Электронная библиотека
Библиотека .орг.уа
Поиск по сайту
Философия
   Книги по философии
      Лийв Э.Х.. Инфодинимика: Обобщенная энтропия и негэнтропия -
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

Страницы: 1  - 2  - 3  - 4  - 5  - 6  - 7  - 8  - 9  - 10  - 11  - 12  - 13  - 14  - 15  - 16  -
17  - 18  - 19  - 20  - 21  - 22  - 23  -


Все книги на данном сайте, являются собственностью его уважаемых авторов и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Просматривая или скачивая книгу, Вы обязуетесь в течении суток удалить ее. Если вы желаете чтоб произведение было удалено пишите админитратору