Страницы: -
1 -
2 -
3 -
4 -
5 -
6 -
7 -
8 -
9 -
10 -
11 -
12 -
13 -
14 -
15 -
16 -
17 -
18 -
19 -
20 -
21 -
22 -
23 -
ежной платой является возмож-ность принятия ошибочных
решений. Одной из важных проблем руководства: принимать ли решение на
основе той информации, что уже известно, или предварительно раз-работать
и реализовать программу сбора дополнительной ин-формации, которая, ко-
нечно, требует дополнительных затрат. В качестве примера обработки ин-
формации можно привести процесс проектирования объекта строительства,
где моделиро-вание и оптимизацию проводят по вышеуказанной общей схеме с
использованием исходных данных, целей заказчика и данных инфобазы.
Наиболее сложными методами инфообработки являются творчество, созна-
ние, новые мысли, использование понятий, знаний, идей, гипотез, научных
теорий, эмоций, концепций и др. По этим принципам разрабатываются и сис-
темы ис-кусственного интеллекта. Эти методы способны обработать и обоб-
щить неформализованные потоки многомерной информа-ции. Они развивают
дальше общие принципы обработки информации, т.е. сопоставление альтерна-
тивных вариантов, составление моделей, выяснение оптимальных вариантов,
прогноз развития в будущем. Сознание имеет способность уже в первой ста-
дии - мысленно, оценить вероятность дос-тижения цели и ценность получае-
мого результата (косвенно оценить его ОЭ и ОНГ). Наиболее эффективными
методами обработки информации обладает мозг человека, которому стараются
подражать составители эвристических компьютер-ных программ. Для решения
задачи нахождения в огромном поисковом поле оптимальных вариантов снача-
ла используют имеющуюся в наличии информацию. Результаты могут на-вести
на мысль о том, какое из возможных решений следует проверить первым. На
основе этого исключают из проверки целые классы явно негодных решений
или определяют, какие нужно выполнить тесты для отделения возможных ре-
шений от неэффективных и т.д.
Чем больше и быстрее система способна обрабатывать информацию, тем
больше она и может принимать е„, тем самым быстрее увеличивается е„ ОНГ.
Предпосылкой уве-личению ОНГ является наличие в системе или в окружающей
среде возможности роста не меньшего количества разно-образия (ОЭ).
8. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ИНФОПЕРЕДАЧИ
В предыдущих главах обсуждалось наличие во всех системах связанной
информации - ОНГ и е„ способность селектировать и обрабатывать поступаю-
щую в систему ин-формацию. Однако остались неясными механизм, условия,
движущие силы и причины передачи информации между системами [ 7, 53 ].
Поскольку мы исходим из общих прин-ципов эквивалентности ОНГ, энергии и
вещества, то можно предположить, что действие закономерностей передачи
энер-гии и вещества наблюдается также в области передачи ОНГ. Можно
предполагать, что для процессов передачи информа-ции существуют законо-
мерности, ограничения, движущие силы, градации по качеству, аналогичные
процессам пере-дачи энергии. Вопросами передачи энергии занимается тер-
мо-динамика. Исследование общих процессов передачи и пре-образования ин-
формации является более сложным, так как намного труднее определить ка-
чество и количество много-мерной информации. Этими вопросами занимается
новая научная дисциплина - инфодинамика.
По выводам классической термодинамики во всех изо-лированных системах
происходит увеличение энтропии, т.е. уменьшение ОНГ. Если считать уни-
версум изолированной системой, то энтропия е„ когда-то приблизится к
бесконеч-ности и наступит тепловая смерть. К счастью, наш универсум не
является изолированной системой, точнее в основе уни-версума имеются ог-
ромные запасы ОНГ, которые в опре-дел„нных условиях могут уплотняться и
принимать вид ве-щества или энергии. Такие запасы ОНГ скрываются в полях
гравитации, электромагнетизма или ядерных взаимодейст-вий. В близкой нам
части универсума действительно пре-валирует общая тенденция увеличения
ОЭ и рассеяния ОНГ. Это не значит, что такие же процессы протекают во
всех дру-гих частях универсума. Даже на нашей планете протекают много-
численные антиэнтропийные процессы в биосфере и в обществе. В литературе
выражено предположение, что в мире существуют кроме законов термодинами-
ки ещ„ законы, кото-рые регулируют процессы увеличения в системах ОНГ,
про-цессы концентрации связанной информации. Выяснение зако-нов и усло-
вий их действия только начинается. Это является основной задачей инфоди-
намики.
Все живые организмы на земле, в том числе и человек, получают и уве-
личивают свою исходную ОНГ и энергию от солнца. Солнце само работает
против увеличения ОЭ земли тем, что посылает непрерывно энергию в строго
опреде-л„нных пределах частоты и интенсивности (ОНГ). Меха-низмы анти-
энтропийных процессов в космосе, особенно прев-ращения гравитационных
сил, требуют более подробного изу-чения. Живые организмы на земле ис-
пользуют солнечную энергию для увеличения своей ОНГ и для непрерывной
борь-бы с ОЭ. В то же время увеличивается ОЭ окружающей среды.
Но живые организмы не единственные системы, которые ведут "борьбу" с
ОЭ. Пассивно сопротивляются увеличению ОЭ все системы в универсуме, в
том числе неживые. Любые участки вещества, поля или волн, атомы или их
ядра, имеют структуру, тем самым обладают ОНГ, которая в опре-дел„нных
условиях своей инерцией противодействует раз-рушению и увеличению ОЭ,
общему стремлению к бес-порядку, хаосу, неопредел„нности.
В общем: все системы в универсуме сопротивляются, соответственно их
силе и возможностям, тенденциям уве-личения ОЭ.
Возникает вопрос о происхождении ОНГ в системах. ОНГ возникла пут„м
непрерывного развития систем от микромира до самых высоких уровней - ра-
зума и общества. Крайне важно сформулировать и использовать общие зако-
но-мерности развития ОНГ, е„ "борьбы" с ОЭ во всех системах универсума.
Движущими силами всех процессов в мире являются четыре известные силы
(в скобках вызываемые ими про-цессы): гравитационные (информационные,
ОНГ), электро-магнитные (энергообмен), сильное и слабое взаимодействие
(структурообразование вещества на микроуровне). В наи-более тонкой мик-
роструктуре - ниже шкалы Планка 10-35 м, эти силы объединяются в
объедин„нное поле, которое носит разные названия: вакуум, квантовое по-
ле, суперполе, супер-симметрическая супергравитация. Поскольку в этой
сверх-микрообласти (меньше 10-35 м) предполагается отсутствие свойств
пространства, времени и причинности, то системы имеют нам пока малоиз-
вестные формы. Можно предполагать, что гравитационные силы (в объедине-
нии с другими) дейст-вуют и там, следовательно существует и ОНГ. Нет
сомнения в том, что это поле вибрирует, т.е. его свойства флуктуируют,
колеблются по случайным закономерностям вокруг средних. Свидетельством
этого является появление виртуальных частиц (например электронов или
квантов света) в абсолютном ва-кууме. В местах максимальной флуктуации
плотность поля превышает пределы возникновения кванта (вещества,
энер-гии) и возникают исходные образования - кванты вещества и энергии.
Кванты уже имеют некоторые признаки системы, они могут избирательно вза-
имодействовать со средой. Во первых они имеют минимальное гравитационное
поле, т.е. спо-собность притягивать к себе дополнительные элементы поля
и ОНГ. Кванты энергии не являются только энергией вообще, которая харак-
теризуется только количеством. Квант - это элементарная система, которая
имеет свои характерные приз-наки, функции, несмотря на то, что пока не-
известны его сос-тавные элементы. В общем, каждый квант содержит не
толь-ко энергию и массу, но и ОНГ, он стремится сохранить свою целост-
ность, т.е. борется с ростом ОЭ.
Схематически можно возникновение элементарных и принцип действия бо-
лее сложных систем изобразить сле-дующим образом:
Энергия Ђ Информация Ђ Система функцио-нирует по прин-ципу мини-
мальФункции ?????R —????? Структура ОНГ ного роста ОЭ. Энергия и ин-
фор-мация принима-
ж г Уплотнение объедин„н-ного поля д е ются избиратель-но по критериям повышения ОНГ и устойчивости системы.
Флуктуации Ђ ОЭ
Уже элементарная система может, в благоприятных ус-ловиях, дифферен-
цированно поглощать энергию, информа-цию и эквивалентную с ними вещество
и использовать их для повышения своей ОНГ. Вместе с ростом ОНГ повышают-
ся и притягивающие силы и возможности комбинации системы с другими сис-
темами. Дальше следовало развитие иерархии систем от квантов к кваркам,
атомам, молекулам, неоргани-ческим, дальше живым веществам, организмам,
человеку и обществу. При этом резко усложняются, дифференцируются все
функции и элементы структуры системы, появляются до-полнительные органы
и механизмы управления, получения и обработки информации. Однако, вышеп-
риведенная универ-сальная схема функционирования оста„тся неизменной для
всех систем универсума, так же как и для самого универсума. Для всех
систем универсума (в том числе для мысленных моделей) обязательными
свойствами являются структура, функции, флуктуация и обмен со внешней
средой. Флукту-ацией обусловлены сдвиги равновесия на микроуровне, кото-
рые при длительных действиях оказывают влияние на макроуровень.
Определение качества ОНГ
Задача определения качества ОНГ из-за е„ много-мерности и зависимости
от ОЭ, представляет сложную проб-лему. При этом необходимо учесть пот-
ребности и шкалу цен-ностей при„мника информации, его инструктивные
свойства, степень неизбыточности и незаменимости информации, крите-рии
цели и ценности (полезности). ОНГ рассчитывают в абсолютных единицах по
разности ОЭ принимающей системы до и после получения информации (ОНГ =
ОЭдо - ОЭпосле). Однако, абсолютная величина не полностью показывает
цен-ность ОНГ для системы-приемника, так как начальная вели-чина ОЭ мо-
жет при инфопри„ме изменяться. ОНГ не пока-зывает, сколько в процентах
устраняется неопредел„нность системы. Поэтому целесообразно выразить ка-
чество ОНГ в %-нтах от средней ОЭ системы: d = ОЭдо - ОЭпосле . 100.
ОЭср
Коэффициент полезного действия при передаче инфор-мации. Часть инфор-
мации теряется из-за рассеяния или шума в канале. Информация относи-
тельно события В в системе 1, содержащаяся в событии А в другой системе
2:
J (A, B) = ОЭ1(В) - ОЭ1(В / А)
Однако, из-за рассеяния (шума) в канале событие А пе-реда„тся в сис-
тему 1 только частично (А*). Тогда коэффи-циент полезного действия при
передачи информации K = ОЭ1(В) - ОЭ1(В / А*)
ОЭ1 (В) - ОЭ1(В / А)
Коэффициент увеличения ОЭ при инфопередаче сос-тавляет: Kэ = ОЭ1(В /
А*)
ОЭ1(В / А)
где: A - отправленная от системы 2 информация о событии А
A* - то же, принятая в системе 1
B - событие или цель в системе 1 (при„мнике).
Общая схема: ? ОЭ (В) - ОЭ (В / А) ? ?—?????????????R ? ? ?ОЭ(В)-
ОЭ(В/А*) ? ? ?—???????R ?
0 ?ОЭ (В / А) ?ОЭ (В / А*) ? ОЭ(В) Энтропия
?????- ? ????? ??????????- ??????????R
? ОЭ (В/А) ? ?
? —???R ? ?
?ОЭ (В/А*) ? ?
?—????????-?R ?
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ИНФОДИНАМИКИ
Поскольку ОНГ в системах и инфопередача между ними существуют объек-
тивно, то возникают вопросы о закономер-ностях их движения, развития,
взаимоотношении, обработки, хранения, применения и рассеяния. В любой
системе в результате флуктуации возникают локальные неравновесные участ-
ки, неоднородности распределения ОЭ. В неравновесных участках возникают
потоки информации, которые самопроиз-вольно переидут всегда с участка,
обладающей большей ОЭ, в участок с меньшей ОЭ (или большей ОНГ). Нерав-
новес-ность есть то, что порождает порядок из хаоса.
С другой стороны ОНГ можно рассматривать в форме эквивалентного коли-
чества энергии и соответственно она должна подчиняться законам термоди-
намики. Только в слу-чае исследования инфопередач их терминология нес-
колько изменяется. Но закон роста ОЭ в изолированной системе останется
так же неколебимым как в энергетике. Контро-лировать изолированность
системы от инфообмена значительно труднее, чем от энергообмена.
Применение некоторых общих терминов как в инфо-динамике, так и в ки-
бернетике заставляет более ч„тко обосно-вать необходимость выделения но-
вой науки - инфодинамики. Кибернетика занимается в основном процессами
управления и передачи управленческих сигналов. Управление является
од-ной из высших форм регуляции и оптимизации систем. Од-нако, последние
операции могут осуществлятся также по-средством других механизмов, нап-
ример, пут„м динами-ческого взаимодействия между элементами или при
функ-ционировании массовых каналов связи. В отличие от кибер-нетики ин-
фодинамика занимается наиболее общими, универ-сальными закономерностями,
действующими во всех систе-мах. Вместо общих понятий применяются
обобщ„нные ОНГ и ОЭ. Последние принципиально отличаются от кибернети-
чес-ких понятий своей многомерностью, оптимальностью, что да„т им уни-
версальность и повышенную содержательность.
Основные проблемы, стоящие перед инфодинамикой, следующие:
1. Определение направления самопроизвольного про-цесса передачи ин-
формации, и превращения в ОНГ, движу-щих сил процессов и возможности их
усиления.
2. Изучение механизма передачи информации, как связи между системами,
обладающими разными величинами ОНГ (показателями состояния структуры и
упорядоченности систем).
3. Составление балансов ОЭ и ОНГ в системах и их комплексах.
4. Определение эффективности использования и степени рассеяния (ста-
рения) информации. Разработка методов повы-шения ОНГ, качества, ценности
и оптимизации размерности моделей.
5. Выяснение влияния необратимости, асимметрии вре-мени на информаци-
онные процессы, на их своевременность и на процессы управляемого разви-
тия систем (повышения ОНГ).
На данном этапе развития инфодинамики основной проблемой, от решения
которой зависит решение других, яв-ляется разработка над„жных методов
определения количества и качества информации ОНГ и ОЭ. Для определения
направ-лений дальнейших исследований можно уже сейчас сформу-лировать
ряд общих принципов:
1. В изолированной системе невозможно само-произвольное увеличение
ОНГ (связанной информации), но е„ стабильность и скорость е„ уменьшения
зависят от коли-чества и прочности информационных и энергетических
структур.
2. Информация не может самопроизвольно пере-даваться от системы с
меньшей ОЭ в систему с большей ОЭ (неопределенностью) и в систему с
меньшей ОЭ пере-да„тся с потерями. Информация переходит без потерь
только в такую систему, ОЭ которой относительно данного события или
объекта существенно меньше.
3. Ни одна материально-энергетическая или инфор-мационная система не
может служить кибернетической маши-ной, единственным результатом
действия которой было бы увеличение ОНГ в результате перераспределения
информа-ции, в т.ч. снятием информации с частей, обладающих боль-шей ОНГ
(меньшей ОЭ или неопредел„нностью). Другими словами: Невозможен вечный
двигатель (perpetuum mobile) третьего рода, т.е. кибернетическая машина,
бесконечно и без компенсации повышающая свою негэнтропию и тем самым эф-
фективность работы системы.
4. В изолированном канале связи информация само-произвольно переда„т-
ся от системы с меньшей ОНГ2 в сис-тему, обладающей большей ОНГ1 тем
меньшими потерями, чем больше их разность ОНГ1 - ОНГ2. Степень эф-
фек-тивности передачи информации приближ„нно
Zn = ОНГ1 - ОНГ2 . 100 процентов.
ОНГ1
5. При сочетаний действий нескольких систем могут воз-никнуть несов-
падающие интересы (цели) между системами, конфликты или ситуации, расс-
матриваемые теорией игр. Уже возникшие и обладающие ОНГ системы часто
мешают возник-новению новых систем, ориентированных на такой же вид ОНГ
(на такую же цель). С другой стороны, отдельные системы могут получать
информацию от систем, обладающих меньшей ОНГ, усилить свой негэнтропий-
ный потенциал, ускорить свое развитие и это приведет к возникновению
ие-рархической структуры систем.
6. В информационно тесно связанной системе умень-шение е„ ОНГ может
привести к увеличению ОНГ связанных элементов, которые перенимают основ-
ные функции первого элемента.
7. Качество информации является динамическим много-мерным понятием,
которое зависит от многих факторов, в т.ч. от инструктивных свойств,
степени неизбыточности и незаме-нимости информации, от "потребности" и
шкалы ценности, а также от скорости и степени повышения ОНГ принимающей
системы, от правильного выбора момента и адреса передачи информации с
понятным ему кодом. Полнота информации по качеству зависит во многом от
объ„ма, цели и уровня ОНГ принимающей системы, а также от размерностей
е„ структуры и моделей.
8. Динамическая, стабильно развивающаяся система, для сохранения или
увеличения своей ОНГ, должна получить больше информации, чем е„ рассеи-
вается со соответственным увеличением ОЭ. Для исследования потоков ин-
формации и скорости их передачи, с уч„том локальных особенностей, не-об-
ходимо составление балансов ОЭ и ОНГ на разных иерар-хических уровнях
структуры систем.
9. В экономических системах наиболее динамичным по-казателем ОНГ яв-
ляется собственность, в т.ч. и интел-лектуальная. Она характеризует и
показывает прежде всего информационную деятельность собственника (юриди-
ческого или физического), его знаний, умение предвидеть развитие и пот-
ребности общества в будущем. Собственность является ре-зультатом и оцен-
кой труда хозяина и его борьбы за приз-нание этого труда. В зависимости
от содержания в ней ОНГ собственность может быть прибыльной или убыточ-
ной, может давать доход или убытки, может представлять интерес или вызы-
вать осуждение в обществе.
Если бы закон термодинамики об увеличении энтропии мог бы действовать
без ограничений, то универсум давно пре-терпел бы "тепловую смерть". К
счастью в мире есть много мощных источников ОНГ и информации, которые
действуют и превращаются по законам, пока мало изученным. При раз-витии
инфодинамики, очевидно, ряд вышеизложенных прин-ципов получают более
точные и универсальные форму-лировки. Дальнейшей переработки требуют
вопросы об уси-лении передач информации при совместном действии систем,
о самопроизвольной передаче информации, о многофактор-ности информации,
о е„ стоимости, ценности, рассеянии и др.
Для практического применения не всегда нужно ждать до выяснения всех
подробностей при передаче информации и ОНГ. Ряд существенных выводов
можно сделать и при применении имеющихся приближ„нных или вероятностных
моделей. С их помощью можно при выборе вариантов отсеи-вать явно негод-
ные комбинации исходных факторов, тем самым существенно сократив области
дальнейших иссле-дований или предотвратить явно отрицательные результа-
ты, прогнозируемых по негэнтропийному критерию. Методы инфо-динамики мо-
гут найти широкое практическое применение при определении над„жности ма-
териалов. Любое творение рук человеческих является термодинамически не-
равновесной сис-темой. Энтропия их раст„т со временем, на каком-то уров-
не возрастания происходит отказ в работе материала или меха-низма. Общей
задачей является достичь как можно большего негэнтропийного ресурса сис-
темы.
В сложных системах целевые критерии зависят от ог-ромного количества
факторов. Однако, пут„м эвристических методов и системного анализа
уда„тся существенно понизить размерность моделей, сузить их поисковое
пространство. Для этого необходимо сочетать априорную (теоретическую) и
апостериорную (экспериментально-статистическую) инфор-мацию.
Информационные методы полезны при принятии реше-ний в системах, при
определении вероятностей в сложном многоф