книги из ГПНТБ / Бирюков, Б. В. Кибернетика и методология науки

тематических. — Б. Б.) теориях, является своеобразным отражением единства материального мира в матемаіической абстракции» (А. А. Ляпунов, 1960, стр. 115).

В свете принципа единства природы и законов ее раз­ вития естественными представляются многочисленные фе­ номены сходства свойств, поведения и т. и. качественңо различных объектов, возможность их описания одними и теми же алгоритмическими, логико-математическими схе­ мами. Чем иным, как не проявлением единства мира, яв­ ляется известная связь между некоторыми энергетически­ ми и информационными понятиями? Энтропия в теории вероятностей имеет приложение как в области теории свя­ зи (как мера информации), так и в области статистиче­ ской термодинамики (как мера рассеяния энергии). Ста­ тистическая мера количества информации отличается постоянным коэффициентом и обратным знаком от выра­ жения термодинамической энтропии. Если, согласно ста­ тистической трактовке энтропии, последняя обычно рас­ сматривается как мера рассеяния энергии, мера хаоса, дезорганизации материи, то величину, ей обратную (негэнтропию), трактуют как меру организованности, упоря­ доченности материальных объектов. Аналогию между негэнтропией и информацией видят в том, что информа­ ция, неразрывно связанная с понятием процесса и систе­ мы управления, характеризует меру возможности «упоря­ дочения» управляемой системы через управляющие воздействия на нее.

Является ли аналогичность формул термодинамической энтропии и информации случайным совпадением или здесь заключена глубокая связь? Этот вопрос уже давно обсуж­ дается в литературе по философским вопросам кибернети­ ки (см., например:. И. Б. Новик, 1962). Исходным для со­ поставительного анализа информации и энергии может служить факт необходимой связи всякого коммуникатив­ ного процесса с определенной затратой энергии. Хотя энер­ гетическая «подоснова» механизмов коммуникации может быть весьма незначительна по величине, ее нельзя игно­ рировать. Ибо, как справедливо отметил И. Б. Новик, из опыта науки мы знаем, что нередко явления, поначалу представлявшиеся незначительными и неважными, по ме­ ре развития научного познания оказывались весьма су­

21

соавт. в журналах «Коммунист» и «Вестник Академии наук СССР», 1971), в последнее время проблема, так ска­ зать, «энергетического эквивалента» информационных яв­ лений приобретает все большую значимость. Например, существует гипотеза, что энергетическая основа коммуни­ кативных процессов существенно обнаруживает себя уже в достаточно элементарном психофизиологическом законе Вебера — Фехнера (Л. М. Веккер, И. М. Палей, 1970). Приведенные соображения позволяют выдвинуть методо­ логический прогноз, что со временем связь информации и энергии может получить более глубокое, чем в настоящее время, выражение на каком-либо «математическом диалек­ те» физико-кибернетического языка. Во всяком случае об­ наруженное единство энергетических и информационных свойств материи естественно рассматривать как одно из проявлений материального единства мира.

4.Всеобщность информационных процессов

Скибернетикой связан существенный в мировоззрен­ ческом отношении факт установления принципиальной не­ полноты той картины действительности, которую рисова­ ла наука XIX ів. (В. В. Парии с соавт., 1969). Последняя пользовалась в своей палитре четырьмя основными «крас­

ка показала, что в палитре не хватает еще одной «краски». Ею является и н ф о р м а ц и я . Лишь добавление к четы­ рем упомянутым выше категориям понятия информации дает возможность построить целостную картину реаль­ ности.

Материальные процессы—это процессы переноса и пре­ образования вещества и энергии. Они протекают в прост­ ранстве и времени. Кибернетика показала, что системы материальных объектов, веществспно-энергетические про­ цессы являются вместе с тем, в том или ином смысле, ис­ точниками, носителями, потребителями информации. Ни вещества, ни энергии, не связанных с информационными процессами, не существует. Это следует из кибернетической трактовки информации как меры разнообразия объектов действительности; такая трактовка была развита уже пио­ нерами кибернетики, в частности У. Р. Эшби (подробнее см. об этом в гл. III).

22

Нет сомнения в Дом, что информационно-кибернетичес­ кий подход очень многое меняет в науке и практике. «Абстрагироваться» от информационных процессов, как это делала, сама того не осознавая, наука XIX в., уже не­ возможно. Не энергия, а информация выйдет, наверное, в XXI столетии на первое место в «мире» научных и прак- тически-действенных «физических» понятий.

Действительно, многие мыслители, размышляющие о будущем науки, считают, что ведущей наукой грядущего века станет наука о жизни. Она, так сказать, «обгонит» такую фундаментальную науку, как физика. Но ведь все акты функционирования живой материи пронизывают ин­ формационные процессы. Информация проникает во все «норы» жизни людей и обществ. Живые существа, лю­ ди обитают на Земле в гравитационном поле, во всевоз­ можных энергетических и радиационных полях. Это зна­ ли до кибернетики. Теперь же, как подчеркивает А. И. Берг, было осознано, что они находятся и в «инфор­ мационном поле», непрерывно воздействующем на их ор­ ганы чувств. Если бы живые существа не обладали органа­ ми чувств или иными «приборами» улавливания информа­ ции или если бы не существовало информационного поля, биосфера Земли погибла бы. Жизнь невозможна ни в ве­ щественно-энергетическом, ни в информационном вакуумах («Ленин и современное естествознание», М., 1969,

стр. 350).

Как мы отмечали выше, формирование специфическо­ го для кибернетики круга понятий и методов было свя­ зано с выяснением особенностей процессов управления и информационных процессов в отличие от остальных про­ цессов и взаимодействий, протекающих в реальном мире. Информационный процесс в его «полном» виде включает в себя: источник информации, порождающий сигналы, не­ сущие некоторое сообщение (информацию, сведения); кодирование сообщения для передачи по данному каналу связи; передачу его по каналу связи (в котором обычно имеются помехи); декодирование сообщения; различные операции по его переработке; выдачу сообщения абоненту. В применении к процессам передачи информации главным является сохранение ее с о д е р ж а н и я , для чего требуется обеспечить — в допустимых пределах — соответствие меж­ ду характером сигналов на входе устройства передачи со­ общений и характером сигналов на его выходе.

23

Разумеется, информационный процесс пе всегда осу­ ществляется в таком «развернутом» виде. Например, хра­ нение информации, т. е. передачу ее во времени, можно считать также некоторым «свернутым» информационным процессом. В свете этого замечания и надо понимать те­ зис о всеобщности феномена информации.

С оформлением кибернетики понятие информации (а точнее, целая группа понятий и научных представлений, таких, как количество информации, переработка информа­ ции, избыточность и др.) приобрело в ней выдающееся значение. В кибернетике понятие информации играет та­ кую же фундаментальную роль, какую в физике играет понятие энергии. Это и неудивительно, ибо процессы уп­ равления неотделимы от информационных процессов. В отечественной философской литературе принцип единства управления и информации неоднократно подчеркивался многими авторами3. В настоящее время положение о един­ стве управления и информации превратилось в один из методологических принципов исследования сложных сис­ тем.

Это положение требует некоторых пояснений. Ясно, например, что информационный процесс — еще н е процесс управления. Однако всякий процесс управления с необхо­ димостью предполагает передачу сообщений и операции над ними в системе управления. Одни сигналы, циркули­ рующие в системе управления, — управляющие сигналы— несут, как мы уже отмечали, команды управления, выра­ ботанные управляющей частью системы и адресованные управляемой части; сигналы, поступающие от управляе­ мого объекта к управляющей системе, представляют собой осведомительный информационный процесс, несущий со­ общения о выполнении команд управления или о состоя­ ниях исполнительных органов; второго рода сигналы пред­ ставляют информацию о результатах управляющих воз­ действий управляющей части системы на управляемую, учет которых необходим для выработки программы пове­ дения системы, приводящей к реализации определенной цели.

Такова в общих чертах роль информационных процес-

3 См. литературу, указанную в гл. Ill (стр. 222). И. Б. Новик (1964) обращает внимание на то значение, которое имеет прин­ цип единства управления и информации для уяснения особен­ ностей моделирования в кибернетике.

24

сов в схеме управления. Но и информационные процессы, не укладывающиеся непосредственно в эту схему, тесно связаны с управлением: они, например, используются для выработки сведений, поступающих на вход систем управ­ ления, — служат основой для принятия решений о путях достижения целей управления, о необходимых управляю­ щих воздействиях на объект управления и т. и. Широкая распространенность процессов управления и большая общ­ ность представления об информационных процессах при­

Итак, управление всегда предполагает информацион­ ные процессы. Поэтому кибернетика есть вместе с тем на­ ука об информации, об информационных системах и про­ цессах. Как науку весьма «практическую», ее остро инте­ ресует, к а к следует эффективно осуществлять добывание, хранение, классификацию, запись, переработку, передачу по каналам связи, выдачу потребителям и использование информации.

Понятие информации в кибернетике уточняется в ма­ тематических «теориях информации». Эти теории — ста­ тистическая, комбинаторная, топологическая, семантичес­ кая и др. — имеют не только «внутрикибернетическое» применение. Многие их положения оказались весьма по­ лезными в других науках, в частности в лингвистике и пси­ хологии. Конечно, поиск применения информационно-ки­ бернетических идей и средств в тех или иных областях не сводится к тривиальному переносу «кибернетических» тер­ минов в «некибернетические» области. Эту мысль больше десятка лет назад подчеркнул К. Шеннон. Но есть одна сфера, где теории информации безусловно плодотворны. Это — область теории познания, гносеологии. Различные теории информации проливают новый свет на ряд аспек­ тов философского понятия о т р а ж е н и я . Введение в этих теориях различных количественных оценок информации, описания в точных терминах процессов передачи и преоб­ разования информации дают необходимый аппарат не толь­ ко для математически точного исследования процессов уп­ равления различной природы, но и открывают новые пу­ ти изучения в з а и м о д е й с т в и й материальных объектов вообще. Л именно в этих взаимодействиях реализуется лежащее в фундаменте «здания материи» свойство отра­ жения.

25

5. Информация и отражение

Кибернетика впосит свой вклад в вопросы, свя­ занные с философским понятием о т р а ж е и и я. В свете ее идей новым светом заиграло исконное положение фило­ софского материализма об общематериальном атрибуте от­ ражения. Дело в том, что на попятив информации в ки­ бернетике, рассматриваемое в свете тех теорий и понятий, которые используются для его уточпения, можно смотреть как на естественнонаучное выражепие определенных ас­ пектов философского понятия отражения (отображения). В книге «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин писал, что в фундаменте самого здания материи «логично предположить» существование свойства отражения, по су­ ществу родственного с ощущением, но не тождественного ему. Развитие кибернетики дало возможность продвинуть­ ся вперед в анализе этого свойства. В свете кибернетики стало ясно, что такие понятия (и относящиеся к ним тео­ рии), как управление, информация, кодирование, обратная связь, изоморфизм и гомоморфизм, организация, обучение, целенаправленность (в применении к системам, рассматри­ ваемым в кибернетике), алгоритм, формализация и т. д., многое могут дать для характеристики этого всеобщего свойства материи (А. Г. Спиркип, 1962). И. Б. Новиком еще в 1959 г. была высказана мысль, что кибернетику мож­ но понимать как абстрактную науку об общих особенно­ стях, присущих всем проявлениям атрибута отражения в системах управления и саморегуляции различной природы (И. Б. Новик; 1959, стр. 171; см. также кн.: «Теория отра­ жения и современность. Теория отражения и естествозна­ ние». София, 1973, гл. 7, где рассмотрены проблемы взаи­ мосвязи понятий отражения и формализации).

В отечественной философской литературе была про­ ведена немалая работа по выяснению черт этого универ­ сального свойства, особенно пачиная с уровня живого (раздражимость, ощущения, восприятия и т. д.). Средства математики и особенно кибернетики пролили новый свет на это свойство: кибернетика принесла дополнительные аргументы в пользу того, что понятие отражения сущест­ венно шире понятия п с и х и ч е с к о г о отражения, по­ скольку отражательные процессы — причем достаточно сложные — реализуются также и в работе современных ав­ томатических устройств переработки информации. Оче­

26

видной стала и важность — причем имеііпо в философском плане — применения для характеристики отражения ряда математических понятий, например и з о м о р ф и з м а и г о м о м о р ф и з м а . Эти математические понятия выра­ жают подобие, сходство объектов, в частности отображае­ мого предмета и его образа (Ю. Гастев, 1962). Возмож­ ность описания в терминах изоморфизма и гомоморфизма отграничивает н е и с и х и ч е с к и е формы отражения (в частности, отражение на чисто нейрологическом уровне, а также процессы переработки информации в современных

процессам (точнее, к абстрактным схемам этих процессов), но его затруднительно применить, когда речь идет об и д е ­ а л ь н ы х (психических) образах (но, конечно, его можно применять, сопоставляя материальный прообраз и отобра­ жающий его процесс в нервной системе). Однако, рассмат­ ривая идеальные образы как результат формирования ма­ териальных (нейрофизиологических) образов, можно при­ нять распространенные в нашей философской литерату­

рия, обозначающая особый продукт действия одной мате­ риальной системы на другую, который представляет собой воспроизведение в иной форме особенностей первой систе­ мы в особенностях второй системы».

Для раскрытия механизма этого воспроизведения весь­ ма важны кибернетические представления об информации: именно благодаря понятиям информации, информацион­ ного процесса и т. п., благодаря возникновению теорий информации кибернетика играет важную роль в кон­ кретно-научном раскрытии закономерностей, относящих­ ся к тому фундаментальному свойству материи, которое носит название отражения. Через понятие инфор­ мации и относящиеся к нему точные математические тео­ рии — прежде всего через восходящую главным образом к К. Шеннону статистическую теорию информации и ее ана­ логи, основанные на комбинаторном, топологическом или алгоритмическом определениях информации (количества информации),—находят свое уточнение и конкретизацию философские представления о свойстве отражения. Это

27

строение, Структуру, содержат в себе определенную неод­ нородность. В точном понятии информации (количества информации) это выражается в том, что данное понятие (в одной из его интерпретаций) представляет собой меру упо­ рядоченности, организованности объектов. С другой сто­ роны, оно характеризует процессы, происходящие в ка­ налах связи самой разнообразной природы, — и в этой интерпретации оказывается близким понятием теории познания. В самом деле, в статистической теории информа­ ции (исторически исходной в отношении всех других тео­ рий информации) понятие количества информации естест­ венно истолковывается как мера неопределенности собы­ тий. В соответствии с этим получение информации тракту­ ется как процесс, уменьшающий неопределенность в сведе­ ниях, которыми располагает приемник сообщений. Оба под-' хода к интерпретации информации позволяют характеризо­ вать в теоретико-информационных терминах — рассматри­ вать с единой точки зрения — процессы в таких различных сферах, как передача сообщений по каналам связи в техни­ ке, нейрофизиологические процессы, циркуляция информа­ ции в социальных системах управления, работа электрон­ ных цифровых машин и др.

В свете сказанного становится понятен известный те­ зис основоположника кибернетики Норберта Винера, ко­ торый говорил, что информация хотя и неразрывно свя­ зана с материей (так как всякий информационный процесс имеет материальных носителей), непосредственно не есть ни материя, ни энергия. И это верно, поскольку информа­ цию естественно считать математическим уточнением оп­ ределенных сторон универсального, лежащего «в фунда­ менте здания материи» свойства отражения.

Свойство мозга животных и человека отражать мате­ риальный мир с теоретико-информационной точки зрения предстает перед нами как способность его к получению информации из окружающей среды и к ее переработке с целью регуляции протекающих в организме процессов н решения биологических и социальных задач. «Информа­ ция,— говорит Н. Винер (1958, стр. 31),— это обозначе­ ние содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспосабливания к нему наших чувств».

В «Философских тетрадях» В. И. Ленин отмечал, что тысячелетня прошли с тех пор, как зародилась идея «свя­

28

зи всего», «цепи причин». «Сравнение того, Как в истории человеческой мысли понимались эти причины, дало бы тео­ рию позиаиия бесспорно доказательную» 4. Кибернетика присоединила к ранее выявленным наукой видам связей природы — причинно-следственным связям, связям детер­ министского и вероятностного характера и др.— связи информационные и тем самым внесла вклад в развитие «бесспорно доказательной» гносеологии. Изучение инфор­ мационных процессов во всей их общности — и вместе с тем в конкретности их проявления в мире машин, ів сфере живого, в обществе и человеке — дает новый фактический материал для продвижения в решении крайне важной для гносеологии задачи: исследовать, «каким образом связы­ вается материя, якобы не ощущающая вовсе, с материей, из тех же атомов (или электронов) составленной и в то же время обладающей ясно выраженной способностью ощущения» 5.

Изучение этого вопроса требует экспериментальных исследований того, в чем состоят ощущения и более вы­ сокие формы психической деятельности, особенно челове­ ческое мышление. Для этого кибернетика указала путь отображения этих процессов в терминах теории информа­ ции и систем информации. Теперь известно, что отража­ тельные аппараты живого и их аналоги в технике (авто­ матические системы распознавания образов, моделирова­ ние мыслительных процессов с помощью средств совре­ менной автоматики, решение познавательных задач на ЭЦВМ) имеют определенную общность. В психических процессах (взятых в единстве с их нервно-физиологичес­ кими основаниями) и в информационных процессах вне мира живого (в частности, в технике) обнаруживаются об­ щие закономерности. Благодаря этому те и другие можно изучать с помощью одних и тех же понятий — понятий «программы (алгоритма)» работы системы (говорить, на­ пример, об алгоритмах работы мозга), «автомата» (рас­ сматривать отражательные системы живого как опреде­ ленного рода «автоматы» со своими «входами» и «выхода­ ми»), «кода» и «кодирования» (трактовать процессы ощу­ щения и восприятия как процессы кодирования и переко­ дирования сообщений, поступающих в организм, и т. д.).

4В. И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 29, стр. 311.

5В. II. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 18, стр. 40.

29

Для теории познания значение понятия информации состоит в раскрытии новых граней отражения, в кибер­ нетической его «спецификации», предполагающей уточне­ ние (экспликацию) отражения—в его развитых формах— на его синтаксическом, семантическом и прагматическом уровнях, экспликацию, предполагающую введение соот­ ветствующих количественных характеристик (подробнее об этом см. в гл. III).

6. Основной философский вопрос, кибернетика

инекоторые зарубежные критики

Впоследние годы философы на Западе проявляют рас­ тущий интерес к советским работам по философским воп­ росам кибернетики и теории информации. Почти каждый год публикуются исследования, посвященные вопросам взаимоотношений между кибернетикой и диалектико-ма­ териалистической теорией познания (М. W. Mikulak, 1965; J. J. Ford, 1966; Le R. Kerschner, 1967). В 1969 г. в

ФРГ вышла книга Р. Киршенмана «Кибернетика, инфор­

глава которой специально посвящена критике философско­ го истолкования проблем теории информации в диалекти­ ческом материализме. Автор упомянутой книги пытается доказать, что при диалектико-материалистическом осмыс­ ливании понятий теории информации возникают непрео­ долимые трудности. Показателен в этом смысле и доклад Ли Р. Кершнера «Кибернетика, материя и диалектика» на Y Международном конгрессе по кибернетике в Намю­ ре (Бельгия) в сентябре 1967 г. Ли Р. Кершнер старался обосновать несостоятельный вывод о том, что имеются «весьма реальные коллизии между кибернетикой и совет­ ской философией» (L. R. Kerschner, 1968, р. 573). При этом он ссылался на работы советских авторов — А. И. Берга, Э. Кольмапа, А. А. Ляпунова, И. Б. Новика, С. Л. Соболева, Ф. П. Тарасенко, А. И. Уемова, а также ученых других социалистических стран.

Особое ударение в противопоставлении кибернетики и диалектико-материалистической философии делается при этом на понятие информации. Во многих публикациях на эту тему чувствуется тенденция убедить читателя, что ки-

30