Философия информации и сложных систем

субстрате, на котором эти процессы базируются. В самом деле, информация

сама по себе не есть материя, это способ организации материальных объектов

(например, совокупность состояний всех нейронов в мозгу). Следовательно,

любые процессы обработки информации — это прежде всего процессы,

происходящие в каких-то объектах.

Существенно, что эти объекты не могут рассматриваться как неделимые:

важно проследить движение информации внутри объекта. Важно также то, что

для сколько-нибудь сложных информационных процессов внутреннее устройство

объектов, в которых происходят эти процессы, должно быть тоже достаточно

сложным. Методологической базой для изучения расчленимых сложных объектов

является системно-структурный подход, который в настоящее время приобрел

статус общенаучного метода ([А1], [А7], [А8], [А11], [А13], [Б2], [Б4],

[Б5], [Б14], [Б19]). Основные понятия системного подхода изложены ниже.

Система есть множество связанных между собой компонентов той или иной

природы, упорядоченное по отношениям, обладающим вполне определенными

свойствами; это множество характеризуется единством, которое выражается в

интегральных свойствах и функциях множества [А8].

Выделим некоторые явные и неявные характеристики систем, заключенные в

приведенном определении.

1. Любые системы состоят из исходных единиц — компонентов. В качестве

компонентов системы (в широком смысле) могут рассматриваться объекты,

свойства, связи, отношения, состояния, фазы функционирования, стадии

развития. В рамках данной системы и на данном уровне абстракции

(конкретизации) компоненты представляются как неделимые, целостные и

различимые единицы, то есть исследователь абстрагируется от их внутреннего

строения, но сохраняет сведения об их эмпирических свойствах.

Объекты, представляющие собой единицы, из которых состоит система,

могут быть материальными (например, атомы, составляющие молекулы, клетки,

составляющие органы) или идеальными (например, различные виды числа

составляют элементы теоретической системы, называемой теорией чисел).

Свойства системы, специфичные для данного класса объектов могут стать

компонентами системного анализа. Например, свойствами термодинамической

системы могут быть температура, давление, объем, а напряженность поля,

диэлектрическая проницаемость среды поляризация диэлектрика суть свойства

электростатических систем. Свойства могут быть как изменяющимися, так и

неизменными при данных условиях существования системы. Свойства могут быть

внутренними (собственными) и внешними. Собственные свойства зависят только

от связей (взаимодействий) внутри системы, это свойства системы «самой по

себе». Внешние свойства актуально существуют лишь тогда, когда имеются

связи, взаимодействия с внешними объектами (системами).

Связи изучаемого объекта также могут быть компонентами при его

системном анализе. Связи имеют вещественно-энергетический, субстанциальный

характер. Аналогично свойствам, связи могут быть внутренними и внешними для

данной системы. Так, если мы описываем механическое движение тела как

динамическую систему, то по отношению к этому телу связи имеют внешний

характер. Если же рассмотреть более крупную систему из нескольких

взаимодействующих тел, то те же механические связи следует считать

внутренними по отношению к этой системе.

Отношения отличаются от связей тем, что не имеют ярко выраженного

вещественно-энергетического характера. Тем не менее, их учет важен для

понимания той или иной системы. Например, пространственные отношения (выше,

ниже, левее, правее), временные (раньше, позже), количественные (меньше,

больше).

Состояния и фазы функционирования важны для анализа функциональных,

действующих на протяжении длительного времени систем. Сам процесс

функционирования (последовательность состояний во времени) познается путем

выявления связей и отношений между различными состояниями. Примерами могут

быть фазы сердечного ритма, сменяющие друг друга процессы возбуждения и

торможения в коре головного мозга и др.

Наконец, этапы, стадии, ступени, уровни развития выступают компонентами

генетических систем. Если состояния и фазы функционирования относятся к

поведению во времени системы, сохраняющей свою качественную определенность,

то смена этапов развития связана с переходом системы в новое качество.

2. Между компонентами множества, образующего систему, существуют

системообразующие связи и отношения, благодаря которым реализуется

специфическое для системы единство. Система обладает общими функциями,

интегральными свойствами и характеристиками, которыми не обладают ни

составляющие ее элементы, взятые по отдельности, ни простая «арифметическая

сумма» элементов. Иначе говоря, свойства системы в целом неаддитивны по

отношению к свойствам ее элементов и подсистем. Существенным показателем

внутренней целостности системы является ее автономность, или относительная

самостоятельность поведения и существования. По степени автономности можно

в известной степени судить об уровне и степени их относительной

организованности и самоорганизованности.

3. Существенными характеристикамилюбых систем являются присущие им

организация и структура, с которыми тесно связано математическое описание

систем.

4. Любая система существует лишь в определенных границах изменений ее

свойств, поэтому обычно задаются максимальные и минимальные значения ее

переменных.

5. Относительность понятий «компонент» («элемент») и «система»

(«структура») состоит в том, что любая система может, в свою очередь,

выступать в качестве компонента или подсистемы более широкой системы. С

другой стороны, компоненты, выступающие при анализе системы как

нерасчлененные целые, при более детальном рассмотрении (микроанализе) сами

по себе проявляют себя как системы. В любом случае (и именно это служит

основой для расчленения системы на подсистемы) связи элементов внутри

подсистемы сильнее, чем связи между подсистемами, и сильнее, чем связи

между элементами, принадлежащими различным подсистемам. Существенно также

то, что количество типов элементов (подсистем) ограничено, внутреннее

разнообразие и сложность системы определяется, как правило, разнообразием

межэлементных связей, а не разнообразием типов элементов.

6. Для любых (и особенно высокоорганизованных) систем важно выяснить

характер связи подсистем, иерархических уровней внутри системы; в системе

сочетаются взаимосвязь ее подсистем по одним свойствам и отношениям и

относительная независимость по другим свойствам и отношениям. В

самоуправляемых системах это выражается, в частности, в сочетании

централизации деятельности всех подсистем с помощью центральной управляющей

инстанции с децентрализацией деятельности уровней и подсистем, обладающих

относительной автономностью.

7. Сложная система — это результат эволюции более простой системы.

Система не может быть изучена, если не изучен ее генезис.

Итак, познание того или иного объекта как системы должно включать в

себя следующие основные моменты: а) определение структуры и организации

системы; б) определение собственных (внутренних) интегральных свойств и

функций системы; в) определение функций системы как реакций на выходах в

ответ на воздействие других объектов на входы; г) определение генезиса

системы, т.е. способов и механизмов ее образования, а для развивающихся

систем — способов их дальнейшего развития.

Особенно важной характеристикой системы является ее структура.

Унифицированное описание систем на структурном языке предполагает

определенные упрощения и абстракции. Если при определении компонентов

системы мы абстрагировались от их строения, рассматривая их как

нерасчлененные единицы, то следующий шаг заключается в отвлечении от

эмпирических свойств компонентов, от их природы (физической, биологической

и пр.) при сохранении различий по качеству. Таким образом, при анализе

структуры мы имеем дело с абстрактными качественно различными единицами.

Между компонентами системы, как было отмечено выше, существуют

различные связи и отношения. Сами способы связи и виды отношений зависят

как от природы компонентов, так и от условий существования системы. Для

понятия структуры специфичен особый и в то же время универсальный тип

отношений и связей — отношения композиции элементов. Отношения порядка

(упорядоченности) в системе существуют в двух видах: устойчивые и

неустойчивые применительно к точно определенным условиям существования

системы. Понятие структуры отображает устойчивую упорядоченность. Структура

системы есть совокупность устойчивых связей и отношений, инвариантных по

отношению к вполне определенным изменениям, преобразованиям системы. Выбор

этих преобразований зависит от границ и условий существования системы.

Структуры объектов (систем) того или иного класса описываются в виде

законов их строения, поведения и развития.

В заключение кратко остановимся на взаимосвязи и взаимозависимости

систем и составляющих их элементов. Здесь обнаруживаются следующие

диалектические закономерности [Б5].

1. Относительная самостоятельность структуры, независимость ее от

элементов. При удалении из системы одного или нескольких элементов

структура может остаться неизменной, а система может сохранить свою

качественную определенность (в частности, работоспособность).

Удаленные элементы в некоторых случаях могут быть без ущерба

заменены новыми, инокачественными. В этом проявляется преобладание

внутренних структурных связей над внешними.

2. Зависимость структуры от элементов. Структура не существует как

независимое от элементов организующее начало, а сама определяется

составляющими ее элементами. Совокупность элементов не может

сочетаться произвольным образом, следовательно, способ связи

элементов (структура будущей системы) частично определяется

свойствами элементов, взятых для ее построения. Например, структура

молекулы определяется (частично) тем, из каких атомов она состоит.

3. Относительная самостоятельность элементов, независимость их от

структуры. Вхождение элемента в структуру более высокого уровня мало

сказывается на его внутренней структуре. Ядро атома не изменяется,

если атом войдет в состав молекулы, а микросхеме «все равно», в

составе какого устройства она функционирует.

4. Зависимость элементов от структуры. Элемент может выполнять присущие

ему функции только в составе системы, только в координации с

соседними элементами. В некоторых случаях даже сколько-нибудь

длительное сохранение элементо своей качественной определенности

невозможно за пределами системы. Рука, отрезанная от тела, есть рука

только по названию (пример В. И. Ленина).

Информация в кибернетических системах

Все материальные системы можно рассматривать как преобразователи

информации, работающие со своими собственными кодами. Именно такой подход

был развит в работах Н. М. Амосова ([А1], [А11], [Б2]). Так, на атомном

уровне код состоит из элементарных частиц, на молекулярном — из атомов,

главным кодом социального уровня является речь. В связи с этим Н. М.

Амосовым ставится проблема взаимоотношения высших и низших кодов. Большая

белковая молекула может получать информацию, передаваемую низшими кодами —

элементарными частицами и отдельными атомами. Но высший код для нее —

молекулярный. Если на нее подействовать, скажем, словом, то она «не

поймет», так как ее качество, ее структура не в состоянии воспринимать этот

слишком высокий код.

В сложной системе Н. М. Амосов выделяет этажную структуру обработки

информации. На каждом этаже функционирует своего рода транслятор,

воспринимающий код низшего этажа и вырабатывающий код более высокий. При

продвижении вверх информация убывает количественно (так как на каждом этаже

происходит абстрагирование, отсечение множества несущественных деталей,

присутствующих в низшем коде), но переходит в более высокое качество.

Например, код молекул слишком низок для человека. Воздействие отдельной

молекулы не может нами непосредственно восприниматься. Зато согласованное

квазипериодическое движение множества молекул воздуха, проходя несколько

этажей обработки, воспринимается нами как звук, затем — как слово, а на

верхнем этаже переходит в понятие. Абстрагирование в этом случае

заключается, например, в том, что при выделении слова из звука для нас

несущественным становится тембр голоса говорящего, а при переходе к

понятиям мы отвлекаемся от отдельных слов.

Высший код может быть разложен на знаки низшего кода, так как каждый

знак высшего кода является результатом соединения определенным образом в

пространстве или во времени некоторого числа низших знаков. Но заменить

высший код низшим нельзя, так как переход от низшего кода к высшему есть

качественный скачок.

Остановимся на характеристике процессов регулирования и управления в

кибернетических системах (как живых, так и технических). Общей чертой всех

кибернетических систем является то, что на протяжении всего периода

существования они защищают сами себя от внешних возмущений ([А10], [А11],

[Б19]). К этой защитной функции может быть так или иначе сведен обширный

спектр более частных функций. Покажем, что основу и сущность данной функции

составляют информационно-отражательные процессы.

Под возмущением понимают воздействие на систему, стремящееся перевести

ее из одного состояния в другое. Возмущения могут быть как внешними, так и

внутренними, связанными с нарушением функционирования какого-либо органа

внутри системы. Поскольку состояние системы характеризуется информационным

содержанием (= разнообразием), то действие возмущения есть изменение

разнообразия системы. Очевидно, не всякое изменение состояния системы

совместимо с ее существованием. Так, при воздействии системы «кошка» на

систему «мышь» последняя уничтожается (теряет свое прежнее качество). Таким

образом, существование системы возможно лишь в определенном диапазоне

изменения ее состояний.

Если под воздействием определенных возмущений система остается в

пределах допустимых состояний (сохраняет свою качественную определенность),

говорят, что она устойчива по отношению к данному типу возмущений.

Устойчивость системы может быть достигнута двумя путями: во-первых, если на

пути разнообразия возмущений ставится пассивная преграда, во-вторых, если

возможна активная защита от него.

Первый способ защиты применяется, в основном, сравнительно примитивными

животными. Примерами могут служить всевозможные раковины и панцири. Однако

основным способом сохранения устойчивости кибернетических систем является

активная защита, состоящая в том, что между источником возмущений и

системой ставится регулятор. Основная функция регулятора — в ответ на

разнообразие возмущений вырабатывать контрразнообразие компенсирующих

действий.

Процессы, происходящие во всех типах регуляторов, подчиняются

фундаментальному закону, называемому законом необходимого разнообразия (У.

Росс Эшби). Суть его состоит в следующем. Для того чтобы ответная реакция

регулятора была адекватна возмущению, необходимо, чтобы регулятор сначала

воспринял, отразил возмущение, вычленил существенную информацию о нем. А

это означает, что информационная емкость (= разнообразие состояний)

регулятора должно быть не меньше, чем разнообразие возмущений.

В процессе эволюции живых существ преимущество получили не «панцири», а

«мозги». Совершенствование технических устройств также шло по линии от

пассивной к активной защите. Наиболее общим механизмом активной защиты

является управление по принципу обратной связи. Возмущения — это, по

большей части, непредсказуемые, случайные процессы. Система, как правило,

«узнает» о возмущении лишь после того, как подвергнется его действию и

окажется переведенной в другое состояние, отличное от запланированного.

Различие между заданным и действительным состоянием (между целью и

результатом) оказывается сигналом для приведения в действие регулятора.

Цель регулирования заключается в том, чтобы уменьшать данное различие

(отрицательная обратная связь).

Рассмотрим обобщенную схему системы с обратной связью (см. рис.) [Б14].

Стрелками показаны направления передачи информации. Система получает

информацию о внешнем мире (M) и обрабатывает ее, после чего воздействует на

внешний мир, передает ему часть информации (N). Известно, что только такая

структура позволяет хранить и накапливать информацию. В ряде случаев

количество информации, заключенной в системе, будет увеличиваться не

непосредственно в результате внешнего воздействия на систему, а в

результате взаимодействия потоков информации внутри самой системы. А

именно, проходящий сквозь систему поток M–A–B–N взаимодействует с

внутренним потоком B–C–D–A таким образом, что общее количество информации

увеличивается.

Информация, циркулирющая по замкнутому контуру A–B–C–D–A, называется к

связанной информацией, и может считаться частью структуры системы. Это

устойчивые знания системы о внешнем мире, те знания, которые постоянно

нужны для поддержания функционирования системы. Именно накопление связанной

информации противостоит естественному процессу возрастания энтропии и

обусловливает прогрессивное развитие системы, т.е. закономерное усложнение

ее структуры, повышение уровня организации. Как видно из схемы, связанная

информация может накапливаться в результате переработки свободной

информации, т.е. той информации, которой система обменивается с внешним

миром (M–A–B–N).

Системы, способные обмениваться информацией с внешним миром, подобно

показанной на рис., называются открытыми. Системы можно классифицировать по

их способности к взаимодействию и способности использовать информацию. (см.

табл.)

|Открытые |Системы, способные воспринимать, хранить,|Информационные |

|системы |терять, накапливать и использовать |системы |

| |свободную и связанную информацию | |

| |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

информации. Таким образом, изменение информационного содержания систем —

это количественный критерий развития.

Информационный критерий развития находит свое применение в теории

эволюционного ряда, или ряда развития. Под ступенями развития материи

имеются в виду наиболее общие материальные системы, которые последовательно

появлялись друг за другом в процессе прогрессивного развития материи.

Ступеней развития материи в принципе бесконечно много, но нам известны

всего пять: дозвездная, звездная, планетарная, биологическая и социальная

(этот ряд, хотя и связан с классификацией форм движения материи, далеко не

изоморфен ей).

Каждая ступень характеризуетсяструктурой (организацией), элементами

которой являются определенные дискретные единицы. Так, для дозвездной

ступени за структурную единицу можно принять элементарные частицы, для

звездной — атомы, для планетной — молекулы, для жизни — организм, для

социальной — человека. Структурная единица — это появляющийся именно на

данной ступени развития основной ее элемент. Ступени развития сами по себе

являются системами, поскольку удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым

к системам. Характерно, что количество информации в ступенях развития и во

всех структурных единицах увеличивается.

Прогрессивное развитие систем сопровождается качественными скачками.

Поэтому прогресс системы сопровождается не только количественным ростом

структурной информации, но и изменением ее качества. Это позволяет вводить

в рассмотрение качественные информационные критерии развития.

Например, степень развития некоторых технических систем характеризуется

Страницы: 1, 2, 3