2.2.2. Информация в системах обработки и генерации знания

Рассмотрим обобщенную информационную схему деятельности в научной сфере (рис. 2.4), где обрабатываемые (преобразуемые) объекты (в частности и сама среда) имеют преимущественно абстрактную природу (идеальное, а не материальное происхождение). Имея ту же информационно-функциональную структуру, такие системы принципиально отличаются по характеру взаимоотношения с окружающей средой.

Рассмотренные выше системы имеют преимущественно цель самосохранения, вырабатывая отклик в ответ на изменение ближней среды. Цель вторых – преобразование среды или самой системы (самосовершенствование) для изменения (к лучшему) условий взаимодействия со средой. В этом смысле термин «научный поиск» наилучшим образом отражает активный характер системы (по отношению к среде). Для систем такого типа стимул – это неопределенность как свойство, характеризующее, но еще не выражающее проблемную ситуацию [Дорожкин1995]. Состояние неопределенности (взаимодействие внутреннего знания и внешнего по отношению к системе стимула) – симптом возможного противоречия, которое, если будет выявлено в процессе развития (исследования), формализуется в виде проблемы – состоявшегося, признанного противоречия, которое, тем не менее, еще не имеет решения и/или может иметь неоднозначные решения. Причем, решение может быть найдено рациональным способом (сведением к решаемым задачам – через уменьшение размерности), так и иррациональным, т.е. выходом за пределы существующего знания. В первом случае проблемной ситуации может быть сопоставлен ряд средств, обеспечивающих решение, причем для задач исходными данными являются как сама обрабатываемая (входная) информация, так и методы ее обработки. Именно здесь появляется возможность множественности решения проблемы. В зависимости от цели решение, например, может находиться путем элиминирования факторов и сведения к типовым случаям. То есть, в контексте понятия «цель», «задача имеет актуально достижимую цель, а проблема – потенциально достижимую» [Дорожкин1995].

Таким образом, решение проблемы (в том числе и постановка) – это отыскание форм и условий взаимодействия нового элемента знания (стимула, породившего неопределенность) с существующим знанием.

Для процесса постановки–решения задачи (как ситуации определенного выбора) характерно наличие следующих четырех компонентов:

-субъект, осуществляющий выбор;

-среда решения – принятые в качестве рабочих понятия, гипотезы, законы, парадигмы и т.п.;

-доступные средства решения и практических действий;

- возможные результаты.

Проблема выбора (как частного случая нахождения) решения задачи тесно связана с методологической проблемой выбора критерия оценки альтернатив, где существуют различные точки зрения и основания, такие, как простота, обоснование правдоподобности, синтаксические, семантические и другие критерии.

Существенной особенностью ситуации выбора является то, что «выбираемые основания - это еще и средство организации наличного знания субъекта с целью удобного получения следствий» [Разумовский1983], при этом, сам процесс включает следующие взаимосвязанные и взаимообуславливающие этапы:

−определение потенциально или актуально достижимой цели (путем систематизации фактов и гипотез);

−определение основных законов и принципов (как решения, так

иприменения решения);

−постановку задачи – определение известных и неизвестных параметров, определение методов решения и критериев оценки решения.

Причем взаимосвязь принципов, целей и задач при их выборе обуславливается требованием «конструктивности» (разрешимости задач и достижимости цели), что допускает их вариантность и комбинативность.

Компоненты взаимодействия со средой обеспечивают как выделение (в том числе активными методами) тех объектов предметной области, которые в совокупности своей или взаимосвязи порождают неопределенность – стимул (проблемную ситуацию), так и обратную связь (управление) – оценку полученного решения как результата включения (вписывания) вновь полученного элемента среды в существующую структуру.

Так же, как и в рассмотренном выше случае модели управления (рис. 2.3), здесь в компоненте преобразования присутствуют три уровня:

1)генерация актуального результата как реализация предопределенного метода преобразования текущего входа (фиксированного набора значимых параметров в пространстве возможных состояний);

2)управление реализацией преобразования (и обеспечение его эффективности) в соответствии с предопределенными принципами и критериями – оперативное управление процессом достижения цели;

3)выбор целей (порождение гипотез), а также формирование оснований (теорий, принципов, законов) и критериев оценки применимости и эффективности преобразования – целеполагание и стратегическое управление.

Информационная среда (модели предметной области)

Рис. 2.4. Информация в системе воспроизводства знания

В общем случае, необходимость и достаточность двух контуров управления объясняется и с позиции принципа наименьшего действия, выражающемся в стремления к однородности объектов или преобразований:

−первый контур (оперативного управления) замыкает преобразование, изолируя его от изменяющегося во времени характера воздействия среды;

−второй контур (стратегического управления) – через выбор базиса управляет взаимодействием со средой (преобразуя состояния среды в сигналы), определяет степень и границы применимости выбранного решения, а также анализирует актуальные или потенциальные противоречия внедрения вновь получаемого объекта в структуру ранее существовавших.

С точки зрения пространственно-временной динамики второй контур обеспечивает построение предполагаемой траектории (плана), а первый контур реализует этот план для каждой дискретной точки пространства состояний.

И, поскольку план - это предварительно принятые, но еще не реализованные решения, достижение предполагаемой цели обязательно характеризуется неопределенностью, которая снимается либо реализацией решения (возможно ресурсоемкой), либо предварительной оценкой степени достижимости, получаемой моделированием или аналитическим путем. Снижение ресурсоемкости в этих случаях достигается за счет использования информационных ресурсов – теоретических или эмпирических знаний о значимости того или иного свойства или знаний об их устойчивой взаимозависимости в виде законов или закономерностей, обусловленных, например, природой объекта. Более того, если нет таких информационных ресурсов или среда не обладает свойством «памяти», то система может только реагировать на сигналы: ни «обучаться», ни «планировать» такая система не может.

Для рассматриваемого случая научного поиска новое знание (результат исследований) воплощается обычно в форме сообщения - документа, реализующего преобразование смысла в текст. Такая «материализация» «идеальных» знаний обеспечивает унифицированную форму отчуждения и за счет сравнительно низкой стоимости их тиражирования существенно расширяет сферу потенциальных потребителей. С другой стороны, как неизбежное противоречие, низкая стоимость публикации (по сравнению со стоимостью получения самого результата) приводит к колоссальному и все возрастающему объему публикаций, а унифицированность способа представления обуславливает внешнюю безликость сообщений. Кроме того, чтобы опубликованное сообщение стало стимулом, сенсор должен произвести и семантические преобразования: сообщение должно быть не только

51

воспринято (выделено среди других), но и понято (выделен смысл) и вписано в систему наличного знания (потенциально применено).

Соответственно, для обеспечения эффективности «узнавания» - первой фазы использования, сообщения должны иметь «сигнальные» признаки. Такие признаки могут быть сформированы, например, по схеме «род – видовое отличие», т. е. путем введения явной систематизации, что является достаточно естественным – научные знания всегда системны, т.к. создаются в рамках некоторой системы понятий соответствующей отрасли знаний.

Создаваемые сообщения (документы) сами в свою очередь образуют среду как воспроизводимую особую информационную ее часть, но как объекты они не могут быть отнесены к типу «активных» стимулов, что также обуславливает необходимость построения активных сенсоров – информационно-поисковых систем. Характерной особенностью этой среды является цикличность воспроизводства: объекты, ее образующие, являются результатами целенаправленной деятельности, и цель их создания – использование их самих для получения новых результатов (см. рис. 2.5). Это предопределяет «естественность» существования информационной деятельности [Попов1996], имеющей целью такое преобразование информационной среды, которое бы обеспечило ее полное и эффективное15 использование в процессе воспроизводства. Причем, следует отметить, что такими преобразованиями могут быть либо непосредственное упорядочение сообщений, либо их «виртуальное» упорядочение – создание дополнительных (справочных) информационных сообщений, обеспечивающих альтернативный прямой вход во множество сообщений, ассоциируемых с решаемой проблемой.

С точки зрения управления информационные системы, как и ранее рассмотренные, также должны иметь двухконтурное управление.

15 Эффективность имеет двоякую природу: 1) такое использование информации чтобы были минимизированы затраты на основную деятельность или максимизирован результат; 2) такая организация самой информационной среды, чтобы была обеспечена сохранность и доступность любого объекта.

52

Рис.2.5. Основные элементы (фазы) деятельности в системе воспроизводства знаний (информации)

53

2.2.3. Характер информационных составляющих в системах управления

Как было показано ранее, основой любого управления является наличие информационной составляющей. В цепи управления, основной задачей которого является выполнение действий, организационно предшествующих самому преобразованию, именно информация выступает в качестве операбельного эквивалента преобразуемого объекта. Возможность абстрагироваться от фиксированного момента времени (извлечь объект из реального временного пространства) позволяет построить ряд сопоставимых объектов (образов, одинаковых с точки зрения управления), каждый из которых соответствует отдельному состоянию реального объекта в фиксированный момент времени, образуя тем самым траекторию во времени, что и предопределяет возможность прогнозирования будущих состояний уже реального объекта.

Здесь, с точки зрения как теории систем, так и этапности реализации решения (действие – оценка результата действия, используемая для корректировки повторно выполняемого действия)

прагматические условия (принципы, законы, критерии) применения преобразования и/или построения системы.

Причем, именно вторая составляющая отражает способность и возможность качественного развития системы (на основе изменения базовых системообразующих принципов, а не только экстенсивного роста за счет свойства комбинативности компонентов). И именно введение систематической составляющей обеспечивает снижение размерности задачи идентификации входных объектов и выделения ближней среды, позволяя абстрагироваться от конкретики ситуационной составляющей (фиксируя условия выделения самой системы) и представления ее в виде отдельной структурной информационной компоненты.

Для систем управления материальными объектами такая структурная составляющая представляется, например, опытом или сводами принципов и правил; для систем преобразования объектов в идеализированной форме (например, научные исследования) – это законы природы и научные принципы; для систем управления информационными потоками (информационной деятельности) – это метаинформация: тезаурусы, классификаторы и т.д.

54

Таким образом, информационная составляющая управления (например, сигнал обратной связи) каждого следующего уровня может быть представлена как отражение фактической составляющей информационного компонента на системную.

Выделение ближней среды среди всех объектов по существу есть представление выделенного подмножества как системы – единого образования, целостного прежде всего по отношению к преобразующему компоненту. Т.е., с субъектно-объектной точки зрения, среда как объект преобразования - это система взаимосвязанных объектов, преобразующим субъектом которой в общем случае является совокупность взаимодействующих подсистем, в результате функционирования которых изменяются свойства объектов среды или отношения между ними.

Учитывая принцип наименьшего действия, определяющего требование однофакторности преобразования (и, соответственно, декомпозиции преобразующей системы на функциональные блоки с одним входом, одним выходом и одним управлением) можно говорить о подобии структур взаимодействующих систем – «среды» и «преобразователя», то есть, о существовании общего системообразующего основания системы, определяемой в [Урманцев1978] как

Si = {Mi, Ai, Ri, Zi}, где Mi – множество объектов; Ai – множество системообразующих признаков объектов, относимых к системе; Ri – множество отношений; Zi – системообразующий закон композиции системы.

Для объекта преобразования Si – это, соответственно, множество характерных признаков, идентифицируемых преобразователем (Ai); отношения связывающие объекты (Ri); законы композиции системы, определяющие условия и границы возможности преобразования (Zi).

Для субъекта преобразования Si – это, соответственно, множество базовых функций (Ai); множество каналов и сигналов связи подсистем (Ri); средства управления, обеспечивающие адаптируемость и развитие системы (Zi). Здесь набор базовых функций определяется свойствами объекта и характером преобразования, взаимосвязь подсистем – причинно-следственными взаимоотношениями объекта, а управляемость

– целями этого преобразования, как этапа жизненного цикла субъекта. На практике введение такого представления позволяет реализовать

управление преобразованием: установление значений параметров преобразования до начала выполнения самого преобразования, т.е., определение поведения системы на основе сигналов, отражающих (с точностью, определяемой системообразующим основанием) состояние преобразуемой среды.

В этом контексте информация - это образ: результат отражения ближней среды (множество объектов и связей, удовлетворяющих требованиям системообразующего основания) как на входе, так и на

55

выходе. Причем, физически образ реализуется как множество сигналов (сообщений), носителем которых являются объекты, не обязательно принадлежащие ближней среде.

Аналогично, управляющая информация - это модель (образ) преобразования, близкая к тем действиям, которые должны быть реализованы эффектором. Т.е., поведение системы определяется из условия, как будто система уже находится в целевом состоянии, которое реально может быть и не существует16.

Таким образом, информационная модель любой системы, ориентированной на взаимодействие (со средой), необходимо включает компоненты двух типов17 - множество сообщений, отражающих актуальное (текущее) состояния ближней среды (текущие значения параметров), и сообщения о системообразующем основании, выбранном для построения этой модели. Соответственно, управление реализуется через изменение значений параметров (регулирование, эволюционное развитие) или адаптивно через изменение компонентов системообразующего основания (революционное развитие, в том числе через изменение целей).

Информационные компоненты в свою очередь расширяют (вновь образуют) среду, что предполагает наличие носителя – «памяти», локальной - как свойства самой системы, или глобальной - как свойства среды, включая в том числе и компоненты системы. При этом носителями информации могут быть как искусственные специально создаваемые среды (например, бумажные или машиночитаемые носители), так и объекты естественной природы (в этом случае информация о предшествующих состояниях объекта может представляться, например, собственной

упорядоченной структурой).

Впредложенном изложении понятие информации рассматривается как объект или продукт процесса целенаправленного преобразования системой компонентов среды (или преобразование самой системы, как саморазвитие), имеющих как материальную, так и идеальную (информационную) природу.

Вто же время, в целеустремленных системах (к которым относятся человеко-машинные информационные системы) проявляется двойственность природы информации. Здесь информация проявляется как движущая сила: именно она является инициирующей, организующей и управляющей составляющей процесса преобразования. В этом контексте информация - это собственно преобразование некоторого объекта (имеющего информационную природу, например, сообщения, передающего некоторый смысл) среды с целью изменения его состояния (смысла). Поскольку объекты такого рода имеют в основном «идеальную»

16Информация является необходимым компонентом любого целевого преобразования, поскольку только в этом виде может быть обеспечено сохранение системообразующего основания преобразования (цели воздействия на среду), замещая собой уже не существующую в прежнем виде после выполнения преобразования среду.

17Аналогичная дихотомия типов информации вводится в [Криницкий1982], где информация подразделяется на осведомляющую и управляющую; [Абдеев1994] – оперативная и структурная; [Урсул1073] – кибернетическая (управляющая) и некибернетическая (структурная); [Бриллюэн1966] - свободная и связанная.

56

природу, их состояние фиксируется другими объектами, имеющими материальную природу, например, документами.

Именно с этой точки зрения информация рассматривается «как преобразование, которому следует подвергнуть одно сообщение, чтобы получить другое сообщение той же (смысловой) ассоциации» [Мазур1974]. Информация – это отражение в рамках принятого системообразующего основания процесса познания или, иначе, - процесс преобразования состояния наличного знания. Причем, исходное и конечное состояние (сообщения), фиксируемое традиционно в виде документов, в свою очередь является отражением основной информации в рамках познавательной парадигмы. Это представление является моделью передачи информации – информирования, реализуемого, например, в виде процесса обучения, научного исследования, а также и информационного обеспечения.

Реализация информационного обеспечения посредством информационных систем - это по существу есть преобразование информации, содержащейся в источнике (оригинал – отражение изменения наличного знания), в информацию приемника (образ – восприятие изменения состояния знания) через цепь промежуточных сообщений – ассоциации сообщений, связанных некоторыми информационными преобразованиями.

Используя основные понятия, предложенные в [Мазур1974], обобщенную структурно-функциональную модель ИС как системы, взаимодействующей с множеством сообщений внешней среды (цепочка

источник информации - информационная система – потребитель информации), можно представить в виде схемы рис. 2.6.

Здесь информация IX12 цепи оригинала - ассоциация связанных по смыслу сообщений {X1, X2}, преобразуется в продольных цепях в промежуточную информацию IY12 и воспринимается приемником как результирующая информация (образ оригинала) – ассоциация сообщений {Z1, Z2}, в общем случае образующая, возможно, другой смысл. Соответственно, информирование – это преобразование информации, содержащейся в цепи оригиналов, в информацию цепи образов. Преобразование понимается как процесс, в результате которого одно сообщение превращается в другое, а ассоциация сообщений – это сообщения, связанные одним преобразованием.

Рис. 2.6. Информационные преобразования в совокупной ИС

В схеме, представленной на рис. 2.6, различаются кодовые (продольные) и информационные (поперечные) преобразования. Кодовые преобразования имеют целью изменение формы представления сообщения без изменения его смыслового содержания. Например,

рукопись – статья – электронный документ, или авторское видение проблемы - публикация – образ, возникающий у читателя.

Информационные преобразования имеют аналитико-синтетический характер и связаны с изменением смыслового содержания. Например,

исходные данные – результат научного исследования – граф понятий, или документ – поисковый образ.

Таким образом, процесс получения информации, как система информационных преобразований может быть представлена трехуровневой схемой (рис. 2.7).

Рис. 2.7. ИС как система информационных преобразований

где:

X1 – генерируемое источником (сознанием человека) новое знание на образном уровне;

X2 – публикация – сообщение, подготовленное автором с учетом специфики предметной области издания;

X3 – основные понятия и закономерности, использованные автором;

Y2 – документ – опубликованные результаты исследования, оформленные в соответствии с требованиями издания;

приемником специфики предметной области;

58

Z3 – восприятие приемником поискового образа документа (отражение понятий ПОДа на системообразующую понятийную схему приемника).

59