11.7. Метрологический подход к количественной оценке информации

Учение о физических величинах при измерениях, осуществляе­мых ИИС и АСУТП, целесообразно развивать и применять в двух направлениях. Во-первых, при определении технико-экономиче­ских показателей объектов управления в АСУТП, чтобы характе­ризовать любые особенности физических объектов (величин), ко­торые подлежат количественному оцениванию. Во-вторых, при оценке качества результатов контроля, диагностики и других клас­сификационных процедур, а также количественного выражения информации, содержащейся в принимаемых решениях, которые характеризуют цель осуществления указанных процедур.

Таким образом, развитие положений об ИИС и АСУТП как о целостных объектах МО приводит к необходимости создания об­щей теории достоверности (адекватности) информации, получае­мой с помощью технических систем на основе измерений. Эта теория должна быть расширением теории точности измерений, когда предметом анализа являются измерения и процессы функ­ционирования измерительных систем.

Общая теория информационных преобразований, по аналогии с теорией измерений, включает в себя теорию информационных процедур и теорию адекватности информационных средств. Ин­формационная процедура — это совокупность действий, направ­ленных на получение информации о состоянии физических объ­ектов (источников информации). Так как информация понимает­ся как отраженное многообразие объекта, то информационная процедура предполагает установление указанного разнообразия и последующий выбор из него необходимой информации.

В основном установление разнообразия осуществляют с помо­щью единиц физической величины и соответствующей шкалы. Отражение установленного разнообразия осуществляется с помо­щью информационного средства (измерительного средства). Ре­зультат отражения представляется как информация (измеритель­ная информация).

Метрологический подход к количественной оценке результатов классифицирования предполагает решение вопроса о мере инфор­мации и ее адекватности. Необходима мера, которая, во-первых, допускала бы очередную интерпретацию измерительной информа­ции в принятых терминах оценки измерительной величины и по­грешности этой оценки. Во-вторых, указанная мера должна опре­деленным образом расширяться на неизмерительную информацию (классификационную, управляющую и т. п.). В-третьих, целесооб­разно рассмотреть существующие в современной семиотике разно­видности количественного оценивания информации: синтаксиче­ское, семантическое и прагматическое.

Наиболее развитым и распространенным является синтакси­ческое оценивание информации, начало которому положил К. Шеннон. Применительно к измерениям это направление было развито Г.И. Кавалеровым, С.М. Мандельштамом и П.В. Новиц­ким.

Семантическое оценивание информации в настоящее время является точно сформулированным направлением. В аналогичном состоянии находится решение проблемы прагматического оцени­вания информации. Поэтому целесообразна разработка общей теории оценивания неопределенности информации (адекватно­сти). Так, в работе¹ Ю. В. Тарбеева с соавторами приведены ана­лиз состояния и перспектива создания этой теории. Здесь ис­пользован комплексный подход в развитии данной теории. Не­возможно в рамках синтаксического направления решить проблему количественного оценивания неизмерительной класси­фикационной информации, и необходим переход к семантиче­ским мерам (применительно к результатам принятия решений) и к прагматическим решениям (применительно к результатам управления). Для реализации процедуры двухальтернативного контроля представляет интерес семантический подход.

Семантические количественные меры информации позволяют решать задачи оценивания при аттестации средств контроля, сравнении результатов контроля, определении характеристик множества объектов контроля, прошедших процедуру контроля. Эти результаты можно без изменения перенести на процедуру обнаружения, многоальтернативного контроля, диагностики и распознавания образов.

Теория адекватности информационных средств основана на представлении об информационном средстве как техническом устройстве, предназначенном для реализации информационной процедуры, т. е. для получения информации о физическом объ­екте. Она должна быть подчинена общей теории информацион­ных процедур, поскольку свойства информационных средств представляют собой один из факторов оценки качества (досто­верности) результата информационной процедуры при получении информации об объекте.

Свойства информационных средств должны быть выражены с помощью информационно-метрологических характеристик. Эти характеристики обусловлены обобщенными метрологическими моделями систем и их компонентов, а также принятыми количе­ственными мерами (оценками) информации. Необходимы даль­нейшие исследования свойств информационных средств в целях установления перечня информационно-метрологических характе­ристик и разработки способов их выбора и регламентации для конкретных средств.

Переход от традиционного МО к более перспективному — ин­формационному — связывается с переходом от единства измере-

' См. список рекомендуемой литературы, п. 10.

ний к единству процессов преобразования информации (инфор­мационных процессов). Единство информационных процессов определяется как качество процессов преобразования информа­ции, при котором их результаты количественно сопоставимы.

Термин «процесс преобразования информации» следует пони­мать в широком смысле, его содержание следующее:

1. процессы формирования информации (измерительной) в результате взаимодействия информационных средств (средства измерений) с объектом измерения, который следует обозначать первичным источником информации, т. е. объект реально суще­ствует и его разнообразие отображается при информационном процессе;

2. процессы восприятия информации от вторичных источни­ков информации, когда информационное средство непосредст­венно взаимодействует с объектом, который является носителем уже выделенной информации;

3. процессы преобразования информации из одной формы в другую (измерительной — в классификационную, управляющую и т. п.);

4. процессы обработки, передачи и хранения информации;

5. процессы преобразования управляющей информации в физическое воздействие (состояние), например в исполнительной подсистеме (преобразование информации в реально существую­щее разнообразие).

Представления о преобразованиях информации и ее количе­ственном оценивании в совокупности приведут к созданию тео­рии единства информационных процессов.

В то же время концепция целостности неизбежно приведет к проблеме обеспечения адекватности (достоверности) получаемой информации. Решения этой проблемы настоятельно требует рас­пространение методов метрологии на области информатики и управления в технических системах.

При этом приоритетные направления по МО можно объеди­нить в следующие группы соответственно объектам:

• метрологическое обеспечение ИИС, т. е. описание, опреде­ление и контроль информационно-метрологических свойств ИИС, их подсистем и компонентов;

• оценивание результата функционирования информационных (классификационных) подсистем ИИС и их компонентов, в том числе программных средств, а также оценивание адекватности классификационной информации, получаемой с помощью ИИС;

• метрологическое обеспечение АСУТП, т. е. описание, опре­деление и контроль информационно-метрологических свойств управляющих и исполнительных подсистем АСУТП и их компо­нентов;

• оценивание адекватности управляющей информации, выра­батываемой в АСУТП, а также оценивание точности управления технологическим процессом с помощью АСУ.

Теоретической и методологической основой этих направлений должны стать результаты работ, которые реализуют метрологиче­ский (целостный) подход в решении проблем информационных процедур, а именно:

• разработка методологии метрологического анализа инфор­мационных процессов, включая процессы управления;

• оценивание информации (и ее адекватности), полученной на основе измерений, в информационных системах и системах управления;

• разработка классификаций ИИС и АСУТП по информаци­онным признакам.

Целенаправленная работа в этом направлении может привес­ти к широкому применению методов метрологии в информаци­онных процессах. При этом возможен и пересмотр фундамен­тальных положений метрологии, что в конечном счете станет не­обходимым для «включения» этой науки в рамки общей дисциплины о количественном оценивании процессов и объектов в природе и технике — гносеотехнике.