Данный принцип действует во всех системах, даёт воз-можность для широких обобщений и аналогии. В то же время применение его в сложных системах с высоким ОЭ и ОНГ требует сочетания последних с системным анализом и прин-ципами эвристического программирования.
4. Положение диалектики, по которому развитие происходит по спирали, указывает на оптимальное направ-ление для повышения ОНГ систем при минимальных потерях энергии и информации. Такой путь является по возможности близким к равновесному состоянию системы и окружающей среды. Здесь реализуется диалектическое противоречие: опти-мальный путь к неравновесию идёт через множества вре-менных равновесий.
5. При оптимизации процессов полезно применять диа-лектический принцип "крайности сходятся". Чем дальше от оптимальности, в любую сторону, тем больше понижение ОНГ, тем больше потери ресурсов.
6. Особого подхода требуют вопросы диалектического единства инфопроцессов на микро- и макроуровне и в соз-нании. Существующие в микромире вероятностные факторы и неопределённости можно характеризовать количеством ОЭ, с другой стороны, их квантовый характер указывает на сущест-вование информационного и негэнтропийного компонента.
МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ
ИНФОРМАЦИИ
Процесс передачи информации не происходит только по специальным инфоканалам (электронные, компьютерные сети и др.). Инфообмен протекает между большинством систем в универсуме, т.е. он является одним из самых распрост-ранённых явлений мира. Только в большинстве систем он протекает в скрытом, трудноисследуемом виде. Системы имеют вокруг себя гравитационные и др. поля (или искрив-ления полей), которые могут оказать влияние на другие системы. Поля можно рассматривать в качестве отдельной системы, обладающей массой, энергией и ОНГ. Поля раз-личаются по интенсивности, форме, преимущественного вида проявления (волны, вибрации и др.). Внешнее поле может служить каналом связи между системами. Например, даже такая со строго определенными пределами инертная вещест-венная система как камень, даёт ряд сигналов во внешний мир: гравитационное поле, отражение света, инфракрасное тепловое излучение и др. Мысль человека также является системой и далеко не изолированной. Мозг связан при по-мощи вегетативной нервной системы с многими органами человека и оставляет там какой-то след. Хранение мысли в памяти зависит от существенности её для жизни человека.
Более существенную роль в процессе передачи инфор-мации играет система-приёмник. Структура каждой системы имеет какую-то избирательность-чувствительность к сигналам от внешнего мира. Информационную чувствительность от-носительно энергетического воздействия можно выразить увеличением ОНГ системы после получения одной единицы
энергии ОНГ . Этот показатель колеблется в очень больэнергия
ших пределах. Поток энергии может содержать малое или огромное количества ОНГ относительно целевой критерии системы. Особенно, если использовать современные техни-ческие средства для усиления сигналов. Например, совре-менными приборами установлено существование галактик на расстоянии десятки миллиардов световых лет от земли. Ко-нечно, поток энергии или вещества с такого расстояния нич-тожно мал, практически его нет. Тем не менее, получаемая информация может быть очень ценной. Некоторые глубо-ководные рыбы могут регистрировать изменения электри-ческого поля (по плотности тока) менее чем 10-11 ампер. Огромные потоки информации могут содержаться и в пото-ках вещества. В системе переработки аммиака окислением в азотную кислоту 1 г катализатора может обеспечить произ-водство 1 тонны азотной кислоты.
Чем больше система-приёмник содержит ОНГ, тем больше она находится в неравновесном состоянии. Тем боль-ше система является неустойчивой, чувствительной и реакци-онноспособной к внешним воздействиям. Особенно чувст-вительной система становится в близости к точке бифур-кации, где направление дальнейшего изменения структуры зависит от ничтожных внешних воздействий. Повышение ОНГ наблюдается только в том случае, если скорость возни-кновения элементов новой структуры превышает скорость разрушения элементов старой структуры.
Для определения количества и качества информации предложены ряд других невероятностных методов. Вместе с тем все подобные теории обнаруживают нечто общее со ста-тистической теорией: все они определяют количество инфор-мации как уменьшение неопределённости. Только неопре-делённость определяется по другим методам. Одним из вы-двигаемых ныне невероятностных подходов является пред-ложенный А.Н.Колмогоровым метод определения алгорит-мического количества информации. Последний определяется по "сложности последовательности", т.е. по минимальной дли-не программы её описания. Длина программы измеряется количеством команд (операций), позволяющих воспроизвести последовательность событий. Легко видеть, что и здесь имеется дело с определением неопределённости и её уменьше-нием (только по методу программ).
Во многих публикациях высказано предположение, что статистическая теория не рассматривает вовсе качественную и полезностную сторону информации. Предусматривается, что качественной стороной занимаются такие науки, как семи-отика - теория знаковых систем, и её разделы; синтактика исследование формальных отношений между знаками; семан-тика - содержание информации; прагматика - вопросы опре-деления ценности информации. Однако, при анализе любых альтернативных методов существо вопроса основывается на определении уменьшения неопределённости. Методы разли-чаются по структуре моделей и по терминам обобщенных понятий и их передачи. Для определения качественного со-держания или полезности информации также необходимо сначала определить цель и критерии оценки её достижения и условные энтропии по каждым факторам. Факторами могут служить и словесные понятия или разные методы по оценки ценностей информации. Все альтернативные методы могут играть дополнительную роль при определении условных вероятностей выполнения критерии цели. Однако, они не из-меняют сущность ОЭ и ОНГ систем.
6. СТРУКТУРА ИНФОСИСТЕМ (ИС)
Поскольку универсум состоит из систем и все системы и их элементы содержат связанную информацию (ОНГ) и об-мениваются ею, то весь мир можно рассматривать как ги-гантскую инфосистему. Последняя иерархически разделяется на все более мелкие инфосистемы до кванта света, энергии, пространства или времени. Инфосистемы обмениваются меж-ду собой или между элементами информацией [ 39 ]. Но такой обмен происходит строго избирательно, в условиях конкуренции. Могут произойти односторонние или взаимные обмены, при различных отношениях количества и эффектив-ности информации. Обменом информацией являются также потоки её связанной формы ОНГ, уплотнённой в веществе и энергии. Однако, информация может быть передана и при помощи ничтожно малого количества вещества или энергии, даже через различного рода вибрации полей. Например, сол-нечную систему можно рассматривать в виде инфосистемы в которой элементы-планеты постоянно обмениваются инфор-мацией с солнцем. Траектория движения планет определена гравитационным полем (ОНГ) солнца. Это не значит, что солнце не посылает земле ОНГ также в виде солнечного облучения, космических лучей, потока нейтрино и других микрочастиц. Кроме ОНГ они могут содержать допол-нительную информацию (в виде аномальных вибраций) о состоянии солнца и космоса.
Как и все системы, инфосистемы должны иметь свои структуры, элементы и отношения (связи) между ними [ 48 ]. Элементами в инфосистеме служат ОНГ (память), от-ношениями между ними служат каналы и потоки ин-формации. Каждую инфосистему характеризует целостность. Выделение её из других систем выражается в том, что отношения между элементами инфосистемы сильнее, чем между элементами других систем. Целостность инфосистем можно понимать в более или менее строгом значении. При слабой целостности существенным признаком считается только самостоятельность и автономность инфоканалов, спо-собных работать без других систем. Строгая целостность показывает, что из системы нельзя удалить или заменить ни одного инфоканала или ОНГ без того, чтобы система не исчезла. Целостность ИС предполагает также наличие согласованного функционирования её элементов для вы-полнения явной или скрытой цели. В случае живых, сознательно или искусственно созданных инфосистем можно говорить о наличии цели или целесообразности. В не-органических структурах можно говорить о назначении или о свойствах инфосистем. Приобретение системой полезных свойств может дать ей существенные преимущества в "борь-бе за существование" и может рассматриваться как не-осознанная цель системы. Важность такой характеристики как свойство системы подчёркивает и параметрическая теория систем. В этой теории исходят из того, что система определяется при помощи параметров трех категорий: эле-ментами, соотношениями между ними и свойствами. Перенося выводы теории к инфоструктурам, они состоят из ОЭ, информации и ОНГ, а также из их соотношения.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ИС
Обобщённое понятие структуры инфосистем следующее.
Структурой инфосистемы является совокупность взаи-моотношений инфо-перерабатывающих элементов (память, ОНГ) путём обмена информации.
Вид структуры зависит от закономерностей инфопере-дачи между элементами и от степени инфопереработки в элементах [ 5 ]. Все элементы должны иметь информаци-онные связи с другими элементами системы, но не всеми. Информационные связи могут быть детерминированными или функциональными, но они могут быть выражены и в форме стохастических или статистических закономерностей. Струк-тура является отдельной составляющей в инфосистеме, которой её элементы не содержат, но содержит целостная система.
ИЕРАРХИЯ ИНФОСИСТЕМ
Так же, как для всех систем, для комплексов инфо-систем (ИС) существует принцип иерархичности. В качестве фактора, вызывающего иерархичность, служит целостность ИС, что проявляется в отношениях ИС с внешней средой. ИС можно рассматривать, как уровень иерархии в общей сис-теме, которая занимает как её, так и среду (внешние ис-точники и потребители информации). Так можно подни-маться по уровням иерархичности вверх до инфосистемы всего универсума или вниз - до квантов. В инфосистемах можно исследовать отдельно их структуры и функции, но они тесно связаны. Любая функция ИС может быть реализована только посредством её конкретной структуры.
Существует три вида иерархических комплексов ИС.
1. Иерархия ИС объективной реальности. Обладают ОЭ, близкой к бесконечности и требуют для исследования упрощений при помощи моделей.
2. Иерархия ИС вторичной реальности, сознания. Су-ществуют также объективно, но состоят в основном из систем моделей в голове и творениях людей.
3. Иерархия искусственно людьми созданных ИС. Сюда относятся все электромагнитные, электронные и электри-ческие системы связи, библиотеки, телевидение, радио и т.д.
ИНФОСИСТЕМЫ НЕЖИВОЙ И ЖИВОЙ
ПРИРОДЫ
Может возникать вопрос, справедливо ли говорить об ИС-ах в неорганическом мире? Ведь процессы там протекают по законам физики и химии, не по теории информации. Однако все законы физики и химии являются только упро-щёнными моделями первичной реальности с ограниченным количеством и пределами факторов. Они только при-ближённо гомоморфны с ней, не учитывают неопреде-лённостей и вероятностных процессов реального мира. Для оценки неопределённостей требуется выяснение ОЭ, ОНГ и условных вероятностей влияния факторов.
Исследование сложных ИС начинается с изучения элементарных систем. Элементарная ИС состоит или из двух элементов ОНГ, которых соединяет по меньшей мере одна информационная связь (А) или из одного элемента ОНГ, который имеет каналы входной и выходной информации (Б)
Вариант А Вариант Б ОНГ1 И ???R ? - - - ОЭ ОНГ2 Ивх ???R ? - - - ОЭ1 ОНГ Ивых ???R ? - - - - ОЭ2
Элементарная ИС типа В.Эшби. Эленментарная ИС типа О.Ланге.
В элементах, которые отправляют информацию, увели-чивается ОЭ.
Элементарные ИС типа В.Эшби (А) моделирует инфо-обмен между двумя элементами связанной информации ОНГ. В качестве примеров такого типа из неживой природы можно привести следующие:
1. Замерзание водоёма при отрицательных температурах окружающего воздуха. Элементы ОНГ: вода и окружающая среда. Вода при замерзании уменьшает свою ОЭ, увеличивает ОНГ и отдаёт тепло воздушной среде. ОЭ среды увели-чивается. При этой общей схеме локальные процессы зависят от многих вероятностных факторов, в частности соотношения ОЭ и ОНГ.
2. Соединение атомов в молекулы. Степень свободы и ОЭ атомов уменьшается, ОНГ увеличивается. Кажется, что реакции между атомами и молекулами протекают по хими-ческим законам и уравнениям. В действительности химики знают, как много в химических экспериментах на скорость и полноту реакций, на их равновесие оказывают влияние вероятностные свойства, дополнительные условия реакций, реакционная среда, катализаторы и др. факторы.
3. Адсорбция газа на поверхности твёрдых тел или аб-сорбция его в жидкость. Молекулы газа теряют при дви-жении часть степеней свободы, уменьшается их ОЭ, повы-шается ОНГ. Следовательно передаётся информация от элемента твёрдого тела или жидкости к молекулам газа. Выделяется теплота (ОЭ), которая передаётся твёрдому телу или жидкости.
4. Элементами являются солнце и планеты. Солнце посылает информацию планетам, ОНГ которых повышается. Планеты облучают в мировое пространство пониженную долю ОНГ. В общем ОЭ системы cолнце-планеты-мировое прост-ранство увеличивается.
Примеры элементарных неживых инфосистем типа О.Ланге следующие:
1. Люминофоры. Входная информация поступает в виде света, рентгеновских лучей, g-лучей, катодных лучей, быст-рых протонов, a-частиц и др. Люминофоры обрабатывают информацию в свет разного спектрального состава.
2. Лазерустановка. Вещество в лазере (кристалл, атомы или молекулы в газу) приводится (светом, электрическим зарядом, химической реакцией) в сильно возбуждённое состо-яние - в нём создаётся большой запас ОНГ. Когда степень возбуждения превысит критический предел при наличии резо-натора (ОНГ) возникает высокоорганизованное вынужденное излучение, в котором атомы излучают фотоны в строго сог-ласованные моменты времени и в точно определённых частоте и направлении. Благодаря особой структуре (ОНГ) лазера информация (лучь света) выходит с него намного более вы-сокого качества.
3. Электронные усилители служат для переработки (усиления) сигналов.
Такие же примеры можно привести из живой природы. В качестве элементарной системы типа Эшби можно рас-сматривать два элемента (ОНГ) отец и сын. Между ними существует информационная связь, в т.ч. наследственная в виде переданных генов. Такого типа связь существует и меж-ду животным и его жертвой во время охоты за ней. Эле-ментарной системой типа Ланге является, например, один нейрон в мозгу. Такой же инфосистемой можно рассмат-ривать безусловные рефлексы в живом организме.
ИНФОСИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА И ОБЩЕСТВА
Инфосистемы человека, тем более общества отличаются исключительно большой сложностью. По вопросам инфо-обмена в системах человека и общества конечно, опубли-ковано огромное количество исследований, но неясным остались взаимоотношения между информацией и ОНГ. Здесь обсуждается некоторые новые философские, но су-щественные аспекты проблемы. Инфосистемы человека или общества состоят из структурных (инфобаза, ОНГ) и функ-циональных (инфообмен, инфообработка) свойств. Такое разделение в известной мере является условным, так как структура и функции сильно зависят друг от друга. Однако, методически легче обсуждать вопросы структуры и ОНГ в настоящей главе и вопросы функции и инфообмена в следующих (в 7ом и 8ом) главах.
Мозг человека представляет собой конгломерат из более, чем в 1010 клеток, человек сам - из более чем 1015 клеток, всё человечество - из более чем в 1025 клеток. К этому добавляются структуры живого мира и созданных инфосистем. Каждая клетка сама содержит инфосистему, которая получает из внешней среды информацию, обраба-тывает его и соответственно реагирует на сигналы. Клетки организованы в функциональные ткани, те в свою очередь - в органы, органы - в целостные организмы. Таким образом, человек содержит сложный комплекс из иерархически орга-низованных переплетений инфоструктур. В каждой клетке можно отдельно рассматривать её инфоструктуру, память и ОНГ. Детальное исследование до сих пор затруднялось из-за отсутствия методов определения ОНГ. Представляют интерес общие принципы построения таких сложных инфосистем. Поскольку человек представляет наивысшую ступень разви-тия материи, то принципы построения его инфосистемы должны быть наиболее эффективным примером для орга-низации остальной природы, особенно для искусственно соз-данных человеком инфосистем. Основные принципы органи-зации ИС человека следующие:
1. Каждая из 1015 клеток в человеке обладает своей связанной информацией - ОНГ, на основе которой осу-ществляется управление и функционирование клетки в любой момент её существования. ОНГ находится в клетке в разных уровнях: наследственная информация в ядре, программы раз-вития в генах, в химических структурах клетки, облада-ющих строго определёнными функциями, в виде электри-ческих потенциалов между мембранами клетки и др.
2. Каждая клетка специализирована для выполнения конкретных задач в рамках общих задач организма человека. Это значит, что цель и целевые критерии каждой клетки разные. Эти критерии частично установлены генетическим кодом в ядре клетки и возникли в ходе эволюции человека, в рамках борьбы за существование. Часть критериев усовер-шенствовалась в ходе функционирования клетки в рамке действия организма в целом. В общем "цели" клетки, её система управления, определяются целями более высокой в иерархической лестнице системой.
3. Каждая из этих 1015 клеток в пределах своего уровня связанной информации - ОНГ, автономна. Это значит, что для каждой клетки установлены свои пределы свободного функционирования, где система управления может справится с разнообразием и с ОЭ. Соответственно с этим клетка имеет поисковое поле, в пределах которого она имеет достаточно ОНГ, чтобы принять оптимальные "реше-ния" для реагирования. Таким образом, клетка имеет воз-можность ("право") в рамках своей "компетентности" сделать самостоятельный выбор. В таких же пределах клетка имеет возможность усовершенствовать свою систему регулирования, адаптации или выбора оптимальных вариантов действия, т.е. имеет свободу выбора.