствии с целью и осознанием всей деятельности и образа действия управляемого.

В-третьих, понятие обратной связи формулируется как механизм учета разницы между целью действия и ее результатом: от объекта управления к управляющим органам по каналам связи передается информация о фактическом положении дел, прежде всего об отклонениях от намеченных планов, которая используется для выработки управляющих воздействий. Именно несовпадение цели и результата деятельности лежит в основе регуляционного механизма обратной связи.

Понятие «система» появилось в рамках общей теории систем, которая связана с развитием системного подхода в современной науке и технике. К настоящему времени разработаны различные ее варианты, ориентированные на разные проблемные и объектные области. Наиболее известной и первой из них была общая теория систем, сформулированная в середине 1940-х гг. Л. фон Берталанфи на основе организмического подхода к решению проблемы соотношения части и целого, явившейся обобщением прежде всего биологических, зоологических и частично экосистем. Позже были разработаны и другие ее варианты, например М. Месаровичем, построившим вариант математической общей теории систем.

Суть организмического подхода Берталанфи — в утверждении, что биологический порядок является специфическим и органические системы подчиняются иным закономерностям, чем неорганические. Представители механистического направления в биологии пытались исследовать свойства и характер отношений органических структур физическими методами и объяснить их с помощью физико-химических законов, но приспособление, саморегуляция и самовоспроизведение не поддавались такого рода объяснению. Организмический подход — это целостный, а не аналитически-суммативный подход к анализу систем, предполагающий динамическое представление вместо статического и машинного, рассмотрение организма как прежде всего активности. Позднее Берталанфи была сформулирована теория открытых систем, обменивающихся с окружающей средой энергией и материей, которая позволила объяснить процессы роста, приспособления, регуляции и равновесие биологических систем и легла в основу его варианта общей теории систем.

Одновременно Винер развил кибернетический подход, исследуя общность процессов регулирования и информационного обмена и у животных, и у машин, считая, что автоматы взаимодействуют, как и организмы, с окружающей средой, т.е. могут принимать и запоминать внешние образы, имея датчики и эквивалент нервной системы, и даже корректировать свою деятельность, а потому могут быть объединены в одну общую теорию — кибернетику. Согласно этой теории, механизм обратной связи является основой целенаправленного поведения как созданной человеком машины, так и живого организма и социальной системы. Берталанфи возражал ему, считая, что в данном случае технические системы являются открытыми для обмена информацией, а не энергией и материей, как у органических систем.

Можно, однако, указать несколько таких сходств этих дисциплин. Например, иерархическое рассмотрение, которое дополняется описанием элементов-кирпичиков, составляющих систему, и связей между ними, отвлечение от вещественного субстрата материальных процессов и рассмотрение их функциональных зависимостей, а также междисциплинарность и методологическая направленность. И в кибернетике, и в системном подходе исследователь первоначально абстрагируется от внутренних свойств системы, анализируя только ее внешние связи (принцип «черного ящика»). В то же время их нельзя и отождествлять: предметом исследования кибернетики являются системы управления, сфера же системных исследований распространяется на любые системы; кибернетика рассматривает информационные аспекты систем, а системный подход — любые их аспекты и срезы. Перенесение кибернетических принципов, взятых из биологии и обобщенных в кибернетике, на мир неживой природы, а затем и общество, привело к развитию подхода к исследованию любых систем как самоорганизующихся, что, в свою очередь, породило новый, синергетический подход, в том числе и в информатике.

Основатель синергетики Г. Хакен отмечает, что именно из объяснения чрезвычайно сложных биологических явлений, например эволюции и зарождения жизни, возникает вопрос, можно ли обнаружить процессы самоорганизации в гораздо более простых системах неживой природы. Наукой раскрыто множество примеров физических и химических систем, в которых отчетливо прослеживаются процессы, сходные с процессами в живых организмах при переходе от неупорядоченного к упорядоченному состоянию. В противоположность созданным человеком машинам, которые конструируются для выполнения специальных функций, эти структуры развиваются спонтанно — самоорганизуются, причем способ функционирования таких систем подчиняется одним и тем же основополагающим принципам, независимо от того, относятся ли они к области физики, химии, биологии или даже социологии. В общем виде сначала имеется некоторая система в определенном состоянии и при определенных контрольных внешних условиях. Если изменить значение контрольного параметра, то это прежнее состояние может стать нестабильным и должно уступить место новому состоянию, которое имеет более высокую степень порядка. При этом система сама проверяет формы движения, находящиеся в состоянии конкуренции. Синергетический подход успешно используется сегодня в самых различных областях науки, техники, искусства, медицине и культурологии.

В информатике, как считает Чернавский, с точки зрения синергетики наиболее конструктивным является определение информации как запомненного выбора одного варианта из нескольких возможных и равноправных. К этому добавляется уточнение сопутствующих ему понятий, таких, как введенное еще Шенноном понятие количества информации, затем ее осмысленность, условность и в особенности ценность. С точки зрения синергетики причиной спонтанного возникновения информации и эволюции ее ценности является неустойчивость.