Адаптация предполагает способность системы менять свои структуру и функции, качества, в зависимости от изменения влияния внешней среды. Но суть этой способности заключается в том, что меняются не любые параметры системы, а некоторые, не отражающие ее сущность, специфичность. Адаптирующие изменения всегда происходят как раз для строгого сохранения главного ядра существенных качеств системы. В данном случае можно утверждать, что адаптирующие изменения происходят, в основном, с целью сохранения системы как информационной, для того чтобы она могла реализовать свое некоторое назначение. Сохранение просто информационных свойств по сути ничего не дает, т.к. в результате такой "адаптации" может возникнуть "другая" информационная система, т.е. исходная так и не сохранится, иначе говоря, в этом случае теряется смысл в самих способностях к адаптации. Можно, конечно предположить, что цель этой адаптации является только сохранение системы, как некоторого физического объекта. Но и это предположение по существу тоже ничего нового не дает, т.к. в процессе адаптации, как мы уже видели, в общем случае изменяются структура и некоторые функции этого объекта, т.е. по сути он тоже меняется. Тогда нужно выявить существенные его функции, качества, которые необходимо сохранить в процессе этой адаптации, но сразу же возникает вопрос: "существенные" - с каких позиций? То есть опять приходим к понятию назначения системы.
Вся информация, содержащаяся в ИС, включая программы функционирования подсистемы ПО, исходные образы, впечатления и т.д. обычно называется тезаурусом.
Максимальное значение, которое может иметь тезаурус ИС, в основном определяется объемом ЗУ и ЗУО системы. Каждой связи, функции, свойственной системе, соответствует определенная часть тезауруса. С другой стороны, из определения тезауруса следует, что одна его часть, локализованная в ЗУ, является своего рода "банком впечатлений и образов", т.е. "банком данных", а другая, обусловленная ЗУО, представляет собой совокупность программ обработки, анализа впечатлений и образов, а также принятия решений, т.е. является своеобразным "банком знаний". Из приведенного определения тезауруса очевидно, что сложность тезауруса в основном определяется сложностью алгоритмов, зафиксированных в "банке знаний", но которые конечно не могут реализовываться без соответствующей информации, размещаемой в "банке данных".
Если первую часть тезауруса обозначить как ТО, а вторую - ТП, то тезаурус ИС: ТС = ТО+ТП. С другой стороны: ТС , ТФ 1 + ТФ2 +...+ ТФj +..., где ТФj - часть тезауруса системы, ответственная за реализацию j-ой функции, связи системы.
Таким образом, тезаурус - есть некое специфическое системное качество ИС, которое имеет соответствующие количественные характеристики и определяет, в основном, уровень сложности ИС. Можно утверждать, что сущность ИС определяется ее тезаурусом. И что для любой иерархической совокупности ИС всегда выполняется условие:
ТСi > ТС(i+1).
Если информационная система на нулевом уровне ее членения состоит из Т информационных элементов (подсистем), каждый из которых обладает тезаурусом ТЭi (i = 1, 2,....., N), то тезаурус рассматриваемой системы всегда меньше суммы тезаурусов ее элементов, т.е. всегда выполняется неравенство:
ТС ( ТЭ1 + ТЭ2 +...+ТЭi +...+ ТЭN ).
Это существенное обстоятельство объясняется тем, что на любых уровнях членения глобальной иерархии ИС, как систем одного и того же рода, большая часть функций, связей, каждой объект-системы являются локальными и только меньшая часть - системообразующими и системными. Только в том случае, если все связи каждого элемента системы являются системными, это неравенство может превратиться в равенство. Но в этом случае элементы системы "вырождаются" и у системы исчезает структура, т.е. система также перестает быть системой. В самой сущности понятия системы заложена необходимость выполнения последнего неравенства.
В дальнейшем под понятием тезауруса будем понимать не только суммарный объем всей информации, содержащейся в ИС, но и всю "аппаратурную часть" ИС, которая реализует все процедуры обработки и хранения информации.
Основной информационной частью тезауруса каждой ИС должна быть модель, образ ее назначения, т.е. ЦЕЛЬ ее существования (образ "адекватного потребного будущего" по Бернштейну Н.А. [3]), и соответствующие альтернативные варианты ее достижения в зависимости от конкретного состояния ИС и окружающей среды. Процесс выбора способа достижения из этого альтернативного набора, является актом решения. Следовательно, акт решения предполагает наличие цели (или целей) и наоборот, наличие цели всегда предполагает необходимость акта решения. Цель заставляет ИС осуществлять совокупность действий, способствующих достижению этой цели. Комплекс действий, направленных на увеличение вероятности достижения этой цели, называется поведением. Следовательно, все ИС есть целеустремленные системы, т.е. управляющие, которые подчиняются принципам "объективной телеологии" [9], и при изучении которых не только правомочна, но и необходима постановка вопросов "для чего", "зачем", "с какой целью" и т.д. Вопросов - в принципе недопустимых в рамках методологических принципов точной науки.
Характер чисто вещественно-энергетических взаимодействий, т.е. характер Ф-связей, обусловлен вариационными принципами, из которых следуют законы сохранения, термодинамики и т.д. Информационные взаимодействия, т.е. И-связи, могут реализоваться только при наличиии цели. Все И-действия, т.е. определенное поведение, иницируется только при наличии отклонения текущего состояния ИС от целевого. Характер поведения или И-действия, в основном зависит от программы, реализующей процесс достижения цели. Эффективность И-взаимодействия оценивается по скорости достижения цели, точнее состояния, при котором отклонение от цели достигает возможного минимума, при меньших энергетических затратах. Но, по всей вероятности, наиболее эффективным нужно считать то И-взаимодействие, выполнение которого потребовало наименьших изменений характеристик ИС, при одновременном достижении поставленной цели. Основной или единственной целью любой ИС, в общем случае является обеспечение ее стабильности в условиях термодинамической неравновестности. Поэтому понятие цели системы можно определить как задачу достижения желаемого состояния системы [10]. Понятия цели, целеполагания и целенаправленности будут более подробно рассматриваться в следующих разделах.
Наиболее важные качества информации: как ценность и объем, также тяжело поддаются четкому определению. Как ценность, так и объем информации в большей степени, если не в основном, обусловлены поставленной субъект-системой целью. Эти качества, как и сама информация, как некоторая сущность, возникают (проявляют себя) только в процессе достижения системой некоторой поставленной ею цели. С позиций целеполагания эти качества допускают процедуру количественной оценки, но такая процедура редко бывает строго формализованной.
Теперь рассмотрим временные качества, характерные для ИС. Как известно, циклические, ритмические процессы встречаются в системах любого типа. Принято считать, что ритмичность, как проявление периодичности, выражает стабильность динамических процессов. Для ИС ритмические, циклические процессы являются одним из системообразующих условий. Это объясняется тем, что без таких процессов невозможно реализовать информационные функции: прием, передача, обработка информации и реализация поведения, т.е. действий, имеющих причинность информационного типа. В общем случае в каждой ИС может реализовываться определенное множество ритмических процессов, но только их принципиальная синхронизация обеспечивает само существование ИС, как динамической системы, находящейся в неустойчивом равновесии с окружающей средой. Из всей совокупности ритмических процессов, реализуемых в ИС, часть из них, или один такой процесс, используется в качестве временной шкалы, посредством прямой или косвенной регистрации, тем или иным способом, количества циклов данного ритмического процесса (или процессов). Следовательно, в ИС в определенной форме существует информация об относительном приращении времени, т.е. этим системам присуще имманентное "чувство" времени, способность ощущать направление времени.
Как отмечалось, для любого i-го уровня членения любого типа системы всегда выполняется условие:
Wi < W(i + 1) (2.1),
где Wi - некоторая усредненная мощность системных связей. Для ИС можно попробовать постулировать еще одно условие:
ti > t(i + 1) (2.2),
где t - некоторая усредненная длительность периода циклических процессов. Тогда условие (2.1) может выполняться не только за счет увеличения энергии связи, но и за счет уменьшения величины t.
С другой стороны известно, что при любой процедуре обработки информации с определенной вероятностью возникают те или иные ошибки, которые имеют тенденцию с течением времени накапливаться, что в итоге приводит к деградации управляющих, т.е. информационных функций системы, а значит и к разрушению самой системы. Точнее, накопление этих ошибок происходит по мере увеличения количества циклов "опорного" ритмического процесса системы. Поэтому можно предположить, что данное обстоятельство является одной из причин, обуславливающих некоторое типичное усредненное время жизни - Т информационной системы, по истечении которого данная система, как материальный объект, распадается. Для времени жизни ИС также можно попробовать постулировать, что в общем случае выполняется условие:
Ti > T(i + 1) (2.3)
Но с другой стороны по всей вероятности можно предположить, что
Ti = ki??ti (2.4)
где ki - некоторое усредненное количество циклов определенного типа ритмических процессов. Поэтому скорее всего условие (2.3) отражает общую тенденцию, но в частных случаях ряд факторов, свойственных конкретным ИС, могут сформировать такое значение ki, то это условие будет нарушено.
Следовательно, еще одним необходимым системообразующим условием для ИС является наличие синхронизированных циклических процессов, обеспечивающих, в частности, нужную последовательность информационныХ процессов в системе, и имманентное свойство (качество) ощущать направление времени.
Попробуем подвести некоторые итоги.
Детальный анализ всех способов проявления такой сущности как информация позволяет выделить два самых существенных момента.
1. Информация не может существовать в отрыве от некоторого материального носителя.
2. Информация может проявить себя только в результате функционирования некоторой информационной субъект-системы.
Основываясь на этих выводах, попробуем дать "очередное" определение понятия информации. Итак:
- упорядоченность в пространстве некоторых параметров двух взаимодействующих подсистем некоторой системы проявляет себя как информация тогда и только тогда, когда своеобразие и результат этого взаимодействия зависит от характера, специфичности этой упорядоченности.
Отсюда следует, что сама по себе организация, как некоторое качество объект-системы, не есть информация. Она может проявить себя как информация только в определенных, специфичеких процессах. Следовательно, можно утверждать, что только в процессе функционирования ИС, как специфической формы существования материи, выявляется (наблюдается) такой специфический атрибут (качество) материи, как информация. И наоборот, наличие в данной системе подсистем с этим качеством материи, позволяет реализоваться информационной системе, как специфической форме существования материи. В такой ситуации единственно приемлемым, и можно считать достаточно обоснованным, является следующее утверждение:
- специфическое качество - информация и специфическая форма существования - ИС, являются фундаментальными, изначальными, как и сама материя.
Это утверждение имеет чрезвычайно важное, принципиальное значение и влечет за собой очень важные следствия. Поэтому более развернутому и детальному обсуждению этого утверждения будет посвящен специальный раздел. Пока же будем считать, что это утверждение достаточно обоснованно. В частности из этого утверждения вытекает интересное и очень важное следствие, что ИС (естественная) может возникнуть только от другой ИС. Никакой процесс прогрессивной эволюции сам по себе, под влиянием только физических причин не может реализовать переход от ФС к ИС. С точки зрения такого перехода глобальные множества ФС и ИС - это принципиально неперекрывающиеся множества. Обратный переход от ИС к ФС, в процессе деградации ИС, возможен и реализуется. Переход от ФС к ИС возможен только под управлением другой ИС, т.к. только ИС может ввести в состав ФС информацию, необходимую для преобразования ФС в ИС.
Возникновение естественных ИС от ИС - это фактически процесс самовоспроизведения, т.е. размножения. Поэтому очередным существенным, специфическим качеством ИС должна являться способность самовоспроизведения, с генетической передачей основной, базовой программы (информации) функционирования. А это, как известно, - одно из основных качеств живой материи. Поэтому, уже на этом уровне анализа свойств ИС, становится очевидным, что ИС, конечно естественные, есть живые системы - ЖС, т.е. Жизнь.
В связи с тем, что генетическая передача информации, как и любая передача информации, всегда происходит с некоторой погрешностью, ИС в процессе самовоспроизведения, от поколения к поколению, т.е. в процессе филогенеза, изменяет свои параметры (качества), т.е. проявляет изменчивость, что в итоге приводит к способности ИС эволюционировать (наряду с другими возможными причинами эволюции, которые будут подробнее рассматриваться позже). В процессе эволюции ИС возникающие новые приспособления (новые функции управления), препятствующие деструктивным факторам, в частности, деструктивному воздействию внешней среды, сохраняются. Точнее, преимущественное развитие получают те ИС, которые при данной совокупности внутренних и внешних условий достигают максимального значения негэнтропии. В этом заключается 5-й закон энергоэнтропики [5]. К проблеме эволюции ИС мы еще вернемся несколько позже.
Теперь попробуем привести несколько другое (очередное) определение понятия ИС:
ИС - это самовоспроизводящаяся, открытая, динамичная, адаптирующаяся и эволюционирующая, термодинамически неравновесная система.
Если подвести итог проведенного анализа всех необходимых специфических свойств ИС можно еще раз подчеркнуть утверждение по поводу природы генезиса ИС. Система должна обладать одновременно чрезвычайно большим количеством специфических качеств (структурных, функциональных, программ реализующих функционирование системы, в частности процесс размножения и т.д.), чтобы быть информационной. Причем, все эти качества обладают значимостью только в совокупности! При исключении хотя бы одного из этих качеств, остальные не только теряют смысл, но и в основном, становятся системоразрушающими! Поэтому можно утверждать, что в принципе исключается любой вариант физического развития ФС с "постепенным" накоплением этих качеств. Следовательно, никакая совокупность случайных физических факторов в процессе развития ФС любой сложности не может преобразовать ее в ИС.
Из-за чрезвычайной важности приведенного определения ИС еще раз проанализируем содержащиеся в нем понятия.
ИС - термодинамически неравновесная система. будучи таковой она естественно может оставаться системой, только в том случае, если она способна адаптироваться, т.е. она должна обладать функциями автоматического управления некоторыми своими качествами, а для этого ей, как минимум, необходимы все атрибуты АСУ. Далее, для реализации функций управления ИС необходим приток извне энергии и двусторонний обмен веществом с окружающей средой. По всем этим причинам ИС должна быть динамичной и открытой. Но интересно отметить, как уже обращалось на это внимание, термодинамическая неравновесность вроде бы обуславливает необходимость адаптирующих функций, но в то же время эти функции эффективно реализуются только при термодинамической неравновесности системы. Что кого в итоге обуславливает? На этот вопрос пока ответить невозможно. Можно только утверждать, что эти качества жестко коррелированы.
Но как любая динамическая, открытая неравновесная система, ИС в принципе должна обладать конечным временем существования, хотя бы из-за того, что в процессе длительного автоматического управления, в обязательном порядке сопровождающимся процессами преобразования информации, происходит накопление ошибок, что приводит в итоге к деградации ИС.
Если исходить из факта, что естественные ИС все-таки существуют, то следовательно на смену распавшим, деградировавшим ИС приходят новые, "молодые" ИС. Откуда они берутся? Такая же программа адаптирующих функций в условиях неравновестности заново возникнуть не может, тем более в массовом порядке. Следовательно, смена поколений ИС может происходить только за счет самовоспроизведения.
И наконец, при генетической передаче информации всегда вкрадываются некоторые погрешности, которые, как один из факторов, могут служить причиной изменчивости ИС, а следовательно могут быть и причиной эволюции ИС. Но природа эволюционного процесса - очень сложный вопрос, и мы к нему еще вернемся и постараемся уточнить природу изменчивости и эволюции ИС.
Теперь попробуем взять любую компоненту из этого определения ИС и оценить ее целесообразность в отрыве от других остальных, и одновременно попробуем представить систему, обладающую всеми компонентами, кроме одной из них. Легко убедиться, что во всех вариантах можно прийти только к следующему принципиальному выводу: или они все есть, или же у системы нет ни одного из этих качеств и она не информационная.
В связи с изложенной выше точкой зрения на понятия информация и информационная система, возникает необходимость несколько уточнить определение понятия отражения.
Как известно, считается, что отражение, как фундаментальная категория и атрибут материи, есть всеобщее свойство материи, заключающееся в "воспроизведении" особенностей отражаемого объекта или процесса. Принято, что отражение присуще телам неживой природы (след, произведенный воздействием одного объекта на другой): простейшим организмам (раздражение): животным и человеку (психическое отражение): высшая, специфическая человеческая форма отражения - сознание, т.е. способность идеального воспроизведения действительности в мышлении, осознание Бытия, субъективный образ объективного Мира и т.д. Если такое определение понятия отражения сопоставить с приведенными выше определениями понятий ИС и информация, то становится ясно, что процесс "воспроизведения особенностей отражаемого объекта или процесса" в ФС (мертвая материя) и ИС (живая материя) происходит принципиально по-разному, подчиняется принципиально разным объективным законам. Это разные сущности Бытия, разные атрибуты материи. Поэтому процесс формирования образа (модели) в ИС корректнее было бы назвать отображением.
Конечно отображение предполагает наличие элементарных процессов раздражения, а они в свою очередь - более элементарных процессов отражения, т.е. в итоге отображение основывается на отражении, но не сводится к нему. Из принципиальной невозможности под влиянием физических причин перехода ФС к ИС, вытекает, что принципиально никакими физическими способами количественные изменения таких качеств, как отражение (и даже раздражение) не может привести к возникновению нового качества - отображения.
отражение - это результат физических воздействий, а отображение - результат информационного взаимодействия.