Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Философия математики и технических наук. Учебное пособие для вузов
.pdf
Глава 6. Философские проблемы информатики
или временных затрат, благодаря использованию ин
формации. Так, например, сочетание хороших предмет
ного и алфавитного каталогов библиотеки, наличие
библиографических справочников сокращают время на
составление списка литературы по конкретному инте
ресующему нас вопросу. Если достижение цели не
обязательно, но вероятно, то используется один из
следующих критериев.
Мерой ценности, предложенной М.М. Бонгартом
и А.А. Харкевичем, является
V = log
где p — вероятность достижения цели до получе
ния информации, а P — после; учитывая, что p и P могут
изменяться от 0 до 1, заключим, что пределы измене
ния V — от –K до +K.
Очевидно, величину V для некоторой информации
невозможно задать однимединственным числом. Оп
ределенное значение ценности можно получить толь
ко лишь для известной пары источник — рецептор (на
пример, учебник — студент).
Ценность информации, получаемой рецептором,
зависит от ее количества I. Так, если целью изучения
учебника является овладение методом решения опре
деленного цикла задач, то прочтение двухтрех пара
графов в лучшем случае обеспечит решение лишь
малой доли задач. С ростом количества информации
увеличивается величина V.
В области малых значений I скорость увеличения
V мала по изложенным выше соображениям, но и в
области больших I темп роста уменьшается, поскольку,
начиная с некоторых значений I, дальнейший рост этой
величины уже не влияет на успех решения задач из
цикла: любая задача может быть решена. Это значит,
что кривая V = f(I) для данной пары источник — ре
цептор имеет вид кривой с насыщением (рис. 2).
По ходу кривой изменяется приращение ценнос
ти, приходящейся на единичный интервал I. Это по
зволяет ввести еще одну характеристику — эффек
тивность информации —
(P/p), (1.6)
2
ε.
401
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
В работе
6
за эффективность принято отношение
ε
= dV / dI . (1.7)
Другими словами, эффективность информации
равна производной функции V = V(I) для каждого за
данного значения I.
Легко видеть, что зависимость
ε
= f(I) представля
ет собой кривую с максимумом, причем только с од
ним (рис. 1.3). Площадь под кривой
ε
= f(I) и осью
абсцисс называют «информационным полем».
Рис. 2. Зависимость цен
ности информации от ее
количества
Рис. 3. Вид зависимости
эффективности инфор
мации (
ства (I): I
ное количество инфор
мации,
мальное значение ее эф
фективности
ε
) от ее количе
max
ε
max
— оптималь
— макси
Заметим, что характеристики ценности и эффек
тивности информации предполагают ясность в трак
товке понятия «цель». Для биологических и социальных
систем этот вопрос более или менее был ясен, но ка
кую цель может иметь, например, электрон? Долгое
6
См.: МеликГайказян И.В. Информационные процессы и ре
альность. М.: Наука, Физматлит, 1998. С. 20–26.
402
Глава 6. Философские проблемы информатики
время это оставалось проблемой, возможное разреше
ние которой мы обсудим позднее.
Понятие о качестве информации связано с суще
ствованием иерархической структуры информацион
ных систем. В связи с этим приведем определение
Генри Кастлера: информация есть случайный запом
ненный выбор варианта из многих возможных и рав
ноправных
7
. Проиллюстрируем данное определение
информации и такую ее характеристику, как качество,
выбором пути при разветвлениях дороги. Так, идя по
дороге и встретив разветвление Б
, путешественник
1
выбрал одну из дорог (или верхнюю ветвь бифуркаци
онной диаграммы на рис. 4). Допустим, что этот выбор
случайно оказался удачным, но в пункте Б
он встре
2
чает еще одно разветвление, снова оказываясь перед
выбором. Это разветвление имеется только на уже
выбранном ранее направлении, то есть этот новый
выбор совершается на основе прежнего, причем преж
ний не предрешает последующего. Поэтому, несмотря
на связь выборов, необходимо различать их уровни, то
есть уровни генерируемой информации. Выбор Б
яв
1
ляется общим для второго и третьего. Рецепция и
генерация в пунктах Б
ции (рецепции) в пункте Б
и Б3 невозможна без генера
2
. Отсюда появляется воз
1
можность говорить об уровнях информации. Приме
ром последовательных выборов системой пути своего
развития является бифуркационная кривая (рис. 4).
В точке Б
Б
1В1
ке Б
ветвь Б
щий выбор ветви Б
система совершает выбор между ветвями
1
и Б1Г1; если выбор сделан в пользу Б1В1, то в точ
система снова оказывается перед выбором:
2
или ветвь Б2Г2. Очевидно, только предыду
2В2
делает актуальным этот второй,
1В1
затем третий и т. д. выборы, как и в предыдущем при
мере. Ни один из последующих выборов не предреша
ется предыдущим. Отсюда необходимость различать
уровни генерируемой информации, каждый из кото
рых отвечает определенному качеству. Эта разнокаче
ственность обеспечивает иерархическую структуру.
7
См.: Кастлер Г. Возникновение биологической организации.
М.: Мир, 1967.
403
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
Информации на уровнях не только качественно разли
чаются, образуя ряд подмножеств, но и связаны друг с
другом, ведь для информации более высокого уровня
совершенно необходима информация предшествую
щего нижнего уровня. Так, перед человеком, не вы
учившимся ни читать, ни писать, не может возникнуть
проблема осознанного выбора высшего учебного заве
дения. Мы уже упоминали специальный термин
«тезаурус»
8
, который означает информацию нижнего
уровня, которая необходима для генерации или рецеп
ции информации на верхнем уровне, качественно от
личающемся от нижнего. Выбор варианта делается не
между вариантами разных уровней, а всегда на одном
уровне. Это заложено в определении Г. Кастлера: вы
бор одного варианта среди нескольких возможных и
равноправных. «Равноправные» варианты — это ва
рианты одного качества, т. е. одного иерархического
уровня.
Рис. 4. Бифуркационная диаграмма. По оси абсцисс — па
раметр состояния системы, по оси ординат — значения
переменной x, описываемой нелинейным уравнением —
моделью самоорганизующейся системы
8
Thesaurus — полатыни значит сокровище, в данном контек
сте термин введен Ю.А. Шрейдером для обозначения смысловой
информации.
404
Глава 6. Философские проблемы информатики
Для информатики важно, что информация может
быть действенной, способной реализовываться в ал
горитмах и программах, и фиксируемой, запоминаемой.
Информация обладает такими свойствами, как дей
ственность и фиксируемость. На рис. 5 схематично
представлены «ключевые» и «дочерние» свойства
информации.
Представим себе, что путешественник, избрав, по
лагаясь на счастливый случай, путь, ведущий к пункту
назначения, вернулся к развилке и зафиксировал с
помощью указателя верный выбор. «Новые поколения»
путешественников будут использовать информацию об
эффективном попадании в нужный пункт как алгоритм,
как программу своих дальнейших действий — техно
логию дорожных знаков. Механизм целенаправленных
действий, в котором информация выступает как про
грамма, инструкция, называют оператором
9
. Этот ме
ханизм реализуют, в частности, компьютеры, являю
щиеся техническим средством обработки данных. Ра
бота оператора непосредственно связана со свойством
информации — действенностью. Итак, оператор реа
лизует действенность закодировавшей его информа
ции, специфика которой проявляется в семантике.
О тех или иных свойствах информации говорится
во многих работах
10
. Наиболее полно перечень свойств
информации, их классификация, определения, связь
друг с другом впервые рассмотрены в книге В.И. Ко
рогодина
11
на примерах биологических систем различ
9
См.: Эйген М., Винклер Р. Игра жизни / Пер. с нем. М.: Наука,
1979. С. 12; Iantsch E. The selforganizing Universe: Scientific and
human implications of emerging paradigm of evolution. Oxford ets.:
Pergamon press, 1980. Р. 99–102.
10
Например: Волькенштейн М.В., Чернавский Д.С. Физические
аспекты применения теории информации в биологии // Изв. АН
СССР. Сер. биол. 1979. Т. 32. № 4. С. 531; Романовский Н.М., Степа
нова Н.В., Чернавский Д.С. Математическая биофизика. М.: Наука,
1984. 304 c.; Эйген М. Молекулярная самоорганизация и ранние
стадии эволюции // Успехи физических наук. Т. 109. Вып. 2. 1973.
С. 545–590; Эйген М., Винклер Р. Игра жизни / Пер. с нем. М.:
Наука, 1979. 94 с.
11
См.: Корогодин В.И. Информация и феномен жизни. Пущи
но: АН СССР, 1991. 200 c.
405
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
ной сложности. Обратимся к свойствам некоторой абс
трактной информации.
Фиксируемостью называется та особенность лю
бой информации, что, не будучи материей, она может,
как мы уже обсуждали выше, восприниматься только
в зафиксированном состоянии. Никто, никогда, нигде
не встречался с информацией, которая была бы в «сво
бодном виде», а не в виде «записи» на том или ином
физическом носителе. При этом считается, что формой
фиксации информации являются предложения, состав
ленные на том или ином языке в виде последователь
ности букв того или иного кода, нанесенного тем или
иным способом на тот или иной физический объект.
Заметим, что это представление о фиксации информа
ции хорошо согласуется с представлением о ней как о
некоторой программе, но исключает случай рецепции
в виде образования некоторых структур, например, в
автокаталитических процессах.
à)
инвариантность
бренность
Ключевое
свойство:
ФИКСИРУЕМОСТЬ
транслируемость
размножаемость
изменчивость
á)
Семантика
ДЕЙСТВЕННОСТЬ
Рис. 5. Классификация свойств информации (по
Ключевое
свойство:
В.И. Корогодину)
Теперь рассмотрим группу свойств информации,
являющихся следствиями фиксируемости.
406
мультипликативность
истинность
полипотентность
полезность
Глава 6. Философские проблемы информатики
Инвариантность информации по отношению к но
сителям — это свойство, связанное с ее фиксируемос
тью. Инвариантность раскрывается как возможность
фиксации, то есть записи информации любым кодом. Ни
количество, ни семантика информации не зависят ни от
избранной системы записи, ни от природы использован
ного носителя. Инвариантность информации как бы
подчеркивает ее внутреннюю независимость от ее мате
риальных оков, ее автономность и суверенность, кото
рые сохраняются как бы наперекор судьбе, обрекающей
информацию быть вечным узником мира вещей — ее
физических носителей. Инвариантность информации
обусловливает возможность осуществлять разные эле
ментарные информационные акты — создания, приема,
передачи, хранения и использования информации. От
сюда ясно, что свойство инвариантности лежит в основе
возможности понимания, например, генетической инфор
мации. Расшифровка генетического кода, потребовавшая
многолетних усилий биологов, физиков, химиков и мате
матиков, является крупнейшим научным достижением
ХХ столетия, ярко иллюстрируя значимость свойства ин
вариантности информации. Отметим и роль свойства
мультипликативности, благодаря которому возможно
существование одной и той же информации на разных
носителях. Эти два свойства играют важную роль для
процесса кодирования — подготовки сообщения (сигна
ла) для передачи по каналу трансляции либо в синхрон
ном режиме, непосредственно к объектуреципиенту,
либо в блок «памяти» для длительного хранения.
Бренность — определяется тем, что зафиксирован
ная информация связана с материальными носителя
ми. Во всех реальных запоминающих устройствах вре
мя запоминания ограничено именно в связи с тем, что
носители способны разрушаться, переходить в состо
яние, не связанное с рецептированной информацией,
уходить из информационной системы. При этом суще
ственное значение может иметь окружение запомина
ющего устройства. Так, например, если эффект запо
минания связан с определенной ориентацией магнит
ного поля в ферромагнитных носителях, а окружение
внезапно послало тепловые потоки, вызвавшие пере
407
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
грев, и повысило температуру ячеек выше некоторой
точки, то информация исчезнет. Бренность одной и той
же, но зафиксированной на разных носителях инфор
мации может сильно различаться: носители, с которых
постоянно считывается информация, могут иметь
сравнительно небольшое время жизни, а используемые
для ее хранения могут жить неограниченно долго. Так
же долго сохраняется информация, определяющая вид
некоторого растения или животного. Это происходит
благодаря периодической репликации информации.
Изменчивость — свойство, связанное с бренностью.
Дело в том, что исчезновение информации может про
исходить не только изза разрушения, но и благодаря ее
изменению, например, вследствие мутаций генов. При
этом прежняя информация гибнет, рождается новая,
отличающаяся от исходной. Изменения могут иметь
различные механизмы, определяющиеся спецификой
информационных систем. Информация способна изме
няться и при ее хранении изза повреждения носите
лей, и в состоянии репликации изза ошибок реплика
ции, которые можно назвать информационными дефек
тами. В этом случае репликация является фактором
повышения изменчивости с последующим продлением
существования уже новой информации.
Транслируемость — свойство, противостоящее
бренности, а именно это возможность передачи инфор
мации с одного носителя на другой, то есть размноже
ния информации.
При этом жизнеспособность информации L опре
деляется отношением скоростей рождения (
UU
бели (
U
) носителей
UU
г
UU
U
) и ги
UU
p
UU
L =
UU
U
/
U
UU
. (1.8)
UU
р
г
Если L>1, число копий записи будет возрастать.
При L<1 — информация обречена на вымирание, при
L=1 — состояние нестабильно. Очевидно, ситуация при
L>1 отвечает проявлению свойства размножаемости,
являющегося прямым следствием транслируемости.
Следствием размножения является мультипликатив
ность, то есть возможность одновременного существо
408
Глава 6. Философские проблемы информатики
вания одной и той же информации на разных носите
лях. Транслируемость, изменчивость и мультиплика
тивность информации — вот те «три кита», на которых
базируется динамика и эволюция любой информации.
Теперь рассмотрим свойство действенности ин
формации. Действенность непосредственно связана с
тем, что, будучи включенной в свою информационную
систему, информация может быть использована для
построения того или иного оператора, который может
совершать определенные целенаправленные действия.
Каждая информация способна материализоваться,
воплощаясь в оператор, проявляющий действенность
закодировавшей его информации.
Семантика — проявляется в специфике кодируе
мого информацией оператора, причем каждая данная
информация однозначно определяет оператор, для по
строения которого она использована. Но при этом при
рода целенаправленного действия такова, что должна
повышать вероятность воспроизведения кодирующей
его информации. Именно в этом смысле семантика
информации всегда представляет собой отражение тех
условий, которые необходимы и достаточны для ее вос
произведения. Эволюция семантики происходит в на
правлении улучшения условий воспроизведения ин
формации. Заметим, что изза примитивности самоор
ганизующихся неорганических систем (по сравнению
с живыми) роль семантики информации играет ее пра
семантика. Прасемантика основана на функциональ
ной упорядоченности, которая обеспечивает сохране
ние относительно устойчивого состояния системы.
Полипотентность — выражается в том, что опера
тор, закодированный данной информацией, может быть
использован для осуществления различных действий.
Это значит, что одна и та же информация может исполь
зоваться для решения различных задач. Значение этого
свойства раскрывается в представлении о бесконечном
множестве комбинаций «ситуация — цель».
Полезность информации предполагает, что она
комунибудь нужна, может быть с «пользой» примене
на для некоторых целенаправленных действий. Из
свойства полипотентности следует, что полезной может
409
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
оказаться любая информация. Это делает оправданным
«запасание» информации впрок, «про запас». Такое
свойство как раз и отвечает потенциальной полезнос
ти информации. Полезность информации определяет
ся возможностью использовать ее для достижения
какойлибо цели. Это «потенциальное» свойство, ибо
полезность — свойство содействовать событию, кото
рое еще не произошло.
Истинность — свойство, которое выявляется в
ходе реализации полезности. Из полипотентности ин
формации следует относительность ее истинности, то
есть зависимость от ситуации и цели. Если целью яв
ляется трансляция информации (что представляет со
бой общий случай), то истинность оказывается услови
ем существования информации. Получается, что жиз
неспособной может быть только истинная информация.
Ясно, что выявление истинности возможно только в том
случае, когда информация комуто полезна. А это зна
чит, что для жизнеспособности информации необходи
мо сочетание свойств истинности и полезности, то есть
гармония объективного и субъективного аспектов ин
формации, отражаемых этими терминами.
Кибернетический и синергетический
этапы теории информации
Первоначально создатели теории информации за
нимались прикладными задачами, комплекс которых
составлял сферу кибернетики. Само понятие «кибер
нетика» возникло отнюдь не в ХХ в. Это слово было в
обороте еще в эпоху античности. Однако в 1834 г. оно
вошло в научный оборот благодаря великому физику
Андре Мари Амперу, который использовал это слово
для обозначения наук об управлении в разработанной
им классификации научного знания. Подлинную попу
лярность данное понятие приобрело после выхода в
1948 г. книги Норберта Винера «Кибернетика». Изна
чально управление рассматривалось как способ дос
тигать и сохранять заданный порядок. Самоорганиза
ция, неустойчивость, спонтанность были явлениями
410
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]