Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Философия математики и технических наук. Учебное пособие для вузов
.pdf
Глава 5. Философские проблемы прикладной математики
реальностях. По сути, виртуальный свидетель готов и
к неожиданностям, которые он может встретить, по
скольку знает, что может действовать сам и что среда
виртуального мира будет както реагировать на его
действия. Другими словами, он воспринимает вир
туальную реальность как самостоятельный мир, са
мостоятельную реальность. Но, кроме того, виртуаль
ная реальность для него — это реальность среди дру
гих реальностей, то есть она занимает определенное
место в иерархии ценностей современной культуры и
личности, а также по отношению к другим символи
ческим реальностям. При этом мы имеем в виду две
основных: «существованиянесуществования (условно
сти)» и «места». Действительно, с одной стороны, мы
оцениваем виртуальные реальности, говоря, что они
«виртуальные», то есть существуют только для созна
ния виртуального пользователя, а не в физическом
смысле, как, например, явления природы. С другой —
мы можем определить место виртуальных реальнос
тей, например, среди символических, сказав, что это
один из видов символических реальностей, отчасти на
поминающих художественные реальности, отчасти
реальности сновидений.
Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что
существование виртуальных реальностей можно оха
рактеризовать как один из видов психических реаль
ностей. Как вид психических реальностей виртуальные
реальности создаются самим человеком, на основе его
виртуального опыта, причем
демонстрируется особым текстом, который создается
в рамках ВРтехнологий. В этом смысле виртуальные
реальности расположены в категориальном простран
стве «существованиереальностьусловность».
Наконец, рассмотрим третий аспект виртуальной
реальности: с точки зрения ее содержания. Является
ли «содержание» виртуальной реальности реальным?
Перспективным является подход к проблеме ре
альности виртуальной реальности с точки зрения трак
товки ее как семиотической реальности. Содержание
ее реально в качестве смысла, подобно тому как книга
реальна не просто как физический материальный
организация этого опыта
391
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
объект, а как осмысленная совокупность знаков, и
смысл этот не имеет материального существования.
Вместе с тем развиваются и другие направления ис
следования.
Идея реальности содержания может быть выра
жена следующей фразой: некоторый виртуальный Х
не является, он представляет собой другое, новое явле
ние Y, но при этом он реален. Как пояснение дос
таточно рассмотреть виртуальную грозу или виртуаль
ный дом. Эти явления не являются настоящими, но при
этом их реальность не отрицается.
Рассмотрим электронные объекты, артефакты,
целиком принадлежащие виртуальной среде, и харак
тер их реальности. Как правило, эти объекты лучше не
связывать напрямую с феноменами внешней реально
сти.
Если забыть о том, что они изображают привыч
ную нам реальность, то можно в них увидеть обычные,
не виртуальные внешние объекты определенного рода.
Конечно, их, как и микробы и удаленные звезды, можно
наблюдать лишь при помощи специальных средств.
И конечно, производство и особенности этих объектов,
так же как и других результатов человеческого труда
(машин, ручек, кофейных чашек), целиком зависят от
нас. Но от этого они никак не теряют своей реальности.
Как примеры самостоятельных электронных объек
тов можно привести некоторые сущности из видеоигр,
а также целый набор информационных объектов. Мож
но понимать электронный текст, особенно гипертекст,
как изображение «настоящей» книги, но все же не оче
видно, что это лучшая интерпретация. Гипертекст не
пытается воспроизвести черты бумажной книги. Он,
скорее, пытается в своей отличительной манере воспро
извести ее содержание. Таким образом, толстый том и
гипертекстовый файл представляют собой два различ
ных способа фиксации текста.
Необходимо заметить, что лучше всего понимать
печатную книгу и гипертекстовый файл как самостоя
тельные объекы. Они могут претерпевать изменения.
Печатная книга может потерять страницы, на ее полях
могут появиться надписи. Гипертекст может быть сход
392
Глава 5. Философские проблемы прикладной математики
ным образом откомментирован и даже отредактирован.
Таким образом, при фиксации текста не просто созда
ется новый объект, приобретающий некую абстрактную
ценность, такой как книжный том или компьютерный
диск. Речь идет о создании самостоятельных объектов,
способных претерпевать и переживать свои изменения.
Другим примером самостоятельного электронного
объекта может служить база данных, особенно много
мерная. Такую сущность практически невозможно
создать вне компьютерной среды. Или же возьмем
произведения искусства. С помощью компьютерных
средств (возможно, при вмешательстве пользователя)
можно создать произведения искусства, которые не
возможно сделать из дерева, бумаги, металла и красок.
Эти предметы будут не просто изображать элементы
внешнего мира, они, скорее всего, являются такими
самостоятельными внутренними элементами системы,
которые вполне можно наблюдать и изменять.
Таким образом, есть все основания полагать, что
объекты виртуального мира обладают статусом реаль
ности.
393
Глава 6
ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАТИКИ
В данном разделе акцентируются пять основных
проблем информатики.
1. Выявление ключевых свойств и характеристик
информации.
2. Определение этапов развития теории информа
ции.
3. Преимущества понимания информации как про
цесса.
4. Проблема ценности информации.
5. Методологические основания современного под
хода к исследованию информационных взаимодей
ствий.
Информатика занимается построением информа+
ционных (прежде всего информационно+технических)
объектов, системным анализом, проектированием и
реализацией алгоритмов, программ и планов, а также
процессами трансформации и передачи информации.
Рассмотрим решение обозначенных проблем в контек
сте становления теории информации.
Характеристики и свойства информации
Возникновение теории информации связывают с
именем американского ученого Клода Шеннона, пред
ложившего строгий способ измерения количества
информации (I). Техническое усовершенствование
передачи сообщений потребовало создания математи
ческой теории связи, разработкой основных проблем
394
Глава 6. Философские проблемы информатики
которой занимался К. Шеннон. Он рассуждал следую
щим образом. Отправитель может выбрать любое со
общение. Случайность выбора создает платформу для
статистической оценки количества информации и вы
бора единицы ее измерения. Введем эту единицу. Если
случайный выбор совершается один раз между вари
антами, имеющими разную вероятность Р
, ..., РМ, то
1,Р2
общее количество информации равно
M
I = –
∑
i
=
1
Pi log2Pi .
Знак «–» отвечает условию I G 0, ибо lоg
ведь P
J 1.
i
Формула (1.1) была получена Клодом Шенноном
(1.1)
2Pi
J 0,
1
вычислившим количество информации, которое пере
дают сигналы, отвечающие буквам алфавита, по кана
лу связи с учетом различной вероятности появлений
букв в словах (здесь М — число букв алфавита) в рас
чете на одну букву. Если сообщение содержит N букв,
то количество информации
M
I = –
N Pi log2Pi .
∑
=
1
i
(1.2)
Если все вероятности одинаковы, то NPi = 1, сле
довательно, P
= 1/ N. В этом случае количество ин
i
формации
,
I = log
N.
2
Минимальное количество информации отвечает
случаю, когда N=2. Это выбор, например, «орелреш
ка» при подбрасывании монеты. При этом
I = log
N = log22 = 1,
2
что соответствует единице количества информа
ции, которую назвали — бит (binary digits). Двоичная
1
См.: Шеннон К. Математическая теория связи // Работы по
теории информации и кибернетике. М.: Издво иностр. лит., 1963.
С. 243–332.
395
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
система широко применяется в технике, так как опе
рирование всего лишь двумя возможностями, скажем
включением и выключением какогонибудь элемента,
очень упрощает расчеты.
Решение множества технических задач одновре
менно обозначило одну философскометодологическую
проблему: соотношение количества информации (I) и
энтропии (S). Людвиг Больцман был первым ученым,
обратившим внимание на связь этих величин. Говоря
о необратимом увеличении энтропии идеального газа
при его изотермическом расширении в пустоту (за
50 лет до формулы Шеннона), он заметил, что этот про
цесс сопровождается потерей информации о место
нахождении (в общем случае — о состояниях) молекул.
Эта идея получила дальнейшее развитие после работ
по математической теории связи, выполненных сотруд
никами лаборатории фирмы AT&T Bell Telephones. Ока
залось возможным использовать формулу (1.1) для
подсчета количества информации о состояниях моле
кул, если принять, что P
есть вероятность нахождения
i
молекулы в ее iм состоянии. Если учесть, что по Больц
ману энтропия, приходящаяся на одну молекулу, рав
на
M
S = – k
Pi ln Pi , (1.3)
∑
=
1
i
где k — постоянная Больцмана, M – число состоя
ний молекул, то эквивалентность между увеличением
термодинамической энтропии, происходящем при
совершении некоторого процесса, и потерей инфор
мации о молекулах кажется очевидной. Начиная с работ
по классической теории информации, установилась
традиция связывать информацию с термодинамиче
ской величиной – энтропией. Начало этой традиции
было положено Норбертом Винером, увидевшем дей
ствительно бросавшееся в глаза сходство статистиче
ских формул К. Шеннона (1.1) для количества инфор
мации (I) и Л. Больцмана (1.3) для физической
энтропии (S). Различие в размерностях устранялось
выбором единиц измерения I, которую можно выра
жать в энтропийных единицах. По Винеру,
396
Глава 6. Философские проблемы информатики
I = – S. (1.4)
Отрицательную энтропию стали называть негэнт
ропией. Был сформулирован закон сохранения
I + S = const как следствие негэнтропийного прин
ципа, что само по себе изменяет содержание второго
начала термодинамики. Обсуждение вопроса о связи
информации и энтропии требует методологической
корректности, поскольку «применять энтропийный
негэнтропийный язык для анализа мира нестационар
ных нелинейных процессов означает практически то
же самое, что идти в микромир с песочными часами и
рулеткой»
2
.
Вопервых, следует помнить, что в замечании
Л. Больцмана о том, что при возрастании энтропии мы
теряем информацию о состоянии системы, утвержда
ется, что информацию теряем «мы», а не система (о
чем речь у Н. Винера). Леон Бриллюэн, вводя в оборот
термин «негэнтропия», исследовал так называемую
связанную информацию; в отечественной же литера
туре принят термин «микроинформация». Ее приме
ром является выбор определенного набора координат
и скоростей молекул идеального газа. Этот выбор су
ществует в течение долей пикосекунды, а далее «забы
вается». Микроинформация (I
) действительно свя
micro
зана с физической энтропией:
I
= – 1,447S/ k, (1.5)
micro
где k есть постоянная Больцмана, 7S — убыль энт
ропии системы, а коэффициент 1,44 компенсирует раз
личие в основаниях логарифмов в (1.1) и (1.3). Эта связь
основана на том, что понятие физической энтропии
имеет смысл только тогда, когда система эргодична, то
есть быстро забывает о своем предыдущем моменталь
ном состоянии и с равной вероятностью пребывает во
всех возможных состояниях. Информацию, которую
2
Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики. Режи
мы с обострением, самоорганизация, темпомиры. СПб.: Алетейя,
2002. С. 23.
397
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
система способна запомнить (хранить), называют мак+
роинформацией (I
). Именно она интересует инфор
macro
матику, и именно с ней мы имеем дело в реальности.
Вовторых, обнаруживается соответствие между
количеством информации (I
) и изменением энт
macro
ропии, но отнюдь не количественная связь. Одна и та
же по количеству информация может отвечать разным
изменениям энтропии. Подбрасывая монету в игре
«орелрешка» и получая один бит информации, мы
измерим различное изменение энтропии монеты в
зависимости от ее массы и упругих свойств. Поток
транспорта на магистрали прерывается при получении
водителями одного бита информации — замена крас
ного сигнала на зеленый. Изменение энтропии при
этом может быть совершенно различным в зависимо
сти от числа машин в потоке. При этом последствия
получения информации несоизмеримо велики по
сравнению с ее количеством.
Теория информации Клода Шеннона была обобще
на выдающимся математиком А.Н. Колмогоровым. Он
придал расширительный математический смысл шен
новской трактовке энтропии. Было предложено опреде
ление внутреннего количества информации в сообще
нии. Сложностью сообщения, по Колмогорову, называ
ется минимальная плата по всевозможным методам
шифровки сообщения. Математическая теория связи
очень обширна, но одна характеристика — количество
информации — не передает всей специфики феномена
информации. «Очень редко, — писал Шеннон, — уда
ется открыть одновременно несколько тайн природы
одним и тем же ключом. Здание нашего несколько ис
кусственно созданного благополучия слишком легко
может рухнуть, как только в один прекрасный день
окажется, что при помощи нескольких магических слов,
таких как информация, энтропия, избыточность... нельзя
решить всех нерешенных проблем»
3
. Какие же еще
«магические слова» требуются для раскрытия тайны фе
номена информации? Мы полагаем, что это такие ха
3
Шеннон К.Е. Бандвагон // Работы по теории информации и
кибернетике. С. 667.
398
Глава 6. Философские проблемы информатики
рактеристики информации, как ценность, эффектив+
ность и качество.
Математическая теория информации полностью
игнорирует содержание информации. Поэтому вопрос
о ценности не ставился. Рассчитывая пропускную
способность канала связи, бессмысленно принимать во
внимание содержание телеграмм. Вопрос о ценности
возникает, прежде всего, в биологии. Биологическая
эволюция необратима и направлена. Исходный мате
риал для эволюции – случайные мутации генов — не
имеют заданной направленности, тем не менее рабо
тает мощный направляющий фактор — естественный
отбор, основанный на повышении ценности информа
ции, трансформированной в итоге мутации. Таким об
разом, для биологии существенна не столько количе
ственная, сколько ценностная характеристика инфор
мации. На это одним из первых обратил внимание
И. Шмальгаузен
4
.
Информация может быть более или менее ценной
в зависимости от преследуемой цели, происхождение
которой до недавнего времени в теории информа
ции не обсуждалось. Ценной информацией считается
та, которая помогает достижению цели.
Следует обратить внимание на следующее разли
чие оценок «количество» и «ценность». Количество
информации в сообщениях: «информация» и «аяиинф
рмцо» — одинаково, но если первое имеет смысл, то
второе его лишено и воспринято быть не может. Таким
образом, определенные элементы сообщений совер
шенно неправомерно отождествлять с информацией
как таковой. Эти элементы связаны лишь закономер
ностями передачи по каналам связи различных сигна
лов, но никак не связаны с семантикой сообщения.
В отличие от шенноновского определения количе
ства информации, передаваемой по каналам связи,
ценность проявляется в результатах рецепции. Следу
ющий наглядный пример приводил Ю.А. Шрейдер.
Имеется том 2 «Курса высшей математики» В.И. Смир
4
См.: Шмальгаузен И.И. Кибернетические вопросы биологии.
Новосибирск: Наука, 1968. 223 с.
399
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
нова. Эта книга содержит богатую информацию. Како
ва ее ценность? В ответ приходится спросить — для
кого? Для дошкольника ценность этой информации
нулевая, так как он не обладает достаточной подготов
кой, достаточным уровнем рецепции и не в состоянии
эту информацию воспринять. Для профессора матема
тики ценность тоже нулевая, так как он все это хорошо
знает. Максимальной ценностью эта информация об
ладает для студентов того курса, которым книга пред
назначена, — поскольку речь идет об очень хорошем
учебнике. Зависимость ценности от уровня подготов
ки, от предшествующего запаса информации — те
зауруса — проходит через максимум
5
. Это иллюстри
руется соответствующим графиком на рис. 1.
Рис. 1. Зависимость ценности информации от тезауруса:
Д – дошкольник, С – студент, П – профессор
Известны несколько способов количественного
определения ценности. Все они основаны на представ
лении о цели, достижению которой способствует полу
ченная рецептором информация. Чем в большей мере
информация помогает достижению цели, тем более
ценной она считается. Если цель наверняка достижи
ма и притом несколькими путями, то возможно опре
деление ценности (V) по уменьшению материальных
5
См.: Шрейдер Ю.А. Семиотические основы информатики.
2е изд. М.: Издво ИПКИР, 1975. 80 с.
400
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]