2.2. Аксиоматика информатики

Формирование аксиоматик т.е. фундаментальных соотношений, решающий момент в становлении любой науки. Аксиоматика вводится дедуктивным путем. Взгляд на информатику как на науку о функционировании ИР и развитии информационной среды, ее технологизации с помощью ЭВМ позволяет сформулировать новые, не известные ранее аксиомы, не пересекающиеся с аксиоматикой других наук.

1. В сложных системах управления управляющая подсистема имеет иерархическую структуру. Назовем наблюдателем главный, верхний элемент управляющей подсистемы. К каждому элементу управляющей подсистемы от наблюдателя идет исходный информационный поток I_исх, (бит), равный I_исх=NH (2.1), где N- количество сигналов (команд, документов, данных, указаний и т. п.), исходящих от наблюдателя; Н-энтропия этих сигналов (0Н1). Это первая аксиома информатики.

2. Вторая аксиома информатики, информационная напряженность каждого элемента управляющей подсистемы g_j определяется информационным воздействием на него наблюдателя (исходным информационным потоком) с учетом энтропии данного элемента Н_j: g_j =I_исх/H_j. (2.2) В содержательном аспекте энтропия любого элемента управляющей подсистемы H_j является показателем его способности к творчеству, т.е. функционированию с учетом отрицательной обратной связи с объектом. Если Н_j=1, это означает, что рассматриваемый элемент управляющей подсистемы лишь воспринимает и ретранслирует команды наблюдателя и не вырабатывает собственной информации, т.е. не осуществляет корректирующих воздействий на объект управления с учетом конкретных условий. Если Н_j=0 управляющий элемент осуществляет управление объектом независимо от наблюдателя, полностью самостоятельно. При 0<Н_j<1 управляющий элемент не только ретранслирует командную информацию, идущую от наблюдателя, но и вносит собственный творческий вклад в информационный потенциал управляющей подсистемы. Например, если Н_j=0,5, то элемент в два раза усиливает направленный на него информационный поток.

3. Третья аксиома информатики, информационная напряженность всей управляющей подсистемы равна сумме напряженности всех ее элементов, включая и наблюдателя: Q=g_j (2.3) где g_j - информационная напряженность конкретного j-го элемента; m - число элементов управляющей подсистемы. Выражение (2.3) не совсем точно: здесь должна быть не простая сумма, а формула, подобная выражению типа цепной реакции в ядерной физике.

4. Четвертая аксиома информатики устанавливает соотношение между полным информационным потоком I_полн, воздействующим на объект управления за период его перехода в новое целевое состояние, информационной напряженностью Q и энергией объекта управления Е, затрачиваемой объектом управления на переход в новое состояние: E=Q-I_полн, (2.4), причем энергия имеет смысл и размерность информационной энергии. Полный информационный поток I_полн соответствует полезной работе управляющей подсистемы за весь период перехода объекта в новое целевое состояние. Отсюда можно качественно и количественно определить интенсивность информационной работы всей подсистемы и каждого ее элемента, отнеся ее к тому или иному отрезку времени.

5. Пятая аксиома информатики, работа управляющей подсистемы А (осуществление физической работы, затраты вещественно-энергетических ресурсов на осуществление информационной работы) состоит из двух частей: А = а + b, где а - внутренняя работа управляющей подсистемы, затраченная на компенсацию ее исходной энтропии; b - работа, направленная на объект, т.е. усилия управляющей подсистемы на ее информационную отдачу. Согласно второму началу термодинамики (b), т.е. энтропия замкнутого пространства (системы), может только возрастать. Для осуществления обратного процесса - стабилизации и понижения энтропии - нужны компенсационные усилия. Эти компенсационные усилия затрачивает управляющая подсистема - осуществляет работу по удержанию всей системы на исходном энтропийном уровне (а). Чем выше исходная энтропия, тем большую внутреннюю работу должна осуществлять управляющая подсистема.

6. Шестая аксиома информатики: полезная работа управляющей подсистемы (b) должна соответствовать полному информационному потоку I_полн за рассматриваемый период времени.