Философия информации и сложных систем

| |Системы, способные передавать свободную |Неинформационны|

| |информацию и терять связанную информацию |е системы |

|Закрытые |Системы, способные лишь терять связанную | |

|системы |информацию | |

Управление в ибернетических системах можно разделить на три типа:

самосохранение, саморазвитие и самовоспроизведение [А11]. Эти типы

управления связаны с различными классами разнообразия и с различными видами

генетического тождества.

В случае самосохранения конечная цель управления заключается в

сохранении целостности, качественной определенности системы. Примером может

служить относительная неизменность любого организма в его зрелом возрасте,

нормальное функционирование кибернетических устройств, работающих по

принципу обратной связи. Характерная черта этого типа управления —

сохранение информационного содрежания структуры кибернетической системы и

постоянство цели управления. При самосохранении кибернетическая система

остается тождественной самой себе в структурном отношении. Назовем этот тип

тождества генетическим тождеством первого рода.

Саморазвитие — более сложный тип управления. С точки зрения

самосохранения необязательно совершенствование, прогресс системы.

Саморазвитие же предполагает накопление структурной информации, а значит и

изменение структуры. Система, саморазвиваясь, уже может изменять свой тип

целостности, качественной определенности, оставаясь в то же время сама

собой. Этот, более высокий тип тождества можно назвать генетическим

тождеством второго рода. Примером саморазвивающихся систем могут быть

эмбрионы, молодые, не достигшие зрелости организмы, а также самообучающиеся

кибернетические устройства.

Еще более сложный тип управления — самовоспроизведение. Он свойствен

живым организмам и обществу (экономике, науке, культуре и т. д.). Имеются и

первые искусственные самовоспроизводящиеся системы — компьютерные вирусы,

относящиеся не к классу устройств, а к чисто информационным образованиям.

Общим для всех процессов самовоспроизводства является то, что при

сохранении или даже увеличении информационного содержания одной системы ею

прождается другая система, как правило, способная к саморазвитию. Иными

словами, информация от первой системы не отбирается, а дублируется, причем

частично. Потомок создается не как законченная и точная копия предка, а как

«заготовка», наследующая лишь главные особенности структуры и способная

самостоятельно накапливать информацию. Предок и потомок — это две различные

системы, занимающие различные области в пространстве и существующие в

различные промежутки времени. Поэтому то тождество, которое существует

между ними (генетическое тождество третьего рода), имеет еще более высокий

тип.

Общий вывод из приведенного рассмотрения состоит в том, что управление

всегда связано или с сохранением, или с увеличением структурной информации

системы. Впрочем, этот вывод нельзя абсолютизировать и считать, что если

система имеет управление по принципу обратной связи, то ее информационное

содержание не может уменьшаться. Дело в том, что управление в системе

осуществляется лишь в отношении определенных возмущений, а другие

возмущения не устраняются. В случае действия непредусмотренного возмущения,

от которого система не может защититься, ее информационное содержание может

снижаться. Таким образом, управление связано с сохранением или повышением

количества информации лишь в определенном отношении и в определенных

пределах.

Отражение и информация в кибернетических устройствах имеют ряд черт,

присущих отражению и информации в неживой природе [А6]. Это связано с тем,

что субстратом отражательных процессов, элементами кибернетических

устройств являются неживые объекты, функционирующие по закоам физики.

Однако организация этих устройств принципиально отличается от организации

систем неживой природы, ибо они воплощают замысел человека.

В неживой природе информационные процессы не выделены из

энергетических. Любая неживая система участвует в информационном процессе

«целиком», всей своей структурой. У нее нет специального органа, отдела,

который бы отвечал за информацию. В отличие от этого, кибернетические

системы обладают такой структурой, благодаря которой они способны выделить

информационое содержание из несущего его потока вещества или энергии.

Специфической чертой отражения в кибернетических устройствах является

то, что при помощи свойства отражения, присущего неживым объектам

моделируются информационно-отражательные процессы, присущие живой природе и

даже обществу. Процессы отражения в неживой материи при создании

кибернетических устройств организуются и упорядочиваются таким образом,

чтобы сопутствующие им информационные процессы были изоморфны (в общем

случае гомоморфны) информационным процессам, протекающим в биологических и

социальных системах. Материальные носители низших форм отражения несут

информационную нагрузку, свойственную высшим формам отражения. Эта

особенность отличает отражение в кибернетических устройствах от прочих форм

отражения и позволяет говорить об особой кибернетической форме отражения

[А10].

Информация в теоретико-игровых моделях

К новому пониманию информационных процессов можно прийти, если в

качестве источника возмущений, действующих на кибернетическую систему,

рассмотреть другую кибернетическую систему [А10]. Иными словами,

рассматриваются две системы, находящиеся в состоянии конфликта. В цели

каждой из двух систем входит помешать другой системе в достижении ее целей

и оградить себя от помех со стороны соперника. Математическая теория,

изучающая подобные процессы, называется теорией игр. Многие ситуации,

возникающие в жизни общества и в технике, допускают теоретико-игровую

формализацию.

Примем частное определение информации как снятой неопределенности.

Большая часть игр так или иначе связана с неопределенностью. Рассмотрим

различные виды игровой неопределенности и соответствующие им виды

информации.

В играх, известных под общим названием азартных, основной вид

неопределенности — это статистическая неопределенность. Игрок не знает

заранее, как ляжет карта, или какая цифра выпадет при бросании кости.

Однако важной чертой статистической неопределенности является то, что

априори известны вероятности всех возможных исходов. Чисто азартные игры

(кости, орлянка, рулетка) — это игры исключительно статистические, других

типов неопределенности они не содержат. Вся статистическая неопределенность

полностью устраняется при очередном ходе. Итак, статистическая

неопределенность связана с объективно случайным характером процессов,

используемых в игре.

Другой тип неопределенности характерен для так называемых игр с полной

информацией (шашки, шахматы, рэндзю, решение головоломок типа кубика

Рубика). В любой момент игрок обладает полной информацией о текущем

положении дел. С формально-математической точки зрения, принципиально

возможно перебором всех возможных вариантов и прослеживанием всех возможных

последствий выбрать оптимальный ход. Однако число возможных ходов и их

последствий настолько огромно, что на практике этого невозможно сделать.

Неопределенность этого типа называется комбинаторной.

Статистическую, комбинаторную и некоторые другие типы неопределенности

объединяет то, что неопределенность связана исключительно с самой по себе

игровой ситуацией (раскладом карт, расположением цветов на гранях куба), то

есть с синтаксическим аспектом информации о состоянии игры. Синтаксическая

неопределенность может быть связана как с ходом противника (я не знаю, что

выпадет на рулетке), так и с собственным ходом (я не знаю, на какое число

поставить).

Неопределенность более высокого типа связана с тем, что игрок, пусть

даже обладая полной информацией на синтаксическом уровне, не может до конца

выяснить ее смысл. Неопределенность этого типа называется семантической.

Неопытный шахматист, играя с гроссмейстером, не сразу поймет, что

последовательность ходов противника вместе составляет единый маневр.

Возможна также семантическая неопределенность своего хода (я не знаю, какой

маневр предпринять) и семантическая неопределенность в отношении действий

противника.

Семантическая неопределенность всегда существует в такой игровой

ситуации, как научное познание (игра с природой). Такие постоянно

развивающиеся формы, как понятия, категории, теории включают на

семантическом уровне наряду с определенностью также некоторую

неопределенность. Семантической неопределенностью обладают совокупности

экспериментальных данных (неизвестно, какой закон за ними кроется).

Если синтаксическая неопределенность связана только со структурой

множества возможных ходов (своих или противника), то семантическая

неопределенность связана еще и с особенностями отражения этого множества в

системе (сознании игрока). В случае статистической неопределенности при

незнании конкретного исхода следующего хода все же известно распределение

вероятностей, а в случае семантической неопределенности неизвестны даже

вероятности.

Наиболее сложный вид неопределенности в игре — это стратегическая

неопределенность. Игрок не знает, какого образа действий придерживается

противник, какие цели перед собой ставит. Неопределенность этого типа

обычно несвойственна играм (в обычном смысле этого слова): цель игры четко

определена правилами, но присуща различным сферам человеческой деятельности

(бизнес, политика и т. д.). Информация, снимающая стратегическую

неопределенность — это стратегическая информация.

Частным случаем стратегической неопределенности является

неопределенность прагматическая, состоящая в незнании (вернее, в неполном

знании) игроком собственных целей. Прагматическая неопределенность связана

с неадекватностью и неполнотой самоотражения субъекта, с неполной

информацией о себе и о своем месте в игровой ситуации.

Между видами неопределенности и соответствующими видами информации

обнаруживаются отношения взаимной подчиненности. Пока я не знаю, чего хочу

сам, для меня бесполезна информация о стратегии других людей. Только когда

мои цели определены, эта информация становится мне нужна — для выработки

собственной стратегии. Лишь после того как продумана стратегия, можно

планировать тактику — определять смысл (семантику) более мелких этапов. И

лишь после этого можно переходить к уровню синтаксиса — планировать и

совершать отдельные поступки.

При сборе сведений о противнике информация проходит лестницу уровней в

обратном направлении. Естественно, что противник никогда сам не раскроет

свою тактику (семантику) и тем более стратегию (прагматику). В лучшем

случае я могу надеяться получить синтаксическую информацию — какие

конкретные действия предпринимает противник, какими сообщениями

обменивается по каналам связи (хотя и синтаксическая информация обычно

засекречивается). Информацию высших уровней можно получить лишь путем

анализа, переработки и обобщения непосредственно получаемой информации о

действиях противника.

Связь информации с законами и категориями диалектики

Законы диалектики и информация

Диалектика, как известно, представляет собой всеобщую теорию развития.

Поэтому действие основных законов диалектики проявляется, главным образом,

при анализе информационных процессов (а не информации в одномоментном

срезе). Рассмотрим по очереди три основных закона диалектики в приложении к

движению информации ([А6], [А11], [Б1], [Б3]).

Закон единства и борьбы противоположностей. Причину всякого

информационного процесса, как и всякого вообще процесса, составляет

взаимодействие двух противоположных начал. Так управление по принципу

обратной связи основано на различии, несовпадении «желаемого» и

«действительного» состояний системы и направлено на устранение разрыва

между ними. В процессе обмена информацией между системой и внешней средой,

как правило, имеет место противодействие системы негативным влияниям среды.

Внутренняя противоречивость процессов управления заключается еще и в том,

что самовоспроизводящиеся и самосовершенствующиеся системы в процессе

функционирования, оставаясь в одном отношении тождественными самим себе

(хотя бы генетическое тождество сохраняется всегда), в другом отношении

могут претерпевать существенные изменения, вплоть до изменения своей

качественной определенности.

Противоречивую роль информационных процессов раскрывает закон

необходимого разнообразия Эшби. Хотя информация сама по себе связана с

разнообразием, различием, ее использование в сложных самоуправляемых

системах направлено на сохранения тождества. Только постоянно изменяясь под

воздействием окружающей среды, только отражая ее изменения, система может

остаться собой, сохранить свое качество.

Рассмотрим следующую ситуацию. Пусть мы пытаемся узнать что-либо об

определенном объекте. Наши начальные представления о нем характеризуются

полной неопределенностью. Это означает, что разнообразие возможных (с нашей

точки зрения) предположений относительно данного объекта максимально.

Всякий раз, когда мы узнаем об объекте что-то новое, круг допустимых

предположений сужается, то есть, уменьшается разнообразие гипотез. В этом

отношении получение информации есть ограниячение разнообразия (что

равносильно рассматриваемому в статистической теории устранению

неопределенности). В другом отношении получение информации сопряжено с

нарастанием разнообразия. А именно, возрастает разнообразие тех достоверных

фактов, которые нам известны и тех следствий, которые могут быть нами из

них получены, иными словами, возрастает сложность имеющейся у нас картины

мира.

Прогрессивное развитие всегда связано с ограничением разнообразия. Из

множества возможных сценариев эволюции на практике реализуется только один.

Из сотен тысяч органических молекул в живые организмы входят лишь сотни, из

сотен аминокислот — лишь 20 и т. д. Но этот процесс сопровождается

увеличением сложности, внутреннего разнообразия прогрессирующих систем, в

частности, усложнением поведения (= увеличение разнообразия реакций) живых

существ. Итак, любой процесс движения информации связан с уничтожением,

ограничением одного вида разнообразия и одновременным увеличением другого

его вида.

Закон перехода количественных изменений в качественные. В процессе

эволюции любой системы происходит накопление заключенной в ней информации.

На первых этапах приспособления к новым условиям внешней среды информация о

среде накапливается в виде свободной информации. Это чисто количественный

рост «знаний» системы о внешнем мире, не приводящий к изменению ее

качественной определенности. При достижении определенного порога (при

превышении меры) свободная информация переходит в связанную, то есть

происходит закрепление полученных знаний в структуре системы. Отныне те или

иные особенности среды отражены в системе «жестко» и являются неотъемлемой

частью ее самой. Любая перестройка структуры есть, очевидно, качественное

изменение.

Количественным накоплением информации сопровождался естественный

процесс эволюции материи. Например, можно утверждать, что если

информационное содержание объекта составляет несколько десятков бит

относительно молекулярного уровня, то это наверняка объект неживой природы.

Если же в объекте содержится порядка [pic] бит на том же уровне, то это,

скорее всего, живой объект.

Закон отрицания отрицания. Этот закон действует в сфере восходящего

развития, то есть той линии развития, на которой происходит увеличение

информационного содержания систем. В общем случае закон утверждает, что на

более высокой ступени развития повторяются некоторые черты, свойственные

исходной ступени, причем имеет место не полное копирование, а лишь

частичное воспроизведение. В применении к информационным процессам это

означает, что информационное содержание, достигаемое системой на

последовательных ступенях развития, изменяется за счет поочередных

отрицаний отдельных его частей. Второе отрицание, снимающее первое, ведет к

частичному воспроизведению на качественно новом уровне информации,

обогащенной опытом двух ступеней развития.

Всякий раз, когда развивающаяся система повторяет одну из

предшествующих своих черт, это означает воспроизведение прошлой структурной

информации. Наилучшим примером может быть то, что высокоорганизованные

системы способны привлекать собственный прошлый опыт для решения текущих

задач. Допустим, система некогда попадала в определенные условия и

выработала оптимальную программу поведения в этих условиях. После этого

условия изменились, система вынуждена была отвергнуть прежнюю программу и

выработать множество новых. Пусть теперь система попадает снова в условия,

подобные первоначальным. Теперь она сможет воспроизвести выработанную ранее

соответствующую программу, причем значительно быстрее, чем в первый раз, и

значительно качественнее, так как теперь знание системы о внешнем мире

обогащено памятью о многих различных ситуациях.

Информация и развитие

Понимание информации как разнообразия тесно связано с наиболее общими

представлениями о движении как изменении. Результатом движения системы

становится различие (разнообразие) во временном отношении. Движение

является атрибутом материи, неотъемлемо присуще материи и такое ее

свойство, как различие. Поскольку понятие информации трактуется на основе

категории различия, можно предположить, что информация также имеет

атрибутивный характер. Связь понятий движения и информации, в частности,

такова, что позволяет результат движения отображать методами теории

информации. Это имеет большое значение для изучения процессов развития,

дает возможность выработать информационный критерий, позволяющий

устанавливать степень развития той или иной системы.

Поскольку далее рассматривается лишь развитие каких-либо конкретных

систем, то под развитием данной системы понимаются ее внутренние изменения,

или изменения ее внутреннего разнообразия. Если внутреннее разнообразие

системы не изменяется, то в этом случае движение системы относительно

других систем будет «чистым» движением.

Разнообразие, как отмечалось выше, имеет различные уровни, классы и т.

д. Внутренне оно может изменяться на уровне: элементов, отношений порядка,

прочих отношений и связей, целостности и т. д. Кроме того, возможны

различные направления самого изменения разнообразия, например, прогресс и

регресс.

Под восходящим развитием, или прогрессом, понимается увеличение

внутреннего разнообразия систем. На языке теории информации это означает

накопление информации. Нисходящая ветвь развития, или регресс, означает

уменьшение внутреннего разнообразия систем или уменьшение количества

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7