Информация - изменения носителя

На основе проведенного анализа логично предположить, что для информационного описания процессуальных явлений (эволюции, развития, передачи информации, генерации информации, динамического поведения информационных систем в том числе самоорганизующихся) нужно использовать процессуальное же понятие информации, основанное не на «отражении», а на другом атрибуте материи (интуитивно более прозрачном и практичном) -«движении» (см. рис. 1,а). В пользу этого говорит тот факт, что в основе всей современной научной картины мира лежат три «кита» - материя, энергия, движение. С «отражением» в науке - «что-то не связалось». Тогда предельно коротко можно определить: информация это изменения носителя.

Иными словами сущность информации - в изменениях. Соотношения рассмотренных понятий можно представить в виде логических схем, показанных на рис. 2.

Здесь использован следующий подход. Если в физике считается, что энергия - мера движения (логическая формула: энергия = материя & движение), то в смысле меры информация - мера изменений (логическая формула: информация = материя & изменения).

Бывший высокий статус понятия «информации» в ряду с энергией и веществом сохраняется, но она приобретает твердую естественнонаучную основу в отличие от прежней гиперабстрактной. Изменения (информацию) можно рассматривать как процесс и как результат, которые могут быть интерпретированы в синтаксическом, семантическом или прагматическом аспектах (если такая необходимость возникнет). Тогда по смыслу:

• информатика - наука о процессах изменения систем и в системах;

• количество информации - количественные изменения;

• качество информации - качественные изменения;

• информационный процесс - процесс изменений носителя;

• ценная информация - значимые для системы изменения;

• данные - зарегистрированные изменения;

• измерение информации - процесс сравнения изменений с образцом;

• генетический код - программа изменений живого объекта;

• генетическая информация - изменения, связанные с генетическим кодом и т.д.

Нет необходимости заменять где-либо в текстах слово «информация» словом «изменения», просто надо понимать, что смысл информации в изменениях ее носителя. Изменения объективны, значит и информация существует объективно. Изменения так или иначе измеряемы.

Важно отметить, что понятие «информация», определенное через изменения, не совпадает полностью с «движением» (является его стороной (частью) и, следовательно, не отменяет, не заменяет его), так как не охватывает преобразования' вещества и энергии из одного вида в другой (энергетические преобразования).

Информация это неэнергетические, «несиловые» изменения, например:

• формы носителя в аристотелевском понимании (внешней формы и внутренней формы - структуры);

• временные и / или пространственные, фазовые, поляризационные;

• системных характеристик (функций, упорядоченности, разнообразия, организации, сложности, неопределенности и др.); носитель здесь - абстрактная система.

Искусственное разграничение взаимодействий в природе на энергетические и неэнергетические не ново. Например, в [11] отмечается «...взаимодействия в общем случае описываются с помощью двух характеристик: параметрической, указывающей количественную меру перенесенной величины (энергии, массы, заряда, энтропии), и кодовой, или операционной, описывающей временную или пространственную последовательность событий, связанных с переносом». В последней части этого высказывания, говоря' современным языком, речь идет о важности для информационного взаимодействия именно формы, а не материально-энергетической характеристики носителя. Изменения формы и есть в данном случае информация.

Разницу между энергетическим и информационным воздействием проиллюстрируем на простейшем примере из техники радиосвязи (рис. 3).

Колебания u1 низкой частоты F обычно называют «сигналом сообщения» или просто «сообщением», содержащим информацию. Его необходимо передать адресату. При традиционных определениях информации (сведения, знания, запомненный выбор, отраженное разнообразие, мера чего либо (организации, сложности, неоднородности, совокупность приемов и правил, и т.п.)) здесь ее невозможно усмотреть. Она только абстрактно мыслится и обычно всеми по разному. Если считать информацией изменения носителя (по определению), то изменения явно наблюдаются: здесь носителем является постоянное напряжение u0, его изменения с частотой F - информация.

Колебания u2 высокой частоты f0 принято называть «несущими колебаниями». На информационном языке - это материальный носитель информации (изменений). Для адресата эти колебания не информативны, не содержат изменений (информации) с частотой F. Они для адресата выступают в роли энергетического воздействия (правда, для «противника», стремящегося обнаружить излучение на частоте f0, колебания u2 - тоже информативны).

Колебания u3 получены путем изменения амплитуды колебаний u2 по закону передаваемого сообщения u1 (с помощью модуляции). Видно, что колебания u3 содержат информацию в виде изменений их формы с частотой F. Для адресата важны не несущие колебания частоты f0, а изменения их формы, которые на приемной стороне «выделяются» (демодулируются) каким-либо способом. Они и есть информация для адресата, неэнергетическое (информационное) воздействие.

Колебания u3 принято называть амплитудно-модулированным (AM) сигналом. Его логическая структура показана на рис. 3, б. «Сигнал» как логическое понятие всегда содержит носитель информации (изменений) и изменения (информацию). Физическим носителем информации в радиосвязи являются электромагнитные волны. Изменяться кроме амплитуды могут также частота или фаза несущих колебаний. Аналогичные рассуждения справедливы (но менее наглядны) и для цифрового сигнала, который передается по проводной линии связи.

Будем считать, что, в принципе, изменяться могут любые мыслимые носители - физически существующие или абстрактные (тем не менее, всегда имеющие вполне материальный носитель - мозг). И все эти изменения есть информация.

Изменения могут быть внутрисистемными, количественными, качественными, непрерывными (аналоговыми), дискретными, детерминированными, случайными, синтаксическими, а также семантическими и прагматическими (если необходима их интерпретация). Для них справедливы (при соответствующей трактовке) использующиеся на практике меры количественной и качественной оценки информации. Переопределение понятия «информации» не отменяет их, но придает им ясный смысл: мера информации - это мера изменений носителя относительно образца. Как только выбран субъективный образец, так мера информации становится субъективной (например, в случаях «новой» информация, «субъективной» вероятности, использования частоты события вместо вероятности и т.п.).

Если обратиться к кибернетическим системам, то окажется: то что в них называли информацией и есть изменения, как неотъемлемый компонент сигналов. Сама же кибернетика предстает как наука об управлении изменениями. Информационный закон необходимого разнообразия У.И.Эшби для кибернетических систем («Только разнообразие может уничтожить разнообразие») может быть переформулирован: «только изменения кибернетической системы могут уничтожить внешние изменения». При этом, как известно, сохранится гомеостаз системы. Информационный подход к кибернетическим системам, развитый Эшби вполне сохраняется. Однако, анализ таких систем может производиться (как это реально и делается в теории автоматического управления) через изменения физических величин, а не через метафорические «изменение разнообразия» и «информационное содержание», которые в те времена невозможно было определить.

Для акцентирования информационности воздействий в литературе часто используются специальные понятия: «кодовые» [11] или «информационные взаимодействия» [6], «информационная связь», «информационный обмен». Кажущаяся «не материальность» этих воздействий / взаимодействий, связей, обменов (ведь изменяется вроде бы идеальный объект, например, форма) обманчива: нельзя забывать, что у них всегда есть материальный носитель, например, носитель формы и ее нельзя как-то оторвать от носителя. Понимание информации как изменений носителя снимает надуманную проблему о существовании информации в неживой природе (синергетика тому подтверждение!). Информация объективно существует во всей природе, технике, экономике, политике, в книгах, произведениях искусства, базах данных и знаний, в компьютерах и сетях, в системах управления, измерения, распознавания, в мозге, клетках, вообще в любых системах в динамической форме (изменения в пространстве-времени), либо в статической форме (как запомненные в виде внешней формы или структуры, либо зарегистрированные (в виде данных) изменения).

В естественных науках (физика, химия) термин «информация» используется в метафорическом смысле (как некая обобщенная переменная). Реально же фиксируется не информация как мнимая величина, а изменения и результаты изменений и необходимости в широком употреблении слова «информация» не возникает. В биофизических исследованиях, например, в [4] с информацией «обращаются» вполне корректно с точки зрения «изменений». Информация как запомненный случайный выбор (по Кастлеру) - это и есть запомненное случайное изменение.

Характерная черта науки XXI века — смещение акцентов на исследование сложных систем. Их исследования немыслимы без корректного понимания информационных взаимодействий, быстрого прогресса информационной техники, методов компьютерного моделирования, в целом — без информатики, как «философии» изменений и технологии их измерения, представления, обработки, хранения, передачи, преобразования. В связи с этим структура современного курса теоретической информатики должна отражать методологические проблемы информатики, основы системных представлений, кибернетические аспекты информатики (управление изменениями), синергетические представления (о возникновении, эволюции и использовании изменений в любых системах), семиотические аспекты информатики (синтаксическая, семантическая и прагматическая трактовка изменений), проблемы нейроинформатики (представления об изменениях в естественных и искусственных нейросистемах), идеи квантовой теории информации. Очевидно, что в данном контексте информатика представляется как аспектная наука, пронизывающая естественнонаучные и гуманитарные области знаний, и не сводится к частному подходу — математической информатике.

Литература

1. Корогодин В.И. Информация и феномен жизни. - Пущине, 1991.

2. Мелик-Гайказян И.В., Мелик-Гайказян М.В., Тарасенко И.Ф. Методология моделирования нелинейной динамики сложных систем. - М.: Физматлит, 2001.

3. Юсупов P.M., Заболотский В.П. Научно-методологические основы информатизации. - СПб.: Наука, 2000.

Чернавский Д.С. Синергетика и информация. - М.: Наука, 2001.

4. Горный Е. История информации в кратком изложении. - Русский журнал, 2001, №8. http://www.russ.ru/netcult/2001 08 30_gorny.htm!

5. Полонников Р.И. Феномен информации и информационного взаимодействия. (Ведение в семантическую теорию информации). - СПб.: изд. Анатолия, 2001.

6. Урсул А.Д. Проблема информации в современной науке. Философские очерки. - М.: Наука, 1975.

7. Дмитриев А.С., Старков С.О. Передача сообщений с использованием хаоса и классическая теория информации. - Зарубежная радиоэлектроника. Успехи Современной радиоэлектроники, 1998, №11, с. 4-32.

8. Хакен Г. Принципы работы головного мозга: Синергетический подход к активности мозга, поведению и когнитивной деятельности. - М.: ПЕР СЭ, 2001.

9. Урсул А.Д. Путь в ноосферу: Концепция выживания и устойчивого развития человечества. - М.: Луч, 1993.

10.Кибернетика и современное научное познание. - М.: Наука, 1976.

11.Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации.- М.: ВЛАДОС, 1994.

12.Семиотика: Антология / Сост. Ю.С. Степанов. Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Академический Проект; Екатеринбург; Деловая книга, 2001.

13.Психофизиология / Под ред. Ю.И.Александрова. - СПб.: Питер, 2001.